5.2换热器的控制方案
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《过程控制工程》课程组
换热器的控制方案
调节载热体的流量
目的：改变传热速率方程中的传 热系数K和平均温差△Tm 。 ① 载热体在传热过程中不发 生相变，主要改变传热系数； ② 载热体在传热过程中发生 相变，主要改变平均温差。 特点：方案简单、适用于载热体 上游压力平稳及负荷变化小的场 合。
《过程控制工程》课程组
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换热器的控制方案
换热的目的
① 使工艺介质达到规定的温度以使生产过程正常进行； 如：重油催化裂化原料油预热，要求温度在160-220℃之间。
② 在过程进行中加入吸收的热量或除去放出的热量；
如：催化裂化再生器温度控制。 ③ 在工艺过程中改变物料状态； 如：常减压装置加热炉。 ④ 热量回收。 如：分馏塔塔底换热器。
换热器的控制方案
调节传热面积 q KF T m m
当 K 、Tm 不变时，改变 Fm 可以改变传热量。 调节阀的安装位置和作用： 位置：出口(冷凝液)管线上 作用：开度变化，液位变化，面积变化 缺点：冷凝液液位影响传热面积，变化缓慢， 是一滞后的过程，调节不及时，不利于控制器 参数整定，影响调节品质。 适用场合：适用于传热量小、被控温度较低的 场合。
蒸 汽 TC
凝液
换热器的控制ห้องสมุดไป่ตู้案
调节传热平均温差
目的：改变液氨压力和对应的平 衡温度。 注意：氨气出口调节阀的作用 阀开度变化时，汽化温度 的变化改变了传热平均温差。
氨 气 TC
液位控制回路的目的：维持液位 不超限，保证足够的蒸发空间。 特点：滞后小，反应迅速。
《过程控制工程》课程组
LC
液 氨
《过程控制工程》课程组
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换热器的控制方案
被控变量
(1) 被加热/冷却介质的出口温度（无相变）； (2) 加热/冷却所需的热量（有相变），如精馏塔底再沸器的蒸 发量。
控制变量
(1) 调节载热体的流量；(2) 调节传热平均温差；
(3) 调节传热面积；(4) 将工艺介质分路，一路经换热，另一路 走旁路。
蒸 汽
TC
凝液
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换热器的控制方案
将工艺介质分路--旁路/混合方案
部分工艺介质经换热器，另一部分走旁路。 特点：反应迅速及时
缺点：载热流量高负荷，不经济 该方案不适用于介质流量较大的场合，适 合于能量回收系统。
工艺 介质 TC
载
热 体
问题：若上述单回路控制方案仍未能满足工艺要求，如何改进控制方案，以进一步 提高控制质量？
换热器的控制方案
调节载热体的流量
目的：改变传热速率方程中的传 热系数K和平均温差△Tm 。 ① 载热体在传热过程中不发 生相变，主要改变传热系数； ② 载热体在传热过程中发生 相变，主要改变平均温差。 特点：方案简单、适用于载热体 上游压力平稳及负荷变化小的场 合。
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换热器的控制方案
换热的目的
① 使工艺介质达到规定的温度以使生产过程正常进行； 如：重油催化裂化原料油预热，要求温度在160-220℃之间。
② 在过程进行中加入吸收的热量或除去放出的热量；
如：催化裂化再生器温度控制。 ③ 在工艺过程中改变物料状态； 如：常减压装置加热炉。 ④ 热量回收。 如：分馏塔塔底换热器。
换热器的控制方案
调节传热面积 q KF T m m
当 K 、Tm 不变时，改变 Fm 可以改变传热量。 调节阀的安装位置和作用： 位置：出口(冷凝液)管线上 作用：开度变化，液位变化，面积变化 缺点：冷凝液液位影响传热面积，变化缓慢， 是一滞后的过程，调节不及时，不利于控制器 参数整定，影响调节品质。 适用场合：适用于传热量小、被控温度较低的 场合。
蒸 汽 TC
凝液
换热器的控制ห้องสมุดไป่ตู้案
调节传热平均温差
目的：改变液氨压力和对应的平 衡温度。 注意：氨气出口调节阀的作用 阀开度变化时，汽化温度 的变化改变了传热平均温差。
氨 气 TC
液位控制回路的目的：维持液位 不超限，保证足够的蒸发空间。 特点：滞后小，反应迅速。
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LC
液 氨
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换热器的控制方案
被控变量
(1) 被加热/冷却介质的出口温度（无相变）； (2) 加热/冷却所需的热量（有相变），如精馏塔底再沸器的蒸 发量。
控制变量
(1) 调节载热体的流量；(2) 调节传热平均温差；
(3) 调节传热面积；(4) 将工艺介质分路，一路经换热，另一路 走旁路。
蒸 汽
TC
凝液
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换热器的控制方案
将工艺介质分路--旁路/混合方案
部分工艺介质经换热器，另一部分走旁路。 特点：反应迅速及时
缺点：载热流量高负荷，不经济 该方案不适用于介质流量较大的场合，适 合于能量回收系统。
工艺 介质 TC
载
热 体
问题：若上述单回路控制方案仍未能满足工艺要求，如何改进控制方案，以进一步 提高控制质量？