换热器热流出口温度控制
化工单元操作试卷B(答案)
《化工单元操作技术》职业技能鉴定试卷 B 答案一填空题1.水、电、蒸汽、风的消耗属于（动力消耗）。
2.分馏塔的操作费用主要决定于重沸器的（加热蒸汽或其它（加热介质）消耗量）及冷凝器的冷却水（或其它冷却介质）的消耗量。
3.精馏与蒸馏的的区别在于（回流）4.相对挥发度愈大，液体混合物分离愈（容易）5.回流比是影响分馏操作（操作费用）和（投资费用）的重要因素。
6.正常操作时，塔板阀孔的泄漏量不应大于液体流量的（ 10% ）。
7.浮阀在安装时，要求开启（灵活），开度（一致），没有卡涩现象。
8.液体负荷太大引起的淹塔应减小进料量及（调小回流量）。
9. 需检修的管道，设备与生产系统隔绝的方法有（加盲板法）和（拆除管线法），决不能采用加水封或关闭阀门的办法。
10.灭火的基本方法是（隔离法），（窒息法），（冷却法）（抑制法）。
11.燃烧具备的三个条件（可燃物），（助燃物），（火源）。
12.爆炸的形式（物理性爆炸），（化学性爆炸），（核爆炸）。
13.消防上的三懂（懂火灾危险性），（懂扑救方法），（懂预防措施）。
14.在分馏塔中沸点最（低）或（饱和蒸汽压）最高的组分最易从塔顶馏出。
15.回流比为回流量与(顶产品量)之比。
二选择题1.须进行三级安全教育的对象，最准确说法是（ c ）a、新入厂职工b、外来人员c、新入厂职工，外来人员及厂内调换新岗位的在职职工2.蒸汽锅炉爆炸属于（ a ）a、物理爆炸b、化学爆炸c、核爆炸3.关于燃烧，正确的说法是（ a ）ａ、发热发光剧烈的化学反应ｂ、发热发光的现象ｃ、剧烈的化学反应4.下列符号中表示毒物毒性指标的是（ a ）a、ld50b、macc、ct5.安全阀应（ b ）安装，并应装设在容器或管道气相界面上。
a、水平b、垂直c、倾斜6.安全阀的开启压力应调节为容器最高操作压力的（ c ）a、 1.0 倍b、 1.05 倍c、 1.1 倍7.在缺氧的环境下你应选用下列那种防毒面具（ c ）ａ、防尘口罩8.当相对挥发度（ b ｂ、防毒口罩ｃ、长管式防毒面具）时，不能用普通精馏的方法分离混合液。
换热运行工安全操作规程范本
换热运行工安全操作规程范本一、引言换热器是工业生产中常见的设备，其作用是进行热量传递。
为了确保换热器的正常运行和人身财产的安全，制定本安全操作规程，明确换热运行过程中的各项注意事项和操作要求。
二、换热器的日常巡检及维护1. 进行巡检前，必须确保换热器已停止运行，并且冷却至安全温度以下。
巡检前，必须确保工程师已对换热器进行了封堵，老化的管道和设备已得到相应修复。
2. 巡检时，必须按照相关规定使用个人防护装备，如防护镜、耳罩和手套等，以确保巡检人员的安全。
3. 检查换热器表面有无明显的泄漏迹象，并检查与管道连接的紧固螺丝是否松动。
如发现泄漏或螺丝松动的情况，应立即上报并进行维修。
4. 定期检查换热器冷却系统的运行情况，确保冷却液的循环正常。
同时也要检查换热器支承架是否稳固，及时进行补充和调整。
5. 防止换热器过载运行，必须定期检查换热面积、换热介质流量和温度的监测仪表的准确性，并进行相应的调整。
三、换热器的启动和停机操作要求1. 启动时，应确认换热器内部无人员作业，并采取适当的安全措施，如设置有效的警示标识，确保他人不会误入操作区域。
2. 启动过程中，应逐步开启换热介质进出口阀门，确保流量的平稳过渡。
同时要观察换热器运行参数，确保各项指标达到安全范围。
3. 停机前，必须将所有介质阀门关闭，并确保换热器内部压力已排空。
停机后应进行必要的设备检查和维护，并安排专业人员对换热器进行定期保养。
四、换热器事故应急处理1. 一旦发生换热器泄漏，应立即切断介质供应，并及时启动泄漏报警装置。
同时，采取紧急措施以防止泄漏物进一步蔓延。
2. 在无特殊指示或无特别的安全保护措施下，禁止进行修复、封堵或拆卸工作。
必须等待专业人员到达现场，并按照相关程序进行处理。
3. 必须配备适当的泄漏应急处理设备，如泄漏清除器、泄漏控制器等，以在事故发生时快速处置。
五、换热器操作时的安全注意事项1. 在进行换热器操作前，必须严格按照操作规程和工艺要求进行操作，并经过相关人员的审批。
传热学_郑州大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
传热学_郑州大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.流体由直管流到弯曲管或螺旋管，对流换热系数将参考答案:增大2.一个由两个表面所构成的封闭系统中，若已知【图片】=0.5【图片】，【图片】=0.6，则【图片】=参考答案:0.33.下述几种方法中，无法强化传热的方法是哪一种?参考答案:增大当量直径_夹层抽真空_加遮热板4.按照是否添加外部动力，强化传热技术可分为有源技术和无源技术两大类。
参考答案:正确5.自然界和工程中的下列现象哪个不是非稳态导热过程？参考答案:管壳式换热器正常运行过程6.“善于发射的物体必善于吸收”，即物体辐射力越大，其吸收比也越大。
参考答案:错误7.下面属于黑体辐射基本定律的是参考答案:兰贝特定律_斯忒藩-玻尔兹曼定律_普朗克定律_维恩定律8.能够全部吸收各种波长辐射能的理想物体称为:参考答案:黑体9.普朗克定律揭示了黑体光谱辐射力按和变化的分布规律。
参考答案:波长，热力学温度10.热量传递过程的推动力是：参考答案:温度差11.内节点离散方程的建立只能利用泰勒级数法。
参考答案:正确12.内节点离散方程的建立可以运用哪些方法？参考答案:热平衡法；_泰勒级数法；13.以下属于代数方程组求解方法的是参考答案:消元法14.描述黑体的光谱辐射力与波长和绝对温度之间的函数关系称为参考答案:普朗克定律15.加热炉外壁面与环境间的传热属于下述哪种传热方式？参考答案:复合传热16.物体能够发射热辐射的最基本条件是下述哪一个?参考答案:温度大于0K17.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是：参考答案:热辐射18.流体刚流入恒温壁的管道作层流流动时，其局部对流换热系数沿管长参考答案:减小19.矩形管道内、椭圆形管道内、环形通道内、三角形通道内等的流动传热，用于计算雷诺数、努谢尔特数的特征尺度一般都取长边的尺寸。
参考答案:错误20.两滴完全相同的水滴在大气压下分别滴在表面温度为120℃和400℃的铁板上，400℃铁板上的水滴将先被烧干参考答案:错误21.只要壁面温度高于系统压力对应的饱和温度，流体就会发生沸腾参考答案:错误22.冷凝过程中主要热阻来源为液膜导热热阻参考答案:正确23.竖壁倾斜后凝结换热系数将会增加参考答案:错误24.实际工程中发生的膜状凝结过程，往往比较复杂，受各种因素的影响。
列管式换热器工艺流程
1、压力、温度、流量、液位的代号 2、显示、控制的代号
【答案】
1、压力P、温度T、流量F、液位L 2、显示I、控制C
〖新课导入〗
通过前面的课程学习，我们认识了一些仪表 、控制器，以及控制器的控制方法。在工厂 中还有其它仪表、控制器，而且某些控制器 的控制方式也有些不同，本节将继续学到一 些。
动画1_5_8_2列管式换热器工艺流程
二、主要的仪表
列管式换热器中重要仪表及相关参数如下： 表1_5_8_2主要仪表参数
位号 FIC101 TIC101 PI101 TI101 PI102 TI102 TI103 TI104 FI101 FI102 Evap.rat
说明 冷流入口流量控制 热流入口温度控制 冷流入口压力显示 冷流入口温度显示 热流入口压力显示 冷流出口温度显示 热流入口温度显示 热流出口温度显示 流经换热器流量 未流经换热器流量 冷物流出口气化率
一、列管式换热器工艺流程
本节利用管式换热器学习换热工艺的操作。由一种沸点:198.25℃的 冷物流，初温92℃时由泵P101A/B送至换热器E101的壳程，通过与 管程热物流温度交换后加热至145℃输送入后续单元,并有20%物流 被汽化。冷物流流量由流量控制器FIC101控制,正常流量为 12000kg/h。而225℃热物流经过泵P102A/B一部分输送到换热器 E101与注经壳程的冷物流进行热交换,另一部分热物流与经过换热 后的热物流混合后输送下一单元，并由TIC101控制温度为177℃。
〖答案〗 1、TIC101开度为50，FIC101、FIC102的流量均为10000kg/h。 2、TIC101开度为0，FIC101流量减小直至消失；FIC102流量增大至20000kg/h。 3、TIC101开度为100，FIC102流量减小直至消失；FIC101流量增大至20000kg/h。
06 换热器热流出口温度控制
15
实验步骤
整定控制器参数。
当比例增益Kc取1时，改变热流出口温度TI1104的SP，如从 120℃变为130℃，当TI1104稳定后再将SP从130℃改为 120℃，观察并记录TI1104的响应曲线。
控制器参数 Ti ----
0.85Tk 0.5Tk
Td ------0.13Tk
计算出控制器参数之后，先将K---c放在比计算值稍小一些
（一般小20%）的数值上，再依次放上Ti和Td的值，最后再
将K---c放回到计算值上即可。修改SP的值加入阶跃干扰，观
察1104的响应曲线，看衰减比是否达到4:1。
0.5Ts 0.3Ts
Td ------0.1Ts
计算出控制器参数之后，先将Kc放在比计算值稍小一些（一
般小20%）的数值上，再依次放上Ti和Td的值，最后再将Kc放
回到计算值上即可。施加扰动，观察换热器热流出口温度的
响应情况。
30
PID控制器参数的工程整定法
衰减振荡法
1.将TI1104设定值从120变为130，记录TI1104的响应曲线。 2.待TI1104稳定后，将TI1104设定值从130再变为120，记录 TI1104的响应曲线。 3.待系统稳定之后，手工将FV1105开度设置为40，观察 TI1104曲线的变化趋势。 4.当TI1104稳定后，再将FV1105开度调回到30，等待TI1104 稳定。
根据比例控制器的特点，不断修改Kc的值，每修改一次都要 通过改变SP来加入阶跃扰动，直到热流出口温度曲线出现4:1 衰减。观察并记录TI1104的响应曲线，同时记录下此时Kc的 值。
(自由练习作业)河北科技大学化工系统工程-课程作业
课程作业一：换热网络设计设计一个换热网络，该系统包含的工艺物流为3个热物流和3和冷物流，物流数据如下表所示，规定最小的允许传热温差为20℃。
假设热交换过程无相变，无热损失。
要求按照公用工程最省的原则设计出换热网络，并计算换热面积。
课程作业二：换热网络设计设计一个换热网络，该系统包含的工艺物流为3个热物流和3和冷物流，物流数据如下表所示，规定最小的允许传热温差为30℃。
假设热交换过程无相变，无热损失。
要求按照公用工程最省的原则设计出换热网络，并计算换热面积。
课程作业三：流程模拟策略由氯气和乙烯制二氯乙烯的流程见下图。
已知氯气（含96%氯、4%不凝性惰性气体）和乙烯的进料流量均为80kmol/h，设无副反应，乙烯的反应转化率为90%，分离塔为锐分离器，分割比u（放空分率）为5%，不考虑温度和压力的影响。
分别用序贯模块法和联立方程法求系统中所有流股的状态（包括流量、各组分的摩尔分率）。
8课程作业四：ASPEN模拟模拟二氯二甲烷（DEC）催化裂解制氯乙烯（VCM）的反应工艺，流程图如下：70 F390 psi 10 deg F subcooling已知条件：反应式为 CH2CL-CH2CL ——HCL + CHCL=CH2；CH2CL-CH2CL转化率=0.55；计算方法： RK-SOAVE；原料二氯二甲烷的进料量、温度和压力以及反应器、冷凝器、泵的操作条件在流程图中已给出，下面给出精流塔COL1、COL2的操作条件：COL1：塔板数15 stages、回流比RR=1.082、D:F=0.354、进料板:tray 7、压力为367 psiCOL2：塔板数10 stages、回流比RR=0.969、D:F=0.550、进料板:tray 6、压力为115 psi要求：1．由上述已知条件建立一个流程模块并给出下列结果：（保存为aspen-1.bkp）反应器(REACTER)热负荷：冷却器(QUENCH)热负荷：冷却器(QUENCH)出口温度：COL2塔顶冷凝器和塔底再沸器热负荷：在产品中VCM的浓度：2．在反应器中DEC的转化率在0.50-0.55之间变化，做一个灵敏度分析，被调节变量为反应器的热负荷和冷却器的热负荷。
热交换器温度控制系统课程设计
热交换器温度控制系统一．控制系统组成由换热器出口温度控制系统流程图1可以看出系统包括换热器、热水炉、控制冷流体的多级离心泵，变频器、涡轮流量传感器、温度传感器等设备。
图1换热器出口温度控制系统流程图控制过程特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象（出口温度）组成闭合回路。
被调参数（换热器出口温度）经检验元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号c，测量值c与给定值r的差值e送入调节器，调节器对偏差信号e进行运算处理后输出控制作用u。
二、设计控制系统选取方案根据控制系统的复杂程度，可以将其分为简单控制系统和复杂控制系统。
其中在换热器上常用的复杂控制系统又包括串级控制系统和前馈控制系统。
对于控制系统的选取，应当根据具体的控制对象、控制要求，经济指标等诸多因素，选用合适的控制系统。
以下是通过对换热器过程控制系统的分析，确定合适的控制系统。
换热器的温度控制系统工艺流程图如图2所示，冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程，通过热传导，从而使热流体的出口温度降低。
热流体加热炉加热到某温度，通过循环泵流经换热器的管程，出口温度稳定在设定值附近。
冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程，与热流体交换热后流回蓄电池，循环使用。
在换热器的冷热流体进口处均设置一个调节阀，可以调节冷热流体的大小。
在冷流体出口设置一个电功调节阀，可以根据输入信号自动调节冷流体流量的大小。
多级离心泵的转速由便频器来控制。
换热器过程控制系统执行器的选择考虑到电动调节阀控制具有传递滞后大，反应迟缓等缺点，根具离心泵模型得到通过控制离心泵转速调节流量具有反应灵敏，滞后小等特点，而离心泵转速是通过变频器调节的，因此，本系统中采用变频器作为执行器。
换热器热流出口温度控制
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以工业上常用的列管式换热器为例,热流体和冷流体通过对流热传导达到换热的目的,从而使换热器物料出口温度满足工业生产的需求。
但由于目前制造工艺的限制,控制方式的单一性,换热器普遍存在控制效果差,换热效率低的现象,造成能源的浪费。
如何提高换热器的控制效果,提高换热效率,对于缓解我国能源紧张的状况,具有长远的意义。
本课题来源于对SMPT—1000实验平台换热器的研究，对于换热器热流出口温度的控制，使用PID控制来进行调节，通过不断的调整其参数，确定一个比较准确的参数值，通过调整冷水阀的开度调整其流量来控制热流的出口温度。
本设计利用PCS7来完成整个系统自动控制，通过PCS7软件对系统进行硬件和软件组态，完成控制出口温度的编程，最后通过人机界面监控维护控制系统正常运行。
关键词换热器;温度;PID控制;PCS7AbstractHeat exchanger as a standard process equipment has been widely used in the field of power engineering and other process industries. In the industry commonly used shell and tube heat exchanger, for example, the hot fluid and cold fluid heat transfer by convection heat transfer to achieve the purpose, so that the heat exchanger outlet temperature of the material to meet the needs of industrial production. However, as the manufacturing process constraints, control unity, common heat exchanger control is poor, the phenomenonof low heat transfer efficiency, resulting in waste of energy. How to improve the control performance of the heat exchanger to improve heat transfer efficiency, to ease China's energy shortage situation, have long-term significance.The design comes from the SMPT-1000 test platform research exchanger for heat exchanger outlet temperature control, the use of PID control to adjust, through continuous adjusting its parameters to determine a more accurate parameter values by adjusting opening of the cold water valve to control the flow of adjustment of the outlet temperature of the heat flow.This design uses PCS7 to complete the system of automatic control by PCS7 software on the system hardware and software configuration, complete control of the outlet temperature of the programming, the last operating normally by HMI monitoring and control system.Keywords Heat;temperature; PID control; PCS7目录 TOC \o "1-3" \h \z \uHYPERLINK \l "_Toc421781690" 摘要 PAGEREF_Toc421781690 \h IHYPERLINK \l "_Toc421781691" Abstract PAGEREF_Toc421781691 \h IIHYPERLINK \l "_Toc421781692" 目录 PAGEREF_Toc421781692 \h IIIHYPERLINK \l "_Toc421781693" 第1章绪论 PAGEREF_Toc421781693 \h 1HYPERLINK \l "_Toc421781694" 1.1换热器设备 PAGEREF_Toc421781694 \h 1HYPERLINK \l "_Toc421781695" 1.2 选题背景及意义 PAGEREF _Toc421781695 \h 1HYPERLINK \l "_Toc421781696" 1.3国内外研究现状及发展史PAGEREF _Toc421781696 \h 2HYPERLINK \l "_Toc421781697" 1.4本设计主要内容 PAGEREF_Toc421781697 \h 4HYPERLINK \l "_Toc421781698" 1.5 本章小结 PAGEREF_Toc421781698 \h 4HYPERLINK \l "_Toc421781699" 第2章系统工艺流程及算法控制PAGEREF _Toc421781699 \h 5HYPERLINK \l "_Toc421781700" 2.1 SMPT-1000实验平台及换热器PAGEREF _Toc421781700 \h 5HYPERLINK \l "_Toc421781701" 2.2 换热器 PAGEREF_Toc421781701 \h 6HYPERLINK \l "_Toc421781702" 2.2.1 高阶换热器 PAGEREF_Toc421781702 \h 6HYPERLINK \l "_Toc421781703" 2.2.2换热器工作原理 PAGEREF _Toc421781703 \h 6HYPERLINK \l "_Toc421781704" 2.3 PID控制 PAGEREF_Toc421781704 \h 7HYPERLINK \l "_Toc421781705" 2.3.1 PID基本介绍 PAGEREF_Toc421781705 \h 7HYPERLINK \l "_Toc421781706" 2.3.2 参数整定 PAGEREF_Toc421781706 \h 10HYPERLINK \l "_Toc421781707" 2.3.3 主要功能和应用 PAGEREF _Toc421781707 \h 12HYPERLINK \l "_Toc421781708" 2.4控制系统的设计 PAGEREF_Toc421781708 \h 13HYPERLINK \l "_Toc421781709" 2.4.1温度控制特点 PAGEREF_Toc421781709 \h 13HYPERLINK \l "_Toc421781710" 2.4.2 换热器温度控制系统PAGEREF _Toc421781710 \h 13HYPERLINK \l "_Toc421781711" 2.5本章小结 PAGEREF_Toc421781711 \h 15HYPERLINK \l "_Toc421781712" 第3章基于PCS7实现系统控制PAGEREF _Toc421781712 \h 16HYPERLINK \l "_Toc421781713" 3.1 PCS7简介 PAGEREF_Toc421781713 \h 16HYPERLINK \l "_Toc421781714" 3.2 PCS7作用 PAGEREF_Toc421781714 \h 16HYPERLINK \l "_Toc421781715" 3.3 PCS7控制系统结构 PAGEREF _Toc421781715 \h 17HYPERLINK \l "_Toc421781716" 3.4工程项目的建立 PAGEREF_Toc421781716 \h 18HYPERLINK \l "_Toc421781717" 3.5 控制系统硬件设计与组态PAGEREF _Toc421781717 \h 19HYPERLINK \l "_Toc421781718" 3.5.1 硬件系统组成 PAGEREF _Toc421781718 \h 19HYPERLINK \l "_Toc421781719" 3.5.2 硬件选型选型以及通讯PAGEREF _Toc421781719 \h 20HYPERLINK \l "_Toc421781720" 3.5.3 操作员站组态 PAGEREF _Toc421781720 \h 22HYPERLINK \l "_Toc421781721" 3.5.4 网络连接组态 PAGEREF _Toc421781721 \h 23HYPERLINK \l "_Toc421781722" 3.6软件组态 PAGEREF_Toc421781722 \h 23HYPERLINK \l "_Toc421781723" 3.6.1系统软件程序 PAGEREF_Toc421781723 \h 23HYPERLINK \l "_Toc421781724" 3.6.2与硬件地址的连接 PAGEREF _Toc421781724 \h 24HYPERLINK \l "_Toc421781725" 3.6.3系统报警软件程序 PAGEREF _Toc421781725 \h 25HYPERLINK \l "_Toc421781726" 3.7人机界面创建 PAGEREF_Toc421781726 \h 25HYPERLINK \l "_Toc421781727" 3.8 过程趋势画面的创建 PAGEREF _Toc421781727 \h 26HYPERLINK \l "_Toc421781728" 第4章控制系统的投运 PAGEREF _Toc421781728 \h 28HYPERLINK \l "_Toc421781729" 4.1运前的准备工作 PAGEREF_Toc421781729 \h 28HYPERLINK \l "_Toc421781730" 4.2副环参数整定 PAGEREF_Toc421781730 \h 28HYPERLINK \l "_Toc421781731" 4.3主环参数整定 PAGEREF_Toc421781731 \h 28HYPERLINK \l "_Toc421781732" 4.4控制系统的仿真运行 PAGEREF _Toc421781732 \h 29HYPERLINK \l "_Toc421781733" 4.4.1 热流出口温度 PAGEREF _Toc421781733 \h 29HYPERLINK \l "_Toc421781734" 4.4.2 系统扰动测试 PAGEREF _Toc421781734 \h 30HYPERLINK \l "_Toc421781735" 第5章总结 PAGEREF_Toc421781735 \h 31HYPERLINK \l "_Toc421781736" 参考文献 PAGEREF_Toc421781736 \h 32HYPERLINK \l "_Toc421781737" 谢辞 PAGEREF_Toc421781737 \h 34第1章绪论1.1换热器概述换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要，同时也提高能源利用率的主要设备之一。
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This design uses PCS7 to complete the system of automatic control by PCS7 software on the system hardware and software configuration, complete control of the outlet temperature of the programming, the last operating normally by HMI monitoring and control system.
KeywordsHeat;temperature;PID control; PCS7
第
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要，同时也提高能源利用率的主要设备之一。换热器按传热面的结构分类为以下几种：
中国换热器产业起步较晚。1963年抚顺机械设备制造有限公司按照美国TEMA标准制造出中国第一台管壳式换热器，1965年兰州石油机械研究所研制出我国第一台板式换热器，苏州新苏化工机械有限公司（原苏州化工机械厂）在20世纪60年代研制出我国第一台螺旋板式换热器。之后，兰州石油机械研究所首次引进德国斯密特（Schmidt）换热器技术，原四平换热器总厂引进法国维卡勃（Vicarb）换热器技术，国内换热器行业在消化吸收国外技术的基础上，开始获得较快发展。
1.4
本课题主要设计并实现换热器热流的出口温度的控制系统，控制系统的主要目的是实现换热器热流出口温度的自动控制，换热器出口温度的测量、指示、记录和控制对于生产过程十分重要，温度动态特性的特点是惯性大、容量滞后大、多容，控制起来不灵敏，因此温度控制系用需要增加微分和积分作用，所以本课题用PID控制系统来分析，PID控制系统参数调整方便，使换热器控制精度更高、动态偏差小，被控对象的时间滞后较大问题得到了解决，通过适当的调整PID参数,可以获得比较满意的控制效果。主要设计手段是利用PCS7软件完成PLC和本机以及SMPT-10000设备的连接通讯，然后对系统进行设计编程并且利用WinCC完成设计界面，通过操作源站来控制监视整个系统的自动运行情况。
(2)直接接触式换热器在这类换热器中，冷热两种流体直接接触进行换热。这对工艺上允许两种流体混合的情况而言，既方便又有效，所用设备也较简单。如凉水塔是用来冷却循环水的，在凉水塔内，空气与水直接接触进行换热。又如在气压冷凝器中，蒸汽与水直接接触使蒸汽冷凝等等。
(3)蓄热式换热器该换热器是借助热容量较大的固体蓄热体（如耐火砖等），将热量从高温流体传递给低温流体的热交换器。当蓄热体与高温流体接触时，从高温流体处接受热量，蓄热体温度升高，然后与低温流体接触，将热量传递给低温流体，蓄热体温度下降，从而达到换热的目的。这类换热器结构较简单，可耐高温，故常用于高温气体热量的利用或冷却。其缺点是设备体积较大，同时也难免两种流体在一定程度上相混合。
60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。
自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。
70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。
换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备等近30多种产业[2]，相互形成产业链条。数据显示2010年中国换热器产业市场规模在500亿元左右，主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。其中，石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场，其市场规模为150亿元，;电力冶金领域换热器市场规模在80亿元左右;船舶工业换热器市场规模在40亿元以上;机械工业换热器市场规模约为40亿元;集中供暖行业换热器市场规模超过30亿元，食品工业也有近30亿元的市场。另外，航天飞行器、半导体器件、核电常规岛核岛、风力发电机组、太阳能光伏发电多晶硅生产等领域都需要大量的专业换热器，这些市场约有130亿元的规模。
最近几年，我国还在大型管壳式换热器、大直径螺纹锁紧环高压换热器、高效节能板壳式换热器、大型板式空气预热器方面获得了重大突破。飞速发展的柏恩品牌（BHE）诞生于2004年。2008年8月，由中国石化集团上海工程公司与中国第一重型机械公司、兰州石油机械研究所、镇海炼化公司共同承担研制的镇海炼化百万吨/年乙烯项目-EO/EG装置大型管壳式换热器国产化研制通过技术鉴定，标志着我国在大型管壳式换热器领域获得了重大突破。该换热器是国内正在制造的首台换热面积超过10000m2的超大型管壳式换热器。
毕业设计说明书
GRADUATETHESIS
论文题目：换热器热流出口温度控制
学院：电气工程学院
摘
换热器作为一种标准工艺设备已经被广泛应用于动力工程领域和其他过程工业部门。以工业上常用的列管式换热器为例,热流体和冷流体通过对流热传导达到换热的目的,从而使换热器物料出口温度满足工业生产的需求。但由于目前制造工艺的限制,控制方式的单一性,换热器普遍存在控制效果差,换热效率低的现象,造成能源的浪费。如何提高换热器的控制效果,提高换热效率,对于缓解我国能源紧张的状况,具有长远的意义。
(1)表面式换热器又称为间壁式换热器。在此类换热器中，温度不同的两种流体，在被一固体壁面分开的不同空间里流动。热流体放出的热量通过固体壁面传给冷流体。如列管式换热器，一种流体在管内（管程）流动，另一种流体在管外〔壳程）流动。这类换热器类型多，应用广.化工生产中所用换热器绝大多数属于此类，如列管式换热器、夹套式换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、板式换热器等等。
关键词换热器;温度;PID控制;PCS7
Abstract
Heat exchanger as a standard process equipment has been widely used in the field of power engineering and other process industries. In the industry commonly used shell and tube heat exchanger, for example, the hot fluid and cold fluid heat transfer by convection heat transfer to achieve the purpose, so that the heat exchanger outlet temperature of the material to meet the needs of industrial production. However, as the manufacturing process constraints, control unity, common heat exchanger control is poor, the phenomenon of low heat transfer efficiency, resulting in waste of energy. How to improve the control performance of the heat exchanger to improve heat transfer efficiency, to ease China's energy shortage situation, have long-term significance.
近年来，跟着我国石化、钢铁等行业的快速发展，热交换器的需求水平大幅上涨，但海内企业的供应能力有限，导致热交换器行业呈现供不应求的市场状态，巨大的供应缺口需要入口来弥补[3]。我国能源利用率大约只有33%,其利用率还很低,比发达国家低约10个百分点。国内换热器行业在节能增效、提高传热效率、减少传热面积、降低压降、提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。基于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业对换热器稳定的需求增长，我国换热器行业在未来一段时期内将保持稳定增长，2011年至2020年期间，我国换热器产业将保持年均10-15%左右的速度增长，到2020年我国换热器行业规模有望达到1500亿元。由此可见,在节能方面,我国还存在着非常大的潜力。
本课题来源于对SMPT—1000实验平台换热器的研究，对于换热器热流出口温度的控制，使用PID控制来进行调节，通过不断的调整其参数，确定一个比较准确的参数值，通过调整冷水阀的开度调整其流量来控制热流的出口温度。
本设计利用PCS7来完成整个系统自动控制，通过PCS7软件对系统进行硬件和软件组态，完成控制出口温度的编程，最后通过人机界面监控维护控制系统正常运行。
20世纪80年代后，中国出现了自主开发传热技术的新趋势，大量的强化传热元件被推向市场，国内传热技术高潮时期的代表作有折流杆换热器、新结构高效换热器、高效重沸器、高效冷凝器、双壳程换热器、板壳式换热器、表面蒸发式空冷器等一批优良的高效换热器。
入二十一世纪以来，我国的板式换热器研究取得了长足的进步，在借鉴国外先进经验的同时，也逐渐形成了自己的一套设计开发模式，与世界领先技术的差距进一步缩小。我国板式换热器的制造厂家有四五十家、年产各种板式换热器数千台计，但是我国的板式换热器的应用远不及国外，这与人们对板式换热器的了解程度、使用习惯以及国内产品的水平有关。七十年代，板式换热器主要应用于食品、轻工、机械等部门；八十年代也仅仅是应用到民用建筑的集中供热；八十年代中期开始，在化工工艺流程中较苛刻的场合也出现了板式换热器的身影。由于人们对板式换热器工作原理、热力计算、校验等不熟悉的原因，使得板式换热器在开发到应用的时间跨度上，花费了较多的时间。