CN112179160A - 一种换热器的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热器领域，具体是一种换热器的控制方法，包括以下步骤：S1.初步加热：当换热器对流经换热器的被加热液体进行快速加热时，蒸汽阀门F1开启，蒸汽进入换热器释放出热量后所生成的冷凝水从换热器下部被排出；S2.持续加热：随着加热的持续进行，容器内的水温就逐渐升高，在一定的温度范围内，容器内的水流流经换热器时温度上高的速度是相对稳定的。本发明通过改变换热器的有效换热面积来达到控制换热器加热量的目的，通过控制换热器进出口的温差值即可控制容器内物料的被加热的速度，通过改变换热器内冷凝水水位H的高度，以此改变换热器的有效换热面积，继而达到调整通过换热器的循环水所获取的热量多少的目的。

Description

一种换热器的控制方法

技术领域

本发明涉及换热器领域，具体是一种换热器的控制方法。

背景技术

现有的换热器，在控制被加热的液态物体（多数情况下为水，水做为传热介质再加热其它物料）温升、保温阶段，为精确控制温度，大多采用蒸汽比例控制阀的方式来控制进入换热器蒸汽量的方式。这种控制方式采用的比例控制阀价格较高，且后期的使用和维护过程中费用也是比较高的。

对于一些控制精度要求不太高的场合，为简化设备结构、降低控制阀门等零部件的成本和使用过程中的维护费用，便采用结构较为简单的开关式蒸汽控制阀的方式来控制蒸汽进入换热器。这种结构虽然简单，但在保温阶段控制保温温度的波动较大，对一些要求温度波动较小的场合就不太适用，因此亟需研发一种换热器的控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种换热器的控制方法，以解决上述背景技术中提出的采用蒸汽比例控制阀的方式，其价格较高，且后期的使用和维护过程中费用也比较高，采用结构较为简单的开关式蒸汽控制阀，在保温阶段控制保温温度的波动较大，对要求温度波动较小的场合不太适用的问题。

本发明的技术方案是：一种换热器的控制方法，包括以下步骤：

S1.初步加热：当换热器对流经换热器的被加热液体进行快速加热时，蒸汽阀门蒸汽阀门开启，蒸汽进入换热器释放出热量后所生成的冷凝水从换热器下部被排出；

S2.持续加热：随着加热的持续进行，容器内的水温就逐渐升高，在一定的温度范围内，容器内的水流流经换热器时温度上高的速度是相对稳定的；

S3.控制换热器进出口温差值：通过控制换热器进出口的温差值（To-Ti=ΔT）即可控制容器内物料的被加热的速度；

S4.容器温度达设定目标：当容器内的水温达到设定的温度数值后，进入保温阶段，换热器出口温度传感器和换热器入口温度传感器感应换热器出口与入口温度；

S5.向循环水补充热量：在保温过程中需要不断地向循环水补充热量，循环水泵用于循环水补充，以使容器内的温度保持在设定温度值的一定偏差范围内（T±Δt，Δt是允许的温度偏差值）；

S6.换热完成：通过控制换热器的冷凝水排出阀排气阀，达到精确控制容器内温度的目的，换热完成。

进一步地，所述S1中，初始加热时，蒸汽阀门、排气阀全开，蒸汽以最大速率进入换热器，处于快速加热状态，经蒸汽阀门而进入换热器的蒸汽通过放热所产生的冷凝水被迅速地从排气阀排出。

进一步地，所述S1中，当循环泵的流量一定时，通过换热器的水流流量是稳定的，同时蒸汽阀门在全开的状态下进入换热器的蒸汽量也是基本稳定的，则水流经过换热器的温升就是一个固定值（To-Ti=ΔT）。

进一步地，所述S3中，当换热器出水口的温度接近设定的目标温度时，须保持换热器出水口的温度尽快、准确地接近目标温度。

进一步地，所述S3中，当容器内的水温接近设定的温度时（接近设定温度的具体偏差值可以设定），关闭排气阀，蒸汽阀门仍处于开启状态。

进一步地，所述S3中，当排气阀关闭后，经蒸汽阀门进入换热器内的蒸汽所产生的冷凝水就无法排出，会聚集在换热器内底部处，使得换热器内的冷凝水水位逐渐升高，冷凝水水位的逐渐升高，就会浸没一部分换热器，造成换热器的有效换热面积的减小，从而使得换热量的减小，这一效果表现在换热器水流进出温差的减小（To-Ti=ΔT）。

进一步地，所述S3中，当换热器内有效换热面积随着冷凝水的逐渐增加而进一步减小时，换热器水流进出温差也将进一步地减小，通过以上的控制，容器内的水温在逐渐增加，进入换热器的水流温度也会逐渐升高，由于换热器的换热面积的减少，流经换热器的水流所获得的热量也就随着换热面积的减少而相应减少，从而达到换热器的出水口温度保持不变，换热器进入容器的水流温度不变，容器内的温度就会逐渐接近设定的目标温度。

进一步地，所述S3中，通过控制系统对排气阀启闭时间间隔的调整（合适的开启与关闭的时间比例），以获取适当的换热器水流进出温差（To-Ti=ΔT），也就是通过改变换热器内冷凝水水位H的高度来改变换热器的有效换热面积继而达到调整通过换热器的循环水所获取的热量多少的目的。

进一步地，所述S5中，以适当的启、闭间隔时间来控制排气阀，使得换热器内的冷凝水水位保持一个恰当的高度（H2），而没有被冷凝水浸没的换热器的部分换热面积所提供的热量恰好等于容器的散热量，流经换热器的循环水在换热器进、出水口处的温差值（To-Ti=ΔT）则恰好可以使得进入换热器的水流经加热后等于设定的容器保温温度。

进一步地，所述S6中，当换热器内的水位升高时，换热面积减小，则进入换热器内的循环水流所获得的热量也将减少，经过换热器进出水的温差就减小，此时就需要开启冷凝水排气阀,降低换热器内的水位高度，继而加大了换热器的有效换热面积，流经换热器的循环水获得的热量就增加，换热器进出水口处的温差就加大，只需控制换热器的冷凝水排出阀排气阀即可达到精确控制容器内温度的目的。

本发明通过改进在此提供一种换热器的控制方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

本发明通过改变换热器的有效换热面积来达到控制换热器的加热量，通过控制换热器进出口的温差值即可控制容器内物料的被加热的速度，通过改变换热器内冷凝水水位H的高度，以此改变换热器的有效换热面积，继而达到调整通过换热器的循环水所获取的热量多少的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:

图1是本发明的换热器控制方法示意图；

图2是本发明的换热器冷凝水水位及控制方法示意图一；

图3是本发明的换热器冷凝水水位及控制方法示意图二。

附图标记说明：

1换热器、2容器、3循环水泵、4换热器出口温度传感器、5换热器入口温度传感器、6蒸汽阀门、7排出阀。

具体实施方式

下面将结合附图1至图3对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种换热器的控制方法，如图1-图3所示，一种换热器的控制方法，包括以下步骤：

S1.初步加热：当换热器1对流经换热器1的被加热液体进行快速加热时，蒸汽阀门6开启，蒸汽进入换热器1释放出热量后所生成的冷凝水从换热器1下部被排出，初始加热时，蒸汽阀门6、排出阀7全开，蒸汽以最大速率进入换热器1，处于快速加热状态，经蒸汽阀门6而进入换热器1的蒸汽通过放热所产生的冷凝水被迅速地从排出阀7排出，当循环泵的流量一定时，通过换热器1的水流流量是稳定的，同时蒸汽阀门6在全开的状态下进入换热器1的蒸汽量也是基本稳定的，则水流经过换热器1的温升就是一个固定值（To-Ti=ΔT）；

S2.持续加热：随着加热的持续进行，容器2内的水温就逐渐升高，在一定的温度范围内，容器2内的水流流经换热器1时温度上高的速度是相对稳定的；

S3.控制换热器1进出口温差值：通过控制换热器1进出口的温差值（To-Ti=ΔT）即可控制容器2内物料的被加热的速度，当换热器1出水口的温度接近设定的目标温度时，须保持换热器1出水口的温度尽快、准确地接近目标温度，当容器2内的水温接近设定的温度时（接近设定温度的具体偏差值可以设定），关闭排出阀7，蒸汽阀门6仍处于开启状态，当排出阀7关闭后，经蒸汽阀门6进入换热器1内的蒸汽所产生的冷凝水就无法排出，会聚集在换热器1内底部处，使得换热器1内的冷凝水水位逐渐升高，冷凝水水位的逐渐升高，就会浸没一部分换热器1，造成换热器1的有效换热面积的减小，从而使得换热量的减小，这一效果表现在换热器1水流进出温差的减小（To-Ti=ΔT），当换热器1内有效换热面积随着冷凝水的逐渐增加而进一步减小时，换热器1水流进出温差也将进一步地减小，通过以上的控制，容器2内的水温在逐渐增加，进入换热器1的水流温度也会逐渐升高，由于换热器1的换热面积的减少，流经换热器1的水流所获得的热量也就随着换热面积的减少而相应减少，从而达到换热器1的出水口温度保持不变，换热器1进入容器2的水流温度不变，容器2内的温度就会逐渐接近设定的目标温度，通过控制系统对排出阀7启闭时间间隔的调整（合适的开启与关闭的时间比例），以获取适当的换热器1水流进出温差（To-Ti=ΔT），也就是通过改变换热器1内冷凝水水位H的高度来改变换热器1的有效换热面积继而达到调整通过换热器1的循环水所获取的热量多少的目的；

S4.容器2温度达设定目标：当容器2内的水温达到设定的温度数值后，进入保温阶段，换热器出口温度传感器4和换热器入口温度传感器5感应换热器1出口与入口温度；

S5.向循环水补充热量：在保温过程中需要不断地向循环水补充热量，循环水泵3用于循环水补充，以使容器2内的温度保持在设定温度值的一定偏差范围内（T±Δt，Δt是允许的温度偏差值），以适当的启、闭间隔时间来控制排出阀7，使得换热器1内的冷凝水水位保持一个恰当的高度（H2），而没有被冷凝水浸没的换热器1的部分换热面积所提供的热量恰好等于容器2的散热量，流经换热器1的循环水在换热器1进、出水口处的温差值（To-Ti=ΔT）则恰好可以使得进入换热器1的水流经加热后等于设定的容器2保温温度；

S6.换热完成：通过控制换热器1的冷凝水排出阀7，达到精确控制容器2内温度的目的，换热完成，当换热器1内的水位升高时，换热面积减小，则进入换热器1内的循环水流所获得的热量也将减少，经过换热器1进出水的温差就减小，此时就需要开启冷凝水排出阀7,降低换热器1内的水位高度，继而加大了换热器1的有效换热面积，流经换热器1的循环水获得的热量就增加，换热器1进出水口处的温差就加大，只需控制换热器1的冷凝水排出阀7即可达到精确控制容器2内温度的目的。

工作原理：蒸汽阀门6开启，蒸汽进入换热器1释放出热量后所生成的冷凝水从换热器1下部被排出，随着加热的持续进行，容器2内的水温就逐渐升高，在一定的温度范围内，容器2内的水流流经换热器1时温度上高的速度是相对稳定的，关闭排出阀7，蒸汽阀门6仍处于开启状态，当排出阀7关闭后，经蒸汽阀门6进入换热器1内的蒸汽所产生的冷凝水就无法排出，会聚集在换热器1内底部处，使得换热器1内的冷凝水水位逐渐升高，冷凝水水位的逐渐升高，就会浸没一部分换热器1，造成换热器1的有效换热面积的减小，从而使得换热量的减小，这一效果表现在换热器1水流进出温差的减小（To-Ti=ΔT），当换热器1内有效换热面积随着冷凝水的逐渐增加而进一步减小时，换热器1水流进出温差也将进一步地减小，通过以上的控制，容器2内的水温在逐渐增加，进入换热器1的水流温度也会逐渐升高，由于换热器1的换热面积的减少，流经换热器1的水流所获得的热量也就随着换热面积的减少而相应减少，通过改变换热器1内冷凝水水位H的高度来改变换热器1的有效换热面积继而达到调整通过换热器1的循环水所获取的热量多少的目的，以适当的启、闭间隔时间来控制排出阀7，使得换热器1内的冷凝水水位保持一个恰当的高度（H2），开启冷凝水排出阀7,降低换热器1内的水位高度，继而加大了换热器1的有效换热面积，流经换热器1的循环水获得的热量就增加，换热器1进出水口处的温差就加大。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种换热器的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.初步加热：当换热器（1）对流经换热器（1）的被加热液体进行快速加热时，蒸汽阀门（6）开启，蒸汽进入换热器（1）释放出热量后所生成的冷凝水从换热器（1）下部被排出；

S2.持续加热：随着加热的持续进行，容器（2）内的水温就逐渐升高，在一定的温度范围内，容器（2）内的水流流经换热器（1）时温度上高的速度是相对稳定的；

S3.控制换热器（1）进出口温差值：通过控制换热器（1）进出口的温差值（To-Ti=ΔT）即可控制容器（2）内物料的被加热的速度；

S4.容器（2）温度达设定目标：当容器（2）内的水温达到设定的温度数值后，进入保温阶段，换热器出口温度传感器（4）和换热器入口温度传感器（5）感应换热器（1）出口与入口温度；

S5.向循环水补充热量：在保温过程中需要不断地向循环水补充热量，循环水泵（3）用于循环水补充，以使容器（2）内的温度保持在设定温度值的一定偏差范围内（T±Δt，Δt是允许的温度偏差值）；

S6.换热完成：通过控制换热器（1）的冷凝水排出阀（7），达到精确控制容器（2）内温度的目的，换热完成。

2.根据权利要求1所述的一种换热器的控制方法，其特征在于：所述S1中，初始加热时，蒸汽阀门（6）、排出阀（7）全开，蒸汽以最大速率进入换热器（1），处于快速加热状态，经蒸汽阀门（6）而进入换热器（1）的蒸汽通过放热所产生的冷凝水被迅速地从排出阀（7）排出。

3.根据权利要求1所述的一种换热器的控制方法，其特征在于：所述S1中，当循环泵的流量一定时，通过换热器（1）的水流流量是稳定的，同时蒸汽阀门（6）在全开的状态下进入换热器（1）的蒸汽量也是基本稳定的，则水流经过换热器（1）的温升就是一个固定值（To-Ti=ΔT）。

4.根据权利要求1所述的一种换热器的控制方法，其特征在于：所述S3中，当换热器（1）出水口的温度接近设定的目标温度时，须保持换热器（1）出水口的温度尽快、准确地接近目标温度。

5.根据权利要求1所述的一种换热器的控制方法，其特征在于：所述S3中，当容器（2）内的水温接近设定的温度时，关闭排出阀（7），蒸汽阀门（6）仍处于开启状态。

6.根据权利要求1所述的一种换热器的控制方法，其特征在于：所述S3中，当排出阀（7）关闭后，经蒸汽阀门（6）进入换热器（1）内的蒸汽所产生的冷凝水就无法排出，会聚集在换热器（1）内底部处，使得换热器（1）内的冷凝水水位逐渐升高，冷凝水水位的逐渐升高，就会浸没一部分换热器（1），造成换热器（1）的有效换热面积的减小，从而使得换热量的减小，这一效果表现在换热器（1）水流进出温差的减小（To-Ti=ΔT）。

7.根据权利要求1所述的一种换热器的控制方法，其特征在于：所述S3中，当换热器（1）内有效换热面积随着冷凝水的逐渐增加而进一步减小时，换热器（1）水流进出温差也将进一步地减小，通过以上的控制，容器（2）内的水温在逐渐增加，进入换热器（1）的水流温度也会逐渐升高，由于换热器（1）的换热面积的减少，流经换热器（1）的水流所获得的热量也就随着换热面积的减少而相应减少，从而达到换热器（1）的出水口温度保持不变，换热器（1）进入容器（2）的水流温度不变，容器（2）内的温度就会逐渐接近设定的目标温度。

8.根据权利要求1所述的一种换热器的控制方法，其特征在于：所述S3中，通过控制系统对排出阀（7）启闭时间间隔的调整，以获取适当的换热器（1）水流进出温差（To-Ti=ΔT），也就是通过改变换热器（1）内冷凝水水位H的高度来改变换热器（1）的有效换热面积继而达到调整通过换热器（1）的循环水所获取的热量多少的目的。

9.根据权利要求1所述的一种换热器的控制方法，其特征在于：所述S5中，以适当的启、闭间隔时间来控制排出阀（7），使得换热器（1）内的冷凝水水位保持一个恰当的高度（H2），而没有被冷凝水浸没的换热器（1）的部分换热面积所提供的热量恰好等于容器（2）的散热量，流经换热器（1）的循环水在换热器（1）进、出水口处的温差值（To-Ti=ΔT）则恰好可以使得进入换热器（1）的水流经加热后等于设定的容器（2）保温温度。

10.根据权利要求1所述的一种换热器的控制方法，其特征在于：所述S6中，当换热器（1）内的水位升高时，换热面积减小，则进入换热器（1）内的循环水流所获得的热量也将减少，经过换热器（1）进出水的温差就减小，此时就需要开启冷凝水排出阀（7）,降低换热器（1）内的水位高度，继而加大了换热器（1）的有效换热面积，流经换热器（1）的循环水获得的热量就增加，换热器（1）进出水口处的温差就加大，只需控制换热器（1）的冷凝水排出阀（7）即可达到精确控制容器（2）内温度的目的。

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