Автоматизация тепловых процессов

Тепловые процессы

Тепловые процессы делятся на неравновесные и равновесные. Процесс является равновесным в том случае, если все состояния, через которые проходит термодинамическая система, являются равновесными, то есть макроскопические величины данной системы остаются неизменными во времени при условии изолированности от окружающей среды. Также тепловые процессы делятся на обратимые и необратимые. При обратимом процессе систему можно провести через все промежуточные состояния в обратном направлении. Тепловые процессы классифицируются по тем термодинамическим величинам, которые остаются неизменными. Согласно данному признаку тепловые процессы делятся на:

1. Политропный, который протекает при постоянной теплоемкости.
2. Адиабатный, который протекает без теплообмена с окружающей средой.
3. Изоэнтальпийный, который протекает при постоянной энтальпии.
4. Изохорный, который протекает при постоянном объеме.
5. Изоэнтропийный, который протекает при постоянной энтропии.
6. Изобарный, который протекает при постоянном давлении.
7. Изотермический, который протекает при постоянном температуре.

Регулирования температуры. Регулирования теплообмена

Температура является термодинамическим показателем состояния системы, используемая в качестве выходной координаты при регулировании тепловых процессов. Динамические характеристики в автоматических системах регулирования температуры зависят от физико-химических параметров протекающих процессов, а также конструкции аппарата, что обуславливает невозможность формулировки рекомендаций по выбору автоматической системы регулирования температуры, поэтому требуется анализ каждого конкретного процесса. К общим особенностям автоматических систем регулирования температуры относится значительная инерционность тепловых процессов и промышленных датчиков оборудования. Так как задача стабилизации температуры ставится практически в каждом теплообменном аппарате, то основной целью проектирования автоматической системы регулирования температуры можно считать снижение инерционности датчиков. Основными направлениями уменьшения инерционности датчиков температуры являются:

1. Уменьшение значения теплового сопротивления и тепловой емкости защитного чехла в результате выбора его толщины и материала.
2. Учет особенностей во время выбора первичного преобразователя. Например, при выборе термопары, термометра сопротивления и манометрического термометра необходимо учитывать, что самой маленькой инерционностью обладает термопара в малоинерционном исполнении, а самой большой манометрический термометр.
3. Уменьшение постоянной времени воздушной прослойки благодаря использованию наполнителей, например, жидкости или металлической стружки.
4. Увеличение коэффициента теплоотдачи от среды к чехлу за счет правильного выбора места установки датчика. В данном случае скорость движения среды должна быть максимальной. При других равных условиях предпочтительна установка термометров в жидкой фазе или в конденсирующем паре.

Пример структурной схемы автоматической системы регулирования температуры приведен на рисунке ниже.

Рисунок 1. Структурная схема автоматической системы регулирования температуры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: 1 - задание температуры; 2 - регулятор температуры; 3 - управление положением регулирующего органа; 4 - исполнительный механизм; 5 - объект управления; 6 - датчик положения регулирующего органа; 7 - датчик температуры.

Передача энергии тепла является неотъемлемой частью большинства химико-технологических процессов. Большое разнообразие тепловых процессов является причиной появления разнообразных промышленных приспособлений, предназначенных для их реализации, поэтому современные теплообменные аппараты, как объекты автоматизации, делятся на следующие основные группы:

1. Печи.
2. Теплообменники смешения.
3. Кожухотрубные теплообменники, в которых минимум у одного вещества изменяется агрегатное состояние, то есть они делятся на парогазовые, парожидкостные, а также на испарители и конденсаторы.
4. Кожухотрубные теплообменники с неизменным состоянием вещества.