乳化物干燥器温度比值控制系统设计课程设计

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1、 1 目目 录录 1.干燥器工 作原理 及特点 2 2. 控制方案的选择3 2.1 乳化物干燥器比值控制系统参数的选择 3 2.2 控制变量的确定 4 2.3 现场仪表 选型 4 3. 系统方块图 5 4. 分析被控对象特性5 4.1 比值系数确定 5 5. 系统仿真8 课程设计总结 9 参考文献 10 2 乳化物干燥器温度比值控制系统设计乳化物干燥器温度比值控制系统设计 1、干燥器工作原理及结构特点 干燥器是是通过加热使物料中的湿分(一般指水分或其他可挥发性液体成分)汽化逸出， 以获得规定湿含量的固体物料的机械设备。 干燥的目的是为了物料使用或进一步加工的需要。 如木材在制作木模、木器前的干

2、燥可以防止制品变形，陶瓷坯料在煅烧前的干燥可以防止成 品龟裂。另外干燥后的物料也便于运输和贮存，如将收获的粮食干燥到一定湿含量以下，以 防霉变。由于自然干燥远不能满足生产发展的需要，各种机械化干燥器越来越广泛地得到应 用。 干燥过程需要消耗大量热能，为了节省能量，某些湿含量高的物料、含有固体物质的悬 浮液或溶液一般先经机械脱水或加热蒸发，再在干燥器内干燥，以得到干的固体。在干燥过 程中需要同时完成热量和质量(湿分)的传递，保证物料表面湿分蒸汽分压(浓度)高于外部空间 中的湿分蒸汽分压，保证热源温度高于物料温度。热量从高温热源以各种方式传递给湿物料， 使物料表面湿分汽化并逸散到外部空间，从而在物

3、料表面和内部出现湿含量的差别。内部湿 分向表面扩散并汽化，使物料湿含量不断降低，逐步完成物料整体的干燥。物料的干燥速率 取决于表面汽化速率和内部湿分的扩散速率。 通常干燥前期的干燥速率受表面汽化速率控制； 而后，只要干燥的外部条件不变，物料的干燥速率和表面温度即保持稳定，这个阶段称为恒 速干燥阶段；当物料湿含量降低到某一程度，内部湿分向表面的扩散速率降低，并小于表面 汽化速率时，干燥速率即主要由内部扩散速率决定，并随湿含量的降低而不断降低，这个阶 段称为降速干燥阶段。 按湿物料的运动方式，干燥器可分为固定床式、搅动式、喷雾式和组合式；按结构，干 燥器可分为厢式干燥器、输送机式干燥器、滚筒式干燥

4、器、立式干燥器、机械搅拌式干燥器、 回转式干燥器、流化床式干燥器、气流式干燥器、振动式干燥器、喷雾式干燥器以及组合式 干燥器等多种。对于乳化物的干燥要选用喷雾式的比较合适，这也是最为常用的一种。其干 燥原理为，用喷雾的方法将物料喷成雾滴分散在热空气中，物料与热空气呈并流、逆流或混 流的方式互相接触，使水分迅速蒸发，达到干燥目的。 由于乳化物属于胶体物质，激烈搅拌易固化，不能用泵输送。采用高位槽的办法，即浓 缩的乳液由高位槽流经过滤器 A 或 B（两个交换使用，保证连续操作） ，除去凝结块等杂物， 3 再通过干燥器顶部从喷嘴喷出。空气由鼓风机直接来的空气混合后，经过风管进入干燥器， 从而蒸发出乳

5、液中的水分，并随湿空气混合后，再进行分离。生产工艺对干燥后的产品质量 要求很高，水分含量不能波动太大，因而对干燥的要求需严格控制。 下图为乳化物干燥过程中的喷雾式干燥工艺设备的原理图。 图 1：乳化物干燥器干燥原理图 2、控制方案的选择 为保证此系统物料流量比值的一定，以使生产能安全正常地进行，我选择定比值控制系 统中的单闭环比值控制系统，因为其比值器的参数经计算设置好后就不再变动了，两种物料 的比值较为精确，实施也比较方便。 2.12.1、乳化物干燥器比值控制系统参数选择 被控参数选择 由于此系统为温度控制系统，所以选用干燥器的温度为被控 参数。 控制参数选择 由图 1 的干燥过程流程图可知引起干燥器温度变化的因素大概主要有： （1）乳液流量 （2）旁路空气流量 4 （3）加热蒸汽量 2.22.2、控制参数的确定 干燥器中主要有乳液 A、加热蒸汽 B、旁路空气流量 C。由图 1 知乳液直接进入干燥器， 滞后最小，对于干燥温度的校正作用最灵敏。对于旁路空气流量和热风量混合后，再经过较 长的风管进入干燥器，由于混合空气传输管道长，存在管道传输滞后，故控制通道的时间滞 后较大，对于干燥温度校正作用的灵敏度要差一