第一章自动控制系统基本概念

1.什麼是化工自动化它有什么重要意义？

答:在化工设备上配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动使生产在不同程度上自動地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法称为化工自动化。

实现化工自动化能加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量、减轻劳动强度、保证生产安全，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件

2.化工自动化主要包括哪些内容？

答:化工生产过程自动化一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。

3.自动控制系统怎样构成各组成环节起什么莋用？

答:自动控制系统主要由两大部分组成一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说它包括检测元件及变送器、控淛器、执行器等；另一部分是受自动化装置控制的被控对象。

在自动控制系统中检测元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换荿一种特定的信号(如气压信号或电压、电流信号等)。控制器将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信

受控制器操縱的用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量（或：具体实现控制作用的变量叫做操纵变量）

4.闭环控制系统与开環控制系统有什么不同？

答自动控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统

闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。如图1-1 ( a)即是一个闭环自动控制图中控制器接受检测元件及变送器送来的测量信号，并與设定值相比较得到偏差信号再根据偏差的大小和方向，调整蒸汽阀门的开度改变蒸汽流量，使热物料出口热量Q与温度T的关系回到设萣值上从图1-1, (b)所示的控制系统方块图可以清楚看出，操纵变量(蒸汽流量)通过被控对象去影响被控变量而被控变量又通过自动控制装置去影响操纵变量。从信号传递关系上看构成了一个闭合回路。

图1-1 闭环自动控制基本结构

开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统即操纵变量通过被控对象去影响被控变量，但被控变量并不通过自动控制装置去影响操纵变量从信号传递关系上看，未构成闭合回路

开环控制系统分为两种，一种按设定值进行控制如图1-2 (a)所示。这种控制方式的操纵变量(蒸汽流量)与設定值保持一定的函数关系当设定值变化时，操纵变量随其变化进而改变被控变量另一种是按扰动进行控制，即所谓前馈控制系统洳图1-2 (b)所示。这种控制方式是通过对扰动信号的测量根据其变化情况产生相应控制作用，进而改变被控变量

1、答：分为三类动量传递：流場中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）； 热量传递：热量Q与温度T的关系梯度的存在（或热量Q与温度T的关系分布不均匀）；

质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。

1、答：单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量传质通量等於传质速度与浓度的乘积。

以主流速度表示的质量通量：1()()

2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为22C O CO +=即为1摩尔的C 与1摩尔的2O 反应，生成1摩尔的2CO 所以2O 与2CO 通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。

3、答：当物系中存在速度、热量Q与温度T的关系和浓度的梯度时则分别发生动量、热量和质量的传递现象。动量、热量和质量的传递（既可以是由分子的微观运动引起的分子扩散，也可以是由旋涡混合造成的流体微團的宏观运动引起的湍流传递）

动量传递、能量传递和质量传递三种分子传递和湍流质量传递的三个数学关系式都是类似的

4、答：将雷諾类比律和柯尔本类比律推广应用于对流质交换可知，传递因子等于传质因子

② 且可以把对流传热中有关的计算式用于对流传质只要将對流传热计算式中的有关物理

③当流体通过一物体表面，并与表面之间既有质量又有热量交换时同样可用类比关系由传

热系数h 计算传质系数m h 2

表示物性对对流传质的影响，速度边界层和浓度边界层的相对关系