印染行业中存在着“三高”现象,高耗能、高耗水、高污染。染布过程是印染工艺过程中的重要组成部分。本文研究染布过程中的加热方式和控制方式来寻求耗能最少,又符合工艺要求的方式,达到节能目的。首先,查阅文献,了解国内印染行业发展现状、发展方向并结合国外印染行业现状分析存在的问题;其次,明确具体的研究对象、目标,制定具体研究方案;最后分析仿真结果得到相关结论。本文的主要工作如下:(1)选择了具体的研究对象——封闭式染缸,明确了具体的研究过程——染布的工艺工程,选择了具体研究的加热方式——蒸汽加热方式。以蒸汽、热力学、流体力学的相关知识作为理论基础,建立了能量守恒模型和控制模型,为下文的研究打下基础。(2)换热器是染缸换热的核心部分,能量交换都在其中进行,其换热效果关系着温度控制效果,影响节能效率,因此设计一个适合此过程的换热器来保障换热效果很重要。首先选定换热器类型——管壳式换热器。其次,根据设计指标选择管束管径、排列方式及管壳程流体配置,并计算换热量、平均温差以及所需换热面积,确定管束长度以及数量,再计算管内压降,验证压降是否在合理范围之内。最后将设计的换热器模型,导入到FLUENT软件中进行仿真,验证设计的换热器能否达到换热要求。(3)根据不同的加热过程,制定相应的控制策略。升温过程要求在一定时间范围内将温度升到指定温度,对温度的稳定程度要求不高,而上色过程主要是在恒温过程中进行的,对温度稳定程度要求很高,因此主要在升温过程中寻求最优控制方式实现节能。恒温过程连续加热利用模糊PID控制维持温度稳定,升温过程采用分段加热的方式,利用MATLAB软件计算得到不同的分段控制方式,再比较各加热方式之间消耗的蒸汽量,得到最优的控制方式。(4)采用组态王软件对染缸加热系统进行模拟仿真,根据实际搭建模拟仿真界面,利用DDE通讯实现MATLAB和组态王的数据通讯,将最优控制结果直观地显示在实时曲线中。同时,还可利用报表将历史数据记录下来,供以后数据查阅和比对。