换热器作为一种能够实现热量传递的重要设备,被广泛应用于各个工业部门。提高换热器的换热效率,合理地组织其热交换过程,对于有效利用能源和节约能源有着十分重要的意义。因此,本文以板式换热器的内部传热机理为基础,通过探讨其动态换热特性,对出口工质温度的控制问题进行研究,以保障生产过程安全顺利地进行,达到减少能源浪费的目的。首先,针对目前换热器模型精度不够,无法正确反映实际换热过程的问题,将水蒸气加热化学工艺品的生产过程分为无相变和相变工况,分别建立其仿真模型。对于无相变工况,采用Euler描述法对换热器流道进行网格微元划分,并利用有限差分法数值求解。结果表明,该模型能够较好的描述换热器内部动态换热过程;对于相变工况,采用Lagrange描述法对单个流体质点进行追踪,考察记录质点各状态量的变化规律。结果表明,所建模型能够动态捕捉水蒸气在流道内的不同相态信息,有效地解决了难以确定相变点位置的问题。其次,为解决换热器出口温度难以控制、调节效果差的问题,提出了一种基于改进麻雀搜索算法的温度控制方法。通过在传统麻雀搜索算法中引入混沌迭代映射思想,初始化麻雀种群,提高算法的全局搜索能力。并利用标准测试函数对算法性能进行了分析测试。结果显示,改进后的算法寻优性能表现较为优异。因此将改进后的麻雀搜索算法用于在线实时整定PID控制器的参数,并设计了换热器自动温度控制系统。最后,在冷态启动和稳态扰动两种条件下,对所构建的温度控制系统进行了仿真实验,并与不施加控制策略和施加PID控制的实验效果进行了对比,验证其优越性。实验结果表明,换热器温度控制系统有较好的稳态和动态性能,能够达到快速准确地控制化学工艺品出口温度的工况要求。与此同时,为了提高换热器的自动化水平,还根据实际换热工况的界面需求,在Visual Studio 2019软件中,利用MFC应用程序开发框架设计了友好的控制系统界面。不仅可以实现参数设置,还能够更加直观地显示出系统的运行状态,利于数据的分析与对比。