工業(yè)換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。水冷冷凝器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用暖氣散熱器片、汽輪機(jī)裝置中的凝汽器和航天火箭上油冷卻器等，都是換熱器。專業(yè)水冷冷凝器還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動(dòng)力和原子能等工業(yè)部門。它的主要功能是保證工藝過程對介質(zhì)所要求的特定溫度，同時(shí)也是提高能源利用的主要設(shè)備之一。換熱器既可是一種單獨(dú)的設(shè)備，如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設(shè)備的組成部分，如氨合成塔內(nèi)的熱交換器。由于制造工藝和科學(xué)水平的限制，早期的換熱器只能采用簡單的結(jié)構(gòu)，而且傳熱面積小、體積大和笨重，蛇管殼式換熱器等。隨著制造工藝的發(fā)展，逐步形成一種管殼式換熱器，它不僅單位體積具有較大的傳熱面積，而且傳熱效果也較好。

能源是當(dāng)前人類面臨的重要問題之一，能源開發(fā)及轉(zhuǎn)換利用已成為各國的重要課題，而換熱器是能源利用過程中必不可少的設(shè)備，是化工、冶金、煉油、動(dòng)力、食品、輕工、原子能、制藥、機(jī)械及其他許多工業(yè)部門廣泛使用的一種通用設(shè)備。無論是從上述各種工業(yè)的發(fā)展，還是從能源的有效利用，專業(yè)水冷冷凝器的選型、合理設(shè)計(jì)、制造和操作都有非常重要的意義。近年來，由于工藝要求、能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)等諸多因素，傳熱強(qiáng)化技術(shù)和換熱器的現(xiàn)代研究、設(shè)計(jì)方法獲得了飛速發(fā)展，設(shè)計(jì)人員已經(jīng)開發(fā)了多種新型的換熱器，以滿足各行各業(yè)的要求。在國外，美國傳熱研究公司HTRI在傳熱機(jī)理、兩相流及測試技術(shù)方面取得進(jìn)展。該公司所開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軟件、各種水冷冷凝器工藝設(shè)計(jì)軟件計(jì)算精度準(zhǔn)確。

管式換熱器：這類換熱器都是通過管子壁面進(jìn)行傳熱的換熱器。按傳熱管的結(jié)構(gòu)形式不同大致分為蛇管式換熱器、套管式換熱器、纏繞式換熱器和管殼式換熱器。板面式換熱器：這類換熱器都是通過板面進(jìn)行傳熱的換熱器。板面式換熱器按傳熱板面的結(jié)構(gòu)形式可分為以下五種：螺旋板式換熱器、板式換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板式換熱器。其他形式換熱器：這類換熱器是指一些具有特殊結(jié)構(gòu)的換熱器，一般是為滿足工藝特殊要求而設(shè)計(jì)的，如石墨換熱器、聚四氟乙烷換熱器和熱管換熱器等。專業(yè)水冷冷凝器具有可靠性強(qiáng)、適應(yīng)廣等優(yōu)點(diǎn)，在個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。近年來，盡管受到了其他新型水冷冷凝器的挑戰(zhàn)，但反過來也促進(jìn)了其自身的發(fā)展。在換熱器向高參數(shù)、大型化發(fā)展的，管殼式換熱器仍占主導(dǎo)地位。根據(jù)管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為固定管板式、浮頭式、U形管式、填料函式和斧式重沸器五類。

換熱器種類很多，按熱量交換原理和方式，可將水冷冷凝器分為混合式、蓄熱式和問壁式三類。其中間壁式水冷冷凝器按傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)可分為:管殼式、板式、管式、液膜式、板殼式與熱管。目前，在換熱設(shè)備中，使用量最大的是管殼式換熱器。管殼式換熱器又稱列管式換熱器，該類換熱器具有可靠性高、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，在各工業(yè)領(lǐng)域中得到最廣泛的應(yīng)用。近年來，盡管受到了其他新型換熱器的挑戰(zhàn)，但反過來也促進(jìn)其自身的發(fā)展。在換熱器向高參數(shù)、大型化發(fā)展的今天，管殼式換熱器仍占主導(dǎo)地位。列管式換熱器可根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分為固定管板式、浮頭式、U形管式、填料函式和釜式重沸器五類。

換熱器溫度控制過程有如下特點(diǎn)：水冷冷凝器溫度控制系統(tǒng)是由溫度變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器和被控對象組成的閉合回路。被調(diào)參數(shù)經(jīng)檢測元件測量并由溫度變送器轉(zhuǎn)換處理獲得測量信號，測量值與給定值的差值送入調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器對偏差信號進(jìn)行運(yùn)算處理后輸出控制作用。水冷冷凝器溫度控制系統(tǒng)的工藝流程如下：冷流體和熱流體分別通過換熱器的殼程和管程，通過熱傳導(dǎo)，從而使冷流體的出口溫度升高。冷流體通過循環(huán)泵流經(jīng)換熱器的殼程，出口溫度穩(wěn)定在設(shè)定值附近。熱流體通過多級泵流經(jīng)換熱器的管程，與冷流體熱交換后流回蓄水池，循環(huán)使用。從控制任務(wù)要求可知，換熱器溫度控制系統(tǒng)是單點(diǎn)、恒值控制。且題目要求用單回路控制系統(tǒng)，控制范圍和控制精度要求一般，功能上無特殊要求，采用廣泛使用的PID控制。