Схема парожидкостного теплообменника
(с изменяющимся агрегатным состоянием теплоносителя).
Рис.1.
· Технологический поток (нагреваемая жидкость) Gж подается по трубкам теплообменника.
· Теплоноситель с изменяющимся агрегатным состоянием (греющий пар) Gп подается по межтрубному пространству.
· Показатель эффективности: 
.
· Цель управления: поддержание 
.
Математическое описание на основе физики процесса.
· Теплопередача от паровой фазы теплоносителя:
(1),
· Теплопередача от жидкой фазы теплоносителя:
(2),
где: 
- количество тепла, передаваемое от паровой фазы и конденсата теплоносителя в единицу времени, дж/с;
- коэффициенты теплопередачи для паровой фазы и конденсата теплоносителя, дж/(м2*К°*с);
- поверхность теплопередачи для паровой фазы и конденсата теплоносителя, м2;
- средняя движущая сила при теплопередаче от паровой фазы к жидкому технологическому потоку и от конденсата к жидкому технологическому потоку.
· Общая тепловая нагрузка парожидкостного теплообменника:
(3).
· Так как 
, то интенсивность теплопередачи от паровой фазы значительно выше, чем от конденсата.
· Поэтому на величину Q влияет величина соотношения Fп /Fк, которая зависит от уровня конденсата:
(4а).
где 
и 
(4б).
· На основании (4а) общая тепловая нагрузка Q также будет зависеть от уровня конденсата hк:
(4в),
· Q(дж/с) позволяет определить Gпэфф и Gжэфф на основе тепловых балансов:
(5а);
(5б);
(6а);
(6б),
при hк =hэфф.
· Эффективное время пребывания:
. (7).
Тепловой баланс парожидкостного теплообменника.
Уравнение динамики:
Полагаем: пар перегретый и конденсат охлаждается 
:
(8).
Уравнение статики при 
:
(9).
На основании (8) и (9) а также (6а) и (4в) можно записать:
. (10),
где 
, так как при Pп qкип ®rп ¯.
Материальный баланс по жидкой фазе
Для межтрубного пространства.
Уравнение динамики:
, (11),
Уравнение статики при 
:
(12)
На основании (11) и (12) 
и предпочтительное управляющее воздействие – Gк.
Материальный баланс по паровой фазе
Для межтрубного пространства.
Уравнение динамики:
(14),
где Мп - мольная масса паровой фазы теплоносителя, кг/моль;
Рп - давление паровой фазы теплоносителя, Па;
qп - температура паровой фазы теплоносителя, К,
Vп - объем паровой фазы теплоносителя, м3 .
Уравнение статики при 
:
(15).
На основании (14) и (15) 
и предпочтительное управляющее воздействие - Gп.
Информационная схема объекта.
Рис.2.
· Возможные управляющие воздействия: 
.
· Возможные контролируемые возмущения: 
.
· Возможные неконтролируемые возмущения: 
.
· Возможные управляемые переменные: 
.
· Наиболее эффективные каналы управления:
.
Анализ динамических характеристик парожидкостного теплообменника