一般过热系统采取的是喷水减温作为过热汽温的调节方式，分别在屏式过热器以及末级过热器入口布置两个喷水减温器，构成两级喷水减温系统，通过调节减温器喷水量调节主蒸汽温度，减温水来自锅炉给水系统。本文以末级过热器和布置在其入口位置的喷水减温器构成的末级过热系统为具体的研究对象，分别对过热器、喷水减温器进行机理分析，建立其机理模型 。过热系统结构简图如图2所示：

其中，

、

、

、

为减温器入口流量、减温水流量、减温器出口流量、过热器出口流量；对应的η分别为减温器入口比焓、减温水比焓、减温器出口比焓、过热器出口比焓。

针对过热器的实际结构，一般将各段过热器按流程顺序相连成一个整体，并将其视为一根等效单相受热管，容积和金属质量为各段过热器容积和金属质量的总和，同时不考虑过热蒸汽的重位压降。单相受热管物理模型如图3所示：

图3中，

管外放热介质向单位管长的金属壁在单位时间内的放热量；

金属管壁向管内介质在单位管长和单位时间的传热量；

金属温度。

基于这些简化假定，可以根据流体力学、热力学和传热学等的基本原理，建立起如下的动态数学模型。

（1）质量守恒方程（连续方程）

在管内取长度为dy的微元体，截面积为F，管内介质的流量是长度和时间t的函数。根据质量守恒

式中，D为管内介质流量；v为介质比容。

（2）能量守恒方程

式中，η为工质焓；

为金属管壁向管内介质在单位管长和单位时间的传热量。

（3）管内放热方程

式中，

为管子内径；

为单位长度管子的内表面积；

、T 为金属和介质的温度；

为放热系数。

（4）管壁金属的热平衡方程

式中，

为管外放热介质向单位管长的金属壁在单位时间内的放热量；

、

为单位长度管长的金属质量、金属比热。

最终过热器入口温度扰动的传递函数

为：

式中参数为：