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1、 传热单元操作实训装置操作指导书化工单元实训装置系列之传热单元操作实训装置实训操作指导书杭州言实科技有限公司2010.10目 录一：前言3二、实训目的4三、实训原理4（一）数据计算4（二）绘制热性能曲线，并作比较5四、传热单元操作实训装置介绍5（一）装置介绍5（二）换热器结构61、套管式换热器62、管壳式换热器（列管换热器）63、板式换热器7（三）工艺流程81、实训设备配置102、仪表及控制系统一览表123、能耗一览表13五、实训步骤14(一)开机准备14(二)正常开机14(三)正常关机19(四)正常关机（按下表记录实验数据）20一：前言职业教育的根本是培养有较强实际动手能力和职业精神的技能型
2、人才，而实训设备是培养这种能力的关键环节。传统的实验设备更多是验证实验原理，缺乏对学生实际动手能力的培养，更无法实现生产现场的模拟，故障的发现，分析，处理能力等综合素质的培养。为了实现职业技术人才的培养，必须建立现代化的实训基地，具有现代工厂情景的实训设备。本传热实训装置把化工技术、自动化技术、网络通讯技术、数据处理等最新的成果揉合在了一起，实现了工厂模拟现场化、故障模拟、故障报警、网络采集、网络控制等培训任务。按照“工学结合、校企合作”的人才培养模式，以典型的化工生产过程为载体，以液液传质分离任务为导向，以岗位操作技能为目标，真正做到学中做、做中学，形成“教、学、做、训、考”一体化的教学模式
3、。以任务驱动、项目导向、学做合一的教学方法构建课程体系，开发设计传热操作技能训练装置。本传热实训装置具有以下特点：课程体系模块化；实训内容任务化；技能操作岗位化；安全操作规范化；考核方案标准化；职业素养文明化。二、实训目的1) 了解换热器换热的原理、认识各种传热设备的结构和特点、了解流化床的工作流程；2) 认识传热装置流程及各传感检测的位置、作用，各显示仪表的作用等；3) 掌握传热设备的基本操作、调节方法、了解影响传热的主要影响因素；4) 掌握换热系数k计算方法及意义；5) 了解逆流、顺流对换热效果的影响；6) 了解档流板的作用及强化传热的途径；7) 学会做好开车前的准备工作；8) 正常开车，
4、按要求操作调节到指定数值；9) 能正确使用设备、仪表，及时进行设备、仪器、仪表的维护与保养；10) 能掌握现代信息技术管理能力，应用计算机对现场数据进行采集、监控；11) 正确填写生产记录，及时分析各种数据；12) 正常停车；13) 了解掌握工业现场生产安全知识。三、实训原理 本换热器性能测试实验装置，主要对应用较广的间壁式中的三种换热：套管式换热器、板式换热器和列管式换热器进行其性能的测试。其中，对套管式换热器、板式换热器和列管换热器可以进行顺流和逆流两种方式的性能测试。换热器性能实验的内容主要为测定换热器的总传热系数，对数传热温差和热平衡误差等，并就不同换热器，不同量两种流动方式，不同工况
5、的传热情况和性能进行比较和分析。（一）数据计算 热流体放热量： 冷流体放热量： 平均换热量： 热平衡误差： 对数传热温差：传热系数： 式中：，热、冷流体的定压比热 ，热，冷流体的质量流量 ，热流体的进出口温度 ，冷流体的进出口温度 F换热器的换热面积 注：热、冷流体的质量流量m1，m2是根据修正后的流量计体积流量读数V1，V2再换算成的质量流量值（二）绘制热性能曲线，并作比较（1）以传热系数为纵坐标，冷（热）流体流量为横坐标绘制传热性能曲线；（2）对三种不同型式的换热器传热性能进行比较。四、传热单元操作实训装置介绍（一）装置介绍换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。 换热
6、器的应用十分广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。 换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。 实验装置分为传热实训对象，仪表操作台，上位机监控计算机，监控数据采集软件，数据处理软件几部分。传热实训对象包括两个冷风机、一个综合换热热风机、左列管换热器、右列管换热器、小列管换热器、综合换热装置、蒸汽发生器、蒸汽调节装置及管路、不宁性气体装
7、置及管路、冷凝水排放系统及管路、冷却水系统、综合传热加热管装置、流量检测传感、压力检测传感、现场显示变送仪表等组成。（二）换热器结构1、套管式换热器套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管，并由U形弯头连接而成。在这种换热器中，一种流体走管内，另一种流体走环隙，两者皆可得到较高的流速，故传热系数较大。另外，在套管换热器中，两种流体可为纯逆流，对数平均推动力较大。图1 套管式换热器套管换热器结构简单，能承受高压，应用亦方便（可根据需要增减管段数目）。特别是由于套管换热器同事具备传热系数大、传热推动力大及能够承受高压强的优点，在超高压生产过程（例如操作压力为300MPa的高压聚乙烯生产过程）中
8、所用的换热器几乎全部是套管式。2、管壳式换热器（列管换热器）管壳式（又称列管式）换热器是最典型的间壁式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束，管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 图2，列管换热器为提高管外流体给热系数，通常在壳体内安装一定数量的横向折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体速度，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。常用的挡板有
9、圆缺形和圆盘形两种，前者应用更为广泛。图3 流体的折流及折流挡板的形式流体在管内每通过管束一次称为一个管程，每通过壳体一次称为一个壳程。为提高管内流体的速度，可在两端封头内设置适当隔板，将全部管子平均分隔成若干组。这样，流体可每次只通过部分管子而往返管束多次，称为多管程。同样，为提高管外流速，可在壳体内安装纵向挡板使流体多次通过壳体空间，称多壳程。3、板式换热器BR系列板式换热器是由固定压紧板、换热板片、密封胶垫、活动压紧板、法兰接管、上、下导杆、框架和压紧螺栓组成。不锈钢板片组合结构管热板片采用进口不锈钢板压制成人子形波纹，使流体在板间流动时形成紊流提高换热效果，相邻板片的人字形波纹相互交叉
10、形成大量触点，提高了板片组的刚度和承受较大压力的能力。橡胶垫片利用双道密封结构并设有安全区和信号槽，使两种介质不会发生混淆。结构图见图4所示：图4 板式换热器结构图 板式换热器的流程分为a片和b片两种：a片是串联流程，有7块板为3个流程，每个流程均为一个通道，流体经过每一个通道及改变方向；b片是并联流程，有7块板，是但流程，冷、热流体分别流入平行的3个通道而形成一股流至出口。板片的流程和通道数量应根据热力学和流体力学子算确定，通常采用分子式来表示，分子表示热流体的程数和通道数，分母表示冷流体的程数和通道数。下图分别表示（3X1/3X1）、（1X3/1X3）；（三）工艺流程实训装置工艺流程如图5
11、所示：杭州言实科技有限公司 TEL：0571-86904592 第 21 页 共 21 页图5，传热单元操作实训装置流程图1、实训设备配置序号符号名称1TI101列管换热器2冷流体进口温度2TI102列管换热器2冷流体出口温度3TI103列管换热器1冷流体进口温度4TI104列管换热器1冷流体出口温度5TI201综合换热器加热管出口温度6TI202综合换热器热流体进口温度7TI303综合换热器热流体出口温度8TI304综合换热器冷流体进口温度9TI305综合换热器冷流体出口温度10TI301冷却器空气进口温度11TI302冷却器空气出口温度12E101列管换热器113E102列管换热器214E
12、103冷却器15E104综合换热加热器16E105综合换热器板式换热器17E106综合换热器列管换热器18E107综合换热器套管换热器19FI101列管换热器冷流体流量20FI201综合换热热流体流量21FI301综合换热冷流体流量22P101列管换热冷流体风机323P102综合换热热流体风机224P103综合换热冷流体风机125P104冷却水泵26P105空气压缩机27P106蒸汽发生器28PI101列管换热器2蒸汽压力29PI102列管换热器1蒸汽压力30PI103蒸汽包压力31D101蒸汽包32PIC101列管换热器2蒸汽压力控制33PIC102列管换热器1蒸汽压力控制34FI101列管
13、换热冷流体流量35FI102列管换热冷流体流量36FI201综合换热热流体流量37FI301综合换热冷流体流量38FI401冷却水流量39FIC101列管换热器冷流体流量控制40FIC301综合换热冷流体流量控制41FIC401冷却水流量控制42TI201综合换热器加热管出口温度控制43VA001综合换热冷流体风机出口旁路阀44VA002综合换热冷流体风机出口流量调节阀45VA003综合换热套管冷流体切换阀门46VA004综合换热套管热流体切换阀门47VA005综合换热套管冷流体切换阀门48VA006综合换热套管热流体切换阀门49VA007综合换热列管冷流体切换阀门50VA008综合换热列管热流体切换阀门51VA009综合换热列管冷流体切换阀门52VA010综合换热列管热流体切换阀门53VA011综合换热板式换热冷流体切换阀门54VA012综合换热板式换热热流体切换阀门55VA013综合换热板式换热冷流体切换阀门56VA014综合换热板式换热热流体切换阀门57VA015综合换热冷流体顺逆切换阀门58VA016综合换热冷流体顺逆切换阀门59VA017综合换热冷流体顺逆切换阀门60VA018综合换热冷流体顺逆切换阀门61VA101列管换热冷流体风机旁路
