傳熱單元綜合實訓(xùn)裝置操作指導(dǎo)書 - 圖文-

1、 綜合傳熱實訓(xùn)裝置實訓(xùn)操作指導(dǎo)書江蘇昌輝成套設(shè)備有限公司2014.9 目錄一:前言 (3二、實訓(xùn)目的 (4三、實訓(xùn)原理 (4(一數(shù)據(jù)計算 (4(二繪制熱性能曲線,并作比較 (5四、傳熱單元操作實訓(xùn)裝置介紹 (6(一裝置介紹 (6(二換熱器結(jié)構(gòu) (61、套管式換熱器 (62、管殼式換熱器(列管換熱器 (73、板式換熱器 (84、U型換熱器 (8(三工藝流程 (101、實訓(xùn)設(shè)備配置 (122、儀表及控制系統(tǒng)一覽表 (133、能耗一覽表 (14五、實訓(xùn)步驟 (14(一 開機準(zhǔn)備 (14(二 正常開機 (15(三 正常關(guān)機 (19(四 正常關(guān)機(按下表記錄實驗數(shù)據(jù) (21 一、前言職業(yè)教育的根本是培養(yǎng)

2、有較強實際動手能力和職業(yè)精神的技能型人才,而實訓(xùn)設(shè)備是培養(yǎng)這種能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的實驗設(shè)備更多是驗證實驗原理,缺乏對學(xué)生實際動手能力的培養(yǎng),更無法實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的模擬,故障的發(fā)現(xiàn),分析,處理能力等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。為了實現(xiàn)職業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng),必須建立現(xiàn)代化的實訓(xùn)基地,具有現(xiàn)代工廠情景的實訓(xùn)設(shè)備。本實訓(xùn)裝置把化工技術(shù)、自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)處理等最新的成果揉合在了一起,實現(xiàn)了工廠模擬現(xiàn)場化、故障模擬、故障報警、網(wǎng)絡(luò)采集、網(wǎng)絡(luò)控制等培訓(xùn)任務(wù)。按照“工學(xué)結(jié)合、校企合作”的人才培養(yǎng)模式,以典型的化工生產(chǎn)過程為載體,以傳熱任務(wù)為導(dǎo)向,以崗位操作技能為目標(biāo),真正做到學(xué)中做、做中學(xué),形成“教、學(xué)、做、

3、訓(xùn)、考”一體化的教學(xué)模式。以任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向、學(xué)做合一的教學(xué)方法構(gòu)建課程體系,開發(fā)設(shè)計傳熱操作技能訓(xùn)練裝置。本實訓(xùn)裝置具有以下特點:課程體系模塊化;實訓(xùn)內(nèi)容任務(wù)化;技能操作崗位化;安全操作規(guī)范化;考核方案標(biāo)準(zhǔn)化;職業(yè)素養(yǎng)文明化。 二、實訓(xùn)目的1了解換熱器換熱的原理、認識各種傳熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)和特點、了解流化床的工作流程;2認識傳熱裝置流程及各傳感檢測的位置、作用,各顯示儀表的作用等;3掌握傳熱設(shè)備的基本操作、調(diào)節(jié)方法、了解影響傳熱的主要影響因素;4掌握換熱系數(shù)k計算方法及意義;5了解逆流、順流對換熱效果的影響;6了解檔流板的作用及強化傳熱的途徑;7學(xué)會做好開車前的準(zhǔn)備工作;8正常開車,按要求操作

4、調(diào)節(jié)到指定數(shù)值;9能正確使用設(shè)備、儀表,及時進行設(shè)備、儀器、儀表的維護與保養(yǎng);10能掌握現(xiàn)代信息技術(shù)管理能力,應(yīng)用計算機對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集、監(jiān)控;11正確填寫生產(chǎn)記錄,及時分析各種數(shù)據(jù);12正常停車;13了解掌握工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)安全知識。三、實訓(xùn)原理本換熱器性能測試實驗裝置,主要對應(yīng)用較廣的間壁式中的三種換熱:套管式換熱器、U 型換熱器、板式換熱器和列管式換熱器進行其性能的測試。換熱器性能實驗的內(nèi)容主要為測定換熱器的總傳熱系數(shù),對數(shù)傳熱溫差和熱平衡誤差等,并就不同換熱器,不同量兩種流動方式,不同工況的傳熱情況和性能進行比較和分析。(一數(shù)據(jù)計算熱流體放熱量:21111TTmCQp-= 冷流體放熱量:

5、21222t t m C Q p -= 平均換熱量:221Q Q Q +=熱平衡誤差:%100221-=Q Q 對數(shù)傳熱溫差:(212112121/T T Ln T T T T Ln T T -=-=傳熱系數(shù):1/=F Q K式中:1p C ,2p C 熱、冷流體的定壓比熱1m ,2m 熱,冷流體的質(zhì)量流量1T ,2T 熱流體的進出口溫度1t ,2t 冷流體的進出口溫度211t T T -=121t T T -=F 換熱器的換熱面積注:熱、冷流體的質(zhì)量流量m1,m2是根據(jù)修正后的流量計體積流量讀數(shù)V1,V2再換算成的質(zhì)量流量值(二繪制熱性能曲線,并作比較(1以傳熱系數(shù)為縱坐標(biāo),冷(熱流體流量為

6、橫坐標(biāo)繪制傳熱性能曲線;(2對四種不同型式的換熱器傳熱性能進行比較。 四、傳熱單元操作實訓(xùn)裝置介紹(一裝置介紹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。換熱器的應(yīng)用十分廣泛,日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等,都是換熱器。它還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動力和原子能等工業(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,同時也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。換熱器既可是一種單獨的設(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。實驗裝置分為傳熱實訓(xùn)對象,儀表操作臺,上位機監(jiān)控計算機,監(jiān)控數(shù)據(jù)采集軟件

7、,數(shù)據(jù)處理軟件幾部分。傳熱實訓(xùn)對象包括冷風(fēng)機、列管換熱器、套管換熱器、板式換熱器、U型換熱器、蒸汽發(fā)生器、蒸汽調(diào)節(jié)裝置及管路、不寧性氣體裝置及管路、冷凝水排放系統(tǒng)及管路、冷卻水系統(tǒng)、綜合傳熱加熱管裝置、流量檢測傳感、壓力檢測傳感、現(xiàn)場顯示變送儀表等組成。(二換熱器結(jié)構(gòu)1、套管式換熱器套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管,并由U形彎頭連接而成。在這種換熱器中,一種流體走管內(nèi),另一種流體走環(huán)隙,兩者皆可得到較高的流速,故傳熱系數(shù)較大。另外,在套管換熱器中,兩種流體可為純逆流,對數(shù)平均推動力較大。 圖1 套管式換熱器套管換熱器結(jié)構(gòu)簡單,能承受高壓,應(yīng)用亦方便(可根據(jù)需要增減管段數(shù)目。特別是由

8、于套管換熱器同事具備傳熱系數(shù)大、傳熱推動力大及能夠承受高壓強的優(yōu)點,在超高壓生產(chǎn)過程(例如操作壓力為300MPa的高壓聚乙烯生產(chǎn)過程中所用的換熱器幾乎全部是套管式。2、管殼式換熱器(列管換熱器管殼式(又稱列管式換熱器是最典型的間壁式換熱器,它在工業(yè)上的應(yīng)用有著悠久的歷史,而且至今仍在所有換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。管殼式換熱器主要有殼體、管束、管板和封頭等部分組成,殼體多呈圓形,內(nèi)部裝有平行管束,管束兩端固定于管板上。在管殼換熱器內(nèi)進行換熱的兩種流體,一種在管內(nèi)流動,其行程稱為管程;一種在管外流動,其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。Array圖2,列管換熱器為提高管外流體給熱系數(shù),通常在殼體內(nèi)安

9、裝一定數(shù)量的橫向折流擋板。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體速度,還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束,使湍動程度大為增加。常用的擋板有圓缺形和圓盤形兩種,前者應(yīng)用更為廣泛。 流體在管內(nèi)每通過管束一次稱為一個管程,每通過殼體一次稱為一個殼程。為提高管內(nèi)流體的速度,可在兩端封頭內(nèi)設(shè)置適當(dāng)隔板,將全部管子平均分隔成若干組。這樣,流體可每次只通過部分管子而往返管束多次,稱為多管程。同樣,為提高管外流速,可在殼體內(nèi)安裝縱向擋板使流體多次通過殼體空間,稱多殼程。3、板式換熱器BR 系列板式換熱器是由固定壓緊板、換熱板片、密封膠墊、活動壓緊板、法蘭接管、上、下導(dǎo)桿、框架和壓緊螺栓組成。不銹鋼板片組合結(jié)構(gòu)

10、管熱板片采用進口不銹鋼板壓制成人子形波紋,使流體在板間流動時形成紊流提高換熱效果,相鄰板片的人字形波紋相互交叉形成大量觸點,提高了板片組的剛度和承受較大壓力的能力。橡膠墊片利用雙道密封結(jié)構(gòu)并設(shè)有安全區(qū)和信號槽,使兩種介質(zhì)不會發(fā)生混淆。結(jié)構(gòu)圖見圖4所示: 圖3 流體的折流及折流擋板的形式 圖4 板式換熱器結(jié)構(gòu)圖板式換熱器的流程分為a片和b片兩種:a片是串聯(lián)流程,有7塊板為3個流程,每個流程均為一個通道,流體經(jīng)過每一個通道及改變方向;b片是并聯(lián)流程,有7塊板,是但流程,冷、熱流體分別流入平行的3個通道而形成一股流至出口。板片的流程和通道數(shù)量應(yīng)根據(jù)熱力學(xué)和流體力學(xué)子算確定,通常采用分子式來表示,分子

11、表示熱流體的程數(shù)和通道數(shù),分母表示冷流體的程數(shù)和通道數(shù)。下圖分別表示(3X1/3X1、(1X3/1X3; 4、U 型換熱器 管殼式換熱器的一種,屬石油化工設(shè)備,由管箱、殼體及管束等主要部件組成,因其換熱管成U 形而得名。U 形管式換熱器僅有一個管板,管子兩端均固定于同一管板上。此類換熱器的特點是管束可以自由伸縮,不會因管殼之間的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力,熱補償性能好;管程為雙管程,流程較長,流速較高,傳熱性能較好;承壓能力強;管束可從殼體內(nèi)抽出,便于檢修和清洗,且結(jié)構(gòu)簡單,造價便宜。但管內(nèi)清洗不便,管束中間部分的管子難以更換,又因最內(nèi)層管子彎曲半徑不能太小,在管板中心部分布管不緊湊,所以管子數(shù)不能太多

12、,且管束中心部分存在間隙,使殼程流體易于短路而影響殼程換熱。此外,為了彌補彎管后管壁的減薄,直管部分需用壁較厚的管子。這就影響了它的使用場合,僅宜用于管殼壁溫相差較大,或殼程介質(zhì)易結(jié)垢而管程介質(zhì)清潔及不易結(jié)垢,高溫、高壓、腐蝕性強的情形。 (三工藝流程:實訓(xùn)裝置工藝流程如圖5所示 1、實訓(xùn)設(shè)備配置 3、能耗一覽表 2實訓(xùn)裝置中換熱器參數(shù)如下:套管換熱器換熱面積:m2;板式換熱器換熱面積:m2;列管換熱器換熱面積:m2;U型管式換熱器換熱面積:m2。3綜合換熱器面積:(1套管式換熱器換熱面積0.9m2(2板式換熱器換熱面積1m2(3列管式換熱器換熱面積1m2(3U型管式換熱器換熱面積1m2五、實

13、訓(xùn)步驟(一 開機準(zhǔn)備1檢查公用工程水電是否處于正常供應(yīng)狀態(tài)(水壓、水位是否正常、電壓、指示燈是否正常;2熟悉設(shè)備工藝流程圖,各個設(shè)備組成部件所在位置(如蒸汽發(fā)生器、疏水閥、列管換熱器、套管換熱器、板式換熱器等;3熟悉各取樣點及溫度、壓力、流量、測量與控制點的位置4檢查總電源的電壓情況是否良好。 (二 正常開機1、開啟電源1在儀表操作盤臺上,開啟總電源開關(guān),此時總電源指示燈亮;2開啟儀表電源開關(guān),此時儀表電源指示燈亮,且儀表上電。2、開啟計算機啟動監(jiān)控軟件1打開計算機電源開關(guān),啟動計算機;2在桌面上點擊“傳熱實訓(xùn)軟件”,進入MCGS組態(tài)環(huán)境,如圖6所示: 圖6 MCGS組態(tài)軟件組態(tài)環(huán)境3點擊菜單

14、“文件進入運行環(huán)境”或按“F5”進入運行環(huán)境,如圖7所示,輸入班級、姓名、學(xué)號后,按“確認”,進入圖8界面。 圖7 監(jiān)控軟件登陸界面 圖8 傳熱單元操作實訓(xùn)軟件界面4圖8中,PV表示實際測量值、SV表示設(shè)定值、OP;“控制設(shè)置”將打開控制界面,如圖9所示,可對控制的PID參數(shù)進行設(shè)置,一般不設(shè)置。 圖9 溫度控制界面3、開啟蒸汽發(fā)生器1檢查蒸汽發(fā)生器液位的高度,液位高度應(yīng)為備用水槽中間的位置;若液位過高則需打開發(fā)生器上的排空閥及發(fā)生器下的排污閥排放掉部分水;若液位不夠,在當(dāng)打開發(fā)生器電源時,發(fā)生器會進行自動加水。2打開發(fā)生器后的進水閥門,讓自來水進入中間水箱(在發(fā)生器內(nèi)部,有浮球閥進行液位自動

15、控制;3開啟發(fā)生器電源:在發(fā)生器前面板上,旋開開關(guān),即開了蒸汽發(fā)生器電源,此時蒸汽發(fā)生器開始加熱燒蒸汽,蒸汽發(fā)生器壓力燒到0.4MPa時自動停止加熱,蒸汽壓力下降到0.3Mpa時啟動加熱;4、開啟U型管式換熱器冷流體風(fēng)機1檢查管路各閥門:打開閥HV0119、HV0120;2在儀表操作臺上,按下“P102風(fēng)機電源”啟動按鈕,啟動風(fēng)機;3調(diào)整冷空氣流量:通手動過調(diào)節(jié)閥門HV0136,調(diào)節(jié)換熱器冷流體流量。5、檢查U型管式換熱器冷凝水管路1檢查左換熱器冷凝水管路各閥門:打開閥HV0132、HV0143、HV0145;6、打開U型管式換熱器蒸汽管路 1檢查U型管式換熱器蒸汽管路各閥門:打開閥HV013

16、1,調(diào)節(jié)換熱器氣體閥大小;2在裝置二層平臺上調(diào)節(jié)相應(yīng)的蒸汽調(diào)壓閥,調(diào)節(jié)一定的蒸汽壓力;7、數(shù)據(jù)記錄1調(diào)節(jié)不同的冷流體流量,穩(wěn)定15分鐘,記錄冷流體流量、蒸汽壓力、冷流體進出口溫度;2調(diào)節(jié)不同的蒸汽壓力,穩(wěn)定15分鐘,記錄冷流體流量、蒸汽壓力、冷流體進出口溫度;8、開啟列管換熱器冷流體風(fēng)機1檢查列管換熱器管路各閥門:打開閥HV0118、HV0121;2在儀表操作臺上,按下“P102風(fēng)機電源”啟動按鈕,啟動風(fēng)機;3調(diào)整冷空氣流量:通過手動調(diào)節(jié)閥門,調(diào)節(jié)列管換熱器冷流體流量;9、檢查列管換熱器冷凝水管路1檢查列管換熱器冷凝水管路各閥門:打開閥HV0133、HV0143、HV0145;10、打開列管換

17、熱器蒸汽管路1檢查右列管換熱器蒸汽管路各閥門:打開閥HV0121、HV0125、調(diào)節(jié)列管換熱器氣體閥門大小;2在裝置二層平臺上調(diào)節(jié)相應(yīng)的蒸汽調(diào)壓閥,調(diào)節(jié)一定的蒸汽壓力;11、列管換熱器數(shù)據(jù)記錄1調(diào)節(jié)不同的冷流體流量,穩(wěn)定15分鐘,記錄列管換熱器冷流體流量、蒸汽壓力、冷流體進出口溫度;2調(diào)節(jié)不同的蒸汽壓力,穩(wěn)定15分鐘,記錄列管換熱器冷流體流量、蒸汽壓力、冷流體進出口溫度;12、冷卻水系統(tǒng)開啟1檢查冷卻水水箱里水的液位高低,液位過低,則打開自來水進水閥門,往水箱里加水;2檢查冷卻水管路各閥門:打開閥門HV0106、HV0115;3在儀表操作臺上按下“P103冷卻水泵電源”啟動動按鈕,啟動冷卻水泵

18、電源;13、綜合換熱實驗1檢查冷流體流量管路各閥門:打開閥門HV0140、HV0106、HV0115、HV0138、板式換熱器實驗(HV0117、HV0122列管換熱器實驗(HV0118、HV0121、套管換熱器實驗(HV0118、HV0123、U型管式換熱器實驗(HV0119、HV0120;關(guān)閉其他換熱器冷流體進出閥門; 2開冷卻水泵P103:在儀表操作臺上,按下“冷卻水泵P103”啟動按鈕,啟動泵;冷流體流量控制:通過手動調(diào)節(jié)閥門,調(diào)節(jié)換熱器冷流體流量3檢查熱流體流量管路各閥門:打開板式換熱器實驗(HV0108、HV0109列管換熱器實驗時(HV0110、HV0111、套管換熱器實驗時(HV0106、HV0107、U型管式換熱器實驗時(HV0112、HV0113;關(guān)閉其他換熱器熱流體進出閥門;4啟動加熱管電源:在儀表操作臺上按下“熱水加熱管電源”啟動按鈕,啟動綜合換熱加熱管,開始加熱,加熱到70攝氏度,保持穩(wěn)定;5開啟熱流體輸送泵:在儀表操作臺上打開“熱水泵電源”開關(guān),啟動綜合換熱熱流體泵;7當(dāng)加熱管溫度穩(wěn)定在70左右時,讓系統(tǒng)穩(wěn)定15分鐘,記錄板式換熱器的冷、熱流體流量,冷流體進、出口溫度,熱流體進、出口溫度;8改變冷流體流量值,穩(wěn)定15分鐘,記錄板式換熱器的冷、熱流體流量,