傳熱實(shí)訓(xùn)實(shí)操作指導(dǎo)書_圖文

1、化工單元實(shí)訓(xùn)裝置系列之傳熱單元操作實(shí)訓(xùn)裝置實(shí)訓(xùn)操作指導(dǎo)書 杭州言實(shí)科技有限公司2009.9 目錄一:前言 (3二、實(shí)訓(xùn)目的 (4三、實(shí)訓(xùn)原理 (4(一數(shù)據(jù)計(jì)算 (4(二繪制熱性能曲線,并作比較 (5四、傳熱單元操作實(shí)訓(xùn)裝置介紹 (5(一裝置介紹 (5(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 (63、板式換熱器 (7(三工藝流程 (81、實(shí)訓(xùn)設(shè)備配置 (102、儀表及控制系統(tǒng)一覽表 (123、能耗一覽表 (13五、實(shí)訓(xùn)步驟 (14(一 開機(jī)準(zhǔn)備 (14(二 正常開機(jī) (14(三 正常關(guān)機(jī) (19(四 正常關(guān)機(jī)(按下表記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) (20 一:前言職業(yè)教育的根本是培養(yǎng)

2、有較強(qiáng)實(shí)際動手能力和職業(yè)精神的技能型人才,而實(shí)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(shí)驗(yàn)設(shè)備更多是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理,缺乏對學(xué)生實(shí)際動手能力的培養(yǎng),更無法實(shí)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(shí)現(xiàn)職業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng),必須建立現(xiàn)代化的實(shí)訓(xùn)基地,具有現(xiàn)代工廠情景的實(shí)訓(xùn)設(shè)備。本精餾塔實(shí)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(shí)現(xiàn)了工廠模擬現(xiàn)場化、故障模擬、故障報(bào)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,以液液傳質(zhì)分離任務(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

3、“教、學(xué)、做、訓(xùn)、考”一體化的教學(xué)模式。以任務(wù)驅(qū)動、項(xiàng)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(jì)板式塔精餾操作技能訓(xùn)練裝置。本精餾塔實(shí)訓(xùn)裝置具有以下特點(diǎn):課程體系模塊化;實(shí)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(shí)訓(xùn)目的1了解換熱器換熱的原理、認(rèn)識各種傳熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)、了解流化床的工作流程;2認(rèn)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(jì)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(qiáng)化傳熱的途徑;7學(xué)會做好開車前的準(zhǔn)備工

4、作;8正常開車,按要求操作調(diào)節(jié)到指定數(shù)值;9能正確使用設(shè)備、儀表,及時(shí)進(jìn)行設(shè)備、儀器、儀表的維護(hù)與保養(yǎng);10能掌握現(xiàn)代信息技術(shù)管理能力,應(yīng)用計(jì)算機(jī)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)控;11正確填寫生產(chǎn)記錄,及時(shí)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(shí)訓(xùn)原理本換熱器性能測試實(shí)驗(yàn)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、板式換熱器和列管式換熱器進(jìn)行其性能的測試。其中,對套管式換熱器、板式換熱器和列管換熱器可以進(jìn)行順流和逆流兩種方式的性能測試。換熱器性能實(shí)驗(yàn)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

5、情況和性能進(jìn)行比較和分析。(一數(shù)據(jù)計(jì)算熱流體放熱量:21111TTmCQp-=冷流體放熱量:21222ttmCQp-=平均換熱量:221QQ 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(jìn)出口溫度1t ,2t 冷流體的進(jìn)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(jì)體積流量讀數(shù)V1,V2再換算成的質(zhì)

6、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(熱流體流量為橫坐標(biāo)繪制傳熱性能曲線;(2對三種不同型式的換熱器傳熱性能進(jìn)行比較。四、傳熱單元操作實(shí)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(jī)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(shí)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(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

7、交換器。實(shí)驗(yàn)裝置分為傳熱實(shí)訓(xùn)對象,儀表操作臺,上位機(jī)監(jiān)控計(jì)算機(jī),監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集軟件,數(shù)據(jù)處理軟件幾部分。傳熱實(shí)訓(xùn)對象包括兩個(gè)冷風(fēng)機(jī)、一個(gè)綜合換熱熱風(fēng)機(jī)、左列管換熱器、右列管換熱器、小列管換熱器、綜合換熱裝置、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)

8、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(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),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(jìn)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

9、在管外流動,其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。 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(cuò)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(gè)管程,每通過殼體一次稱為一個(gè)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

10、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)管熱板片采用進(jìn)口不銹鋼板壓制成人子形波紋,使流體在板間流動時(shí)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(diǎn),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(gè)流程,每個(gè)流程均為一個(gè)通道,流體經(jīng)過每一個(gè)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

11、個(gè)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; (三工藝流程實(shí)訓(xùn)裝置工藝流程如圖5所示: 杭州言實(shí)科技有限公司 TEL :0571-* 第 9 頁 共 20 頁圖5,傳熱單元操作實(shí)訓(xùn)裝置流程圖 1、實(shí)訓(xùn)設(shè)備配置 2實(shí)訓(xùn)裝置中換熱器參數(shù)如下:左換熱器換熱面積:m2;右換熱器換熱面積:m2;小換熱器換熱面積:m2。3綜合換熱器面積:(1綜合換熱套管式換熱器換熱面積0.422m2(2綜合換熱板式換熱器換熱面積0.45m2(3綜合列管式換熱器

12、換熱面積0.6m2 五、實(shí)訓(xùn)步驟(一 開機(jī)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(gè)設(shè)備組成部件所在位置(如蒸汽發(fā)生器、空壓機(jī)、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(diǎn)及溫度、壓力、流量、測量與控制點(diǎn)的位置4檢查總電源的電壓情況是否良好。(二 正常開機(jī)1、開啟電源1在儀表操作盤臺上,開啟總電源開關(guān),此時(shí)總電源指示燈亮;2開啟儀表電源開關(guān),此時(shí)儀表電源指示燈亮,且儀表上電。2、開啟計(jì)算機(jī)啟動監(jiān)控軟件1打開計(jì)算機(jī)電源開關(guān),啟動計(jì)算機(jī);2在桌面上點(diǎn)擊“傳熱實(shí)訓(xùn)軟件”,進(jìn)入MCGS組態(tài)環(huán)境,如圖6所示: 圖6 M

13、CGS組態(tài)軟件組態(tài)環(huán)境 3點(diǎn)擊菜單“文件進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境”或按“F5”進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境,如圖7所示,輸入班級、姓名、學(xué)號后,按“確認(rèn)”,進(jìn)入圖8界面,點(diǎn)擊“傳熱單元操作實(shí)訓(xùn)”進(jìn)入實(shí)訓(xùn)軟件界面,如圖9所示,監(jiān)控軟件就啟動起來了。 圖7 監(jiān)控軟件登陸界面圖8 監(jiān)控軟件實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目選擇界面 圖9 傳熱單元操作實(shí)訓(xùn)軟件界面4圖9中,PV表示實(shí)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8所示,可對控制的PID參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,一般不設(shè)置。 圖10 左換熱器冷流體流量控制窗口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)為玻璃液位計(jì)的最上面剛好能看到液位的位置;若液位過高則需打開發(fā)生器上的

14、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(shí),發(fā)生器會進(jìn)行自動加水。2打開發(fā)生器后的進(jìn)水閥門,讓自來水進(jìn)入中間水箱(在發(fā)生器內(nèi)部,有浮球閥進(jìn)行液位自動控制;3開啟發(fā)生器電源:在發(fā)生器前面板上,按下兩個(gè)船型開關(guān),即開了蒸汽發(fā)生器電源,此時(shí)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(shí)自動停止加熱;4、開啟左換熱器冷流體風(fēng)機(jī)1檢查管路各閥門:打開閥VA002、VA105,關(guān)閉閥VA230、VA104;2在儀表操作臺上,按下“左換熱器冷流體風(fēng)機(jī)電源”啟動按鈕,啟動;3調(diào)整冷空氣流量:(1手動:通過調(diào)節(jié)閥門VA002,調(diào)節(jié)左換熱器冷流體流量;(2自動:在儀表操作臺

15、上“左換熱器冷流體流量手自動控制儀”上設(shè)定冷流體設(shè)定值為50m3/h,控制儀自動控制設(shè)定的流量值;5、檢查左換熱器冷凝水管路1檢查左換熱器冷凝水管路各閥門:打開閥VA213、VA215、VA219、,關(guān)閉閥VA216、VA218;6、打開左換熱器蒸汽管路1檢查左換熱器蒸汽管路各閥門:打開閥VA231、VA203、VA205,關(guān)閉閥VA202、VA206,調(diào)節(jié)左換熱器不寧性氣體閥VA220大小;2在儀表操作臺上打開“調(diào)節(jié)閥電源”開關(guān),在“左換熱器蒸汽壓力手自動控制儀”上 設(shè)定蒸汽壓力值為150KPa,控制儀會自動控制所設(shè)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

16、流量、蒸汽壓力、冷流體進(jìn)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(jìn)出口溫度;8、開啟右換熱器冷流體風(fēng)機(jī)1檢查右換熱器管路各閥門:打開閥VA102、VA103、VA229,關(guān)閉閥VA104;2在儀表操作臺上,按下“右換熱器冷流體風(fēng)機(jī)電源”啟動按鈕,啟動風(fēng)機(jī);3調(diào)整冷空氣流量:(1手動:通過調(diào)節(jié)閥門VA,調(diào)節(jié)右換熱器冷流體流量;(2自動:在儀表操作臺上“右換熱器冷流體流量手自動控制儀”上設(shè)定冷流體設(shè)定值為50m3/h,控制儀自動控制設(shè)定的流量值;9、檢查右換熱器冷凝水管路1檢查右換熱器冷凝水管路各閥門:打開閥VA221、VA223、VA227,關(guān)閉閥VA224

17、、VA225;10、打開右換熱器蒸汽管路1檢查右換熱器蒸汽管路各閥門:打開閥VA231、VA209、VA211,關(guān)閉閥VA208、VA212,調(diào)節(jié)右換熱器不寧性氣體閥門VA228大小;2在儀表操作臺上打開“調(diào)節(jié)閥電源”開關(guān),在“右換熱器蒸汽壓力手自動控制儀”上設(shè)定蒸汽壓力值為150KPa,控制儀會自動控制所設(shè)定的蒸汽壓力;11、右換熱器數(shù)據(jù)記錄1調(diào)節(jié)不同的冷流體流量,穩(wěn)定15分鐘,記錄右換熱器冷流體流量、蒸汽壓力、冷流體進(jìn)出口溫度;2調(diào)節(jié)不同的蒸汽壓力,穩(wěn)定15分鐘,記錄右換熱器冷流體流量、蒸汽壓力、冷流體進(jìn)出口溫度; 12、冷缺水系統(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

18、進(jìn)水閥門,往水箱里加水;2檢查冷缺水管路各閥門:打開閥門VA401、VA402;3在儀表操作臺上按下“冷凝水泵電源”啟動動按鈕,啟動冷缺水泵電源;13、綜合換熱實(shí)驗(yàn)1檢查冷流體流量管路各閥門:打開閥門VA002、VA230、VA016、VA018、板式換熱器實(shí)驗(yàn)(VA014、VA011列管換熱器實(shí)驗(yàn)(VA008、VA007、套管換熱器實(shí)驗(yàn)(VA005、VA003;關(guān)閉閥門VA015、VA017及其他換熱器冷流體進(jìn)出閥門(VA008、VA007 、VA005、VA003;2開啟左換熱器冷流體風(fēng)機(jī):在儀表操作臺上,按下“左換熱器冷流體風(fēng)機(jī)電源”啟動按鈕,啟動風(fēng)機(jī);冷流體流量控制:(1手動:通過調(diào)節(jié)

19、閥門VA002,調(diào)節(jié)左換熱器冷流體流量20m3/h;(2自動:在儀表操作臺上“左換熱器冷流體流量手自動控制儀”上設(shè)定冷流體設(shè)定值為20m3/h,控制儀自動控制設(shè)定的流量值;3檢查熱流體流量管路各閥門:打開板式換熱器實(shí)驗(yàn)(VA013、VA012列管換熱器實(shí)驗(yàn)時(shí)(VA009、VA010、套管換熱器實(shí)驗(yàn)時(shí)(VA004、VA006;關(guān)閉其他換熱器熱流體進(jìn)出閥門(VA009、VA010 、VA004、VA006;4開啟熱流體流量風(fēng)機(jī):在儀表操作臺上打開“綜合換熱熱流體風(fēng)機(jī)電源”開關(guān),啟動綜合換熱熱流體風(fēng)機(jī);5啟動加熱管電源:在儀表操作臺上按下“綜合換熱加熱管電源”啟動按鈕,啟動綜合換熱加熱管,開始加熱;6綜合換熱加熱管溫度控制:在儀表操作臺上“綜合換熱熱流體溫度手自動控制儀”上設(shè)定