二次鹽水的精制課件

1、任務(wù)二 二次鹽水的精制 任務(wù)二 二次鹽水的精制理解掌握流體傳熱的基本知識(shí)；掌握列管式換熱器的基本類型和工作原理；掌握螯合樹脂塔的基本結(jié)構(gòu)與螯合樹脂的離子交換機(jī)理；掌握二次鹽水的工藝流程；掌握二次鹽水精制生產(chǎn)過程的的異常情況分析與處理方法。知識(shí)目標(biāo)二次鹽水精制生產(chǎn)任務(wù) 從一次鹽水工序送來的鹽水，還不能直接送入離子膜電解槽內(nèi)進(jìn)行電解，用于電解槽鹽水的純度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于隔膜電解槽，它必須在原來一次鹽水生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行第二次精制。本工序要完成鹽水精制工作任務(wù)。二次鹽水精制工藝流程 圖2-1 二次鹽水精制仿真操作工藝流程圖 9.1多Agent系統(tǒng)簡述第九章 多Agent系統(tǒng)of315弱定義：Agent一般

2、用以說明一個(gè)軟硬件系統(tǒng)。它具有自治性，社會(huì)性，反映性，能動(dòng)性等特性。9.1.1概念1.Agent強(qiáng)定義：Agent不僅具有以上的特性，而且具有知識(shí)、信念、義務(wù)、意圖等人類才具有的特性。強(qiáng)定義更加強(qiáng)調(diào)人格化概念的Agent的心智要素。一般而言，可以認(rèn)為Agent是一個(gè)能夠感知外界環(huán)境并具有自主行為能力的以實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)目標(biāo)的自治系統(tǒng)。它運(yùn)行于復(fù)雜和不斷變化的動(dòng)態(tài)環(huán)境中，能有效地利用環(huán)境中各種可以利用的數(shù)據(jù)、知識(shí)、信息和計(jì)算資源，準(zhǔn)確理解用戶的真實(shí)意圖，為用戶提供迅捷、準(zhǔn)確和滿意的服務(wù)。9.1多Agent系統(tǒng)簡述第九章 多Agent系統(tǒng)of316關(guān)于MAS，百度百科給出的定義是由多個(gè)Agent組成的集

3、合，其多個(gè)Agent成員之間相互協(xié)調(diào)，相互服務(wù)，共同完成一個(gè)任務(wù)。它的目標(biāo)是將大而復(fù)雜的系統(tǒng)建設(shè)成小的、彼此互相通信和協(xié)調(diào)的，易于管理的系統(tǒng)。2.多Agent系統(tǒng)（MAS）MAS作為解決復(fù)雜系統(tǒng)的一個(gè)有效方法，能夠利用并行分布式處理技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)思想，把復(fù)雜系統(tǒng)劃分成相對(duì)獨(dú)立的Agent子系統(tǒng)，通過Agent之間的共同協(xié)作來完成對(duì)復(fù)雜問題的求解。在一個(gè)MAS中，各Agent成員之間是獨(dú)立自主的，其自身的目標(biāo)和行為不受其它Agent成員的限制，可以采用不同的設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)語言開發(fā)而成，沒有全局?jǐn)?shù)據(jù)，也沒有全局控制，是一種開放的系統(tǒng)，Agent加入和離開都是自由的。9.1多Agent系統(tǒng)簡述第

4、九章 多Agent系統(tǒng)of317MAS的體系結(jié)構(gòu)是指MAS中Agent間的信息關(guān)系和控制關(guān)系，以及問題求解能力的分布模式，通過定義Agent之間的權(quán)威關(guān)系，為Agent提供了一種交互框架。9.1.2 MAS的結(jié)構(gòu)MAS的體系結(jié)構(gòu)可以有三種形式：集中式、分布式和混合式。（1）集中式結(jié)構(gòu)（2）分布式結(jié)構(gòu)（3）混合式結(jié)構(gòu)9.1多Agent系統(tǒng)簡述第九章 多Agent系統(tǒng)of318MAS用于解決實(shí)際問題，其特性因?yàn)閼?yīng)用的不同領(lǐng)域而有所不同，主要有以下一些特點(diǎn)：9.1.3特點(diǎn)及分類1.特點(diǎn)（1）由于Agent可以是不同的個(gè)人或組織采用不同的設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)語言開發(fā)而成，因而可能是完全異質(zhì)和分布的；（2）

5、在MAS中，每個(gè)Agent是自治的，各自按照自己的方式異步地運(yùn)行自己的進(jìn)程，解決給定的子問題，自主地推理和規(guī)劃并選擇適當(dāng)?shù)牟呗?，并以特定的方式影響環(huán)境；（3）MAS支持分布式應(yīng)用，具有良好的模塊性、易于擴(kuò)展、設(shè)計(jì)靈活簡單。在其實(shí)現(xiàn)過程中，不追求單個(gè)龐大復(fù)雜的體系，而是按面向?qū)ο蟮姆椒?gòu)造多層次，多元化的Agent以降低各個(gè)Agent問題求解的復(fù)雜性從而降低整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性；（4）MAS是一個(gè)集成系統(tǒng)，各Agen之間互相通信彼此協(xié)調(diào)，并行地求解問題，能有效地提高問題求解的能力；（5）多Agent技術(shù)打破了人工智能領(lǐng)域僅僅使用一個(gè)專家系統(tǒng)的限制，在MAS環(huán)境，各領(lǐng)域的不同專家可能協(xié)作求解某一個(gè)專家

6、無法解決或無法很好解決的問題，提高系統(tǒng)解決問題的能力。 9.1多Agent系統(tǒng)簡述第九章 多Agent系統(tǒng)of3199.1.3特點(diǎn)及分類2.分類（1）根據(jù)Agent的自主性分類1）由控制Agent和被控Agent構(gòu)成的系統(tǒng)：Agent之間存在較強(qiáng)的控制關(guān)系，每個(gè)Agent或?qū)ζ渌鸄gent具有控制作用，或受控于對(duì)它具有權(quán)威的Agent。在這類系統(tǒng)中，被控Agent的行為受到約束，自主程度較低。2）自主Agent構(gòu)成的系統(tǒng)：Agent自主地決策，產(chǎn)生計(jì)劃，采取行動(dòng)。Agent之間具有松散的社會(huì)性聯(lián)系。Agent通過與外界的交互，了解外部世界的變化，并從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)增強(qiáng)其求解問題的能力以及與相識(shí)者建

7、立良好的協(xié)作關(guān)系。在這類系統(tǒng)中，自主Agent之間的協(xié)作關(guān)系是互惠互利的關(guān)系，當(dāng)目標(biāo)發(fā)生沖突時(shí)，通過協(xié)商來解決。3）靈活A(yù)gent（即半自主的Agent）構(gòu)成的系統(tǒng)：Agent進(jìn)行決策時(shí)，某些問題在一定程度上需要受控于其他Agent，大部分情況下要求Agent完全自主地工作。在這類系統(tǒng)中，Agent之間通常是松散耦合，具有一定的組織結(jié)構(gòu)，通過承諾和組織約束相互聯(lián)系。9.1多Agent系統(tǒng)簡述第九章 多Agent系統(tǒng)of31109.1.3特點(diǎn)及分類2.分類（2）根據(jù)對(duì)動(dòng)態(tài)性的適應(yīng)方法分類 1）系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不變，即Agent數(shù)目、Agent之間的社會(huì)關(guān)系等都不變。Agent內(nèi)部結(jié)構(gòu)固定，基本技能不

8、變，通過重構(gòu)求解問題的方式來適應(yīng)環(huán)境；Agent通過自重組來適應(yīng)環(huán)境，例如修改調(diào)整自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)、目標(biāo)、選擇等。 2）系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變Agent數(shù)目不變，每個(gè)Agent的微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以修改Agent間的關(guān)系和組織形式；可增減Agent數(shù)目，可以動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和刪除Agent。9.1多Agent系統(tǒng)簡述第九章 多Agent系統(tǒng)of31119.1.3特點(diǎn)及分類2.分類（3）根據(jù)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)分類 1）同構(gòu)型系統(tǒng)，即每個(gè)Agent功能結(jié)構(gòu)相同； 2）異構(gòu)型系統(tǒng)，Agent的結(jié)構(gòu)、功能、目標(biāo)都可以不同，由通信協(xié)議保證Agent間協(xié)調(diào)與合作的實(shí)現(xiàn)。（4）根據(jù)Agent關(guān)于世界知識(shí)的存儲(chǔ)分類 1）反應(yīng)式多Age

9、nt系統(tǒng)； 2）黑板模式的多Agent系統(tǒng)； 3）分布存儲(chǔ)的多Agent系統(tǒng)。（5）根據(jù)控制結(jié)構(gòu)分類 1）集中控制：由一個(gè)中心Agent負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制、協(xié)調(diào)工作； 2）層次控制：每個(gè)Agent控制處于其下層的Agent的行為，同時(shí)又受控于其上層的其他Agent； 3）網(wǎng)絡(luò)控制：由信息傳遞構(gòu)成的控制結(jié)構(gòu)，且該控制結(jié)構(gòu)是可以動(dòng)態(tài)改變的，可以實(shí)現(xiàn)靈活控制。二次鹽水精制通常采用三臺(tái)螯合樹脂塔串聯(lián)流程，從一次鹽水（凱膜過濾器過濾和調(diào)酸后）工序送來合格的一次鹽水首先經(jīng)過鹽水預(yù)熱器，加熱到6065后，從樹脂塔頂部鹽水進(jìn)口送入，流經(jīng)塔內(nèi)的樹脂床，從塔底流出后再到另一塔的頂部鹽水進(jìn)口，同樣進(jìn)入塔內(nèi)的樹脂床層

10、從塔下部流出，而第三塔可進(jìn)行樹脂再生或如前兩塔一樣串入鹽水系統(tǒng)使用，從最后一臺(tái)樹脂塔內(nèi)流出的鹽水中Ca2+和Mg2+的總硬度就完全可以小于20PPb，匯總進(jìn)入去離子精制鹽水罐內(nèi)，供離子膜電解槽電解使用。二次鹽水精制工藝流程二次鹽水精制工藝流程敘述二次鹽水精制工藝流程圖圖2-2 二次鹽水精制工藝流程圖二次鹽水精制工序?qū)υ弦淮嘻}水的質(zhì)量指標(biāo)要求項(xiàng)目控制要求項(xiàng)目控制要求NaCl（g/l）290310SiO2（mg/l）15PH值810ClO-（mg/l）無溫度（）655ClO3-（g/l）15Ca2+Mg2+（mg/l）4SO2-（g/l）57Sr2+（mg/l）2.5ss（mg/l）1 （Ca、

11、Mg固體物除外）Ba2+（mg/l）0.5其他重金屬（mg/l）0.2Fe2+（mg/l）0.5表2-1 供給二次精制工序的一次鹽水質(zhì)量指標(biāo) 根據(jù)樹脂塔的工作溫度要求，鹽水的溫度達(dá)到655，才能使樹脂塔內(nèi)的鰲合樹脂的活性達(dá)到最佳工作狀態(tài)，那么就要對(duì)鹽水進(jìn)行預(yù)熱升溫。二次鹽水精制任務(wù)完成的基礎(chǔ)條件傳熱圖2-3 水-蒸汽傳熱過程操作工作流程圖二次鹽水精制任務(wù)完成的基礎(chǔ)條件傳熱二次鹽水精制任務(wù)完成的基礎(chǔ)條件傳熱 水-蒸汽傳熱操作實(shí)訓(xùn)技能目標(biāo)要求 會(huì)操作蒸汽發(fā)生器并能熟練地控制蒸汽壓力。 能獨(dú)立開啟循環(huán)水泵，并根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)流量的大小。 能獨(dú)立操作水蒸汽給熱系數(shù)測定的實(shí)訓(xùn)的控制面板。 了解間壁式傳熱

12、元件,掌握給熱系數(shù)測定的實(shí)驗(yàn)方法； 測定水在圓形直管內(nèi)的強(qiáng)制對(duì)流給熱系數(shù)； 了解影響給熱系數(shù)的因素和強(qiáng)化傳熱的途徑； 了解熱電阻測溫方法、渦輪流量計(jì)測流量方法，學(xué)會(huì)使用變頻器。一 傳熱的基礎(chǔ)理論（一）傳熱在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 化工生產(chǎn)中的傳熱問題有兩大類： 1、強(qiáng)化傳熱過程，如各種換熱設(shè)備設(shè)備中的傳熱。2、削弱傳熱過程，如對(duì)設(shè)備和管道的保溫，以減少熱損失。傳熱的基礎(chǔ)理論 涼水塔：用自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)的方法，將生產(chǎn)中已經(jīng)提高了溫度的水進(jìn)行冷卻降溫之后循環(huán)使用，以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。例如熱力發(fā)電廠或核電站的循環(huán)水、合成氨生產(chǎn)中的冷卻水等，經(jīng)過水冷卻塔降溫之后再循環(huán)使用，這種方法在實(shí)際工程中得到了廣泛

13、的使用。 （二）工業(yè)生產(chǎn)上的換熱方式1.直接混合式換熱 是指冷、熱流體直接接觸，在混合過程中進(jìn)行傳熱。這種傳熱方式速度快、效率高、設(shè)備簡單，但只適用于用水來冷凝水蒸汽等允許兩種流體直接接觸混合的場合。 實(shí)例：傳熱的基礎(chǔ)理論 傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論圖2-4 直接接觸式換熱 2. 蓄熱式換熱 這種形式的換熱通常是在一個(gè)被稱為蓄熱器的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行的，蓄熱器內(nèi)裝有耐火磚一類的固體填充物，用來貯藏?zé)崃俊鳠岬幕A(chǔ)理論圖2-5 蓄熱式換熱 3. 間壁式換熱傳熱的基礎(chǔ)理論圖2-6 列管式換熱器 這類換熱的特點(diǎn)是冷、熱流體被一固體壁面隔開，分別在壁面的兩側(cè)流動(dòng)，互不相混合。傳熱時(shí)熱流體將熱量傳給固體壁面，

14、再由壁面?zhèn)鹘o冷流體。間壁式換熱器適用于兩股流體間需要進(jìn)行熱量交換而又不允許直接相混的場合。 傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論圖2-7 沉浸蛇管換熱器圖2-8 噴淋蛇管換熱器傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論圖2-9 夾套式換熱器傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論（三）傳熱的基本方式圖2-10 傳熱方式 1. 熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱） 定義：不同溫度的物體之間通過直接接觸，或同一物體中不同溫度的各部分之間，由于分子、原子或自由電子等微粒的熱運(yùn)動(dòng)而發(fā)生的熱量傳遞是熱傳導(dǎo)。 特點(diǎn)：物體內(nèi)的分子或質(zhì)點(diǎn)不發(fā)生宏觀的運(yùn)動(dòng)。需要傳熱媒介。 發(fā)生場合： 導(dǎo)熱一般發(fā)生于固體、靜止的流體或與層流流體流動(dòng)方向垂直的傳熱。 注意

15、：熱傳導(dǎo)不能在真空中進(jìn)行。傳熱的基礎(chǔ)理論 2. 對(duì)流傳熱 定義：對(duì)流傳熱是指流體中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生宏觀相對(duì)位移而引起的熱交換。 特點(diǎn)：流體質(zhì)點(diǎn)發(fā)生了宏觀相對(duì)位移，需要傳熱媒介。分類：自然對(duì)流強(qiáng)制對(duì)流 發(fā)生場合：發(fā)生于流體中?；どa(chǎn)中的對(duì)流傳熱是指流體與固體壁面間的傳熱。傳熱的基礎(chǔ)理論 3. 熱輻射 定義：因熱的原因物體發(fā)射輻射能并在周圍空間傳播而引起的傳熱。 特點(diǎn)：不僅有能量的傳遞，同時(shí)還伴有能量形式的轉(zhuǎn)換；不需要傳熱媒介。 發(fā)生場合：任何物體只要在絕對(duì)零度以上，都能發(fā)射輻射能，但只有物體的溫度差別較大時(shí)，輻射傳熱才能成為主要的傳熱方式。傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論 (四） 穩(wěn)定傳熱和不穩(wěn)定傳熱 穩(wěn)

16、定傳熱：在傳熱過程中，傳熱面上各點(diǎn)的溫度因位置不同而不同，但不隨時(shí)間而改變的傳熱。 注意：在穩(wěn)定傳熱的情況下，單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量是不變的。連續(xù)生產(chǎn)過程中的傳熱多為穩(wěn)定傳熱。 不穩(wěn)定傳熱:若傳熱過程中，傳熱面上各點(diǎn)的溫度既隨位置變化，又隨時(shí)間而變化的傳熱。 傳熱的基礎(chǔ)理論 二、熱傳導(dǎo) （一）傅里葉定律 Q - 導(dǎo)熱速率，W； - 比例系數(shù)，稱為導(dǎo)熱系數(shù)，W/m； - 溫度梯度，表示熱傳導(dǎo)方向上單位長度的溫度變化率，規(guī)定溫度梯度的正方向總是指向溫度增加的方向。 傳熱的基礎(chǔ)理論圖2-11 固體壁的熱傳導(dǎo) 熱導(dǎo)率的物理意義：當(dāng)間壁的面積為1m2,厚度為1m，壁面兩側(cè)的溫度差為1K時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)以

17、熱傳導(dǎo)方式所傳遞的熱量。 影響的因素物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、溫度。 各種物質(zhì)的1、固體的（1）金屬 T ,純度 （2）非金屬 T ， 2、液體的 T （水和甘油除外）3、氣體的 T 傳熱的基礎(chǔ)理論（二）通過平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo) 1.單層平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo) 在穩(wěn)定導(dǎo)熱條件下，Q、A 均為常量，故分離變量后積分，得 圖2-12 單層平壁的導(dǎo)熱傳熱的基礎(chǔ)理論實(shí)例計(jì)算 現(xiàn)有一厚度為240mm的磚壁，內(nèi)壁溫度為600，外壁溫度為150。試求通過每平方米磚壁的熱量。已知該溫度范圍內(nèi)磚壁的平均導(dǎo)熱系數(shù)=0.6W/m。解：傳熱的基礎(chǔ)理論第一層第二層假設(shè)層與層間接觸良好，相接觸的兩表面溫度相同(2)多層平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳

18、導(dǎo)圖2-13 多層平壁的熱傳導(dǎo)傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論第三層n層平壁 結(jié)論： 多層平壁導(dǎo)熱的推動(dòng)力是內(nèi)外壁面的總溫度差；導(dǎo)熱的總熱阻為各層熱阻之和。 實(shí)例計(jì)算2-2 有一爐壁，內(nèi)層由24cm的耐火磚1=1.05W/(mK)，中層由12cm的保溫磚2 =0.15W/(mK)，外層由24cm的建筑磚3 =0.8W/(mK)組成。穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)，測得內(nèi)壁溫度為940，外壁溫度為50。試求單位面積的熱損失和各層交界面上的溫度。 傳熱的基礎(chǔ)理論解： 傳熱的基礎(chǔ)理論（三）圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)（1）單層圓筒壁圖2-14 單層圓筒壁的熱傳導(dǎo)傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論對(duì)數(shù)平均半徑平均導(dǎo)熱面積傳熱的基礎(chǔ)理論導(dǎo)熱熱

19、阻（2）多層圓筒壁 假設(shè)：各層間接觸良好；各層的導(dǎo)熱系數(shù)分別為1、2、3，厚度分別為1、2、3。傳熱的基礎(chǔ)理論圖2-15 三層圓筒壁的熱傳導(dǎo) 在一603.5mm的鋼管外層包有兩層絕熱材料，里層為40mm的氧化鎂粉，平均導(dǎo)熱系數(shù)=0.07W/m，外層為20mm的石棉層，其平均導(dǎo)熱系數(shù)=0.15W/m?，F(xiàn)用熱電偶測得管內(nèi)壁溫度為500，最外層表面溫度為80，管壁的導(dǎo)熱系數(shù)=45W/m。試求每米管長的熱損失及兩層保溫層界面的溫度。 傳熱的基礎(chǔ)理論實(shí)例計(jì)算二、對(duì)流傳熱 1. 對(duì)流傳熱分析傳熱的基礎(chǔ)理論圖2-16 換熱管壁兩側(cè)流體流動(dòng)狀況及溫度分布（b）溫度分布（a）流動(dòng)狀態(tài)傳熱的基礎(chǔ)理論2. 對(duì)流傳熱

20、方程對(duì)流傳熱系數(shù)（或給熱系數(shù)）， W/（m2）。上式稱為對(duì)流傳熱方程式，也稱為牛頓冷卻定律。傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論2.影響對(duì)流傳熱膜系數(shù)的因素 圖2-17 影響對(duì)流傳熱膜系數(shù)的因素三、總傳熱速率方程式1. 總傳熱速率方程 K 傳熱系數(shù)，W/（m2K） 或 W/（m2）K的物理意義：當(dāng)溫度差為1K時(shí)，在單位時(shí)間通過單位面積所傳遞的熱量。 傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論2. 熱負(fù)荷的計(jì)算若換熱器保溫良好，無熱損失，則 （1） 顯熱法 （2） 潛熱法 或 或 例2-1 將0.5kg/s，80的硝基苯通過一換熱器冷卻到40，冷卻水初溫為30，出口溫度不超過35。已知水的定壓比熱容為4.19kJ/（

21、kg），試求該換熱器的熱負(fù)荷及冷卻水用量。傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論解：由手冊查得硝基苯 時(shí)的比熱容為1.58kJ/（kg） kW 冷卻水用量kg/s 3、平均溫差的計(jì)算 （1） 間壁式換熱器中兩流體的流向傳熱的基礎(chǔ)理論圖2-18 間壁式換熱器中兩種流體的流向傳熱的基礎(chǔ)理論 （2） 恒溫傳熱時(shí)的平均溫度差 （3） 變溫傳熱時(shí)的平均溫度差 并流和逆流時(shí)的平均溫度差的計(jì)算 圖2-19 間壁兩側(cè)流體無相變，且為并流或逆流的溫度變化傳熱的基礎(chǔ)理論 并流時(shí)： 逆流時(shí)： 中，數(shù)值大的為 ，小的為 。 若 傳熱的基礎(chǔ)理論錯(cuò)流和折流是的平均溫差溫度校正系數(shù) 可根據(jù)R和P兩個(gè)參數(shù)查圖獲得。 4. 總傳熱系數(shù)

22、（1）傳熱系數(shù)K值的來源 現(xiàn)場實(shí)測 從現(xiàn)場測得換熱器的傳熱面積A，平均溫度差及熱負(fù)荷Q，則傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論冷流體熱流體傳熱系數(shù)K/W/（m2）冷流體熱流體傳熱系數(shù)K/W/（m2）水水8501700氣體水蒸氣冷凝30300水氣體17280水低沸點(diǎn)烴類冷凝4551140水有機(jī)溶劑280850水高沸點(diǎn)烴類冷凝60170水輕油340910水沸騰水蒸氣冷凝20004250水重油60280輕油沸騰水蒸氣冷凝4551020有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑115340重油沸騰水蒸氣冷凝140425水水蒸氣冷凝14204250表2-2 列管式換熱器中傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)值采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 計(jì)算法 冷、熱流體通過間壁的傳熱過

23、程： 熱流體通過對(duì)流傳熱把熱量傳給固體壁面。 通過間壁的熱傳導(dǎo)。 熱量通過對(duì)流傳熱把熱量從固體壁面?zhèn)鹘o冷流體。 傳熱的基礎(chǔ)理論圖2-20 間壁兩側(cè)流體的熱交換傳熱的基礎(chǔ)理論設(shè)和分別表示從熱流體傳給壁面以及從壁面?zhèn)?給冷流體的對(duì)流傳熱系數(shù)，而固體壁面的熱導(dǎo)率為。傳熱面為平壁 則 討論： 若為多層平壁，則傳熱的基礎(chǔ)理論若壁面為金屬材料，而壁厚又薄，則 當(dāng) 時(shí)，K值接近與熱阻較大一項(xiàng)的值。當(dāng)兩個(gè)值相差很懸殊時(shí)，則K值與小的值很接近，如果，則；若，則。壁面溫度。 穩(wěn)定傳熱過程中熱流體對(duì)壁面的對(duì)流傳熱量及壁面對(duì)冷流體的對(duì)流傳熱量均相等，即：結(jié)論：壁溫總是比較接近值大的那一側(cè)流體的溫度。傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱

24、面為圓筒壁圓筒壁兩側(cè)的傳熱面積不相等。 若以外表面積為基準(zhǔn)，則： 若以內(nèi)表面積為基準(zhǔn)，則：若以平均面積為基準(zhǔn)，則：傳熱的基礎(chǔ)理論注意:對(duì)于通過圓筒壁的傳熱計(jì)算,其傳熱系數(shù)必須注明是以哪個(gè)傳熱面為基準(zhǔn)。一般在管壁較薄時(shí),即可取近似值 ，則可按平壁K的計(jì)算式計(jì)算。即：傳熱的基礎(chǔ)理論(2) 污垢熱阻若管壁內(nèi)、外側(cè)表面上的污垢熱阻分別為R內(nèi)和R外，根據(jù)串聯(lián)熱阻疊加原則，若以管外表面積為基準(zhǔn)，則傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論（3） 傳熱過程的強(qiáng)化途徑增大傳熱面積A增大平均溫度差 增大傳熱系數(shù)K（最有效的途徑） a 提高流速，流速增大Re隨之增大，層流邊界層隨之減薄。 b增強(qiáng)流體的人工擾動(dòng)，強(qiáng)化流體的湍動(dòng)程

25、度。 c防止結(jié)垢和及時(shí)清除垢層，以減小污垢熱阻。 討論與思考（1）熱水瓶為什么會(huì)保溫？（2）冬天里要多穿衣，夏天要少穿衣，這又是 為什么？（3）煮雞蛋時(shí)為什么要將雞蛋的外殼全部浸泡 在水里，如果不這樣做會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（4）夏天放在轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)扇下的熱水為什么會(huì)比 放在陽光下的熱水涼得快？（5）在化工廠里主要有幾種情況需要采取保溫 措施？崗位技能訓(xùn)練 （1）水蒸汽給熱系數(shù)測定的實(shí)訓(xùn)會(huì)操作蒸汽發(fā)生器并能熟練地控制蒸汽壓力。能獨(dú)立開啟循環(huán)水泵，并根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)流量的大小。 能獨(dú)立操作水蒸汽給熱系數(shù)測定的實(shí)訓(xùn)的控制面板。 了解間壁式傳熱元件,掌握給熱系數(shù)測定的實(shí)驗(yàn)方法； 測定水在圓形直管內(nèi)的強(qiáng)制對(duì)流給

26、熱系數(shù)； 了解影響給熱系數(shù)的因素和強(qiáng)化傳熱的途徑； 了解熱電阻測溫方法、渦輪流量計(jì)測流量方法，學(xué)會(huì)使用變頻器。崗位技能訓(xùn)練 （2）水蒸汽給熱系數(shù)測定的仿真實(shí)訓(xùn) 能模擬生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝生產(chǎn)操作要求，獨(dú)立地利用仿真軟件進(jìn)行換熱器的操作，提高情境模擬操作、訓(xùn)練的技能，促進(jìn)理論知識(shí)與實(shí)際操作技能的結(jié)合。圖2-21 水蒸汽給熱系數(shù)測定的仿真實(shí)訓(xùn)裝置圖傳熱的基礎(chǔ)理論四、傳熱設(shè)備換熱器1.換熱器的類型傳熱的基礎(chǔ)理論 2.間壁式換熱器 （1）套管式換熱器圖2-22 套管式換熱器 傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論 （2）夾套式換熱器圖2-23 夾套式換熱器的結(jié)構(gòu)圖傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論（3）板式換熱器圖2-25

27、 板式換熱器的物料流動(dòng)示意圖圖2-24 板式換熱器傳熱的基礎(chǔ)理論（4） 蛇管式換熱器圖2-26 換熱管的結(jié)構(gòu)型式圖傳熱的基礎(chǔ)理論 （5）列管式換熱器 主要部件：殼體、管束、管板、折流擋板、封頭。 固定管板式 圖2-27 固定管板式換熱器傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，在同一內(nèi)徑的殼體中布管數(shù)目最多，造價(jià)低廉，管程易清洗，更換管子方便。但殼程清洗和檢修困難，且當(dāng)管殼溫差較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。 適用場合：殼程介質(zhì)清潔，兩流體溫差較小的場合。傳熱的基礎(chǔ)理論浮頭式換熱器圖2-28 浮頭式換熱器特點(diǎn)：管內(nèi)易清潔，管外也易清潔，管束伸長不受約束，完全消除了溫

28、差應(yīng)力。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)較高，若浮頭的密封失效，將導(dǎo)致兩流體的混合，且不易覺察。適用場合：適用于管殼溫差大，介質(zhì)不清潔需常清洗的場合。 傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論 U形管式換熱器圖2-29 U型管式換熱器 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，管束可抽出管外易清洗，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。但布管數(shù)較少，管板利用率低，殼程流體易形成短路，管內(nèi)難以清洗，拆修更換管子困難。 適用場合：管殼溫差大，管內(nèi)走清潔流體的高溫高壓場合。 傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論填料函式換熱器圖2-30 填料函式換熱器 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡單，加工制造方便，管束容量抽出進(jìn)行檢修、清洗，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。但填料密封處易產(chǎn)生

29、泄漏。 使用場合：適用于管殼溫差大，介質(zhì)不清潔或腐蝕嚴(yán)重，需要經(jīng)常清洗或更換管束的場合。但不宜用在直徑較大、殼程壓力較高的場合。 3.換熱管 換熱管結(jié)構(gòu) 一般為無縫鋼管，為強(qiáng)化傳熱可制成翅片管，螺旋槽管等。 換熱管尺寸 換熱管的尺寸一般用外徑與壁厚表示，常用碳素鋼管規(guī)格為192 、252 .5 、382.5；不銹鋼規(guī)格為 152 、382.5。管長規(guī)格有1.5、2.0、3.0、4.5、6.0和9.0。傳熱的基礎(chǔ)理論傳熱的基礎(chǔ)理論 換熱管常用材料 金屬材料：碳素鋼、低合金鋼、不銹鋼和銅、鋁、鈦等有色金屬及其合金；非金屬材料有：石墨，陶瓷、聚四氟乙烯等。 換熱管的布置 換熱管在管板上的排列方式主要

30、有正三角形、轉(zhuǎn)角正三角形、正方形和轉(zhuǎn)角正方形四種圖2-31 換熱管在管板上的布置方式（a）轉(zhuǎn)角正三角形（b ）正三角形 （c）正方形 （d）轉(zhuǎn)角正方形傳熱的基礎(chǔ)理論4.管板管板是換熱器中重要零件，一般為開孔的圓形平板或凸形板，具體結(jié)構(gòu)與換熱器類型及與殼體的連接方式有關(guān)圖2-32 列管換熱器的管板型試圖傳熱的基礎(chǔ)理論管子在管板上的連接管子在管板上的常用連接方法有強(qiáng)度焊接、強(qiáng)度脹接、脹焊結(jié)合。 5.折流板 作用：提高殼程流體流速，增加流體流動(dòng)時(shí)的湍動(dòng)程度，控制殼程流體的流動(dòng)方向與管束垂直，以增大傳熱系數(shù)。 折流板間距：一般為殼體內(nèi)徑的0.21.0倍。 折流板的形式：弓形、盤環(huán)形。傳熱的基礎(chǔ)理論 6

31、.管殼式換熱器的常見故障及排除方法（1）管子的振動(dòng)與防振措施流體入口處設(shè)置緩沖措施（防沖擋板、導(dǎo)流筒）；折流板上的孔徑與管子外徑間隙盡量小。減小折流板間隔；增大管子的厚度、折流板的厚度。傳熱的基礎(chǔ)理論 （2）管壁積垢 結(jié)垢引起的故障有： 總導(dǎo)熱系數(shù)下降，傳熱效率降低； 換熱管管徑因積垢而減小，使得流體的阻力增加，因而壓力降增大； 引起坑蝕。 對(duì)積垢采取的措施有：加強(qiáng)巡檢，了解積垢的程度；對(duì)可凈化流體，進(jìn)入換熱器前凈化。傳熱的基礎(chǔ)理論 （3） 管子的泄漏引起泄漏的主要原因有：介質(zhì)的沖刷、腐蝕、管子的振動(dòng)等。采取的措施： 如果是單根或數(shù)根管子泄漏，可采用堵塞的方法進(jìn)行修理； 多根（10時(shí)）泄漏，應(yīng)

32、采用更換管子的方法進(jìn)行修理。崗位技能訓(xùn)練列管式換熱器傳熱實(shí)訓(xùn)設(shè)備（計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制型）。列管式換熱器的開停車及運(yùn)行操作培訓(xùn)；冷流體出口溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)的操作培訓(xùn)；冷熱流體相對(duì)流向?qū)Q熱效果的影響；流體的流態(tài)（流速）對(duì)換熱效果的影響；蒸汽中不凝性氣體對(duì)換熱效果的影響；傳熱系數(shù)K的測定操作，進(jìn)行列管式換熱器的開停車及運(yùn)行操作培訓(xùn)。崗位技能訓(xùn)練崗位技能訓(xùn)練生產(chǎn)現(xiàn)場觀察學(xué)習(xí)換熱器 深入生產(chǎn)現(xiàn)場學(xué)習(xí)換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、安裝方式和物料的走向。并在生產(chǎn)現(xiàn)場注意觀察換熱器的操作方式。圖 2-33 列管換熱器的仿真操作螯合樹脂精制鹽水的工作過程 在連續(xù)操作中，第一塔作為“初制”塔，除去鹽水中大多數(shù)的鈣鎂離子，而第二

33、塔作為“精制” 塔，來確保鹽水中的鈣鎂降到控制指標(biāo)以下。圖2-34 螯合樹脂塔現(xiàn)場生產(chǎn)裝置圖螯合樹脂精制鹽水的工作過程 螯合樹脂是一種帶有螯合能力基團(tuán)的高分子化合物，它是一種具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的絡(luò)合物，也是一種離子交換樹脂，吸附金屬離子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，如鰲鉗物，故稱鰲合樹脂。 日本產(chǎn)品“CR-10”螯合樹脂選擇離子的能力：Hg2+Cu2+Pb2+Ni2+Cd2+Zn2+Co2+Mn2+Ca2+Mg2+Ba2+Na+ 一、螯合樹脂的交換原理： 螯合樹脂在水合離子作用下，交換基團(tuán)-COONa水解成-COO-和Na+。在鹽水精制時(shí)，由于樹脂對(duì)離子的選擇性H+Ca2+Mg2+Ba2+Na+,所以鹽水中Ca2+

34、、Mg2+就被樹脂螯合形成穩(wěn)定性高的環(huán)狀螯合物。 塔內(nèi)鹽水中Ca2+、Mg2+與樹脂發(fā)生離子交換：螯合樹脂精制鹽水的工作過程二、樹脂的再生機(jī)理1. 鈣（鎂）型樹脂轉(zhuǎn)變成氫型樹脂2. 氫型樹脂轉(zhuǎn)變成鈉型樹脂螯合樹脂精制鹽水的工作過程螯合樹脂精制鹽水的工作過程 三、鰲合樹脂塔的開停車操作 1. 短期停車后開車 啟動(dòng)一次鹽水泵，從一次鹽水罐內(nèi)抽送一次鹽水，打開一次鹽水進(jìn)塔前的鹽水預(yù)熱器上的熱水的進(jìn)、出閥門，控制鹽水溫度在65左右，開始打回流，當(dāng)確認(rèn)一次鹽水的溫度、濃度、PH值和不純物質(zhì)滿足鹽水二次精制的要求后，則準(zhǔn)備向樹脂塔通液。 先打開樹脂塔鹽水進(jìn)出口閥。 慢慢打開樹脂塔上的鹽水自控管路閥，對(duì)樹脂

35、塔供一次鹽水。 鹽水開始循環(huán)，一次鹽水二次鹽水去離子鹽水貯罐一次化鹽工序。 分析第一樹脂塔、去離子鹽水罐的Ca2+Mg2+濃度，如分別低于0.2mg/l，0.02mg/l時(shí)，可開始向電解槽供鹽水。 電解開車前如將已運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間的樹脂塔進(jìn)行再生，這樣更有利。螯合樹脂精制鹽水的工作過程鰲合樹脂塔的開停車操作 2.長期停車后開車 同短期停車后開車。 打開樹脂塔周圍的手動(dòng)閥，接通程序控制器。 慢慢大開鹽水閥門，向樹脂塔內(nèi)通液，進(jìn)行一次、二次鹽水循環(huán)。 循環(huán)開始后，如鹽水中Ca2+Mg2+濃度在第一塔出口高于0.2mg/l，在第二塔出口高于0.02mg/l時(shí)，則要對(duì)樹脂塔進(jìn)行再生。確認(rèn)Ca2+Mg2+含

36、量時(shí)通液量一定要在規(guī)定的流量下進(jìn)行。 鹽水一次精制、二次精制及化鹽循環(huán)穩(wěn)定后，確認(rèn)二次精制鹽水質(zhì)量，滿足電解槽的要求才可向電解槽通液。螯合樹脂精制鹽水的工作過程 3.短期停車 當(dāng)其他設(shè)備皆正常時(shí)，鹽水再一次鹽水二次鹽水一次化鹽工序之間進(jìn)行循環(huán)。 當(dāng)其他設(shè)備有故障時(shí)，關(guān)閉鹽水進(jìn)口閥，鹽水出口閥通過控制板，切斷去現(xiàn)場電磁閥盤的信號(hào)，再生工序改為手動(dòng)。 系統(tǒng)停電，關(guān)閉塔四周的全部自動(dòng)和手動(dòng)閥。其他步驟同。螯合樹脂精制鹽水的工作過程 4.長期停車（指無確切開車日期） 關(guān)閉鹽水進(jìn)口閥、鹽水出口閥。 塔內(nèi)的鹽水用軟水置換，程序如下： a 關(guān)閉再生用酸、堿的進(jìn)出閥門。 b 按下A塔再生開始按鈕，再生在“靜止

37、”工序中自動(dòng)停止。 c 手動(dòng)切換成B塔再生，結(jié)果同 d 關(guān)閉所有自動(dòng)閥、手動(dòng)閥。用色布將視鏡遮住。鹽水二次精制的工藝操作要點(diǎn) 1.控制入塔鹽水溫度在655；2.控制鹽水PH值大于8；3.塔入口鹽水Ca2+Mg2+含量在4 mg/l以上時(shí)，在減少通液時(shí)間的同時(shí)，增加第一個(gè)塔出口的Ca2+Mg2+的分析次數(shù)； 4.對(duì)一次鹽水中的Sr2+要定期地進(jìn)行分析，確認(rèn)在2.5 mg/l以下； 5.一次鹽水中不允許存在ClO-； 6.對(duì)第一個(gè)塔出口鹽水中的Ca2+Mg2+離子每日進(jìn)行一次分析，確認(rèn)在20g/l以下； 7.對(duì)第二個(gè)塔出口鹽水中的Ca2+Mg2+離子每日定期地分析1次以上，確認(rèn)在20g/l以下；鹽

38、水二次精制的工藝操作要點(diǎn) 8.經(jīng)常檢查樹脂塔壓差，壓差上升會(huì)降低鹽水流量，如超壓差時(shí)，強(qiáng)制再生，增加二次返洗強(qiáng)度使破碎樹脂逸出； 9.樹脂塔再生過程中，當(dāng)確認(rèn)鹽水置換再生液時(shí),鹽水從樹脂塔出口處的PH值在8以上，再生結(jié)束。剛再生結(jié)束后，由于塔內(nèi)殘留少許的NaOH，PH值暫時(shí)升高到10以上是正常的； 10.再生時(shí)的流量設(shè)定，樹脂塔初步運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各種流量及液面都要進(jìn)行嚴(yán)格的標(biāo)定，做好標(biāo)記和記錄，設(shè)定各閥的開度，以后按需要在進(jìn)行微調(diào)。二次鹽水精制過程中常見的異常原因及處理方法 1. ClO-未被去除（1）浮上澄清鹽水中的ClO-含量大于10mg/l，小于20mg/l。處理方法：通過加大Na2SO3的流

39、量后，就能解決。 分析澄清鹽水罐的鹽水含ClO-量，可往罐中加少許固體Na2SO3； 分析過濾后鹽水，如含ClO-，可往過濾鹽水罐如中加少許固體Na2SO3； 加大鹽水中ClO-的分析頻率； 檢查脫氯工序的操作情況。二次鹽水精制過程中常見的異常原因及處理方法2.澄清鹽水中ClO-的含量超過20mg/l 處理方法： 分析澄清鹽水罐的鹽水含ClO-量，酌情往內(nèi)加適量固體Na2SO3 ； 關(guān)閉澄清鹽水入口閥； 由過濾通液改為原液循環(huán)； 檢查過濾鹽水罐是否含ClO- ，如含有ClO-，則立即停止向樹脂塔通液； 電解準(zhǔn)備停車。二次鹽水精制過程中常見的異常原因及處理方法3.二次精制鹽水Ca2+、Mg2+超標(biāo)入塔的鹽水質(zhì)量符合前所述的標(biāo)準(zhǔn)，但出口Ca2+、Mg2+含量仍不合格的原因：圖2-35 二次精制鹽水Ca2+、Mg2+超標(biāo)的原因 二次鹽水精制過程中常見的