綜合換熱實(shí)訓(xùn)裝置的設(shè)計(jì)與思考

郭成林

(本溪市化學(xué)工業(yè)學(xué)校，遼寧 本溪 117004)

綜合換熱實(shí)訓(xùn)裝置的設(shè)計(jì)與思考

郭成林

(本溪市化學(xué)工業(yè)學(xué)校，遼寧本溪117004)

綜合換熱實(shí)訓(xùn)裝置的設(shè)計(jì)，是依據(jù)“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(guò)程為載體，以崗位群操作技能為目標(biāo)，使學(xué)生真正做到在學(xué)中做、在做中學(xué)，形成“教、學(xué)、做、訓(xùn)、考”一體化的教學(xué)模式。真正意義上實(shí)現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)的“無(wú)縫對(duì)接”。

綜合換熱；實(shí)訓(xùn)裝置；冷流體；熱流體；一體化

1 綜合換熱實(shí)訓(xùn)裝置的構(gòu)思

職業(yè)教育的根本是培養(yǎng)有較強(qiáng)實(shí)際動(dòng)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(duì)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的模擬，故障的發(fā)現(xiàn)、分析及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)，職業(yè)學(xué)校必須建立現(xiàn)代化的實(shí)訓(xùn)基地，開發(fā)具有現(xiàn)代工廠情景、可以在校園內(nèi)進(jìn)行操作的實(shí)訓(xùn)設(shè)備。

熱換過(guò)程是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體，所用的設(shè)備稱之為換熱器。 換熱器在所有的化工、制藥以及石油化工等生產(chǎn)中幾乎都可見到，應(yīng)用十分廣泛。它是保證工藝過(guò)程對(duì)介質(zhì)所要求的特定溫度的必要手段，同時(shí)，也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。

綜合換熱實(shí)訓(xùn)裝置就是以換熱過(guò)程操作為核心，并將離心泵的開停車操作、儲(chǔ)罐群液位控制操作整合在一起，即可整體運(yùn)行，也可單獨(dú)操作。實(shí)驗(yàn)裝置分為控制對(duì)象，儀表操作臺(tái)，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)處理軟件等幾部分，將化工生產(chǎn)與自動(dòng)化操作、網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)處理等新的技術(shù)有機(jī)地揉合，實(shí)現(xiàn)了工廠崗位群操作現(xiàn)場(chǎng)化。同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)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)。

綜合換熱實(shí)訓(xùn)裝置的設(shè)計(jì)，是依據(jù)"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(guò)程為載體，以崗位群操作技能為目標(biāo)，使學(xué)生真正做到在學(xué)中做、在做中學(xué)，形成“教、學(xué)、做、訓(xùn)、考”一體化的教學(xué)模式。真正意義上實(shí)現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)的“無(wú)縫對(duì)接”。

2 綜合換熱實(shí)訓(xùn)裝置的設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程設(shè)計(jì)

綜合換熱實(shí)訓(xùn)裝置工藝流程設(shè)計(jì)如圖1。

圖1 綜合換熱實(shí)訓(xùn)裝置工藝流程示意圖

2.2 工藝過(guò)程設(shè)計(jì)

2.2.1 套管換熱器內(nèi)水蒸氣與冷空氣的換熱過(guò)程

冷流體(空氣)經(jīng)風(fēng)機(jī)輸送，并計(jì)量、調(diào)節(jié)流量大小后，進(jìn)入套管換熱器內(nèi)管左端的入口，自左向右流動(dòng)，從右端的出口出換熱器。換熱后的冷流體(空氣)經(jīng)排空閥排空。

熱流體的水蒸汽由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生，先進(jìn)入蒸汽緩沖罐，經(jīng)過(guò)濾器及蒸汽調(diào)壓閥后，進(jìn)入套管換熱器外管的上端，與換熱器中的冷流體(空氣)進(jìn)行換熱后，產(chǎn)生的冷凝水經(jīng)疏水閥排進(jìn)地溝。

2.2.2 套管換熱器內(nèi)水蒸氣與水的換熱過(guò)程

冷流體(水)存儲(chǔ)在儲(chǔ)水槽里，經(jīng)1#水泵輸送至套管換熱器左端的內(nèi)管入口，自左向右流動(dòng)，從最右端的出口出換熱器。換熱后的冷流體(水)回至儲(chǔ)水槽。

熱流體的水蒸汽由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生，先進(jìn)入蒸汽緩沖罐，經(jīng)過(guò)濾器及蒸汽調(diào)壓閥后，進(jìn)入套管換熱器外管的上端，與換熱器中的冷流體(空氣)進(jìn)行換熱后，產(chǎn)生的冷凝水經(jīng)疏水閥排進(jìn)地溝。

2.2.3 列管換熱器內(nèi)水與導(dǎo)熱油的換熱過(guò)程

冷流體(水)在水儲(chǔ)罐里，經(jīng)2#水泵輸送至雙列管換熱器冷流體下端的入口，在換熱器內(nèi)部，冷流體走換熱器下排管層，由左向右走，到最右端后，繼續(xù)走換熱器上排管層，從右向左走，流向換熱器的最左邊，從換熱器上端的出口出換熱器。換熱后的冷流體(水)進(jìn)入1#水儲(chǔ)罐。

導(dǎo)熱油存放在導(dǎo)熱油罐中，經(jīng)過(guò)濾器后,從導(dǎo)熱油加熱器的上端進(jìn)入導(dǎo)熱油加熱器，經(jīng)過(guò)電加熱后，由導(dǎo)熱油加熱器的下端口出來(lái)，經(jīng)導(dǎo)熱油泵，并調(diào)節(jié)流量后，由列管換熱器的左下端進(jìn)入換熱器的殼層，與換熱器管層進(jìn)行換熱、從左向右流動(dòng)，經(jīng)由當(dāng)流板后從換熱器右上端出口出來(lái)，回到導(dǎo)熱油罐。

2.2.4 水儲(chǔ)槽的液位控制過(guò)程

2.2.4.1 1#水泵管線工藝流程

水存儲(chǔ)在水儲(chǔ)槽里，經(jīng)過(guò)濾器進(jìn)入1#離心泵入口，通過(guò)1#離心泵輸送后，分為三路，可通過(guò)閥門的開或者關(guān)來(lái)進(jìn)行選路或三路同時(shí)流通：第一路：經(jīng)由渦輪流量計(jì)計(jì)量流量、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量大小后，進(jìn)入1#水儲(chǔ)罐。第二路：經(jīng)由渦輪流量計(jì)計(jì)量流量、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量大后，進(jìn)入2#水儲(chǔ)罐。第三路為：經(jīng)由渦輪流量計(jì)計(jì)量流量、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量大小后，進(jìn)入3#水儲(chǔ)罐。

2.2.4.2 1#水儲(chǔ)罐的進(jìn)水、出水系統(tǒng)

1#水儲(chǔ)罐進(jìn)水有兩路：一路來(lái)自1#泵，經(jīng)渦輪流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥后過(guò)來(lái)的液體；另一路來(lái)自2#泵經(jīng)渦輪流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥后，經(jīng)列管式換熱器換熱后的冷流體(水)。

1#水儲(chǔ)罐的出水管路為：在罐體底部經(jīng)調(diào)節(jié)閥、渦輪流量計(jì)后，進(jìn)入2#水儲(chǔ)罐。

2.2.4.3 2#水儲(chǔ)罐的進(jìn)水、出水系統(tǒng)

2#水儲(chǔ)罐的進(jìn)水有兩路：一路來(lái)自1#泵，經(jīng)渦輪流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥后過(guò)來(lái)的液體；另一路來(lái)自1#水儲(chǔ)罐底部經(jīng)調(diào)節(jié)閥、渦輪流量計(jì)后，進(jìn)入2#水儲(chǔ)罐。

2#水儲(chǔ)罐的出水管路為：在罐體底部經(jīng)調(diào)節(jié)閥、渦輪流量計(jì)后，進(jìn)入3#水儲(chǔ)罐。

2.2.4.4 水儲(chǔ)槽的進(jìn)水、出水系統(tǒng)

水儲(chǔ)槽的進(jìn)水管路為：由來(lái)自2#儲(chǔ)水罐經(jīng)渦輪流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥后過(guò)來(lái)的液體。

水儲(chǔ)槽的出水管路為：通過(guò)1#水泵輸送至1#水儲(chǔ)罐和3#水儲(chǔ)罐的液體。

所以對(duì)于1#水儲(chǔ)罐、2#水儲(chǔ)罐和水儲(chǔ)槽的進(jìn)水管路及出水管路均采用調(diào)節(jié)閥對(duì)流量及液位進(jìn)行控制。

整個(gè)流量、液位、傳熱過(guò)程控制系統(tǒng)，學(xué)生可靈活組合，根據(jù)學(xué)習(xí)和教學(xué)的需要，任意進(jìn)行簡(jiǎn)單或復(fù)雜的控制系統(tǒng)操作，進(jìn)行學(xué)習(xí)和科研。

3 綜合換熱實(shí)訓(xùn)裝置的特色

綜合換熱實(shí)訓(xùn)裝置是以水、水蒸氣和導(dǎo)熱油為介質(zhì)，設(shè)備及管路采用夾套保溫，所以，無(wú)需考慮化學(xué)污染、"三廢"的排放以及其它安全性等問(wèn)題。在操作過(guò)程上，既有液體與液體(水與導(dǎo)熱油)的換熱，也有液體與氣體(水與水蒸氣)的換熱，還有氣體與氣體(水蒸氣與空氣)的換熱，同時(shí)，還兼有離心泵的開停車操作和儲(chǔ)罐群的液位控制過(guò)程。充分體現(xiàn)了一套裝置的多能性。在可操作性上，既可以單獨(dú)操作一個(gè)套管換熱器的換熱過(guò)程，一個(gè)單獨(dú)列管式換熱器的換熱過(guò)程一個(gè)儲(chǔ)罐的液位控制過(guò)程；同時(shí)，也可以任意組合或直至整套裝置全部整合在一起，整體運(yùn)行。這樣，則可依據(jù)教學(xué)階段的不同，學(xué)生層次的不同，分類教學(xué)。

特別是此套裝置與遼寧省《化學(xué)工藝》專業(yè)信息化資源建設(shè)項(xiàng)目相對(duì)應(yīng)，讓學(xué)生在仿真操作之前，有了實(shí)際裝置的感知。而在仿真實(shí)訓(xùn)之后，又有了真實(shí)設(shè)備操作的驗(yàn)證。所以，此套裝置的建成真正實(shí)現(xiàn)了仿真操作與生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)裝置的"一體化"。

[1] 張洪欣，姜 寧.機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化, 2015 , 6 (11) :153-153.

[2] 康振東. 鄰二甲苯制取苯酐工藝流程模擬[J].燃料與化工, 2010 , 41 (2) :42-44.

(本文文獻(xiàn)格式：郭成林.綜合換熱實(shí)訓(xùn)裝置的設(shè)計(jì)與思考[J].山東化工，2017，46(16)：167-168.)

G642.0

：A

：1008-021X(2017)16-0167-02

2017-05-25

郭成林(1960—)，遼寧錦州人，大學(xué)本科，高級(jí)講師。主要從事《化學(xué)工藝》專業(yè)課程的教學(xué)工作。