郭成林

(本溪市化學工業(yè)學校，遼寧 本溪 117004)

綜合換熱實訓裝置的設計與思考

郭成林

(本溪市化學工業(yè)學校，遼寧本溪117004)

綜合換熱實訓裝置的設計，是依據(jù)“工學結合、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，以崗位群操作技能為目標，使學生真正做到在學中做、在做中學，形成“教、學、做、訓、考”一體化的教學模式。真正意義上實現(xiàn)學校與企業(yè)的“無縫對接”。

綜合換熱；實訓裝置；冷流體；熱流體；一體化

1 綜合換熱實訓裝置的構思

職業(yè)教育的根本是培養(yǎng)有較強實際動手能力和職業(yè)精神的技能型人才，而實訓設備是培養(yǎng)這種能力的關鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的實驗設備更多是驗證實驗原理，缺乏對學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)、分析及處理能力等綜合素質的培養(yǎng)。為了實現(xiàn)職業(yè)技術人才的培養(yǎng)，職業(yè)學校必須建立現(xiàn)代化的實訓基地，開發(fā)具有現(xiàn)代工廠情景、可以在校園內(nèi)進行操作的實訓設備。

熱換過程是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體，所用的設備稱之為換熱器。 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，應用十分廣泛。它是保證工藝過程對介質所要求的特定溫度的必要手段，同時，也是提高能源利用率的主要設備之一。

綜合換熱實訓裝置就是以換熱過程操作為核心，并將離心泵的開停車操作、儲罐群液位控制操作整合在一起，即可整體運行，也可單獨操作。實驗裝置分為控制對象，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，數(shù)據(jù)處理軟件等幾部分，將化工生產(chǎn)與自動化操作、網(wǎng)絡通訊、數(shù)據(jù)處理等新的技術有機地揉合，實現(xiàn)了工廠崗位群操作現(xiàn)場化。同時，還可實現(xiàn)故障模擬、故障報警、網(wǎng)絡采集、網(wǎng)絡控制等培訓任務。

綜合換熱實訓裝置的設計，是依據(jù)"工學結合、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，以崗位群操作技能為目標，使學生真正做到在學中做、在做中學，形成“教、學、做、訓、考”一體化的教學模式。真正意義上實現(xiàn)學校與企業(yè)的“無縫對接”。

2 綜合換熱實訓裝置的設計

2.1 工藝流程設計

綜合換熱實訓裝置工藝流程設計如圖1。

圖1 綜合換熱實訓裝置工藝流程示意圖

2.2 工藝過程設計

2.2.1 套管換熱器內(nèi)水蒸氣與冷空氣的換熱過程

冷流體(空氣)經(jīng)風機輸送，并計量、調(diào)節(jié)流量大小后，進入套管換熱器內(nèi)管左端的入口，自左向右流動，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，先進入蒸汽緩沖罐，經(jīng)過濾器及蒸汽調(diào)壓閥后，進入套管換熱器外管的上端，與換熱器中的冷流體(空氣)進行換熱后，產(chǎn)生的冷凝水經(jīng)疏水閥排進地溝。

2.2.2 套管換熱器內(nèi)水蒸氣與水的換熱過程

冷流體(水)存儲在儲水槽里，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，從最右端的出口出換熱器。換熱后的冷流體(水)回至儲水槽。

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

2.2.3 列管換熱器內(nèi)水與導熱油的換熱過程

冷流體(水)在水儲罐里，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)進入1#水儲罐。

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

2.2.4 水儲槽的液位控制過程

2.2.4.1 1#水泵管線工藝流程

水存儲在水儲槽里，經(jīng)過濾器進入1#離心泵入口，通過1#離心泵輸送后，分為三路，可通過閥門的開或者關來進行選路或三路同時流通：第一路：經(jīng)由渦輪流量計計量流量、電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量大小后，進入1#水儲罐。第二路：經(jīng)由渦輪流量計計量流量、電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量大后，進入2#水儲罐。第三路為：經(jīng)由渦輪流量計計量流量、電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量大小后，進入3#水儲罐。

2.2.4.2 1#水儲罐的進水、出水系統(tǒng)

1#水儲罐進水有兩路：一路來自1#泵，經(jīng)渦輪流量計、調(diào)節(jié)閥后過來的液體；另一路來自2#泵經(jīng)渦輪流量計、調(diào)節(jié)閥后，經(jīng)列管式換熱器換熱后的冷流體(水)。

1#水儲罐的出水管路為：在罐體底部經(jīng)調(diào)節(jié)閥、渦輪流量計后，進入2#水儲罐。

2.2.4.3 2#水儲罐的進水、出水系統(tǒng)

2#水儲罐的進水有兩路：一路來自1#泵，經(jīng)渦輪流量計、調(diào)節(jié)閥后過來的液體；另一路來自1#水儲罐底部經(jīng)調(diào)節(jié)閥、渦輪流量計后，進入2#水儲罐。

2#水儲罐的出水管路為：在罐體底部經(jīng)調(diào)節(jié)閥、渦輪流量計后，進入3#水儲罐。

2.2.4.4 水儲槽的進水、出水系統(tǒng)

水儲槽的進水管路為：由來自2#儲水罐經(jīng)渦輪流量計、調(diào)節(jié)閥后過來的液體。

水儲槽的出水管路為：通過1#水泵輸送至1#水儲罐和3#水儲罐的液體。

所以對于1#水儲罐、2#水儲罐和水儲槽的進水管路及出水管路均采用調(diào)節(jié)閥對流量及液位進行控制。

整個流量、液位、傳熱過程控制系統(tǒng)，學生可靈活組合，根據(jù)學習和教學的需要，任意進行簡單或復雜的控制系統(tǒng)操作，進行學習和科研。

3 綜合換熱實訓裝置的特色

綜合換熱實訓裝置是以水、水蒸氣和導熱油為介質，設備及管路采用夾套保溫，所以，無需考慮化學污染、"三廢"的排放以及其它安全性等問題。在操作過程上，既有液體與液體(水與導熱油)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，還兼有離心泵的開停車操作和儲罐群的液位控制過程。充分體現(xiàn)了一套裝置的多能性。在可操作性上，既可以單獨操作一個套管換熱器的換熱過程，一個單獨列管式換熱器的換熱過程一個儲罐的液位控制過程；同時，也可以任意組合或直至整套裝置全部整合在一起，整體運行。這樣，則可依據(jù)教學階段的不同，學生層次的不同，分類教學。

特別是此套裝置與遼寧省《化學工藝》專業(yè)信息化資源建設項目相對應，讓學生在仿真操作之前，有了實際裝置的感知。而在仿真實訓之后，又有了真實設備操作的驗證。所以，此套裝置的建成真正實現(xiàn)了仿真操作與生產(chǎn)實訓裝置的"一體化"。

[1] 張洪欣，姜 寧.機電一體化教學實訓系統(tǒng)的設計與研究[J].機械制造與自動化, 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.

(本文文獻格式：郭成林.綜合換熱實訓裝置的設計與思考[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，大學本科，高級講師。主要從事《化學工藝》專業(yè)課程的教學工作。