傳熱電子教案

1、化工傳熱過程與控制教 案（2012 2013 學(xué)年第一 學(xué)期）學(xué) 院 常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院系 （部） 化學(xué)工程系 教 研 室 化工原理 教 師 姜春揚 能力訓(xùn)練項目一: 丙烯酸甲酯生產(chǎn)用換熱器的選型、操作、故障處理案例：在丙烯酸的生產(chǎn)過程中，預(yù)熱工段需將每小時1841.36kg原料丙烯酸從25預(yù)熱到75需要完成的項目任務(wù)1-1：丙烯酸預(yù)熱方案的制定-1一、本次課的能力目標(biāo)：能根據(jù)工藝要求制定丙烯酸預(yù)熱方案；能夠認識常見換熱器結(jié)構(gòu)、操作原理及流程。二、教學(xué)組織設(shè)計（一）學(xué)習(xí)情境介紹：把學(xué)生帶到丙烯酸甲酯生產(chǎn)車間（虛擬，而實際是實訓(xùn)車間），介紹教學(xué)內(nèi)容，情境設(shè)計，分配角色。（15分鐘）1告知教學(xué)目

2、標(biāo)與學(xué)習(xí)背景項目。2分配角色：教師作為學(xué)習(xí)背景項目車間的工程師；同學(xué)們是新到車間實習(xí)培訓(xùn)的生產(chǎn)操作與技術(shù)管理人員。實習(xí)期間，由工程師帶領(lǐng)大家進行輪崗實習(xí)，每五人一個培訓(xùn)班組，每組推薦一名班組長。實習(xí)結(jié)束，總評成績優(yōu)秀的學(xué)員被聘為車間技術(shù)管理人員；成績良好與合格的學(xué)員被車間留用為現(xiàn)場操作人員；不及格的學(xué)員不能留在車間工作，不簽定勞動合同，自謀職業(yè)。（二）告知：課程的教學(xué)模式與教學(xué)方法、學(xué)習(xí)方法、參考資料、考核方法等。（10分鐘）1教學(xué)模式與教學(xué)方法：以化工生產(chǎn)項目為背景、以工作任務(wù)引領(lǐng)，采用現(xiàn)場教學(xué)、工學(xué)交替；工程師通過案例分析、分組討論、啟發(fā)引導(dǎo)等方法指導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)。2學(xué)習(xí)方法：自主學(xué)習(xí)；任

3、務(wù)驅(qū)動法；問題引導(dǎo)法；實踐導(dǎo)向法；頭腦風(fēng)暴法等3參考資料：化學(xué)工程手冊系列；各種版本的化工原理教材；化工過程單元操作網(wǎng)絡(luò)精品課程等；4考核方法：本課程的考核分成過程考核與終結(jié)性考核兩塊。過程考核就是同學(xué)在學(xué)習(xí)、訓(xùn)練過程中的態(tài)度、表現(xiàn)、任務(wù)單完成質(zhì)量、操作結(jié)果、提問與回答問題情況等產(chǎn)生的成績，占總成績的25%；終結(jié)性評價是最后的操作項目抽考和筆試，操作考核成績占總成績的25%，筆試成績占總成績的50%。（三）子任務(wù)1-1丙烯酸預(yù)熱方案的制定-11.任務(wù)提出：認識工業(yè)上常用的換熱方法、原理及適用情況，選用合適的換熱器類型，發(fā)工程師引領(lǐng)的任務(wù)單1-1-1。（5分鐘）2.分組完成：各班組借助教材、工程

4、手冊等，通過自主學(xué)習(xí)、討論、分析、歸納、整理等過程，逐步完成任務(wù)單內(nèi)容，并學(xué)習(xí)到相應(yīng)的知識，掌握相應(yīng)的能力。教師巡回指導(dǎo)，答疑解惑，過程評價。（30分鐘）3.集中匯報與小組互評：（1）集中匯報，各班組上來匯報并展示成果。（5分鐘）（2）各班組相互點評。（5分鐘）4.教師點評與總結(jié)：（20分鐘）（1）傳熱在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用化工生產(chǎn)過程中對傳熱的要求可分為兩種情況：一是強化傳熱，在傳熱設(shè)備中加熱或冷卻物料，希望以高傳熱速率來進行熱量傳遞，使物料達到指定溫度或回收熱量，同時使傳熱設(shè)備緊湊，節(jié)省設(shè)備費用；另一種是削弱傳熱，如設(shè)備和管道的保溫，要求傳熱速率慢，以減少熱量（或冷量）的損失。（2）傳熱的基本

5、方式根據(jù)傳熱機理的不同，熱量傳遞有三種基本方式：熱傳導(dǎo)、對流傳熱和輻射傳熱。（3）冷、熱流體的工業(yè)換熱方式直接接觸式換熱；蓄熱式換熱；間壁式換熱5. 分組完成：各班組借助教材、傳熱實訓(xùn)室中各種傳熱設(shè)備，完成任務(wù)單中認識常見換熱器結(jié)構(gòu)、操作原理及流程部分（40分鐘）6.集中匯報與小組互評：（1）集中匯報，各班組上來匯報并展示成果。（5分鐘）（2）各班組相互點評。（5分鐘）7.教師點評與總結(jié)：點評（常用換熱裝備的特點、結(jié)構(gòu)和適用場合）。（20分鐘）（1）管式換熱器：管殼式換熱器、套管式換熱器、蛇管換熱器、翅片管換熱器（2）板式換熱器：夾套換熱器、平板式換熱器、螺旋板式換熱器、板翅式換熱器（3）熱管

6、換熱器 根據(jù)換熱器的特點、適用情況，再結(jié)合丙烯酸生產(chǎn)的特點，選用固定管板式換熱器。（四）布置任務(wù)（5分鐘）加熱劑的選用及用量的確定能力訓(xùn)練項目一: 丙烯酸甲酯生產(chǎn)用換熱器的選型、操作、故障處理案例：在丙烯酸甲酯的生產(chǎn)過程中，丙烯酸預(yù)熱工段需將每小時1841.36kg原料丙烯酸從25預(yù)熱到75需要完成的能力訓(xùn)練任務(wù)1-1：丙烯酸預(yù)熱方案的制定-2 1-2：預(yù)熱器的選型-1一、本次課的能力目標(biāo)：能根據(jù)工藝要求制定丙烯酸預(yù)熱方案選用加熱劑并確定用量；能根據(jù)工藝要求選用換熱器形式及規(guī)格。二、教學(xué)組織設(shè)計（一）課外任務(wù)完成情況匯報1.任務(wù)回顧：以教師引導(dǎo)、提問的方式回顧項目的進展，及涉及的知識點，如工業(yè)

7、換熱方式、常見換熱器（10分鐘）2.任務(wù)匯報：各班組展示與匯報課外任務(wù)加熱劑的選用及用量的確定；提出完成課外任務(wù)是的問題和困惑，教師記錄。（15分鐘）3.任務(wù)評估：教師點評，知識歸納、指導(dǎo)。（40分鐘）（1）工業(yè)加熱載體和冷卻劑載熱體的選用原則常用加熱劑和加熱方法（2）熱負荷及傳熱量熱負荷與傳熱速率熱負荷是由生產(chǎn)工藝條件決定的，是換熱器的生產(chǎn)任務(wù)。為確保換熱器能完成生產(chǎn)任務(wù)，必須使其傳熱速率等于（或略大于）熱負荷。在實際設(shè)計換熱器時，通常將傳熱速率和熱負荷數(shù)值上認為相等。熱量衡算與熱負荷的確定QhQc QL 當(dāng)熱損失忽略不計時，則：QL = 0，此時，熱負荷取Qh或 Qc均可。當(dāng)QL0時，熱負

8、荷取Qh還是Qc，需根據(jù)具體情況而定。（3）傳熱量的計算焓差法 Qh = Wh(H1H2) Qc = Wc(h2h1) 焓差法計算傳熱量較為簡便，但僅適用于流體的焓值可查取的情況。顯熱法 若流體在換熱過程中沒有相變，且流體的比熱容可視為常數(shù)或可取為流體進出口平均溫度下的比熱容時，其傳熱量可按下式計算： Qh = Wh cph (T1T2) Qc = Wc cpc (t2t1) 潛熱法 若流體在換熱過程中僅僅發(fā)生恒溫相變，其傳熱量可按下式計算： Qh = Wh rh Qc = Wc rc 兩步法 若流體在換熱過程中既有相變又有溫變時，則可用兩種方法聯(lián)合起來求取其熱量，稱為“兩步法”。對溫變過程采

9、用顯熱法計算、恒溫相變過程采用潛熱法計算，總熱量為兩者之和。 （二）子任務(wù)1-2預(yù)熱器的選型-11.任務(wù)提出：根據(jù)上次分析的工作過程，在確定了使用固定管板式換熱器后，請大家再確定具體的換熱器規(guī)格，先要計算出平均溫度差和傳熱面積，發(fā)放引領(lǐng)任務(wù)單1-2-1（5分鐘）2.任務(wù)計劃與實施：各班組借助教材、工程手冊等參考資料等來完成確換熱器的初步選型，教師巡回指導(dǎo)，答疑解惑，過程評價。（40分鐘）3.任務(wù)交流與討論：1）集中匯報，抽2組進行匯報。（10分鐘） 2）各班組互評。（10分鐘）4.任務(wù)評估：教師點評，歸納總結(jié)與重、難點知識提示。（35分鐘） （1）平均溫度差計算恒溫傳熱過程的傳熱平均溫度差當(dāng)冷

10、、熱兩流體在換熱過程中均只發(fā)生恒溫相變時tm =T t 變溫傳熱過程的傳熱平均溫度差（2）變溫傳熱過程的傳熱平均溫度差并、逆流時的傳熱平均溫度差 逆流時：t1=T1t2，t2=T2t1并流時：t1=T1t1，t2=T2t2。當(dāng)換熱器兩端溫度差t1/t22時，可近似用算術(shù)平均值來代替對數(shù)平均值，即 錯、折流時的傳熱平均溫度差tm =t·tm式中 t稱為溫差校正系數(shù)， t f (R、P ) 不同流向傳熱溫度差的比較 一側(cè)恒溫、一側(cè)變溫 此種情況下，平均溫度差的大小與流向無關(guān)，即tm 逆 tm 并 tm 錯、折 ， t 1.0 。 兩側(cè)均變溫 此種情況下，若熱、冷流體的進出口溫度相同，平均

11、溫度差以逆流時最大，并流時最小，即tm 逆 >tm 錯、折 >tm 并 。（3）傳熱面積 在化工生產(chǎn)中使用廣泛的套管式和列管式換熱器，其面積可按下式計算：SndL （三）布置作業(yè)：繼續(xù)完成初選換熱器的規(guī)格（5分鐘）能力訓(xùn)練項目一: 丙烯酸甲酯生產(chǎn)用換熱器的選型、操作、故障處理案例：在丙烯酸甲酯的生產(chǎn)過程中，預(yù)熱工段需將每小時1841.36kg原料丙烯酸從25預(yù)熱到75需要完成的能力訓(xùn)練任務(wù)1-2：預(yù)熱器的選型-2一、本次課的能力目標(biāo)：能根據(jù)工藝要求選用換熱器形式及規(guī)格。二、教學(xué)組織設(shè)計（一）課外任務(wù)完成情況匯報1.任務(wù)匯報與討論：各班組展示與匯報課外任務(wù)換熱器規(guī)格的確定。（15分鐘

12、）2.任務(wù)評估：教師點評，知識歸納、指導(dǎo)。（20分鐘）（1）管殼式換熱器的標(biāo)準(zhǔn)參見圖1-38我國對列管式換熱器的分類與設(shè)計是按照GBl51鋼制管殼式(即列管式)換熱器進行的。3.任務(wù)整改：修改任務(wù)單，教師巡回指導(dǎo)、答疑。（二）子任務(wù)1-2預(yù)熱器的選型-21. 布置任務(wù)：前面我們已經(jīng)確定了換熱器的規(guī)格，下面我們要通過計算來核算換熱器壓降，核算傳熱系數(shù)K和傳熱面積，看看所選用的換熱器是否合用。發(fā)放引領(lǐng)任務(wù)單1-2-2（5分鐘）2.任務(wù)計劃與實施：各班組借助教材、工程手冊等參考資料等來完成確換熱器的核算，教師巡回指導(dǎo)，答疑解惑，過程評價。（60分鐘）3.任務(wù)交流與討論：1）集中匯報，抽2組進行匯報。

13、（10分鐘） 2）各班組互評。（10分鐘）4.任務(wù)評估：教師點評。（55分鐘）（1）總傳熱系數(shù) 傳熱面為平面時K的計算 當(dāng)傳熱面為平面時，S=Si=Sm=So，則上式可簡化為： 傳熱面為圓筒壁時K的計算 以換熱管外表面為傳熱基準(zhǔn)面： 或 （2）流體通過換熱器的阻力（壓力降）計算對選用合理的換熱器而言，管、殼程流體的壓力降一般應(yīng)控制在：液體為10100kPa，氣體為110kPa。管程壓力降 管程總阻力的計算式為： 回彎管阻力由經(jīng)驗式估算： 殼程壓力降 （三）布置作業(yè) (5分鐘)1修改換熱器規(guī)格選用方案；2. 學(xué)習(xí)保溫知識。能力訓(xùn)練項目一: 丙烯酸甲酯生產(chǎn)用換熱器的選型、操作、故障處理案例：在丙烯

14、酸甲酯的生產(chǎn)過程中，預(yù)熱工段需將每小時1841.36kg原料丙烯酸從25預(yù)熱到75所需完成的能力訓(xùn)練任務(wù)1-3: 預(yù)熱器出口管路的保溫 1-4：預(yù)熱操作-1一、本次課的能力目標(biāo)：通過丙烯酸蒸汽管的保溫及常見換熱器的操作訓(xùn)練，使學(xué)生掌握傳熱基本理論，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)能、環(huán)保意識，謹慎操作、安全操作的職業(yè)素質(zhì)。二、教學(xué)組織設(shè)計（一）子任務(wù)1-3預(yù)熱器出口管路的保溫 1.回顧與告知：項目任務(wù)及進展（5分鐘）2.任務(wù)匯報與討論：各班組展示與匯報課外任務(wù)選用蒸汽管的保溫材料及保溫層厚度的確定。提出完成課外任務(wù)是的問題和困惑，教師記錄。（15分鐘）3.任務(wù)評估：教師點評，知識歸納、指導(dǎo)。（60分鐘）（1）熱傳導(dǎo)

15、導(dǎo)熱基本定律傅立葉定律注意：溫度梯度是向量，其方向垂直于等溫面，它的正方向是指向溫度增加的方向。熱導(dǎo)率：l = f (結(jié)構(gòu)、組成、密度、溫度、壓力） 常用物質(zhì)的熱導(dǎo)率通常由實驗測定。l金屬固體 > l非金屬固體 > l液體 > l氣體 傅立葉定律的應(yīng)用單層平壁導(dǎo)熱： 或 多層平壁導(dǎo)熱：單層圓筒壁導(dǎo)熱：多層圓筒壁導(dǎo)熱： （2）設(shè)備和管道的熱損失與絕熱 設(shè)備和管道的絕熱保溫（a）保溫層結(jié)構(gòu)及基本要求 通常采用的保溫結(jié)構(gòu)由保溫層和保護層構(gòu)成。有的保溫結(jié)構(gòu)中還裝有伴熱管。工業(yè)上在選擇保溫材料時，對性能與結(jié)構(gòu)要求如下：熱導(dǎo)率低；材料密度合適；有足夠的機械強度；吸水率小；使用溫度能滿足工

16、藝要求；化學(xué)穩(wěn)定性好；結(jié)構(gòu)簡單，材料消耗量小，價格低廉、施工方便。（b）保溫的理論計算若設(shè)保溫層內(nèi)壁溫度(即管內(nèi)流體溫度)為T0，外壁溫度為Tw，周圍大氣溫度為Tf，保溫層內(nèi)外直徑分別為Di和Do，保溫材料的熱導(dǎo)率為。 對于平壁(當(dāng)D1m時可看作平壁)，有下面的形式： （c）絕熱保溫層厚度的確定 保溫層厚度的計算比較復(fù)雜，一般可以根據(jù)保溫材料熱導(dǎo)率、介質(zhì)溫度及管徑來確定： （3）化工生產(chǎn)中的節(jié)能途徑節(jié)約能源，總的來說，應(yīng)從兩方面著手：一是提高管理水平，二是依靠技術(shù)進步。從具體措施上看，可以概括為以下幾個方面:充分回收工藝過程中的廢熱合理使用不同質(zhì)級的熱能加強管理，落實措施，減少熱損（二）子任務(wù)

17、1-4預(yù)熱操作-11.布置任務(wù)：根據(jù)自選的換熱器，分組在實訓(xùn)室現(xiàn)場摸工藝流程，并遞交工藝流程圖；上網(wǎng)查閱丙烯酸甲酯生產(chǎn)用換熱器的操作注意事項，各組結(jié)合現(xiàn)場初擬安全操作規(guī)程。（5分鐘）2.分組操作訓(xùn)練：（60分鐘）（1）摸清操作流程（2）畫流程圖（3）編寫操作規(guī)程3.點評與總結(jié)（10分鐘）實訓(xùn)裝置的工作介質(zhì)為水或蒸汽。由水泵從貯水罐中送出的冷水作為冷載熱體，蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽一方面提供給固定管板式換熱器，作為一種熱載熱體，另一方面蒸汽通過直接換熱以及夾套換熱，產(chǎn)生熱水，作為另一種熱載熱體，由熱水泵送出，在各種換熱器中進行換熱。該裝置的所有換熱器，均能進行冷熱流體的流量控制以及冷熱流體的溫度測定

18、，對于列管式換熱器可以測定列管的壁溫，從而測定傳熱系數(shù)；對列管式換熱器，我們還設(shè)置了溫度的自動控制裝置，實訓(xùn)時學(xué)員可根據(jù)加熱蒸汽的溫度、冷流體的進口溫度與流量以及所要求達到的出口溫度等條件，選擇換熱操作方式，并通過電動調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)加熱蒸汽的流量。該裝置的固定管板式換熱器，當(dāng)用水蒸汽與冷水進行換熱時，水蒸汽可以通過閥門的切換，使水蒸汽從換熱器的上部進入換熱器，也可以使水蒸汽從換熱器的下部進入換熱器，從而比較兩種操作方式下的換熱效果；還可以在水蒸汽中加入壓縮空氣，從而比較不凝性氣體對換熱效果的影響。當(dāng)用熱水作為熱載熱體與冷水換熱時，可以通過閥門的切換，使冷熱流體在并流和逆流兩種流向的情況下，比較

19、并流和逆流的換熱效果。4.任務(wù)整改（10分鐘）修改工藝流程圖和草擬的安全操作規(guī)程 （三）布置任務(wù)（5分鐘）1根據(jù)繪制換熱器的工藝流程圖和操作規(guī)程，學(xué)習(xí)常用的溫度檢測儀表相關(guān)知識2. 換熱效果的控制影響因素能力訓(xùn)練項目一: 丙烯酸甲酯生產(chǎn)用換熱器的選型、操作、故障處理案例：在丙烯酸甲酯的生產(chǎn)過程中，預(yù)熱工段需將每小時1841.36kg原料丙烯酸從25預(yù)熱到75所需完成的能力訓(xùn)練任務(wù)1-4: 預(yù)熱操作-2一、本次課的能力目標(biāo)：通過換熱器的操作訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)能、環(huán)保意識，謹慎操作、安全操作的職業(yè)素質(zhì)。二、教學(xué)組織設(shè)計（一）子任務(wù)1-4預(yù)熱操作-2 1.布置任務(wù)：丙烯酸預(yù)熱操作（5分鐘）2.任務(wù)實施

20、：各班組按照修訂的操作規(guī)程進行換熱操作，對各操作參數(shù)進行操控，并達到規(guī)定的工藝要求。教師巡回檢查、答疑。（80分鐘）3.任務(wù)匯報與互評：換熱器的常見故障處理及日常維護。（10分鐘）4.教師點評：總結(jié)、歸納。（20分鐘）表 列管換熱器的常見故障及處理方法故障名稱產(chǎn)生原因處理方法傳熱效率下降列管結(jié)疤和堵塞殼體內(nèi)不凝氣或冷凝液增多管路或閥門有堵塞清洗管子排放不凝氣或冷凝液檢查清理發(fā)生振動殼程介質(zhì)流速太快管路振動所引起管束與折流板結(jié)構(gòu)不合理機座剛度較小調(diào)節(jié)進汽量加固管路改進設(shè)計適當(dāng)加固管板與殼體連接處發(fā)生裂紋焊接質(zhì)量不好外殼歪斜，連接管線拉力或推力大腐蝕嚴重，外殼壁厚減薄清除補焊重新調(diào)整找正鑒定后修補

21、管束和脹口滲漏管子被折流板磨破殼體和管束溫差過大管口腐蝕或脹接質(zhì)量差用管堵堵死或換管補脹或焊接換新管或補脹管子的腐蝕、磨耗污垢腐蝕流體為腐蝕性介質(zhì)管內(nèi)壁有異物積累，發(fā)生局部腐蝕管內(nèi)流速過大，發(fā)生磨損；流速過小，則異物易附著管壁產(chǎn)生電位差而導(dǎo)致腐蝕管端發(fā)生磨損定期進行清洗提高管材質(zhì)量，如果缺乏適宜的材料，要增加管壁厚度或者在流體中加入腐蝕抑制劑在流體入口前設(shè)置濾網(wǎng)、過濾器等將異物除去使管內(nèi)流速適當(dāng)在管入口端插入2mm長的合成樹脂等保護管5.任務(wù)再實施：再次進行換熱操作，要求：操作正確，“6S”模式整理實訓(xùn)現(xiàn)場。（60分鐘）（二）布置任務(wù)：常用的溫度檢測儀表相關(guān)知識。（5分鐘）能力訓(xùn)練項目一: 丙

22、烯酸甲酯生產(chǎn)用換熱器的選型、操作、故障處理案例：在丙烯酸甲酯的生產(chǎn)過程中，預(yù)熱工段需將每小時1841.36kg原料丙烯酸從25預(yù)熱到75所需完成的能力訓(xùn)練任務(wù)1-4: 預(yù)熱操作-3一、本次課的能力目標(biāo)：通過換熱器的操作訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)能、環(huán)保意識，謹慎操作、安全操作的職業(yè)素質(zhì)。二、教學(xué)組織設(shè)計（一）子任務(wù)傳熱實訓(xùn)室預(yù)熱操作1.布置任務(wù)：丙烯酸預(yù)熱操作（5分鐘）2.任務(wù)實施：各班組按照操作規(guī)程進行換熱操作，對各操作參數(shù)進行操控，并達到規(guī)定的工藝要求。教師巡回檢查、答疑。（85分鐘）（二）子任務(wù)換熱器DCS操作1.告知：換熱器DCS操作（5分鐘）2. 任務(wù)計劃與實施：同學(xué)們在電腦上按照操作規(guī)程進行

23、換熱器DCS的開停車以及事故處理的操作，教師巡回檢查、答疑。（70分鐘）3.任務(wù)交流與點評：同學(xué)們展示闡述操作中出現(xiàn)的問題，教師點評指導(dǎo)。（10分鐘）換熱器常見事故及處理：（1）FIC101閥卡 主要現(xiàn)象：FIC101流量減小。 P101泵出口壓力升高。 冷物流出口溫度升高。事故處理：關(guān)閉FIC101前后閥，打開FIC101的旁路閥(VD01)，調(diào)節(jié)流量使其達到正常值。（2）P101A泵壞主要現(xiàn)象：P101泵出口壓力急驟下降。 FIC101流量急驟減小。 冷物流出口溫度升高，汽化率增大。事故處理：關(guān)閉P101A泵，開啟P101B泵。（3）P102A泵壞主要現(xiàn)象：P102泵出口壓力急驟下降。 冷

24、物流出口溫度下降，汽化率降低。 事故處理：關(guān)閉P102A泵，開啟P102B泵。（4）TV101A閥卡主要現(xiàn)象：熱物流經(jīng)換熱器換熱后的溫度降低。 冷物流出口溫度降低。事故處理: 關(guān)閉TV101A前后閥，打開TV101A的旁路閥(VD01)，調(diào)節(jié)流量使其達到正常值。關(guān)閉TV101B前后閥，調(diào)節(jié)旁路閥（VD09）。（5）部分管堵主要現(xiàn)象：熱物流流量減小。 冷物流出口溫度降低，汽化率降低。 熱物流P102泵出口壓力略升高。事故處理：停車拆換熱器清洗。（6）換熱器結(jié)垢嚴重主要現(xiàn)象：熱物流出口溫度高。事故處理：停車拆換熱器清洗。（三）布置任務(wù)：（5分鐘）1.B線項目2.選用氫氧化鈉濃縮蒸發(fā)器形式能力訓(xùn)練項

25、目一: 丙烯酸甲酯生產(chǎn)用換熱器的選型、操作、故障處理案例：在丙烯酸甲酯的生產(chǎn)過程中，預(yù)熱工段需將每小時1841.36kg原料丙烯酸從25預(yù)熱到75所需完成的能力訓(xùn)練任務(wù)1-4: 預(yù)熱操作-4: 2-1：制定濃縮方案一、本次課的能力目標(biāo)：通過換熱器的DCS操作訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生傳熱操作與控制技能，常見事故的分析與處理技能。通過制定堿液的濃縮方案，使學(xué)生能夠選用蒸發(fā)器形式，選用蒸發(fā)操作的效數(shù)、流程，掌握蒸發(fā)操作的節(jié)能措施等。二、教學(xué)組織設(shè)計（一）子任務(wù)預(yù)熱操作-41.任務(wù)實施：各人按照操作規(guī)程在電腦上進行換熱DCS操作，對各操作參數(shù)進行操控，并達到規(guī)定的工藝要求。教師巡回檢查、答疑。（60分鐘）2.任

26、務(wù)考核：換熱器DCS機考。（25分鐘）（二）子任務(wù)制定堿液濃縮方案1.課外完成情況集中匯報與小組互評：選兩組匯報氫氧化鈉水溶液濃縮蒸發(fā)器形式的選用情況。教師記錄，小組討論互評（15分鐘）2. 教師點評（60分鐘）（1）蒸發(fā)的基本概念：定義、流程、特點、分類。（2）蒸發(fā)設(shè)備循環(huán)型蒸發(fā)器：中央循環(huán)管式蒸發(fā)器、懸筐式蒸發(fā)器、外熱式蒸發(fā)器、列文蒸發(fā)器、強制循環(huán)型蒸發(fā)器單程型蒸發(fā)器（膜式蒸發(fā)器）：升膜式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器、升-降膜式蒸發(fā)器、刮板薄膜式蒸發(fā)器其它蒸發(fā)器：直接加熱蒸發(fā)器（浸沒燃燒式）、螺旋管蒸發(fā)器等（3）蒸發(fā)器的選型（4）多效蒸發(fā)流程：并流流程、逆流流程、平流流程、錯流流程。3.修改完善項

27、目任務(wù)：各組根據(jù)教師點評修改完善任務(wù)單（15分鐘）（三）布置任務(wù)：（5分鐘）確定堿液濃縮操作條件，準(zhǔn)備匯報能力訓(xùn)練項目二: 氫氧化鈉水溶液的濃縮案例：將3T/h、8%的氫氧化鈉水溶液濃縮到18%。需要完成的項目任務(wù)2-2:確定氫氧化鈉溶液濃縮的基本操作條件及設(shè)備主要結(jié)構(gòu)尺寸分組完成任務(wù)匯報：濃堿生產(chǎn)工藝中蒸發(fā)水分量、加熱蒸汽用量、傳熱面積及蒸發(fā)器的生產(chǎn)強度與生產(chǎn)能力的工藝計算演示 任務(wù)討論： 指出問題；提出疑問任務(wù)評估：工程師點評、指導(dǎo)、總結(jié) 一、蒸發(fā)水量溶質(zhì)在蒸發(fā)過程中不揮發(fā)，且蒸發(fā)過程是個定態(tài)過程，單位時間進入和離開蒸發(fā)器的量相等，即水分蒸發(fā)量： 完成液的濃度： 二、加熱蒸汽消耗量 對蒸發(fā)

28、器作熱量衡算，當(dāng)加熱蒸汽在飽和溫度下排出時， 或 討論：1.加熱蒸汽的冷凝水在飽和溫度下排出此時，冷凝潛熱，kJ/kg所以 2.溶液的稀釋熱可以忽略時以0的溶液為基準(zhǔn)，則，所以 3. 溶液稀釋熱不可忽略時對某些水溶液(如CaCl2、NaOH等)在稀釋時有顯著的放熱效應(yīng)，因而蒸發(fā)時除供給汽化水分所需汽化潛熱時，還需提供與稀釋熱相應(yīng)的濃縮熱，且溶液濃度愈大，溫度愈高，這種影響愈顯著。因此、應(yīng)由相應(yīng)的焓濃圖查取，計算結(jié)果才準(zhǔn)確。三、蒸發(fā)器傳熱面積的計算由傳熱速率方程得 （一）傳熱平均溫度差的確定在蒸發(fā)操作中，蒸發(fā)器加熱室一側(cè)是蒸汽冷凝，另一側(cè)為液體沸騰，因此其傳熱平均溫度差應(yīng)為： (二)傳熱器的傳熱

29、系數(shù)1.選取經(jīng)驗值2.實驗確定對已有的蒸發(fā)設(shè)備可用實驗方法確定其K值，測定方法和換熱器傳熱系數(shù)的測定方法相同。3.公式計算布置任務(wù) 完成的能力訓(xùn)練任務(wù)2-3:氫氧化鈉溶液蒸發(fā)操作任務(wù)匯報：學(xué)生匯報蒸發(fā)系統(tǒng)的自動控制；蒸發(fā)安全操作與日常維護方法；蒸發(fā)操作中故障原因及通常處理方法 任務(wù)討論：指出問題；提出疑問 任務(wù)評估：工程師點評、指導(dǎo)、總結(jié) 一、蒸發(fā)安全操作要點(1) 嚴格控制各效蒸發(fā)器的液面，使其處于工藝要求的適宜位置。(2) 在蒸發(fā)容易析出結(jié)晶的物料時，易發(fā)生管路、加熱室、閥門等的結(jié)垢堵塞現(xiàn)象,需定期用水沖洗保持暢通，或者采用真空抽拉等措施補救。(3) 經(jīng)常調(diào)校儀表，使其靈敏可靠。 (4) 經(jīng)常對設(shè)備、管路嚴格檢查、探傷，特別是視鏡玻璃要常檢查、適時更換，以防因腐蝕造成事故。(5) 檢修設(shè)備前，要泄壓泄料，并用水沖洗降溫，去除設(shè)備內(nèi)殘存腐蝕性液