綜合換熱實訓裝置的設計與思考

郭成林

(本溪市化學工業學校，遼寧 本溪 117004)

綜合換熱實訓裝置的設計與思考

郭成林

(本溪市化學工業學校，遼寧本溪117004)

綜合換熱實訓裝置的設計，是依據“工學結合、校企合作”的人才培養模式，以典型的化工生產過程為載體，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。真正意義上實現學校與企業的“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

職業教育的根本是培養有較強實際動手能力和職業精神的技能型人才，而實訓設備是培養這種能力的關鍵環節。傳統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，更無法實現生產現場的模擬，故障的發現、分析及處理能力等綜合素質的培養。為了實現職業技術人才的培養，職業學校必須建立現代化的實訓基地，開發具有現代工廠情景、可以在校園內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，上位機監控計算機，監控數據采集軟件，數據處理軟件等幾部分，將化工生產與自動化操作、網絡通訊、數據處理等新的技術有機地揉合，實現了工廠崗位群操作現場化。同時，還可實現故障模擬、故障報警、網絡采集、網絡控制等培訓任務。

綜合換熱實訓裝置的設計，是依據"工學結合、校企合作"的人才培養模式，以典型的化工生產過程為載體，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。真正意義上實現學校與企業的“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 套管換熱器內水蒸氣與冷空氣的換熱過程

冷流體(空氣)經風機輸送，并計量、調節流量大小后，進入套管換熱器內管左端的入口，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)經排空閥排空。

熱流體的水蒸汽由蒸汽發生器產生，先進入蒸汽緩沖罐，經過濾器及蒸汽調壓閥后，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，產生的冷凝水經疏水閥排進地溝。

2.2.2 套管換熱器內水蒸氣與水的換熱過程

冷流體(水)存儲在儲水槽里，經1#水泵輸送至套管換熱器左端的內管入口，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生器產生，先進入蒸汽緩沖罐，經過濾器及蒸汽調壓閥后，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，產生的冷凝水經疏水閥排進地溝。

2.2.3 列管換熱器內水與導熱油的換熱過程

冷流體(水)在水儲罐里，經2#水泵輸送至雙列管換熱器冷流體下端的入口，在換熱器內部，冷流體走換熱器下排管層，由左向右走，到最右端后，繼續走換熱器上排管層，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，經過濾器后,從導熱油加熱器的上端進入導熱油加熱器，經過電加熱后，由導熱油加熱器的下端口出來，經導熱油泵，并調節流量后，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：經由渦輪流量計計量流量、電動調節閥調節流量大小后，進入1#水儲罐。第二路：經由渦輪流量計計量流量、電動調節閥調節流量大后，進入2#水儲罐。第三路為：經由渦輪流量計計量流量、電動調節閥調節流量大小后，進入3#水儲罐。

2.2.4.2 1#水儲罐的進水、出水系統

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

1#水儲罐的出水管路為：在罐體底部經調節閥、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

2#水儲罐的進水有兩路：一路來自1#泵，經渦輪流量計、調節閥后過來的液體；另一路來自1#水儲罐底部經調節閥、渦輪流量計后，進入2#水儲罐。

2#水儲罐的出水管路為：在罐體底部經調節閥、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

水儲槽的進水管路為：由來自2#儲水罐經渦輪流量計、調節閥后過來的液體。

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節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，學生可靈活組合，根據學習和教學的需要，任意進行簡單或復雜的控制系統操作，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了仿真操作與生產實訓裝置的"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》專業課程的教學工作。