技能训练 换热器仿真实训

换热器仿真实训
一、工作原理简述
换热器的操作技术培训是很重要的基本单元操作训练。

化工生产中所指的换热器，常指间壁式换热器，它利用金属壁将冷、热两种流体间隔开，热流体将热传到壁面的一侧(对流传热)，通过间壁内的热传导，再由间壁的另一侧将热传给冷流体，从而使热物流被冷却，冷物流被加热，满足化工生产中对冷物流或热物流温度的控制要求。

本单元选用的是双程列管式换热器，冷物流被加热后有相变化。

在对流传热中，传递的热量除与传热推动力(温度差)有关外，还与传热面积和传热系数成正比。

传热面积减少时，传热量减少；如果间壁上有气膜或垢层，都会降低传热系数，减少传热量。

所以，开车时要排不凝气；发生管堵或严重结垢时，必须停车检修或清洗。

另外，考虑到金属的热胀冷缩特性，尽量减小温差应力和局部过热等问题，开车时应先进冷物料后进热物料；停车时则先停热物料后停冷物料。

二、工艺流程简介
冷物流(92℃)经阀VB01进入本单元，由泵P101A／B，经调节器FIC101控制流量送入换热器E101壳程，加热到气145℃(20％被汽化)后，经阀VD04出系统。

热物流(225℃)由阀VB11进入系统，经泵P102A／B，由温度调节器TIC101分程控制主线调节阀TV101A和副线调节阀TV101B(两调节阀的分程动作如图2-23所示)使冷物料出口温度稳定；过主线阀TV101A的热物流经换热器E101管程后，与副线阀TV101B来的热物流混合(混合温度为(177±2)℃)，由阀VD07出本单元，工艺流程如图2-24所示，。

图2-23调节阀TV101分程动作示意图
图2-24换热器仿真操作流程图
●训练步骤
(一)冷态开车
1．启动冷物流进料泵P101A
(1)确定所有手动阀已关闭，将所有调节器置于手动状态且输出值为0；
(2)开换热器E101壳程排气阀VD03(开度约50％)；
(3)全开泵P101A前阀VB01；
(4)启动泵P101A；
(5)当泵P101A出口压力达到9.0atm（表）时，全开P101A后手阀VB03。

2．冷物流进料
(1)顺序全开调节阀FV101前后手阀VB04和VB05；再逐渐手动打开调节阀FV101；
(2)待壳程排气标志块由红变绿时，说明壳程不凝气体排净，关闭VD03；
(3)开冷物流出口阀VD04，开度为50％；同时，手动调节FV101，使FIC101指示值稳定到12000kg／h，FV101投自动(设定值为12000kg／h)。

3．启动热物流泵P102A
(1)开管程排气阀VD06(开度约50％)；
(2)全开泵P102A前阀VB11；
(3)启动泵P102A；
(4)待泵P102A出口压力达到正常值10.0atm(表)，全开泵P102A后手阀
VB10。

4．热物流进料
(1)依次全开调节阀TV101A和TV101B的前后手阀VB07、VB06、VB09、VB08；
(2)待管程排气标志块由红变绿时，管程不凝气排净，关闭VD06；
(3)手动控制调节器TIC101输出值，逐渐打开调节阀TV101A至开度为50％；
(4)打开热物流出口阀VD07至开度50％，同时手动调节TIC101的输出值，改变热物流在主、副线中的流量，使热物流温度分别稳定在(177±2)℃左右，然后将TIC101投自动(设定值为177℃)。

(二)正常运行
熟悉工艺流程，维护各工艺参数稳定；密切注意各工艺参数的变化情况，发现突发事故时，应先分析事故原因，并做及时正确的处理。

(三)正常停车
1．停热物流泵P102A
(1)关闭泵P102A后阀VB10：
(2)停泵P102A。

2．停热物流进料
(1)当泵P102A出口压力PI102降为0.1atm时，关闭泵P102A前阀VB11；
(2)将TIC101置手动，并关闭TV101A；
(3)依次关闭调节阀TV101A、TV101B的后手阀和前手阀VB06、VB07、VB08、VB09；
(4)关闭E101热物流出口阀VD07。

3．停冷物流泵P101A
(1)关闭泵P101A后阀VB03；
(2)停泵P101A。

4．停冷物流进料
(1)当泵P101A出口压力PI101指示<0.1atm时，关闭泵P101A前阀VB01；
(2)将调节器FIC101投手动；
(3)依次关闭调节阀FV101后手阀和前手阀VB05、VB04；
(4)关闭E101冷物流出口阀VD04。

5．换热器E101管程排凝
全开管程排气阀VD06、管程泄液阀VD05，放净管程中的液体(管程泄液标志块由绿变红)后，关闭VD05和VD06。

6．换热器E101壳程排凝
全开壳程排气阀VD03、壳程泄液阀VD02，放净壳程中的液体(壳程泄液标志块由绿变红)后，关闭VD02和VD03。

●拓展型训练
了解常见事故处理见表2-12。

表2-12 常见事故处理
●思考与分析
1．冷态开车是先送冷物料，后送热物料；而停车时又要先关热物料，后关冷物料，为什么?
2．开车时不排出不凝气会有什么后果?如何操作才能排净不凝气?
3．为什么停车后管程和壳程都要泄液?
4．你认为本系统调节器T1C101的设置合理吗?如何改进?
5．请说出冷态开车两种方法有什么不同。

6．传热有哪几种基本方式，各自的特点是什么?
7．影响间壁式换热器传热量的因素有哪些?
8．工业生产中常见的换热器有哪些类型?。