仿真热交换器

化工仿真技术实习报告

实习名称：热交换器

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姓名：学号

指导教师：

日期：年月日

一、实习目的

1、熟习换热器的操作方法；

2、掌握换热器各个部件的表示方法及操作，加深对换热器性能的了解；

3、了解测定流量，温度的一些常用方法，仿真系统测试换热器的原理；

4、了解换热器的一些常见故障及排除方法和技巧。

二、实习内容

1、工艺流程简介

本热交换器为双程列管式结构，起冷却作用，管程走冷却水（冷流）。含量30％的磷酸钾溶液走壳程（热流）。

工艺要求：流量为18441 kg/h的冷却水，从20℃上升到30.8℃,将65℃流量为8849 kg/h的磷酸钾溶液冷却到32℃。管程压力0.3MPa，壳程压力

0.5MPa。

流程图画面“G1”中：阀门V4是高点排气阀。阀门V3和V7是低点排液阀。P2A为冷却水泵。P2B为冷却水备用泵。阀门V5和V6分别为泵P2A 和P2B的出口阀。P1A为磷酸钾溶液泵。P1B为磷酸钾溶液备用泵。阀门V1和V2分别为泵P1A和P1B的出口阀。

FIC-1 是磷酸钾溶液的流量定值控制。采用ＰＩＤ单回路调节。

TIC-1 是磷酸钾溶液壳程出口温度控制，控制手段为管程冷却水的用量(间接关系)。采用PID单回路调节。

检测及控制点正常工况值如下：

TI-1 壳程热流入口温度为65℃

TI-2 管程冷流入口温度为20℃

TI-3 管程冷流出口口温度为30.8℃左右

TI-2 壳程热流入口温度为32℃

FR-1 冷却水流量18441kg/h

FIC-1 磷酸钾流量8849kg/h

报警限说明（H为报警上限，L为报警下限）：

TIC-1>35.0℃

TIC-1<28.0℃

FIC-1>9500kg/h

FIC-1<7000kg/h

2、工艺流程图

3、开车步骤

1、开车前设备检验。冷却器试压，特别要检验壳程和管程是否有内漏现象，各阀门、管路、泵是否好用，大检修后盲板是否拆除，法兰连接处是否耐压不漏，是否完成吹扫等项工作（本项内容不包括在仿真软件中）；

2、检查各开关、手动阀门是否处于关闭状态。各调节器应处于手动且输出为零；

3、开冷却水泵P2A开关；

4、开泵P2A的出口阀V05；

5、调节器TIC-1置手动状态，逐渐开启冷却水调节阀至50%开度；

6、开磷酸钾溶液泵P1A开关；

7、开泵P1A的出口阀V01；

8、调节器FIC-1置手动状态，逐渐开启磷酸钾溶液调节阀至10%；

9、壳程高点排气。开阀V04，直到V04阀出口显示蓝色色点，指示排气完成，关V04阀；

10、手动调整冷却水量。当壳程出口温度手动调节至（32±0.5）℃且稳定不变后打自动；

11、缓慢提升负荷。逐渐手动将磷酸钾溶液的流量增加至8800 kg/h左右投自动。开车达正常工况的设计值见工艺说明。

4、正常停车操作

1、将调节器FIC-1打手动，关闭调节阀；

2、关泵P1A及出口阀V01；

3、将调节器TIC-1打手动，关闭调节阀；

4、关泵P2A及出口阀V05；

5、开低点排液阀V03及V07，等待蓝色色点消失，排液完成。停车完成。

5、事故设定及处理

1、换热效率下降（F2）

事故现象：事故初期壳程出口温度上升，冷却水出口温度上升。由于自控作用将冷却水流量开大，使壳程出口温度和冷却水出口温度回落。

处理方法：开高点放气阀V04。等气排净后，恢复正常。

2、P1A泵坏（F3）

事故现象：热流流量和冷却水流量同时下降至零。温度下降报警。

处理方法：启用备用泵P1B，按开车步骤重新开车。

3、P2A泵坏（F4）

事故现象: 冷却水流量下降至零。热流出口温度上升报警。

处理方法：开备用泵P2B，然后开泵出口阀V06。关泵P2A及出口阀V05。

4、冷却器内漏（F5）

事故现象：冷却水出口温度上升，导致冷却水流量增加。开排气阀

V04试验无效。

处理方法：停车。

5、TIC-1调节器工作不正常 （F6）

事故现象：TIC-1的测量值指示达上限 ，输出达100% 。热流出口温度下降，无法自控。

处理方法：将TIC-1打手动。通过现场温度指示，手动调整到正常。

三、数据处理及思考题

数据记录及处理

D=250mm L=5.0m

d o =19mm d i =15mm n=52 t 1=20℃ T 1=65℃ T 2=32.13℃ C pc =4184J/（kg·℃）

223m 89.31520.5)1017(=⋅⋅⋅⨯=-πS

K=2977.17 kJ/（m 2·h·℃）=711.22 kcal/（m 2·h·℃）

K θ=924.8 kcal/（m 2·h·℃）

Ur K =23.09%

思考题

1、列管式换热器由哪些部件组成？

列管式换热器主要由壳体、管束、管板（又称花板）、折流挡板和封头等组成。

2、当外壳和列管的温差较大时，常用的几种方法对热交换器进行热补偿？

在管壳式换热器内由于管内外流体温度不同壳体和管束的温度也不同。 如两者温差很大 换热器内部将出现很大的热应力可能使管子弯曲断裂或 从管板上松脱。因此当管束和壳体温度差超过 50℃时应采取适当的温差补 偿措施消除或减小热应力。目前广泛使用的有固定管板式换热器、浮头式换 热器、U 形管式换热器。

3、热交换器开车前为什么必须进行高点排气？

通常换热器壳侧的介质比空气密度大，在高位设计排气口！可以排除可 以换热器内部的空气！1）可以不要工作介质带空气，2）换热器内部有空气 不造成噪音！