传热设备操作与控制 1.换热器教案 传热方案的确定和主体设备的选择1-1.doc

《传热设备操作与控制》教案 情境1 换热器的操作与控制 学习任务1 换热方案的确定和主体设备的选择 计划学时 4 职业能力目标 专业能力 社会能力 方法能力 确定换热过程方案 选择主体设备 团队工作能力 沟通能力 小组成员的协作能力 扩展相应的信息收集能力 制定工作计划 能独立使用各种媒介完成学习任务 工作结果的评价与反思 学习情境描述 接到车间主任指令：根据给定的传换热任务，确定传热方案，介绍流程中的主要工艺设备。组长接受任务后组织学员通过资讯、计划、决策、实施和检查、评估等过程完成学习任务。 教学环境分析 石油化工岗位操作技能实训中心、教材、辅导资料、化工工艺设计手册、化工单元操作学习光盘、学习软件、可以上网查阅资料的电脑、工作台、拆装工具等 教学方法 采用角色扮演法交代任务；用引导文和小组讨论法完成决策和计划的制定，采用任务驱动法实施工作任务。 教学组织 分组，分工，协作共同完成，分成6个小组，每组6人 要做好记录，由各小组长展示学习成果 评议各小组展示的学习成果 教师对每个小组及每个学生进行监视，做好记录，作为成绩评定的依据。 实施步骤 资讯 一、传热过程案例 （一）传热过程在化工生产中的应用 传热，即热量传递，是自然界中和工程技术领域中普遍存在的一种传递过程。在化工、能源、冶金、机械、建筑等工业部门都会涉及很多传热问题。 化学工业与传热过程的关系尤为密切。因为无论是生产中的化学反应过程，还是化工单元操作，几乎都伴有热量的传递。传热在化工生产过程中的应用主要有以下几个方面。 1．为化学反应创造必要的条件 化学反应是化工生产的核心，几乎所有的化学反应都要求有一定的温度条件。如合成氨的操作，温度为470～520℃ 2．为单元操作创造必要的条件 对某些单元操作，如蒸发、结晶、蒸馏和干燥等，往往需要输入或输出热量．才能保证操作的正常进行。在干燥操作中，需要向湿物料输入热量使湿分汽化，从而使物料得到干燥． 3．热能的合理利用和余热的回收 如合成氨生产过程，合成塔出口气体的温度很高，而将反应产物与原料气分离又必须降温，可通过设置废热锅炉生产蒸汽，达到回收余热，合理利用热能的目的。 4．隔热与节能 化工生产中为了维持系统温度，减少热量(或冷量)的损失，降低能耗及保护劳动环境。往往需要对设备和管道进行保温。 化工生产过程中对传热的要求可分为两种情况：一是强化传热．如各种换热设备中的传热，要求传热速率快，传热效果好；另一种是削弱传热，如设备和管道的保温，要求传热速率慢，以减少热量(或冷量)的损失。 传热设备不仅在化工厂的设备投资中占有很大的比例，而且它们所消耗的能量也是相当可观的。因此，传热过程直接影响着企业的建设投资和经济效益。 （二）传热过程案例 在化工生产讨程中，传热通常是在两种流体间进行的，故称换热，把实现热量交换的设备称为换热器。在换热器中，参与换热的流体称为载热体。温度较高、放出热量的流体称为热载热体，简称热流体；温度较低、，吸收热量的流体称为冷载热体，简称冷流体。若换热的目的是为了将冷流体加热，则将热流体称为加热剂；若换热的目的呈为了将热流体冷却(或冷凝)，则将冷流体称为冷却剂(或冷凝剂)。 在满足工艺要求的前提下考虑经济性，传热过程可以从生产实际出发，采取不同的换热方法和换热器。 1. 脱丙烷塔的传热过程 如气体分馏车间脱丙烷塔，进料预热器、塔底再沸器选用列管式换热器，通过加热使部分釜液汽化并返回塔内，提供精馏塔上升气体。塔顶选用空冷器，以空气作为冷却介质，对管内气体进行冷凝。 2. 冷却塔的传热过程 冷却塔是工业循环冷却水系统中主要设备之一，用来冷却换热器中排出的热水，是循环冷却水蒸发降温的关键设备，如图1—2所示。在冷却塔中，热水从塔顶向下喷溅成水滴或水膜状，空气则由下向上与水滴或水膜逆向流动，或水平方向交错流动，在气水接触过程中，进行热交换，使水温降低。 3. 煤气发生炉的传热 煤气发生炉是制半水煤气的主要设备，炉中是煤或焦炭的固定床层，采用间歇法造气时，空气和水蒸气交替通入煤气发生炉，如图1—3所示．首先通人空气，主要目的是提高炉温(蓄热)，然后吹入水蒸气，利用热量制气。为了充分利用热量和保证安全，实际生产过程的一个循环分五个阶段，煤气发生炉内的气体流向见表1—1。 二、工业换热方法 （一）工业换热方法 根据换热器的作用原理的不同，化工生产中通常可根据实际需要采用不同的换热形式。 1．间壁式换热 间壁式换热是指在间壁式换热器内进行的传热，在此类换热器中，需要进行热量交换的两流体被固体壁面分开，互不接触，热量由热流体通过壁面传给冷流体。此类换热器的特点是两流体在换热过程中不混合。化工生产中往往要求两流体进行换热时不能有丝毫混合，因此，间壁式换器应用最广，形式多样，各种管式和板式结构的换热器均属此类。