传热设备操作与控制 知识点4 常见加热剂和冷却剂 常用加热剂和冷却剂电子教案.doc

职业教育应用化工技术专业教学资源库《传热设备操作与控制》课程电子教案 情境1 换热器的操作与控制 学习任务1 换热流程的确定和主体设备的选择 计划学时 2 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 操作技能实训中心、教材、辅导资料、化工工艺设计手册、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 常用的加热剂与冷却剂 化工生产中的换热目的主要有两种，一是将工艺流体加热(汽化)，二是将工艺流体冷却（冷凝)。根据生产任务的需要，结合生产实际，采用的加热剂与冷却剂种类较多。 1．常用的加热剂 （1）水蒸气 水蒸气是最常用的加热剂，通常使用饱和水蒸气，在蒸汽过热程度不大(过热20～30℃)的条件下，允许使用过热汽。 优点，汽化潜热大，蒸汽消耗量相对较小，在给定压力下，冷凝温度恒定，故在有必要时，可通过改变加热蒸汽的压力来调节其温度；蒸汽冷凝时传热系数很大，能够在低的温度差下操作；价廉、无毒、无失火危险等。 缺点：饱和温度与压力一一对应，且对应的压力较高，甚至中等饱和温度(200℃)就对应着相当大的压力(Pa)，对设备的机械强度要求高，投资费用大。 用水蒸气加热的方法有两种：直接蒸汽加热和间接蒸汽加热。 当直接蒸汽加热时，水蒸气直接引入被加热介质中，并与介质混合。这种方法适用于允许被加热介质和蒸汽的冷凝液混合的场合。直接蒸汽由鼓泡器引入，鼓泡器通常布置在设备底部，鼓泡器一般为开有许多小孔的盘管，蒸汽鼓泡时，通过并搅拌液层，与介质直接换热。 当间接蒸汽加热时，通过换热器的间壁传递热量。当蒸汽在换热器内没有完全冷凝时，一部分蒸汽将随冷凝液排出，造成蒸汽消耗量增加，为了使冷凝液能够顺利排出而不带走蒸汽，需要设置冷凝水排除器，如图1-4所示。在冷凝水排除器内始终保持一定的液位，以阻止蒸汽从冷凝水排除器内漏出， （2）其他常用加热剂 化工生产中其他常用加热剂的种类、组成、温度范围及特点见表1-1 表1-1 常用的加热剂及温度范围 加热剂 温度范围/K 组 成 特 点 热水或高压热水 376～573 无毒、腐蚀性小。可利用二次热源，节约能量。使用锅炉热水和从换热器或蒸发器得到的冷凝水。和蒸汽冷凝相比，传热系数低很多，加热的均匀性不好。使用高压热水时对设备的强度要求和操作费用较高。 导热油 473～623 烃、醚、硅油、含卤烃及含氮杂环 使用温度高（最高可达400℃ 熔盐 573～773 硝酸钠、硝酸钾和亚硝酸钠混合物 流动性好，最高温度可达600℃ 烟道气 873～1173 一氧化碳、二氧化碳等混合气体 流动性号、传热效率高，奥做简单 此外，工业生产中，还可以利用液体金属和电等来加热。其中，液态金属可加热到300~800℃，电加热最高可加热到3000 2．常用的冷却剂 工业生产中，使用最普遍的冷却剂是水和空气，可得到10~30℃ 水的主要来源是江河水和地下水，江河水的温度与当地气候以及季节有关，通常在10~30℃左右，地下水的温度则较低，大约在4~15 为了节约用水和保护环境，生产上大多使用循环水，在换热器内用过的冷却水，送至凉水塔内，与空气逆流接触，部分汽化而冷却，再重新作为冷却剂使用。冷却水可用于间壁式换热器和混合式换热器中。 工业用水由于常常会被污染，因此要求在最终排放前，必须进行水质净化。以达到排放标准。 空气作为冷却剂，适用于有通风机的冷却塔和有更大的传热面的换热器(如翅片式换热器)的强制冷却。空气作为冷却剂的优点是不会在传热面产生污垢。其缺点是传热系数小，比热容较低，耗用量较大，达到同样的冷却效果，空气的质量流量大约是水的5倍。 若要冷却到0℃ 此外，为了得到更低的冷却温度或更好的冷却效果，还可借助于制冷技术，使用沸点更低的制冷剂，如液氨等。 值得说明的是，加热剂(或冷却剂)的选择应以本着能量综合利用的原则来进行，即应尽可能选用工艺上要求冷却降温的高温流体作加热剂，选用工艺上要求加热升温的低温流体作冷却剂。以达到降低生产成本、提高经济效益的目的。