2016化工工艺试验工技能培训与考核（高教版）教案：模块二 化工生产基本操作

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1、模块二化工生产基本操作子模块1化工生产中的传热操作【课题】项目1换热器操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．能够按操作要求正确操作列管式换热器，掌握换热器启动、正常运行和停车操作技能。2．能够熟练判断及排除换热器在运行中的常见故障，掌握其维护保养方法。3．熟悉换热器的结构，能够熟练拆装换热器。【教学重点、难点】重点：列管式换热器操作，换热器的结构难点：判断及排除换热器故障【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极

2、性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用讲授——实训——评价——总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。【学时安排】4学时【教学建议】先布置实训任务，讲授实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习传热的相关知识。【教学过程】一、导入41化工生产中经常需要对物料进行加热或冷却，不管是加热还是冷却，无非是把热量从高温物质传到低温物质，这就需要用到换热器。本项目学习最常用的换热器列管式换热器的使用。二、教师讲授实训步骤1．布置实训任务。2．演示

3、传热实训装置操作。3．说明数据的记录与处理方法。三、学生实训指导学生按实训步骤完成实验。1．检查准备；2．开车：开仪表电源、开冷流体、开蒸气；3．调节冷流体流量及蒸气压力，记录冷流体入口温度t1和出口温度t2；4．停车：关蒸气阀、关冷水阀、切断电源。5．计算换热器传热系数K：四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。五、相关知识介绍在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。学生自学、讨论内容1．列管式换热器的结构、特点与工作原理。2．固定管板

4、式、U形管式和浮头式列管式换热器在结构上和工艺控制上有什么不同？3．比较套管式换热器、蛇管式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器的结构与特点的不同。教师讲解内容1．传热基本方程（2-2）式中Q——导热速率（单位时间内传递的热量），J/s（W）；A——传热面积，m2；Dtm——平均温度差，K；41K——传热系数，W/m2·K；2．热负荷与传热速率概念的区别热负荷是指要求换热器在单位时间内传递的热量，是换热器的生产任务。如要求将一定量的热流体从360K降至300K，需要移出的热量。传热速率是指换热器单位时间内传递的热量

5、，是换热器本身的换热能力，是设备的特性。换热器的传热速率必须不低于热负荷。3．传热量计算（1）流体温度变化的显热QT＝qmTCpT（T1－T2）或Qt＝qmtCpt（t2－t1）式中Cpt、CpT——冷、热流体的定压比热容，J/（kg·K）；T1、T2——热流体的进、出口温度，K；t1、t2——冷流体的进、出口温度，K。（2）流体发生相变的潜热QT＝qmTrT或Qt＝qmtrt式中rt、rT——冷、热流体的汽化潜热，J/kg（3）冷热流体的焓差QT＝qmT（H1－H2）或Qt＝qmt（h2－h1）式中qmt，qmT

6、——冷、热流体的质量流量，kg/s。；H1，H2——热流体的进、出口的质量焓，J/kg；h1、h2——冷流体的进、出口的质量焓，J/kg。4．间壁两侧流体传热平均温度差（1）恒温传热时的平均温度差（2-10）（2）变温传热时的平均温度差（2-11）逆流时，Δt1＝T1－t2，Δt2＝T2－t1；并流时，Δt1＝T1－t1，Δt2＝T2－t2。对于同样的进出口条件，Δtm逆＞Δtm并，且41可以节省加热剂或冷却剂的用量，工业上一般采用逆流。对于一侧温度有变化，另一侧恒温，Δtm逆＝Δtm并。当Δt1－Δt2≤2时，可

7、以用算术平均温度差代替对数平均温度差。5．传热系数总传热系数K在数值上等于单位传热面积、单位温度差下的传热速率。K是表示换热设备性能优劣的重要参数，是对换热设备进行计算和评价的依据。可以根据现场测定数据求得，也可由公式求得，还可根据经验值选取。6．强化传热的途径由总传热速率方程可知，Dtm、K、A增大，均可提高传热速率Q，因此强化传热可以采取以下途径：（1）逆流操作；提高加热剂的温度，降低冷却剂的温度，提高传热平均温差。（2）增大总传热面积。（3）增大传热系数。具体措施：增加流速，改变流向，增大流体的湍动程度，以减

8、少污垢的沉积；及时清洗设备，以除去污垢。【作业】1．调查化工企业所用换热器的类型、结构，并分析选用理由。2．换热器传热效率下降的原因有哪些？应该如何处理？3．采用不同加热剂或冷却剂时，换热器的操作要点有何不同？41子模块2固体物料的操作项目2固体物料的输送操作【教材版本】王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社2009年3月出版。【教