模块3传热操作教师教学案

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1、模块三传热操作项目1认识换热器【教材版本】李祥新、朱建民主编《化工单元操作》，高等教育出版社2009年3月出版。【教学目标】1．通过换热器的拆装实训，掌握换热器的基本结构、工作原理及特点。2．培养规范的拆装和测量操作习惯，养成严谨的工作态度。【教学重点、难点】重点：换热器的基本结构难点：各种换热器的特点【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“导入——演示——实训——评价——讲授——讨论”的教学过程，

2、先让学生在完成具体项目的过程中熟悉相应单元操作，然后通过相关知识的学习达到教学目标。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。【学时安排】8学时【教学建议】先通过例子导入本项目的工作任务，根据要求布置实训任务，演示实训操作方法，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。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。【教学过程】一、导入在化工生产中，常常需要对原料进行加热或冷却；在化学反应中，需要及时移出或补充热量以保持最佳反应温度；某些单元操作（如蒸发、蒸馏和干燥等）需要输入或输出热量，以保证操作的正常进行。此外

3、，设备和管道的保温，生产过程中热量的综合利用及余热回收等都涉及传热问题。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。换热器是用来进行物料之间热量传递的设备，它在设备投资和能量消耗方面均占有很大的比例。二、教师讲授及演示实训步骤1．布置实训任务：认识列管式换热器，熟悉换热器的结构，并拆装管箱。2．引导学生先大致了解换热器装置，提高学生学习兴趣。图3-1列管式换热器三、学生实训指导学生按工艺卡片进行实训。初步认识——观察详细结构——拆装换热器管箱——察看材质——分析加工方式——察看安装方式四、检查评价学生自查实训情况，各组比

4、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。在化工生产过程中，传热通常是在两种流体间进行的，故称换热。用于交换热量的设备称为换热器。学生自学讨论内容1．按其用途换热器分为哪几类？2．按其作用原理换热器分为哪几类？应用于什么场合？3．按传热面的形状和结构换热器分为哪几类？教师讲解内容1．列管式换热器（管壳式换热器）是一种通用的标准换热设备，应用广泛，在换热设备中占主导地位。特点：结构简单、坚固耐用、用材广泛、清洗

5、方便、适用性强。表3-3列管式换热器的分类名称结构特点应用固定管板式换热器如图3-2所示，由壳体、封头、管束、管板等部件构成，管束两端固定在两管板上优点是结构简单、紧凑、管内便于清洗。缺点是壳程不能进行机械清洗，且当壳体与换热管的温差较大（＞50℃）时产生的温差应力具有破坏性，需在壳体上设置膨胀节适用于壳程流体清洁且不结垢，两流体温差不大或壳程压力不高的场合浮头式换热器如图3-3所示，一端管板不与壳体固定连接，可以在壳体内沿轴向自由伸缩，该端称为浮头优点是壳体或换热管受热膨胀时，互不约束，消除了热应

6、力；管束可以从壳体内抽出，便于清洗。缺点是结构复杂，造价高适用于壳体与管束温差较大或壳程流体容易结垢的场合U形管式换热器如图3-4所示，只有一个管板，管子成U形，管子两端固定在同一管板上，管束可以自由伸缩，解决了热补偿问题优点是结构简单，运行可靠，造价低，管间清洗较方便。缺点是管内清洗较困难；管板利用率低适用于管、壳程温差较大或壳程介质易结垢而管程介质不易结垢的场合填料函式换热器管板只有一端与壳体固定，另一端采用填料函密封，管束可以自由伸缩，不会产生热应力优点是结构较简单，造价低；管束可以从壳体内抽

7、出，管、壳程均能进行清洗，维修方便。缺点是填料函耐压不高（＜4.0MPa）；壳程介质会通过填料函外漏适用于管壳程温差较大或介质易结垢，需要经常清洗，且壳程压力不高的场合图3-2固定管板式换热器结构图图3-3浮头式换热器结构图图3-4U型管换热器结构图多管程换热器：流体在管束内来回流过多次，改善换热器的传热。常见的有二、四管程。在壳体内可安装折流挡板，使壳程流体造成扰动，以改善壳程传热。学生自学讨论内容4．对照实物或图片，分析以下各种换热器的结构、特点及适用场合。套管式换热器、蛇管式换热器、夹套式换热

8、器、螺旋板式换热器、翅片式换热器、平板式换热器、板翅式换热器图3-5套管式换热器结构图图3-6常用蛇管的形状图3-7夹套式换热器图3-8螺旋板式换热器（a）翅片管式换热器（b）翅片管图3-9翅片管式换热器和翅片管图3-10平板式换热器图3-11板翅式换热器教师讲解内容2．热管换热器热管换热器是一种新型的高效换热器，换热器由热管束构成，中间用隔板把冷热流体隔开。如图3-12（a）所示。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。传热元件是热管，具有很高的导热性能。它是在一根密闭的金属管内充以