综合换热实训装置的设计与思考

郭成林

(本溪市化学工业学校，辽宁 本溪 117004)

综合换热实训装置的设计与思考

郭成林

(本溪市化学工业学校，辽宁本溪117004)

综合换热实训装置的设计，是依据“工学结合、校企合作”的人才培养模式，以典型的化工生产过程为载体，以岗位群操作技能为目标，使学生真正做到在学中做、在做中学，形成“教、学、做、训、考”一体化的教学模式。真正意义上实现学校与企业的“无缝对接”。

综合换热；实训装置；冷流体；热流体；一体化

1 综合换热实训装置的构思

职业教育的根本是培养有较强实际动手能力和职业精神的技能型人才，而实训设备是培养这种能力的关键环节。传统的实验设备更多是验证实验原理，缺乏对学生实际动手能力的培养，更无法实现生产现场的模拟，故障的发现、分析及处理能力等综合素质的培养。为了实现职业技术人才的培养，职业学校必须建立现代化的实训基地，开发具有现代工厂情景、可以在校园内进行操作的实训设备。

热换过程是将热流体的部分热量传递给冷流体，所用的设备称之为换热器。 换热器在所有的化工、制药以及石油化工等生产中几乎都可见到，应用十分广泛。它是保证工艺过程对介质所要求的特定温度的必要手段，同时，也是提高能源利用率的主要设备之一。

综合换热实训装置就是以换热过程操作为核心，并将离心泵的开停车操作、储罐群液位控制操作整合在一起，即可整体运行，也可单独操作。实验装置分为控制对象，仪表操作台，上位机监控计算机，监控数据采集软件，数据处理软件等几部分，将化工生产与自动化操作、网络通讯、数据处理等新的技术有机地揉合，实现了工厂岗位群操作现场化。同时，还可实现故障模拟、故障报警、网络采集、网络控制等培训任务。

综合换热实训装置的设计，是依据"工学结合、校企合作"的人才培养模式，以典型的化工生产过程为载体，以岗位群操作技能为目标，使学生真正做到在学中做、在做中学，形成“教、学、做、训、考”一体化的教学模式。真正意义上实现学校与企业的“无缝对接”。

2 综合换热实训装置的设计

2.1 工艺流程设计

综合换热实训装置工艺流程设计如图1。

图1 综合换热实训装置工艺流程示意图

2.2 工艺过程设计

2.2.1 套管换热器内水蒸气与冷空气的换热过程

冷流体(空气)经风机输送，并计量、调节流量大小后，进入套管换热器内管左端的入口，自左向右流动，从右端的出口出换热器。换热后的冷流体(空气)经排空阀排空。

热流体的水蒸汽由蒸汽发生器产生，先进入蒸汽缓冲罐，经过滤器及蒸汽调压阀后，进入套管换热器外管的上端，与换热器中的冷流体(空气)进行换热后，产生的冷凝水经疏水阀排进地沟。

2.2.2 套管换热器内水蒸气与水的换热过程

冷流体(水)存储在储水槽里，经1#水泵输送至套管换热器左端的内管入口，自左向右流动，从最右端的出口出换热器。换热后的冷流体(水)回至储水槽。

热流体的水蒸汽由蒸汽发生器产生，先进入蒸汽缓冲罐，经过滤器及蒸汽调压阀后，进入套管换热器外管的上端，与换热器中的冷流体(空气)进行换热后，产生的冷凝水经疏水阀排进地沟。

2.2.3 列管换热器内水与导热油的换热过程

冷流体(水)在水储罐里，经2#水泵输送至双列管换热器冷流体下端的入口，在换热器内部，冷流体走换热器下排管层，由左向右走，到最右端后，继续走换热器上排管层，从右向左走，流向换热器的最左边，从换热器上端的出口出换热器。换热后的冷流体(水)进入1#水储罐。

导热油存放在导热油罐中，经过滤器后,从导热油加热器的上端进入导热油加热器，经过电加热后，由导热油加热器的下端口出来，经导热油泵，并调节流量后，由列管换热器的左下端进入换热器的壳层，与换热器管层进行换热、从左向右流动，经由当流板后从换热器右上端出口出来，回到导热油罐。

2.2.4 水储槽的液位控制过程

2.2.4.1 1#水泵管线工艺流程

水存储在水储槽里，经过滤器进入1#离心泵入口，通过1#离心泵输送后，分为三路，可通过阀门的开或者关来进行选路或三路同时流通：第一路：经由涡轮流量计计量流量、电动调节阀调节流量大小后，进入1#水储罐。第二路：经由涡轮流量计计量流量、电动调节阀调节流量大后，进入2#水储罐。第三路为：经由涡轮流量计计量流量、电动调节阀调节流量大小后，进入3#水储罐。

2.2.4.2 1#水储罐的进水、出水系统

1#水储罐进水有两路：一路来自1#泵，经涡轮流量计、调节阀后过来的液体；另一路来自2#泵经涡轮流量计、调节阀后，经列管式换热器换热后的冷流体(水)。

1#水储罐的出水管路为：在罐体底部经调节阀、涡轮流量计后，进入2#水储罐。

2.2.4.3 2#水储罐的进水、出水系统

2#水储罐的进水有两路：一路来自1#泵，经涡轮流量计、调节阀后过来的液体；另一路来自1#水储罐底部经调节阀、涡轮流量计后，进入2#水储罐。

2#水储罐的出水管路为：在罐体底部经调节阀、涡轮流量计后，进入3#水储罐。

2.2.4.4 水储槽的进水、出水系统

水储槽的进水管路为：由来自2#储水罐经涡轮流量计、调节阀后过来的液体。

水储槽的出水管路为：通过1#水泵输送至1#水储罐和3#水储罐的液体。

所以对于1#水储罐、2#水储罐和水储槽的进水管路及出水管路均采用调节阀对流量及液位进行控制。

整个流量、液位、传热过程控制系统，学生可灵活组合，根据学习和教学的需要，任意进行简单或复杂的控制系统操作，进行学习和科研。

3 综合换热实训装置的特色

综合换热实训装置是以水、水蒸气和导热油为介质，设备及管路采用夹套保温，所以，无需考虑化学污染、"三废"的排放以及其它安全性等问题。在操作过程上，既有液体与液体(水与导热油)的换热，也有液体与气体(水与水蒸气)的换热，还有气体与气体(水蒸气与空气)的换热，同时，还兼有离心泵的开停车操作和储罐群的液位控制过程。充分体现了一套装置的多能性。在可操作性上，既可以单独操作一个套管换热器的换热过程，一个单独列管式换热器的换热过程一个储罐的液位控制过程；同时，也可以任意组合或直至整套装置全部整合在一起，整体运行。这样，则可依据教学阶段的不同，学生层次的不同，分类教学。

特别是此套装置与辽宁省《化学工艺》专业信息化资源建设项目相对应，让学生在仿真操作之前，有了实际装置的感知。而在仿真实训之后，又有了真实设备操作的验证。所以，此套装置的建成真正实现了仿真操作与生产实训装置的"一体化"。

[1] 张洪欣，姜 宁.机电一体化教学实训系统的设计与研究[J].机械制造与自动化, 2015 , 6 (11) :153-153.

[2] 康振东. 邻二甲苯制取苯酐工艺流程模拟[J].燃料与化工, 2010 , 41 (2) :42-44.

(本文文献格式：郭成林.综合换热实训装置的设计与思考[J].山东化工，2017，46(16)：167-168.)

G642.0

：A

：1008-021X(2017)16-0167-02

2017-05-25

郭成林(1960—)，辽宁锦州人，大学本科，高级讲师。主要从事《化学工艺》专业课程的教学工作。