实验二热交换器传热仿真实验一、实验目的1.掌握对流传热系数α及总传热系数K。的测定方法：2.加深对对流传热系数α及总传热系数K。的概念及其影响因素的理解：3．掌握强化传热是提高传热系数α的方法，并了解其在工业上的适用场合；4.J应用多元非线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARe"Pr"中常数A、m、n；5.学习并掌握热交换器温度控制方案心脏控制原理：6.掌握热交换单元操作的开车、停车的一般步骤和操作概念。二、工艺及控制说明本热交换器为双程列管式结构，起冷却作用，管程走冷却水（冷流）。含量30%的磷酸钾溶液走壳程（热流）。工艺要求：流量为18441kg/h的冷却水，从20℃上升到30.8℃，将65℃流量为8849kg/h的磷酸钾溶液冷却到32℃。管程压力0.3MPa，壳程压力0.5MPa。流程图详见图2-1。TrainingSinulatororHeatExchal11:04:53学6.05kg20.1-3Focrc9/0.0501920.0offCDAaUC3FF1NGL图2-1流程图画面流程图画面“G1”中（图2-1)：阀门V4是高点排气阀。阀门V3和V7是低点排液阀。P2A为冷却水泵。P2B为冷却水备用泵。阀门V5和V6分别为泵P2A和P2B的出口阀。P1A为磷酸钾溶液泵。P1B为磷酸钾溶液备用泵。阀门V1和V2分别为泵P1A和P1B的出口阀。FIC-1是磷酸钾溶液的流量定值控制。采用PID单回路调节。TIC-1是磷酸钾溶液壳程出口温度控制，控制手段为管程冷却水的用量（间接关系）。采用PID单回路调节。检测及控制点正常工况值如下：TI-1壳程热流入口温度为65℃TI-2管程冷流入口温度为20℃
实验二 热交换器传热仿真实验 一、 实验目的 1. 掌握对流传热系数α及总传热系数 K0 的测定方法； 2. 加深对对流传热系数α及总传热系数 K0 的概念及其影响因素的理解； 3. 掌握强化传热是提高传热系数α的方法，并了解其在工业上的适用场合； 4. 应用多元非线性回归分析方法，确定关联式 m n Nu = ARe Pr 中常数 A、m、n； 5. 学习并掌握热交换器温度控制方案心脏控制原理； 6. 掌握热交换单元操作的开车、停车的一般步骤和操作概念。 二、 工艺及控制说明 本热交换器为双程列管式结构，起冷却作用，管程走冷却水(冷流)。含量 30％的磷酸 钾溶液走壳程(热流)。 工艺要求：流量为 18441 kg/h 的冷却水，从 20℃上升到 30.8℃，将 65℃流量为 8849 kg/h 的磷酸钾溶液冷却到 32℃。管程压力 0.3MPa，壳程压力 0.5MPa。 流程图详见图 2-1。 图 2-1 流程图画面 流程图画面“Gl”中(图 2-1)：阀门 V4 是高点排气阀。阀门 V3 和 V7 是低点排液阀。 P2A 为冷却水泵。P2B 为冷却水备用泵。阀门 V5 和 V6 分别为泵 P2A 和 P2B 的出口阀。P1A 为磷酸钾溶液泵。P1B 为磷酸钾溶液备用泵。阀门 V1 和 V2 分别为泵 P1A 和 P1B 的出口阀。 FIC-1 是磷酸钾溶液的流量定值控制。采用 PID 单回路调节。 TIC-1 是磷酸钾溶液壳程出口温度控制，控制手段为管程冷却水的用量(间接关系)。 采用 PID 单回路调节。 检测及控制点正常工况值如下： TI-1 壳程热流入口温度为 65℃ TI-2 管程冷流入口温度为 20℃
T1-3管程冷流出口温度为30.8℃左右TIC-1壳程热流出口温度为32℃FR-1冷却水流量18441kg/hFIC-1磷酸钾流量8849kg/h报警限说明（H为报警上限，L为报警下限）：TIC 135.0℃(H)FIC-1>9500 kg/g(H)FIC-1<7000kg/h(L)控制组画面“C1”组合了全部操作、控制及指示器，详见图2-2。Icaining Sinuiator orHeat ExchangibuHuCoguarg11:05:05TETTaEDERPffPSGEEGEGNCL2-2控制组画面本热交换器的主要设备参数如下：管长L=5.0m壳内径D=250mm列管外径d。=19 mm折流板间距B=0.1m列管根数n=52根列管内径d,=15 mm总传热系数K=924.8kcal/（m2.h.℃)壳程压降Ap,=0.024MPa三、开车操作法①开车前设备检验。冷却器试压，特别要检验壳程和管程是否有内漏现象，各阀门、管路、泵是否好用，大检修后盲板是否拆除，法兰连接处是否耐压不漏，是否完成吹扫等项工作（本项内容不包括在仿真软件中）。②检查各开关、手动阀门是否处于关闭状态。各调节器应处于手动且输出为零。③开冷却水泵P2A开关。④开泵P2A的出口阀V5。③调节器TIC-1置手动状态，逐渐开启冷却水调节阀至50%开度。③开磷酸钾溶液泵P1A开关。开泵P1A的出口阅V1。③调节器FIC-1置手动状态，逐渐开启磷酸钾溶液调节阀至10%。③壳程高点排气。开阀V4，直到V4阀出口显示蓝色色点，指示排气完成，关V4阀。手动调整冷却水量。当壳程出口温度手动调节至（32土0.5）℃且稳定不变后打自动
T1-3 管程冷流出口温度为 30.8℃左右 TIC-1 壳程热流出口温度为 32℃ FR-1 冷却水流量 18441 kg/h FIC-1 磷酸钾流量 8849 kg/h 报警限说明(H 为报警上限，L 为报警下限): TIC-1>35.0℃ (H) TIC 19500 kg/g(H) FIC-1<7000 kg/h(L) 控制组画面“C1”组合了全部操作、控制及指示器，详见图 2-2。 2-2 控制组画面 本热交换器的主要设备参数如下： 壳内径 D=250mm 管长 L=5.O m 折流板间距 B=0.1 m 列管外径 0 d =19 mm 列管内径 i d =15 mm 列管根数 n =52 根 总传热系数 K=924.8 kcal/( m h 2 ℃) 壳程压降 s p =0.024 MPa 三、开车操作法 ①开车前设备检验。冷却器试压，特别要检验壳程和管程是否有内漏现象，各阀门、 管路、泵是否好用，大检修后盲板是否拆除，法兰连接处是否耐压不漏，是否完成吹扫等 项工作(本项内容不包括在仿真软件中)。 ②检查各开关、手动阀门是否处于关闭状态。各调节器应处于手动且输出为零。 ③开冷却水泵 P2A 开关。 ④开泵 P2A 的出口阀 V5。 ⑤调节器 TIC-1 置手动状态，逐渐开启冷却水调节阀至 50％开度。 ⑥开磷酸钾溶液泵 P1A 开关。 ⑦开泵 P1A 的出口阀 V1。 ⑧调节器 FIC-1 置手动状态，逐渐开启磷酸钾溶液调节阀至 10％。 ⑨壳程高点排气。开阀 V4，直到 V4 阀出口显示蓝色色点，指示排气完成，关 V4 阀。 ⑩手动调整冷却水量。当壳程出口温度手动调节至(32±0.5)℃且稳定不变后打自动
缓慢提升负荷。逐渐手动将磷酸钾溶液的流量增加至8800kg/h左右投自动。开车达正常工况的设计值见工艺说明。四、停车操作法①将调节器FIC-1打手动，关闭调节阀。②关泵P1A及出口阀V1。③将调节器TIC-1打手动，关闭调节阀。④关泵P2A及出口阀V5。③开低点排液阀V3及V7，等待蓝色色点消失。排液完成。停车完成。五、事故设置及排除1.换热效率下降（F2）事故现象事故初期壳程出口温度上升，冷却水出口温度上升。由于自控作用将冷却水流量开大，使壳程出口温度和冷却水出口温度回落。处理方法开高点放气阀V4。等气排净后，恢复正常。2.P1A泵坏（F3)事故现象热流流量和冷却水流量同时下降至零。温度下降报警。处理方法启用备用泵P1B，按开车步骤重新开车。3.P2A泵坏(F4)事故现象冷却水流量下降至零。热流出口温度上升报警。处理方法开备用泵P2B，然后开泵出口阀V6。关泵P2A及出口阀V5。4.冷却器内漏（F5)）事故现象冷却水出口温度上升，导致冷却水流量增加。开排气阀V4试验无效。处理方法停车。5.TIC-1调节器工作不正常（F6)事故现象TIC-1的测量值指示达上限，输出达100%。热流出口温度下降，无法自控。处理方法将TIC-1打手动。通过现场温度指示，手动调整到正常。六、开车评分信息本软件设有三种开车评分信息画面。1.简要评分牌能随时按键盘的F1键调出。本评分牌显示当前的开车步骤成绩、开车安全成绩、正常工况质量（设计值）和开车总平均成绩。为有充分的时间了解成绩评定结果，仿真程序处于冻结状态。按键盘的任意键返回。2.开车评分记录能随时按键盘的Alt+F键调出。本画面记录了开车步骤的分项得分、工况评分的细节、总报警次数及报警扣分信息。显示本画面时，软件处于冻结状态。按键盘的任意键返回。3.趋势画面本软件的趋势画面记录了重要变量的历史曲线，可以与评分记录画面配合对开车全过
⑨缓慢提升负荷。逐渐手动将磷 酸钾溶液的流量增加至 8800 kg/h 左右投自动。开 车达正常工况的设计值见工艺说明。 四、停车操作法 ①将调节器 FIC-1 打手动，关闭调节阀。 ②关泵 P1A 及出口阀 V1。 ③将调节器 TIC-1 打手动，关闭调节阀。 ④关泵 P2A 及出口阀 V5。 ⑤开低点排液阀 V3 及 V7，等待蓝色色点消失。排液完成。停车完成。 五、事故设置及排除 1.换热效率下降(F2) 事故现象 事故初期壳程出口温度上升，冷却水出口温度上升。由于自控作用将冷却 水流量开大，使壳程出口温度和冷却水出口温度回落。 处理方法 开高点放气阀 V4。等气排净后，恢复正常。 2.P1A 泵坏(F3) 事故现象 热流流量和冷却水流量同时下降至零。温度下降报警。 处理方法 启用备用泵 P1B，按开车步骤重新开车。 3.P2A 泵坏(F4) 事故现象 冷却水流量下降至零。热流出口温度上升报警。 处理方法 开备用泵 P2B，然后开泵出口阀 V6。关泵 P2A 及出口阀 V5。 4.冷却器内漏(F5) 事故现象 冷却水出口温度上升，导致冷却水流量增加。开排气阀 V4 试验无效。 处理方法 停车。 5.TIC-1 调节器工作不正常(F6) 事故现象 TIC-1 的测量值指示达上限，输出达 100％。热流出口温度下降，无法自 控。 处理方法 将 TIC-1 打手动。通过现场温度指示，手动调整到正常。 六、开车评分信息 本软件设有三种开车评分信息画面。 1.简要评分牌 能随时按键盘的 F1 键调出。本评分牌显示当前的开车步骤成绩、开车安全成绩、正常 工况质量(设计值)和开车总平均成绩。为了有充分的时间了解成绩评定结果，仿真程序处 于冻结状态。按键盘的任意键返回。 2.开车评分记录 能随时按键盘的 Alt+F 键调出。本画面记录了开车步骤的分项得分、工况评分的细 节、总报警次数及报警扣分信息。显示本画面时，软件处于冻结状态。按键盘的任意键 返回。 3.趋势画面 本软件的趋势画面记录了重要变量的历史曲线，可以与评分记录画面配合对开车全过
程进行评价。七、开车评分标准1.开车步骤评分要点17分①开泵P2A，出口阀V5关，此时，泵P1A关，出口阀V1关②开泵出口阀V516分17分③开泵P1A，出口阀V1关16分④开泵出口阀V1③开高点排气阀V4（热流流量大一些排气才能彻底）16分16分③高点排气完成，V4阀关总计：98分2.正常工况质量评分要点25分①31.5<TIC<32.5℃，且TIC投自动25分②8500<FIC<9000kg/h，且FIC投自动25分③18100<FR-1<18800kg/h24分④阀门V4、V3、V7和备用泵P1B及P2B都关闭总计：99分八、思考题1.简述列管式热交换器由哪些部件组成。2.什么是管程?什么是壳程？3.壳程的折流板起何作用?举出两种折流板形式。4.多程热交换器的结构有何特点?对传热有何效果？5.当外壳和列管的温差较大时，常用几种方法对热交换器进行热补偿？6.对于热交换器而言，影响传热速率的因素有哪些？7.简述热交换器流体流道选择的一般原则。8.热交换器开车前为什么必须进行高点排气？9.热交换器停车后为什么必须进行低点管程、壳程排液？10.本热交换器运行时发生内漏如何判断？11.列举两种热交换器温度控制方案，说明控制原理。12.热交换器操作管理有哪些注意事项?有哪些清洗方法？
程进行评价。 七、开车评分标准 1.开车步骤评分要点 ①开泵 P2A，出口阀 V5 关，此时，泵 P1A 关，出口阀 V1 关 17 分 ②开泵出口阀 V5 16 分 ③开泵 P1A，出口阀 V1 关 17 分 ④开泵出口阀 V1 16 分 ⑤开高点排气阀 V4(热流流量大一些排气才能彻底) 16 分 ⑥高点排气完成，V4 阀关 16 分 总计：98 分 2.正常工况质量评分要点 ①31.5<TIC<32.5℃，且 TIC 投自动 25 分 ②8500<FIC<9000kg/h，且 FIC 投自动 25 分 ③18100<FR-1<18800kg/h 25 分 ④阀门 V4、V3、V7 和备用泵 P1B 及 P2B 都关闭 24 分 总计：99 分 八、思考题 1． 简述列管式热交换器由哪些部件组成。 2． 什么是管程?什么是壳程? 3． 壳程的折流板起何作用?举出两种折流板形式。 4． 多程热交换器的结构有何特点?对传热有何效果? 5． 当外壳和列管的温差较大时，常用几种方法对热交换器进行热补偿? 6． 对于热交换器而言，影响传热速率的因素有哪些? 7． 简述热交换器流体流道选择的一般原则。 8． 热交换器开车前为什么必须进行高点排气? 9． 热交换器停车后为什么必须进行低点管程、壳程排液? 10.本热交换器运行时发生内漏如何判断? 11.列举两种热交换器温度控制方案，说明控制原理。 12.热交换器操作管理有哪些注意事项?有哪些清洗方法?