四位一体多功能化工单元培训装置操作规程

四位一体多功能化工单元培训装置操作规程×××高级技工学校目录前言1流体输送实训装置操作规程2传热实训装置操作规程25管路拆装实训装置操作规程36吸收解吸实训装置操作规程45精馏装置操作规程64流化床枯燥实训装置操作规程82萃取实训装置操作规程93间歇反响实训装置操作规程110前言随着各行各业对人才需求的迅速增长，职业院校作为培养和输送各类实用人才的基地，目前都在迅速扩大办学规模，调整专业结构，以适应社会主义市场经济对各类实用人才的需求。职业教育的根本任务是培养有较强实际动手能力和职业能力的技能型人才，而实际训练是培养这种能力的关键环节。基于健康、平安和环保的理念，本装置采用了化工技术、自动化控制技术和网络技术的最新成果，实现了工厂情景化、故障模拟化、操作实际化和控制网络化，属国内首创。化工生产中所处理的原料及产品，大多都是流体。制造产品时，往往按照生产工艺的要求把原料依次输送到各种设备内，进行化学反响或物理变化；制成的产品又常需要输送到贮罐内贮存。本装置采用工厂里实际应用的工艺流程，不锈钢框架结构，用泵输送流体，操作方式与工厂里完全一致，使学生能够身临其境。与设备相配套的还有仪表操作台。设备上电之后，传感器将监控参数的信号送到操作台的仪表上，可以通过仪表实时监控设备的运行状况。流体输送培训装置的主要功能是：实验：能够完成根本流体实验，根据测试物系的特点，控制适宜流量，使物料的供给到达要求；实训：本培训装置是工厂生产设备的室内版，其设备配置和操作方式与工厂完全一致，通过实际操作，学生可以切实体会工厂的开车前准备、正常开车和正常停车的操作步骤。本培训装置设计多台泵和多种流体输送方式，能够训练学生进行多种训练。技能鉴定：应用本装置能够考核学生离心泵的根本操作能力。可满足分级鉴定要求。流体输送实训装置操作规程一、实训目的化工生产涉及的物料大局部是流体，涉及的过程绝大局部是在流动条件下进行的。流体流动的规律是化工原理的重要根底。1.认识流体流动设备结构2.认识流体流动装置流程及仪表3.掌握流体流动装置的运行操作技能4.学会常见异常现象的判别及处理方法二、生产工艺过程液体和气体统称为流体。流体的特征是具有流动性，即其抗剪和抗张的能力很小；无固定形状，随容器的形状而变化；在外力作用下其内部发生相对运动。化工生产中所处理的原料及产品，大多都是流体。制造产品时，往往按照生产工艺的要求把原料依次输送到各种设备内，进行化学反响或物理变化；制成的产品又常需要输送到贮罐内贮存。在化工生产中，以下两个方面经常要应用流体流动的根本原理及其流动规律：〔1〕流体的输送通常设备之间是用管道连接的，欲想把流体按照规定的条件，从一个设备送到另一个设备，就需要选用适宜的流动速度，以确定输送管路的直径。在流体的输送过程中，常常要采用输送设备，因此就需要计算流体在流动过程中应参加的外功，为选用输送设备提供依据。〔2〕压强、流速和流量的测量为了了解和控制生产过程，需要对管路或设备内的压强、流速及流量等一系列参数进行测定，以便合理地选用和安装测量仪表，而这些仪表的操作原理又多以流体的静止或流动规律为依据。〔一〕流体流动根本原理2.1.1流体流动阻力连续性假定流体包括液体和气体。流体是由大量的彼此之间有一定间隙的单个分子所组成的，而且各单个分子作着随机的、混乱的运动。如果以单个分子作为考察对象，那么，流体将是一种不连续的介质，所需处理的运动是一种随机的运动，问题将是非常复杂的。但是，在流动规律的研究中，人们感兴趣的不是单个分子的微观运动，而是流体宏观的机械运动。因此，可以取流体质点〔或微团〕而不是单个分子作为最小的考察对象。所谓质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大的多。这样，可以假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。流体的物理性质及运动参数在空间作连续分布，从而可以使用连续函数的数学工具加以描述。实践证明，这样的连续性假定在绝大多数情况下是适合的，然而，在高真空稀薄气体的情况下，这样的假定将不复成立。如果运动空间各点的状态不随时间而变化，那么该流动称为定态流动。显然，对定态流动，指定点的速度以及压强等均为与时间无关的常数。假设取流体中任一微小平面，作用于其上的外表力可分为垂直于外表的力和平行于外表的力。前者称为压力，后者称为剪力〔或切力〕。图1剪应力与速度梯度设有间距甚小的两平行平板，其间充满流体〔如右图〕。下板固定，上板施加一平行于平板的切向力F，使此平板以速度u做匀速运动。紧贴于运动板下方的流体层以同一速度u流动，而紧贴于固定板上方的流体层那么静止不动。两板间各层流体的速度不同，其大小如图中箭头所示。单位面积的切向力〔F/A〕即为流体的剪应力τ。对于大多数流体，剪应力τ服从以下牛顿黏性定律：〔1〕式中——法向速度梯度，1/sμ——流体的黏度，，即τ——剪应力，Pa牛顿黏性定律指出，剪应力与法向速度梯度成正比，与法向压力无关。流体的这一规律与固体外表的摩擦力的规律截然不同。固体的剪应正比于剪切变形，流体在剪切力的作用下其变形是无止境的，只要作用力存在，变形与运动将一直维持下去，只能在应力与变形的快慢〔即变形速率〕之间建立关系。流体在管道内流动时，由于流体的黏性作用和涡流的影响会产生阻力。直管的摩擦系数是雷诺数和管的相对粗糙度〔〕的函数，即，因此，相对粗糙度一定，λ与Re有一定的关系。根据流体力学的根本理论，摩擦系数与阻力损失之间存在如下关系：〔2〕式中——阻力损失，J/kgl——管段长度，md——管径，mu——流速，m/sλ——摩擦系数管路的摩擦系数是根据这一理论关系来测定的。对长度、管径的直管，在一定流速范围内，测出阻力损失，然后按〔2〕式求出摩擦系数。根据能量守恒方程：〔3〕在一条等直径的水平管上选取两个截面，测定的关系，那么这两截面间管段的阻力损失便简化为〔4〕两截面间管段的压力差ΔP可以用压差传感器测量，故可计算出。用涡轮流量计测定流体通过管段的流量，在d的情况下流速可以通过式计算，由流体的温度可查得流体的密度、黏度，因此，对于每一组测得的数据可分别计算出对应的λ和Re。2.1.2流体流量的测定在生产或实验研究中，为控制一个连续过程必须测量流量。各种反响器、搅拌器、燃烧炉中流速分布的测量，更是改良操作性能、开发新型化工设备的重要途径。迄今，已成功地研制出多种流场显示和测量的方法，如热线测速仪、激光多普勒测速仪以及摄像仪等。1.文丘里流量计节流式流量计是利用流体流经节流装置时产生压力差而实现流量测量的。它通常是由能将被测流量转换成压力信号的节流元件〔如孔板、喷嘴等〕和测量压力差的压差计组成。以下图式节流式流量计的一种——文丘里流量计。它采用了渐缩和渐扩管，防止了突然的缩小和突然的扩大，与其它节流元件相比，大大地降低了阻力损失。为了防止流量计长度过大，收缩角可取得大一些，通常为15°～25°；扩大角仍需取得小些，一般为5°～7°。图3文丘里流量计流量采用下式计算：〔5〕式中Vs——被测流体的体积流量，m3/sC——流量系数，无因次A0——流量计节流孔截面积，m2ΔP——流量计上、下游两取压口之间的压差，Paρ——被测流体的密度，kg/m3文丘里流量计的流量系数C约为0.98～0.99，阻力损失〔J/kg〕为〔6〕式中，u0为喉孔流速，m/s。它的能量损失为各种节流装置中最小的，流体流过文丘里管后压力根本能恢复。但制造加工复杂，本钱高。2.转子流量计转子流量计应用广泛，其结构如右图所示。图中转子流量计的主体是一微带锥形的玻管，锥角约在4°左右，下端截面积略小于上端。管内有一直径略小于玻璃管内径的转子〔或称浮子〕，形成一个截面积较小的环隙。转子可由不同材料并制成不同形状，但其密度大于被测流体的密度。管中无流体通过时，转子将沉于管底部。当被测流体以一定的流量通过转子流量计时，流体在环隙中的速度较大，压强减小，于是在转子的上、下端面形成一个压差，转子将“浮起〞。随转子的上浮，环隙面积逐渐增大，环隙中流速将减小，转子两端的压差随之降低。当转子上浮至某一高度，转子上、下端压差造成的升力恰等于转子的重量时，转子不再上升，悬浮于该高度上。图4转子流量计1-锥形硬玻璃管；2-刻度3-突缘填函盖板；4-转子当流量增大，转子两端的压差也随之增大，转子在原来位置的力平衡被破坏，转子将上升至另一高度，到达新的力平衡，由此可见，转子的悬浮高度随流量而变，转子的位置一般是上端平面指示流量的大小。转子流量计的体积流量为;(7)式中qV——被测流体的体积流量，m3/sCR——流量校正系数，无因次A0——玻璃管环隙截面积，m2Af——转子截面积，m2Vf——转子的体积，m3ρf——转子的密度，kg/m3ρ——被测流体的密度，kg/m3转子流量计的特点——恒流速、恒压差。3.涡轮流量计涡轮流量计为速度式流量计，是在动量矩守恒原理的根底上设计的。涡轮叶片因流动流体冲击而旋转，旋转速度随流量的变化而改变。通过适当的装置，将涡轮转速转换成电脉冲信号。通过测量脉冲频率，或用适当的装置将电脉冲转换成电压或电流输出，最终测取流量。涡轮流量计的优点为：①测量精度高。精度可以到达0.5级以上，在狭小范围内甚至可达0.1％。故可作为校验1.5～2.5级普通流量计的标准计量仪表；②对被测信号的变化，反响快。被测介质为水时，涡轮流量计的时间常数一般只有几毫秒到几十毫秒。故别适用于对脉动流量的测量。2.1.3离心泵为了将流体由低能位向高能位输送，必须使用各种流体输送机械。用以输送液体的机械通称为泵，用以输送气体的机械那么按不同的情况分别称为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵等。离心泵的主要构件——叶轮和涡壳离心泵的种类很多，但因工作原理相同，构造大同小异，其主要工作部件是旋转叶轮和固定的泵壳。叶轮是离心泵直接对液体做功的部件，其上有假设干后弯叶片，一般为4～8片。离心泵在工作时，叶轮由电机驱动做高速旋转运动，迫使叶片间的液体做近于等角速度的旋转运动，同时因离心力的作用，使液体由叶轮中心向外缘做径向运动。在叶轮中心处吸入低势能、低动能的液体，液体在流经叶轮的运动过程中获得能量，在叶轮外缘可获得高势能、高动能的液体。液体进入涡壳后，由于流道的逐渐扩大而减速，又将局部动能转化为势能，最后沿切向流入压出管道。在液体受迫由叶轮中心流向外缘的同时，在叶轮中心形成低压。液体在吸液口和叶轮中心处的势能差的作用下源源不断地吸入叶轮。图5离心泵装置简图1-叶轮；2-泵壳；3-泵轴4-吸入管；5-底阀；6-压出管图6液体在泵内的流动离心泵是最常见的液体输送设备。在一定的型号和转速下，离心泵的扬程H、轴功率N及效率η均随流量Q而改变。通常通过实验测出H-Q、N-Q及η-Q关系，并用曲线表示之，称为特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。泵特性曲线的具体测定方法如下：1.H的测定在泵的吸入口和排出口之间列伯努力方程〔8〕〔9〕上式中是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力〔不包括泵体内部的流动阻力所引起的压头损失〕，当所选的两截面很接近泵体时，与伯努力方程中其它项比拟，值很小，故可忽略。于是〔9〕式变为：〔10〕将测得的〔Z出－Z入〕和〔P出－P入〕的值以及计算所得的u入，u出代入上式即可求得H的值。2.N的测定功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于泵由电动机直接带动，传动效率可视为1.0，所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。即：〔11〕〔12〕〔13〕3.η的测定：，其中〔14〕式中η——泵的效率N——泵的轴功率，KWNe——泵的有效功率，KWH——泵的压头，mQ——泵的流量，m3/hρ——被测流体的密度，kg/m34.管路特性曲线当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路特性有关，也就是说，在液体输送过程中，泵和管路二者是相互制约的。管路特性曲线是指流体流经管路系统的流量与所需压头之间的关系。假设将泵的特性曲线与管路特性曲线绘在同一坐标图上，两曲线交点即为泵在该管路的工作点。因此，如同通过改变阀门开度来改变管路特性曲线，求出泵的特性曲线一样，可通过改变泵转速来改变泵的特性曲线，从而得出管路特性曲线。泵的压头H计算同上。〔二〕主要物料的平衡及流向方式一：被输送介质存储在水槽V101，经离心泵P103输送至反响器R101，再由反响器返回水槽；方式二：被输送介质存储在水槽V101，经离心泵P103输送至高位槽V102，再由高位槽依靠重力输送至反响器R101，然后由反响器返回水槽；方式三：被输送介质存储在水槽V101，经离心泵P101〔或旋涡泵P102〕和涡轮流量计FIC01，再返回水槽；方式四：被输送介质存储在水槽V101，由压缩空气输送至反响器R101，然后由反响器返回水槽；方式五：反响器R101中产生真空，介质直接由水槽V101输送到反响器。〔三〕带有控制点的工艺及设备流程图图7流体输送装置流程图三、生产控制技术在化工生产中，对各工艺变量有一定的控制要求。有些工艺变量对产品的数量和质量起着决定性的作用。例如，反响器的进料量必须恒定，否那么反响将发生变化。有些工艺变量虽不直接影响产品的数量和质量，然而保持其平稳却是使生产获得良好控制的前提。例如，利用压缩空气进行液体输送时，如果压缩空气压力不稳，很难将液体流量控制住。为了实现控制要求，可以有两种方式，一是人工控制，二是自动控制。自动控制是在人工控制的根底上开展起来的，使用了自动化仪表等控制装置来代替人的观察、判断、决策和操作。先进控制策略在化工生产过程的推广应用，能够有效提高生产过程的平稳性和产品质量的合格率，对于降低生产本钱、节能减排降耗、提升企业的经济效益具有重要意义。〔一〕各项工艺操作指标3.1.1操作压力真空缓冲罐操作真空度≥－0.1MPa压力输送操作压力≤0.1MPa3.1.2温度控制高位槽温度：常温各电机温升≤65℃3.1.3液位控制高位槽液位≤2/3反响釜液位≤2/3〔二〕主要控制点的控制方式、仪表控制、装置和设备的报警连锁流体流量控制图8流量控制方块图离心泵频率控制图9离心泵频率控制方块图四、物料能耗指标原辅材料：水〔可循环使用〕能源动力：电能表1流体输送装置能耗一览表名称额定功率离心泵550W〔两台〕旋涡泵750W真空喷射泵7.5KW总计10KW五、平安生产技术〔一〕生产事故及处理预案离心泵气蚀现象：离心泵在运行过程中，泵体振动并发生噪声，流量、扬程和效率都明显下降，严重时甚至吸不上液体。1.检查泵体的固定螺栓是否紧固。如果螺栓松动，将其上紧。2.检查阀门VA104，看其是否处于关闭状态。〔二〕工业卫生和劳动保护按规定穿戴劳防用品：进入化工单元实训基地必须穿戴劳防用品，在指定区域正确戴上平安帽，穿上平安鞋，在进入任何作业过程中佩戴平安防护眼镜，在任何作业过程中佩戴适宜的防护手套。无关人员未得允许不得进入实训基地。1.动设备操作平安考前须知1.1检查柱塞计量泵润滑油油位是否正常。1.2检查冷却水系统是否正常。1.3确认工艺管线，工艺条件正常。1.4启动电机前先盘车，正常才能通电。通电时立即查看电机是否启动；假设启动异常，应立即断电。防止电机烧毁。1.5启动电机后看其工艺参数是否正常。1.6观察有无过大噪声，振动及松动的螺栓。1.7观察有无泄露。1.8电机运转时不允许接触转动件。2.静设备操作平安考前须知2.1操作及取样过程中注意防止静电产生。2.2装置内的塔、罐、储槽在需清理或检修时应按平安作业规定进行。2.3容器应严格按规定的装料系数装料。3.平安技术进行实训之前必须了解室内总电源开关与分电源开关的位置，以便出现用电事故时及时切断电源；在启动仪表柜电源前，必须清楚每个开关的作用。设备配有温度、液位等测量仪表，对相关设备的工作进行集中监视，出现异常时应及时处理。不能使用有缺陷的梯子，登梯前必须确保梯子支撑稳固，面向梯子上下并双手扶梯，一人登梯时要有同伴护稳梯子。4.职业卫生4.1噪声对人体的危害：噪声对人体的危害是多方面的，噪声可以使人耳聋，引起高血压、心脏病、神经官能症等疾病。还污染环境，影响人们的正常生活降低劳动生产率。4.2工业企业噪声的卫生标准：工业企业生产车间和作业场所的工作点的噪声标准为85分贝。现有工业企业经努力暂时达不到标准时，可适当放宽，但不能超过90分贝。4.3噪声的防扩：噪声的防扩方法很多，而且不断改良，主要有三个方面，即控制声源、控制噪声传播、加强个人防护。当然，降低噪声的根本途径是对声源采取隔声、减震和消除噪声的措施。5.行为标准5.1不准吸烟5.2保持实训环境的整洁5.3.不准从高处乱扔杂物5.4不准随意坐在灭火器箱、地板和教室外的凳子上5.5非紧急情况下不得随意使用消防器材〔训练除外〕5.6不得依靠在实训装置上5.7在实训基地、教室里不得打骂和嬉闹5.8使用好的清洁用具按规定放置整齐六、实训操作步骤〔一〕开车前的准备工作1.了解流体输送的根本原理；2.熟悉流体输送实训工艺流程,实训装置及主要设备；3.检查公用工程是否处于正常供给状态；4.检查流程中各阀门是否处于正常开车状态：关闭阀门VA101、VA102、VA103、VA104、VA105、VA107、VA111、VA112、VA113、VA114、VA115、VA116、VA117、VA118、VA119、VA120、VA121、VA122、VA123、VA124、VA125、VA126、VA127、VA128、VA130、VA131、VA132、VA133、VA134、VA136、VA137、VA138、VA139、VA140、VA141、VA142、VA143、VA144、VA145、VA146；全开阀门VA108、VA110、VA129、VA135；5.设备上电，检查各仪表状态是否正常，动设备试车；6.了解本实训所用水和压缩空气的来源；7.按照要求制定操作方案。发现异常情况，必须及时报告指导教师进行处理。〔二〕流体阻力测定●训练目标学习直管摩擦阻力、直管摩擦系数λ的测定方法，掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re和相对粗糙度之间关系的测定方法及变化规律，学习压差的几种测量方法。●操作要求1.翻开阀门VA101、VA102、VA103和VA138。2.启动离心泵P101，全开阀门VA105。3.在大流量下进行管路排气。4.翻开阀门VA112和VA113〔或VA114和VA115〕。5.将涡轮流量计设定到某一数值，待流动稳定后记录下流量FIC01与摩擦压降PI01〔或PI02〕的读数。 6.切换到另一条管路进行实验。 7.关闭离心泵，将各阀门恢复至开车前的状态。●数据记录表2实验记录测量管规格Φ22×3mm，长1.8mm序号流量压降摩擦系数12345678910〔三〕离心泵性能测定1.翻开阀门VA101、VA102和VA103，启动离心泵P101。2.泵出口调节阀VA105全开，将涡轮流量计设定到某一数值，待流动稳定后同时读取流量〔FIC01〕、泵出口处的压强〔PI04〕、泵进口处的真空度〔PI03〕、功率等数据。3.从大流量到小流量依次测取10~15组实验数据。4.将电动调节阀VA109全开，逐次调节离心泵的频率〔20－50Hz之间〕，分别在不同的频率下读取流量〔FIC01〕、泵出口处的压强〔PI04〕、泵进口处的真空度〔PI03〕等数据。5.实验完毕，关闭泵的出口阀门，停泵。●操作数据记录表3数据记录序号流量〔m3/h〕入口真空度〔KPa〕出口压强〔KPa〕压头He功率Ne功率表读数〔W〕泵效率123456789101112131415根据实验数据画出He-qV、Ne-qV、η-qV之间的关系曲线。〔四〕漩涡泵特性曲线测定1.翻开阀门VA101、VA102、VA116、VA117和VA119，启动漩涡泵P102。2.将涡轮流量计设定到某一设置，待流动稳定后同时读取流量〔FV01〕、泵出口处的压强〔PI06〕、泵进口处的真空度〔PI05〕、功率等数据，根据流量需要用出口循环阀VA119调节流量。3.从大流量到小流量依次测取10~15组实验数据。4.实验完毕，关闭泵的出口阀门，停泵。●操作数据记录表4数据记录序号流量〔m3/h〕入口真空度〔KPa〕出口压强〔KPa〕压头He功率Ne功率表读数〔W〕泵效率123456789101112131415根据实验数据画出He-qV、Pa-qV、η-qV之间的关系曲线。〔五〕流体输送●训练目标掌握正确的流体输送方法，了解相应的操作原理。5.1离心泵输送流体1.翻开阀门VA101、VA120和VA121，再关闭VA121启动离心泵P103。2.翻开阀门VA123，调节离心泵出口阀门VA122，观察流量FI03以及反响釜的液位〔LAI03〕的变化。3.当LAI03到达一定值后，关闭离心泵，翻开阀门VA129和VA140，将反响釜内流体放回水槽V101。4.将各阀门恢复开车前的状态。5.2压缩空气输送流体1.翻开阀门VA101、VA102和VA147，关闭阀门VA137。2.翻开阀门VA141和VA144，调节减压阀VA145，将流体输送到高位槽V102，同时观察减压阀压力示数和高位槽液位〔LAI02〕的变化。3.当LAI02到达一定值时，关闭阀门VA145、VA141和VA144。4.将各阀门恢复开车前的状态。5.3重力输送流体1.依次翻开阀门VA125、VA126和VA127，观察高位槽液位〔LAI02〕与反响釜液位〔LAI03〕的变化。2.当LAI03到达一定值后，关闭阀门VA125、VA126和VA127，将反响釜内流体放回水槽V101。3.将各阀门恢复开车前的状态。5.4真空抽送流体1.翻开阀门VA101、VA121、VA122和VA123，关闭阀门VA131。2.启动离心泵P104，观察真空缓冲罐的压力〔PI09〕和反响釜液位〔LAI03〕的变化。3.当LAI03到达一定值时，关闭离心泵，翻开阀门VA131。4.翻开阀门VA129和VA140，将流体放回水槽V101。5.将各阀门恢复开车前的状态。5.5反响釜液位控制1.在向反响釜内输送流体的同时，翻开阀门VA128、VA129和VA147，并启动离心泵P101，调节其频率〔或控制流量〕，使反响釜液位维持恒定。 开车过程发生异常现象，必须及时报告指导教师进行处理。〔六〕文丘里流量计标定●训练目标了解常用流量计的构造、工作原理、主要特点，掌握流量计的标定方法；了解节流式流量计流量系数C随雷诺数的变化规律，流量系数C确实定方法。●操作要求1.翻开阀门VA101、VA102、VA103、VA111、VA140，启动离心泵P101，全开阀门VA105。2.将涡轮流量计〔FIC01〕的固定在某一流量，待流动稳定后记录与之相对应的文丘里流量计的压降读数。3.依次增大涡轮流量计的流量，重复步骤2。4.实验结束时关闭离心泵，将各阀门恢复开车前的状态。●操作数据记录表5数据记录文丘里流量计喉径25mm序号涡轮流量计读数m3/h雷诺数Re文丘里流量计压降KPa12345678910七、设备一览表表6流体流动设备的结构位号名称用途规格P101离心泵为流体输送提供动力3/h，扬程19-14m，功率550WP103P102漩涡泵为流体输送提供动力L-02，流量50L/min，扬程70m，功率750WV104循环水槽为真空喷射器提供介质400×400×1100mmV101水槽被输送介质储罐Φ600×900mmJ101真空喷射器提供真空环境RPB系列80型真空喷射器，保证真空度－98KPa，保证抽气量80m3/hV103真空缓冲罐提供稳定的真空环境Φ300×500mmR101反响釜反响设备Φ500×700mmV102高位槽为流体提供势能400×400×600mm八、仪表计量一览表及主要仪表规格型号表7仪表及测量传感器序号位号仪表用途仪表位置规格执行器传感器显示仪1FIC01流量控制集中LWY-40C涡轮流量计2－20m3/h，精度0.5级AI-708电动调节阀2FI02流量显示集中文丘里流量计，喉径25mmAI-501手动截止阀3FI03流量控制现场LZB－40转子流量计，160－1600L/h手动截止阀4LAI01储槽液位集中CYB101J，0－20KPa压力传感器AI-5015LAI02储槽液位集中CYB101J，0－20KPa压力传感器AI-5016LAI03储槽液位集中CYB101J，0－20KPa压力传感器AI-5017TI01介质温度集中Φ3×90mmK-型热电偶AI-5018PI01光滑管压降集中CYB100L，0－20KPa压差传感器AI-5019PI02粗糙管压降集中CYB100L，0－100KPa压差传感器AI-50110PI03泵入口真空度现场Y－100指针真空表，-0.1－0MPa11PI04泵出口压力现场Y－100指针压力表，0－0.4MPa12PI05泵入口真空度现场Y－100指针真空表，-0.1－0MPa13PI06泵出口压力现场Y－100指针压力表，0－1.0MPa14PI07水槽压力现场Y－100指针压力表，0－0.4MPa15PI08泵入口真空度现场Y－100指针真空表，-0.1－0MPa16PI09泵出口压力现场Y－100指针压力表，0－0.4MPa17PI10真空缓冲罐真空度现场Y－60指针真空表，-0.1－0MPa18九、附录附录一水的物理性质附表1水的物理性质温度℃密度kg/m3焓J/kg比热容kJ/(kg•K)黏度mPa•s0999.904.2121.78810999.742.044.1911.30520998.283.94.1831.00430995.7125.694.1740.80140992.2165.714.1740.65350988.1209.304.1710.549附录二变频器的使用附图1变频器面板图①首先按下键，假设面板LED上显示F_XXX〔X代表0－9中任意一位数字〕，那么进入步骤2；如果仍然只显示数字，那么继续按键，直到面板LED上显示F_XXX时才进入步骤2。②接下来按动或键来选择所要修改的参数号，由于N2系列变频器面板LED能显示四位数字或字母，可以使用键来横向选择所要修改的数字的位数，以加快修改速度，将F_XXX设置为F_011后，按下键进入步骤3。③按动、键及键设定或修改具体参数，将参数设置为0000〔或0002〕。④改完参数后，按下键确认，然后按动键，将面板LED显示切换到频率显示的模式。⑤按动、键及键设定需要的频率值，按下键确认。⑥按下键运行或停止。附录三仪表的使用附图2仪外表板图面板说明①上显示窗②下显示窗③设置键④数据移位〔兼手动/自动切换〕⑤数据减少键⑥数据增加键⑦10个LED指示灯，其中MAN灯灭表示自动控制状态，亮表示手动输出状态；PRG表示仪表处于程序控制状态；M2、OP1、OP2、AL1、AL2、AU1、AU2等等分别对应模块输入输出动作；COM灯亮表示正与上位机进行通讯。根本使用操作附图3仪表显示状态显示切换：按键可以切换不同的显示状态。修改数据：需要设置给定值时，可将仪表切换到左侧显示状态，即可通过按、或键来修改给定值。AI仪表同时具备数据快速增减法和小数点移位法。按键减小数据，按键增加数据，可修改数值位的小数点同时闪动〔如同光标〕。按键并保持不放，可以快速地增加/减少数值，并且速度会随小数点右移自动加快〔3级速度〕。而按键那么可直接移动修改数据的位置〔光标〕，操作快捷。附图4仪表参数设定设置参数：在根本状态下按键并保持约2秒钟，即进入参数设置状态。在参数设置状态下按键，仪表将依次显示各参数，例如上限报警值HIAL、LoAL等等。用、、等键可修改参数值。按键并保持不放，可返回显示上一参数。先按键不放接着再按键可退出设置参数状态。如果没有按键操作，约30秒钟后会自动退出设置参数状态。AI人工智能调节及自整定(AT)操作AI人工智能调节算法是采用模糊规那么进行PID调节的一种新型算法，在误差大时，运用模糊算法进行调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用改良后的PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的局部特征以使效果最优化。具有无超调、高精度、参数确定简单、对复杂对象也能获得较好的控制效果等特点。AI系列调节仪表还具备参数自整定功能，AI人工智能调节方式初次使用时，可启动自整定功能来协助确定M5、P、t等控制参数。将参数CtrL设置为2的启动仪表自整定功能，此时仪表下显示器将闪动显示“At〞字样，说明仪表已进入自整定状态。自整定时，仪表执行位式调节，经2~3次振荡后，仪表内部微处理器根据位式控制产生的振荡，分析其周期、幅度及波型来自动计算出M5、P、t等控制参数。如果在自整定过程中要提前放弃自整定，可再按键并保持约2秒钟，使仪表下显示器停止闪动“At〞字样即可。视不同系统，自整定需要的时间可从数秒至数小时不等。仪表在自整定成功结束后，会将参数CtrL设置为3〔出厂时为1〕或4，这样今后无法从面板再按键启动自整定，可以防止人为的误操作再次启动自整定。系统在不同给定值下整定得出的参数值不完全相同，执行自整定功能前，应先将给定值设置在最常用值或是中间值上，。参数Ctl〔控制周期〕及dF〔回差〕的设置，对自整定过程也有影响，一般来说，这2个参数的设定值越小，理论上自整定参数准确度越高。但dF值如果过小，那么仪表可能因输入波动而在给定值附近引起位式调节的误动作，这样反而可能整定出彻底错误的参数。推荐Ctl=0-2，dF=2.0。此外，基于需要学习的原因，自整定结束后初次使用，控制效果可能不是最正确，需要使用一段时间〔一般与自整定需要的时间相同〕前方可获得最正确效果。传热实训装置操作规程一、实验装置的功能和特点本实验装置是由光滑套管换热器和强化内管的套管换热器组成的，以空气和水蒸汽为传热介质，可以测定对流传热系数，用于教学实验和科研中。通过对本换热器的实验研究，可以掌握对流传热系数的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解；并应用线性回归分析方法，确定关联式中常数A、m的值；通过对管程内部插有螺旋线圈的空气-水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其强化比，了解强化传热的根本理论和根本方式。实验装置的主要特点如下：⑴实验操作方便，平安可靠。⑵数据稳定可靠，强化效果明显，用图解法求得的回归式与经验公式很接近。⑶水、电的耗用小，实验费用低。⑷传热管路采用管道法兰连接,不但密封性能好,而且拆装也很方便。二、套管换热器实验简介㈠光滑套管换热器传热系数及其准数关联式的测定⒈对流传热系数的测定在该传热实验中，空气走内管，蒸气走外管。对流传热系数可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定〔1〕式中：—管内流体对流传热系数，W/(m2·℃)；Qi—管内传热速率，W；Si—管内换热面积，m2；—内壁面与流体间的温差，℃。由下式确定：〔2〕式中：t1，t2—冷流体的入口、出口温度，℃；tw—壁面平均温度，℃；因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用tw来表示。管内换热面积：〔3〕式中：di—内管管内径，m；Li—传热管测量段的实际长度，m。由热量衡算式：〔4〕其中质量流量由下式求得：〔5〕式中：—冷流体在套管内的平均体积流量，m3/h；—冷流体的定压比热，kJ/(kg·℃)；—冷流体的密度，kg/m3。和可根据定性温度tm查得，为冷流体进出口平均温度。t1，t2，tw，可采取一定的测量手段得到。⒉对流传热系数准数关联式的实验确定流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为.〔6〕其中：，，物性数据、、、可根据定性温度tm查得。经过计算可知，对于管内被加热的空气，普兰特准数变化不大，可以认为是常数，那么关联式的形式简化为：〔7〕这样通过实验确定不同流量下的与，然后用线性回归方法确定A和m的值。㈡强化套管换热器传热系数、准数关联式及强化比的测定强化传热又被学术界称为第二代传热技术，它能减小初设计的传热面积，以减小换热器的体积和重量；提高现有换热器的换热能力；使换热器能在较低温差下工作；并且能够减少换热器的阻力以减少换热器的动力消耗，更有效地利用能源和资金。强图1螺旋线圈内部结构化传热的方法有多种，本实验装置是采用在换热器内管插入螺旋线圈的方法来强化传热的。图1螺旋线圈内部结构螺旋线圈的结构图如图1所示，螺旋线圈由直径3mm以下的铜丝和钢丝按一定节距绕成。将金属螺旋线圈插入并固定在管内，即可构成一种强化传热管。在近壁区域，流体一面由于螺旋线圈的作用而发生旋转，一面还周期性地受到线圈的螺旋金属丝的扰动，因而可以使传热强化。由于绕制线圈的金属丝直径很细，流体旋流强度也较弱，所以阻力较小，有利于节省能源。螺旋线圈是以线圈节距H与管内径d的比值技术参数，且长径比是影响传热效果和阻力系数的重要因素。科学家通过实验研究总结了形式为的经验公式，其中B和m的值因螺旋丝尺寸不同而不同。采用和光滑套管同样的实验方法确定不同流量下得Rei与Nu，用线性回归方法可确定B和m的值。单纯研究强化手段的强化效果〔不考虑阻力的影响〕，可以用强化比的概念作为评判准那么，它的形式是：，其中Nu是强化管的努塞尔准数，Nu0是光滑管的努塞尔准数，显然，强化比＞1，而且它的值越大，强化效果越好。三、实验流程和设备主要技术数据⒈设备主要技术数据见表1表1实验装置结构参数实验内管内径di〔mm〕20.00实验内管外径do〔mm〕22.0实验外管内径Di〔mm〕50实验外管外径Do〔mm〕57.0测量段〔紫铜内管〕长度L〔m〕1.00加热釜操作电压≤200伏⒉实验流程如图2所示图2空气-水蒸气传热综合实验装置流程示意图1-普通套管换热器；2-内插有螺旋线圈的强化套管换热器；3-蒸汽发生器；4-旋涡气泵；5-变频器；6-孔板流量计；7、8-空气支路控制阀；9、10-蒸汽支路控制阀；11、12-蒸汽放空口；13-蒸汽上升主管路；14-加水口；15-放水口；16-液位计；17-冷凝液回流口；18-储槽⒊实验的测量手段⑴空气流量的测量空气流量计由孔板与差压变送器和二次仪表组成。该孔板流量计在20℃时标定的流量和压差的关系式为：〔8〕流量计在实际使用时往往不是20℃，此时需要对该读数进行校正：〔9〕式中：—孔板流量计两端压差，KPa；—20℃时体积流量，m3/h；—流量计处体积流量，也是空气入口体积流量，m3/h；—流量计处温度，也是空气入口温度，℃。由于换热器内温度的变化，传热管内的体积流量需进行校正：〔10〕—传热管内平均体积流量，m3/h；—传热管内平均温度，℃。⑵温度的测量空气进出口温度采用K-型热电偶温度计测得，由多路巡检表以数值形式显示〔1—普通管空气进口温度；2—普通管空气出口温度；3—强化管空气进口温度；4—强化管空气出口温度〕。壁温采用热电偶温度计测量，光滑管的壁温由显示表的上排数据读出，强化管的壁温由显示表的下排数据读出。⑶电加热釜是产生水蒸汽的装置，使用体积为7升(加水至液位计的上端红线),内装有一支1.5KW的电热器，当水温为30℃时，用200伏电压加热，约25分钟后水便沸腾，为了平安和长久使用，建议最高加热(使用)电压不超过200伏(由固态调压器调节)。⑷气源(鼓风机)又称旋涡气泵，XGB-12型，由无锡市信华泵业，电机功率约0.55KW〔使用三相电源〕，在本实验装置上，产生的最大和最小空气流量根本满足要求，使用过程中，输出空气的温度呈上升趋势。四、实验方法及步骤⒈实验前的准备，检查工作。⑴向电加热釜加水至液位计上端红线处。⑵检查空气流量旁路调节阀是否全开。⑶检查蒸气管支路各控制阀是否已翻开。保证蒸汽和空气管线的畅通。⑷接通电源总闸，设定加热电压，启动电加热器开关，开始加热。2.实验开始.⑴关闭通向强化套管的阀门9，翻开通向简单套管的阀门10，当简单套管换热器的放空口11有水蒸气冒出时，可启动风机，此时要关闭阀门7，翻开阀门8。在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气冒出。⑵启动风机后用变频器5来调节流量，调好某一流量后稳定5-10分钟后，分别测量空气的流量，空气进、出口的温度及壁面温度。然后，改变流量测量下组数据。一般从小流量到最大流量之间，要测量5～6组数据。⑶做完简单套管换热器的数据后，要进行强化管换热器实验。先翻开蒸汽支路阀9，停止变频器运转，关闭蒸汽支路阀10，关闭空气支路阀8，翻开空气支路阀7，进行强化管传热实验。实验方法同步骤⑵。⒊实验结束后，依次关闭加热电源、风机和总电源。一切复原。五、考前须知⒈检查蒸汽加热釜中的水位是否在正常范围内。特别是每个实验结束后，进行下一实验之前，如果发现水位过低，应及时补给水量。⒉必须保证蒸汽上升管线的畅通。即在给蒸汽加热釜电压之前，两蒸汽支路阀门之一必须全开。在转换支路时，应先开启需要的支路阀，再关闭另一侧，且开启和关闭阀门必须缓慢，防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。⒊必须保证空气管线的畅通。即在接通风机电源之前，两个空气支路控制阀之一和旁路调节阀必须全开。在转换支路时，应先关闭风机电源，然后开启和关闭支路阀。⒋调节流量后，应至少稳定5~10分钟后读取实验数据。⒌实验中保持上升蒸汽量的稳定，不应改变加热电压，且保证蒸汽放空口一直有蒸汽放出。七、附录⒈实验数据的计算过程(光滑套管第1列数据为例)孔板流量计压差计读数=0.79KPa，空气进口温度＝21.8℃出口温度＝60.9℃，传热管壁面温度=99.4℃(1)传热管内径及流通截面积＝20.00(ｍｍ),＝0.0200(ｍ);＝3.142×(0.0200)2／4＝0.0003142〔m2).(2)传热管有效长度及传热面积＝1.00ｍ＝3.142×0.02×1.00＝0.06284(m2).(3)空气平均物性常数确实定先算出空气的定性温度，=41.35〔℃〕在此温度下空气物性数据如下：平均密度ρm＝1.12(kg/m3)；平均比热Cpm＝1005(J／Kg·k)；平均导热系数λm＝0.0276(Ｗ／ｍ·K)；平均粘度μm＝0.0000192()；⑷空气流过换热器内管时平均体积流量和平均流速的计算20℃时对应的孔板流量计体积流量=22.696×0.790.5=20.17〔m3/h〕因为流量计处温度不是20℃，故需校正：=20.23〔m3/h〕传热管内平均体积流量:=21.58〔m3/h〕平均流速:=19.09〔m/s〕⑸壁面和冷流体间的平均温度差的计算:=99.4－41.35=58.05〔℃〕⑹传热速率265〔W〕⑺管内传热系数73〔W/m2·℃〕⑻各准数53=22386其它组数据处理方法同上，数据结果见表2。⑼求关联式中的常数项以为纵坐标，为横坐标，在对数坐标系上标绘～关系，见图3中直线Ⅱ。由图线回归出如下结果：即⑽强化套管换热器数据重复上面步骤，同样可以得到强化套管换热器的实验数据，数据结果见表3。其中强化比的计算如下：将强化套管换热器求得的Re数带入光滑套管换热器所得的准数关联式中，可以得到。如表3中第1组数据：=36262==0.0174×362620.8161×0.6970.4=79.22=148/79.22=1.87⑾强化套管换热器的关联式见图3中直线Ⅰ，由图线回归结果，得出：⑿～关系曲线图3～关系曲线⒉数据整理表表2光滑套管换热器原始数据及数据整理表装置编号：传热管内径：0.020m有效长度：1.00m冷流体：空气〔管内〕流体：蒸汽〔管外〕123456孔板压差〔KPa〕0.81.32.03.14.25.2空气入口温度t1〔℃〕21.823.425.928.132.637.5〔kg/m3〕1.191.191.181.171.151.14空气出口温度t2〔℃〕60.961.161.261.462.965壁面温度〔℃〕99.499.399.199.199.099.3管内平均温度〔℃〕40.241.040.941.744.6549.5〔kg/m3〕1.121.121.121.111.101.09*100〔W/m·℃〕2.762.762.772.782.802.83〔kJ/kg·℃〕100510051005100510051005*10000〔Pa·s〕1.921.921.931.931.951.96空气进出口温差Δt〔℃〕39.137.735.333.330.327.5平均温差Δtm〔℃〕58.0557.0555.5554.3551.2548.0520℃时空气流量V20〔m3/h〕20.1725.6832.6539.8346.3551.90流量计处空气流量Vt1〔m3/h〕20.2325.8332.9840.3847.3353.43管内平均流量V〔m3/h〕21.5827.4734.9342.6149.6855.80平均流速u〔m/s〕19.0924.3030.9037.7043.9549.36传热量〔W〕265324384441463467〔W/m2·℃〕7390110129144155Re223862836035808433994977754847Nu53657993103109Nu/Pr0.4617692107119126表3强化套管换热器原始数据及数据整理表装置编号：传热管内径：0.020m有效长度：1.00m冷流体：空气〔管内〕流体：蒸汽〔管外〕123456孔板压差〔KPa〕2.42.01.51.10.80.4空气入口温度t1〔℃〕41.338.833.630.528.926.6〔kg/m3〕1.121.131.151.161.171.17空气出口温度t2〔℃〕84.384.183.884.384.686.4壁面温度〔℃〕99.199.299.299.299.199.2管内平均温度〔℃〕62.861.4558.757.456.7556.5〔kg/m3〕1.051.061.071.071.071.07*100〔W/m·℃〕2.922.912.892.882.872.87〔kJ/kg·℃〕100510051005100510051005*10000〔Pa·s〕2.022.012.001.991.991.99空气进出口温差Δt〔℃〕43.045.350.253.855.759.8平均温差Δtm〔℃〕40.341.7544.545.846.3546.720℃时空气流量V20〔m3/h〕35.5232.1027.8923.8020.3014.71流量计处空气流量Vt1〔m3/h〕36.7933.1128.5324.2320.6114.87管内平均流量V〔m3/h〕39.3135.5230.8626.3722.5116.36平均流速u〔m/s〕34.7831.4227.3023.3319.9114.47传热量〔W〕496474461424375293〔W/m2·℃〕216200181161141109Re362623300729123250642146615623Nu1481381261129876Nu/Pr0.417115914513011488Nu079.2273.3666.2458.6051.6439.84Nu/Nu01.871.881.901.921.901.91管路拆装装置操作实训一、实训目的1.掌握流程图的识读2.认识管路拆装设备的管件3.根据提供的流体输送流程图，准确填写安装管线所需管道、管件、阀门、仪表的规格型号及数量等的材料清单；准确列出组装管线所需的工具和易耗品等领件清单并正确领取工具和易耗品。4.进行管线的组装、管道的试压、管线的撤除。二、实训要求化工管路装拆的根本要求一、化工管路布置的一般要求：在管路布置及安装时，主要考虑安装、检修、操作的方便及平安，同时尽可能减少基建费用，并根据生产的特点、设备的布置、材料的性质等加以综合考虑。1.化工管路安装时，各种管线应成平行铺设，便于共用管架，要尽量走直线，少拐弯，少交叉，以节约管材，减小阻力，同时力求做到整齐美观；2.为便于操作及安装检修，并列管路上的零件与阀门位置应错开安装；

3.管子安装应横平竖直，水平管其偏差不大于15mm/10m，垂直管其偏差不大于10mm/10m；

4.管路安装完毕后，应按规定进行强度和严密度试验；

5.管路离地面的高度以便于检修为准，但通过人行道时,最低点离地面不得小于2m。

二、常见管件及阀门、流量计的安装要求：1.转子流量计是用来测量管系中流体流量的，其安装有严格的要求。它必须垂直安装在管系中，假设有倾斜，会影响测量的准确性，严重时会使转子升不上来。转子流量计前后各应有相应的直管段，前段应有15～20d的直管段，后段应有5d左右的直管段〔d为管子内径〕，以保证流量的稳定。

2.阀门的装拆：

截止阀结构简单，易于调节流量，但阻力较大。安装时，应使流体从阀盘的下部向上流动，目的是减小阻力，开启更省力。在关闭状态下阀杆、填料函部不与介质接触，以免阀杆等受腐蚀。

闸阀密封性能好，流体阻力小，但不适用输送含有晶体和悬浮溶物的液体管路中。

3.活动接头是管系中常见的管件，在闭合管系时，它应是最后安装，撤除管系时，应首先从活动接头动手。

三、泵的管路布置总的原那么是保证良好的吸入条件与检修方便：1.为增加泵的允许吸上高度,吸入管路应尽量短而直，减少阻力,吸入管路的直径不应小于泵吸入口直径。2.在泵的上方不布置管路，有利于泵的检修。三、装置认识●认识目标熟悉装置流程、主体设备及其名称、各类测量仪表的作用及名称。●认识方法现场认知、老师指导。管路拆装操作实训装置见图1。图1管路拆装实训装置流程图四、技能训练●训练目标培养学生的识图能力；掌握常用工具的使用方法；培养团结协作的精神，能进行管线的组装、试压、冲洗及撤除操作；能进行系统的试运行及停车操作。操作步骤：1.根据流程简图和管路拆装清单进行预习。2.根据流程图及所需的工具填写领件申请单后，领取物件，按提供的领件单到物架和工具柜处一次性领取物件。3.在划定的范围内进行管线组装〔从下到上安装〕，初步安装结束后，找指导教师进行初步安装检查后，发现有阀门、管件、压力表和盲板装错或装反，要求返修。4.到教师处填写水压试验压力。5.教师示意可试压后试压。试压过程包括：试压泵与试压注水口之间的连接，向试压管段注水、排气。当试压泵压力表升至试验压力并稳定，认为被试压管段中没有漏点时，向教师示意开始稳压。6.教师检查情况完毕，示意继续完成安装，开始卸压、排液，完成安装。7.教师检查完成安装后，示意进行开泵试运行，教师对整个管线进行检查并记下情况。8.试运行完成后，由教师允许进行管路排液。排液结束后，可进行下一步管线撤除。撤除的物件可放置在就地，撤除完毕后，要清理现场，归还物件。归还物件时，每归还一个物件要给教师检查一下，并要按原来位置放在货架和工具柜内。9.教师整体检查后，记下情况并进行整体评定。管路拆装竞赛的根本要求一、总体要求1.要求参赛选手在规定的时间内完成一个流体输送装置所拆装管路的领件申请单编制、管路撤除、管件分类存放、管路安装、水压试验、装置复原、系统操作和现场去除整理等工作，流程图、配管图和各类领件申请单附后。2.管路拆装起止点：起点为水槽出口截止阀与过滤器连接处，终点为泵出口最上方截止阀和法兰连接处。泵进出口回流支管包括在内，泵进口管放净球阀包括在内。3.管路试压起止点：水槽出口截止阀与过滤器连接处至泵出口流量计与其下方截止阀连接处，泵进出口回流支管包括在内，泵进口管放净球阀包括在内。试压前试压截止点处和泵设备进出口处要安装盲板，泵进口管路上的真空压力表表前阀要关闭。4.参赛选手要参照现场装置、流程图和配管图编制领件申请单，撤除后按管道、阀门、垫片、紧固件、仪表、其它等现场分类摆放，一律放置在装置东侧界限范围内地面上。5.管路安装方式及质量要求：管路采用法兰和螺纹连接，采用手动试压泵对试压起止点范围内的管路进行耐压试验，泵出口管路的工作压力约为200KPa〔表压〕，管路水压试验值为350KPa〔表压〕。试压结束后进行管路复原和装置系统操作。6.工作全过程时间为150分钟〔裁判长宣布开始后所有工作包括在内〕。二、技能要求要求参赛选手在规定时间内完成管路的撤除等工程，具体要求如下：1.能根据现场装置、工艺流程图和配管图，准确填写管路拆装、试压、运行操作所需要的工具、易耗品〔包括安装、试漏和操作运行使用〕、平安劳保卫生用品等领件申请单，并能按领件申请单上所填内容正确领回物件。管路由管道、管件〔包括阀门〕等组成；仪表有压力表、压力真空表、流量计等；管件有垫片、紧固件、球阀、截止阀、平安阀、过滤器等；2.能进行管路的撤除；3.能进行管路的组装；4.能进行管路的试压；5.能做到管路拆装过程中的标准、文明和平安操作及现场清洁卫生。三、拆装要求1.参赛各队由抽签确定拆装批次，一个批次可允许5支参赛队同时进行比赛，每个参赛队再抽签确定装置号，参赛时各参赛队可根据提供的流程图、配管图和各类领件申请单进行准备。参赛队应提前10分钟进入赛场检录室登记，选手必要穿着由比赛承办单位提供的工作服，检录后必须到各装置裁判处，在评分登记栏上填写要求内容。2.裁判长宣布比赛开始后计时，选手拿到管路拆装根据、易耗品和平安劳保卫生用品领件申请单后，装置裁判开始本项计时，选手根据现场装置、流程图及拆装要求完整填写领件申请单，填写结束，裁判记下填写领件申请单所用时间T1；裁判收回领件申请单检查后，示意允许领取物件并记时T2，选手按所填的领件申请单到材料库房货架处一次性拿走所填物品于小推车上，回到现场后，及时示意裁判记下时间T3。库房领料由一名裁判随选手去库房监督。领料时间△T1=T1+〔T3－T2〕。裁判检查后允许选手放置物品和穿带平安劳保用品。3.选手应举手申请管路撤除并示意裁判记下时间T4，参赛选手在划定的范围内进行管路撤除，撤除的物品统一分类放置在装置东侧，撤除和分类摆放完毕后，选手举手示意裁判停止计时T5。裁判开始检查，发现有分类错误或未拆净或多拆的连接点应作记录并要求返工，返工时间△T返1计入撤除时间。撤除时间△T2=〔T5－T4〕+△T返14.选手举手申请管路安装并示意裁判记下开始时间T6，参赛选手在划定的范围内进行管路安装，初步安装结束后，选手举手示意裁判记时T7。裁判进行初步安装检查后，发现有阀门、管件、压力表和盲板装错或漏装应作记录并要求返工，返工时间△T返2计入初步安装时间。初装时间△T3=〔T7－T6〕+△T返2。5.选手到裁判处填写水压试验表并请工作人员提供手动试压泵。6.选手举手申请试压并示意裁判记下开始时间T8。试压过程包括：用自来水管路向被试压管路段注水和排气，手动试压泵与试压注水口之间的连接、打压、稳压等。选手认为被试压管路中没有漏点时，试压泵压力表可在试验压力稳定时，举手向裁判示意开始稳压，裁判检查压力表在规定值到达稳压要求时间时那么记时T9。裁判检查水压试验情况后，假设需返修，返修时间△T返3计入试压时间。试压时间△T4=〔T9－T8〕+△T返3。〔考虑比赛时间有限，稳压时间为5分钟，△T返3包括屡次返修时间〕。7.完成水压试验检查后，裁判认为水压试验不需要返工那么示意选手继续下一工程并记下时间T10，选手开始卸压、排液并完成管路安装复原，进行系统操作有关阀门的调节，准备就绪向裁判报告要求装置运行，裁判十月现场工作人员进行开泵，选手将出口流量值稳定在1200L/h，裁判对整个管线进行检查，试运行完成后，裁判允许选手进行管路排液，并记时T11。完成管路复原和装置操作的时间△T5=T11－T10。8.裁判在排液结束后进行整体检查，观察装置状态是否正常、工具是否归还、材料有无浪费、现场是否清理等情况，记录并进行装置整体综合评价。四、管路拆装考核评分细那么说明：1.管路拆装竞赛总时间：150分钟，超过即终止比赛，按实际完成情况得分〔由裁判长宣布终止比赛〕；2.是否服从裁判管理：选手不服从裁判管理，现场对检查结果和扣分有异议应按正常程序提出复核，否那么均从文明平安操作项是否服从管理栏总分中扣分，每次扣1分；3.拆装过程中选手是否越限：选手需在划定范围内进行操作，无论拆装操作、摆放管件、试压操作和清扫卫生等均不允许进入其他选手的划定范围，以保证不影响其他选手的操作和平安。如有越限按分项越限扣分值扣分。4.不平安次数：如没戴平安帽、操作碰头、扳手打到人；不穿工作服、未戴工作手套将皮肤划破；工具、紧固件、管件和其它物件滑落掉地或人为有意识扔到地上等，在文明平安操作项中扣分。5.管路拆装过程是否合理：①泵进口和出口管路可同时撤除和安装，注意撤除顺序是否由上到下，安装顺序是否由下到上；②拆装工具使用是否合理，拆卸螺纹连接处时，旋紧旋松丝扣的方向是否正确；③阀门安装其开关手轮〔或手柄〕最终否在操作面〔向西〕；④安装法兰连接的紧固件时，紧固件是否对角紧固。6.填写管路拆装工具、易耗品、平安劳保卫生领件申请单和领取物品记分：裁判根据选手填写的领件申请单进行检查，对超限、另加、表底填误和补领均扣分；每套装置有一名裁判随选手到库房进行监督，物品领取的对与错以选手将物件放在小车上离开为准。多领或少领工具、易耗品、平安劳保卫生品等同领错一样扣分。领件不得超限、另加和补领。高限内生料带、垫片、O型垫圈、压力表垫多余不扣分，浪费同领错一样扣分，其它多余同领错一样扣分。7.检查阀门、流量计、过滤器是否装反方向〔注阀门、流量计、过滤器均具有方向性〕，检查压力表、压力真空表有无装错。8.检查阀门与管子之间可拆性连接时，阀门是否在关闭状态下安装〔注法兰或螺纹连接安装时阀门应处于关闭状态〕。9.每对法兰连接要用同一种规格紧固件〔螺栓、螺母〕安装。安装阀门、流量计、过滤器时紧固件应对称，螺母在内侧。其余同位置保持紧固件方向要一致，要对角紧固，否那么扣分。10.每只螺栓加垫圈不得超过一个，在螺母内侧，凡超过一个或漏装或错装均扣分。11.安装不锈钢管道时不得用铁质工具敲击，法兰之间垫片是否装错，是否多层或漏装均扣分。12.盲板没有安装或装错均扣分。盲板在易耗才领用单中填写领用。13.仪表安装是否隔离：安装压力表时其表前的连接阀要关闭。14.试验压力为350KPa〔表压〕，稳压时间为5分钟。〔试验压力允许波动为±20%即280~420KPa〕。15.试压要求：试压时阀门开关是否正确，试压前是否排尽空气。试压前先要注水，用自来水管路注水时要翻开最高处排气阀排尽空气，然后关闭排气阀，试压完成后要翻开排气阀后在排液等。试压不合格要返修，注意返修时撤除、安装、加垫片、紧固件旋紧等过程是否正确。16.试压结束后，是否排尽液体：没排或没排尽均扣分。17.是否完成装置管路安装复原：试压装置软管没撤除、盲板没撤除均扣分。18.试运行后漏点检查：试运行由现场工作人员进行开泵运行，裁判对整个管路进行密封点检查。19.拆装完成后是否对照领件单将工具、盲板、平安劳保卫生物品和多余易耗品等归还：现场不准有遗留物，盲板不准遗留在管路上，遗留、丧失、损坏或浪费均扣分。选手归还物件时必须在裁判的检查下进行，并在领件单中备注处作上“√〞记号，少的物品应登记扣分，须告知承办单位补充。20.试压和放净过程漏到地面上的水，在结束后是否清扫，现场的废旧易耗品是否清扫，没清扫和清扫不干净均扣分。21.管路拆装准备时间△T1：由裁判长宣布比赛开始，选手拿到管路拆装工具、易耗品、平安劳保卫生用品领件申请单后裁判开始计时。选手根据现场装置、流程图和配管图，在领件申请单中填写所需要的工具、易耗品、平安劳保卫生用品，填写结束并交到装置裁判处，裁判记下填写清单时间T1；裁判收回领件申请单并检查后示意允许领取物件并记下时间T2，选手从裁判处哪回领件单到库房货架一次性取走物品放在小车上推回现场，当领取物品回到现场时，选手示意裁判记下领料结束时间T3。管路拆装准备时间△T1=T1+〔T3－T2〕。22.撤除时间△T2：选手举手申请撤除管路示意才哦记下开始撤除的时间T4，选手应在指定的划线范围内进行管路撤除，选手完成整个拆装后〔包括物件现场分类摆放〕举手示意裁判记下结束时间T5。裁判发现分类摆放有误或有未拆净或多拆局部应要求返工，返工时间为△T返1。管路撤除时间△T2=T5－T4+△返1。23.安装时间△T3：选手举手申请安装并示意裁判记下开始管路安装时间T6，选手应在指定的划线范围内进行安装，安装完毕后，选手举手示意裁判记下结束时间T7；裁判初步检查后，发现有阀门、压力表等装错或漏装而无法进行以下水压试验或运行时，要求选手返工，返工时间为△T返2计入初步安装时间，初步安装时间△T3=T7－T6+△返2。24.水压试验时间△T4：选手举手申请试压示意裁判记下试压开始时间T8。选手应先用自来水管路注水排气，然后用手动试压泵打压，液压试验应缓慢升压，到达试验压力后开始稳压，稳压开始时举手示意裁判注意记下时间T9。裁判检查能否稳压、有无漏点和选手有无带压返修等情况。假设有漏点应卸压返修，试压返修时间△T返3也计入试压时间内。水压试验时间△T4=〔T9－T8〕+△T返3。选手完成规定的稳压时间后举手要求管路复原和系统操作。25.管路复原和操作完成阶段时间△T5：△T5=T11－T10，裁判检查水压试验完毕，示意选手开始卸压排液并记下时间T10，选手进行装置的调节和操作，当流量计稳定在1200时要求裁判检查，裁判认为选手已能稳定操作时示意停车，选手完成排液后事裁判记下结束时间T11。管路复原和操作完成阶段时间△T5=T11－T10。吸收－解吸实训装置操作规程一、实训目的〔一〕认识吸收－解吸设备结构〔二〕认识吸收－解吸装置流程及仪表〔三〕掌握吸收－解吸装置的运行操作技能〔四〕学会常见异常现象的判别及处理方法二、生产工艺过程气体吸收是典型的化工单元操作过程，其原理是根据气体混合物中各组分在选定液体吸收剂中物理溶解度或化学反响活性的不同而实现气体组分别离的传质单元操作。前者称物理吸收，后者称化学吸收。吸收操作所用的液体溶剂称为吸收剂，以S表示；混合气体中，能够显著溶解于吸收剂的组分称为吸收物质或溶质，以A表示；而几乎不被溶解的组分统称为惰性组分或载体，以B表示。吸收操作所得的溶液称为吸收液或溶液，它是溶质A在溶剂S中的溶液；被吸收后排除出的气体称为吸收尾气，其主要成分为惰性气体B，但仍含有少量未被吸收的溶质A。吸收操作在石油化工、天然气化工以及环境工程中有极其广泛的应用，按工程目的可归纳为：净化原料气或精制气体产品；别离气体混合物以获得需要的目的组分；制取气体溶液作为产品或中间产品；治理有害气体的污染、保护环境。与吸收相反的过程，即溶质从液相中别离出来而转移到气相的过程〔用惰性气体吹扫溶液或将溶液加热或将其送入减压容器中使溶质放出〕，称为解吸或提馏。吸收与解吸的区别仅仅是过程中物质传递的方向相反，它们所依据的原理一样。〔一〕吸收的根本原理物理吸收和化学吸收气体中各组分因在溶剂中物理溶解度的不同而被别离的吸收操作称为物理吸收，溶质与溶剂的结合力较弱，解吸比拟方便。但是，一般气体在溶剂中的溶解度不高。利用适当的化学反响，可大幅度地提高溶剂对气体的吸收能力。同时，化学反响本身的高度选择性必定赋予吸收操作以高度选择性。此种利用化学反响而实现吸收的操作称为化学吸收。1.气体在液体中的溶解度，即气－液平衡关系在一定条件〔系统的温度和总压力〕下，气液两相长期或充分接触后，两相趋于平衡。此时溶质组分在两相中的浓度分布服从相平衡关系。对气相中的溶质来说，液相中的浓度是它的溶解度；对液相中的溶质来说，气相分压是它的平衡蒸汽压。气液平衡是气液两相密切接触后所到达的终极状态。在判断过程进行的方向〔吸收还是解吸〕，吸收剂用量或是解吸吹扫气体用量，以及设备的尺寸时，气液平衡数据都是不可缺少的。吸收用的气液平衡关系可用亨利定律表示：气体在液体中的溶解度与它在气相中的分压成正比。即式中，p*——溶质在气相中的平衡分压，KPaY*——溶质在气相中的摩尔分率X——溶质在液相中的摩尔分率E和m为以不同单位表示的亨利系数，m又称为相平衡常数。这些常数的数值越小，说明可溶组分的溶解度越大，或者说溶剂的溶解能力越大。E与m的关系为：式中，p——总压，KPa亨利系数随温度而变，压力不大〔约5MPa以下〕时，随压力而变得很小，可以不计。不同温度下，二氧化碳的亨利系数如下：表1不同温度下CO2溶于水的亨利系数温度〔℃〕05101520253035404550E〔MPa〕73.788.7105124144166188212236260287吸收过程涉及两相间的物质传递，它包括三个步骤：①溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传递；②溶质在相界面上的溶解，由气相转入液相，即界面上发生的溶解过程；③溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递。一般来说，上述第二步即界面上发生的溶解过程很易进行，其阻力极小。因此，通常都认为界面上气、液两相的溶质浓度满足相平衡关系，即认为界面上总保持着两相的平衡。这样，总过程速率将由两个单相即气相与液相内的传质速率所决定。无论气相或液相，物质传递的机理包括以下两种：①分子扩散分子扩散类似于传热中热传导，是分子微观运动的宏观统计结果。混合物中存在温度梯度、压强梯度及浓度梯度都会产生分子扩散。吸收过程中常见的是因浓度差而造成的分子扩散速率。②对流传质在流动的流体中不仅有分子扩散，而且流体的宏观流动也将导致物质的传递，这种现象称为对流传质。对流传质与对流传热相类似，且通常是指流体与某一界面〔如气液界面〕之间的传质。常见的解吸方法有升温、减压、吹气，其中升温与吹气最为常见。溶剂在吸收与解吸设备之间循环，其间的加热与冷却、泄压与加压必消耗较多的能量。如果溶剂的溶解能力差，离开吸收设备的溶剂中溶质浓度较低，那么所需的溶剂循环量必大，再生时的能量消耗也大。同样，假设溶剂的溶解能力对温度变化不敏感，所需解吸温度较高，溶剂再生的能耗也将增大。2.流体力学性能填料塔是一种应用很广泛的气液传质设备，它具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点。在填料塔内液膜所流经的填料外表是许多填料堆积而成的，形状极不规那么。这种不规那么的填料外表有助于液膜的湍动。特别是当液体自一个填料通过接触点流至下一个填料时，原来在液膜内层的液体可能转而处于外表，而原来处于外表的液体可能转入内层，由此产生所谓外表更新现象。这有力地加快液相内部的物质传递，是填料塔内气液传质中的有利因素。但是，也应该看到，在乱堆填料层中可能存在某些液流所不及的死角。这些死角虽然是湿润的，但液体根本上处于静止状态，对两相传质奉献不大。液体在乱堆填料层内流动所经历的路径是随机的。当液体集中在某点进入填料层并沿填料流下，液体将成锥形逐渐散开。这说明乱堆填料是具有一定的分散液体的能力。因此，乱堆填料对液体预分布没有苛刻的要求。另一方面，在填料外表流动的液体局部地聚集成小沟，形成沟流，使局部填料外表未能润湿。综上述两方面的因素，液体在流经足够高的一段填料层之后，将形成一个开展了的液体分布，称为填料的特征分布。特征分布是填料的特性，规整填料的特征分布优于散装填料。在同一填料塔中，喷淋液量越大，特征分布越均匀。在填料塔中流动的液体占有一定的体积，操作时单位填充体积所具有的液体量称为持液量〔m3/m3〕。持液量与填料外表的液膜厚度有关。液体喷淋量大，液膜增厚，持液量也加大。在一般填料塔操作的气速范围内，由于气体上升对液膜流下造成的阻力可以忽略，气体流量对液膜厚度及持液量的影响不大。图1填料塔压降与空塔速度的关系在填料层内，由于气体的流动通道较大，因而一般处于湍流状态。气体通过干填料层的压降与流速的关系如右图所示，其斜率为1.8~2.0。当气液两相逆流流动时，液膜占去了一局部气体流动的空间。在相同的气体流量下，填料空隙间的实际气速有所增加，压降也相应增大。同理，在气体流量相同的情况下，液体流量越大，液膜越厚，压降也越大。在干填料层内，气体流量的增大，将使压降按1.8~2.0