四位一体多功能化工单元培训装置操作规程

四位体多功能化工单元

培训装置操作规程

XXX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

精储装置操作规程-91-

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-95-

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'也能力

的技能型人才，而实际训练是培养这种能力的关理环节。

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“木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，进行叱学反响或物理变化；制成的产品

乂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而，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）。

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E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

图1剪应力与速度梯度

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，其大小如图中簧头所示。单位面积的切向力（F/A）

即为流体的剪应力T。对于大多数流体，剪应力7服从以下牛顿黏性定律:

一du,⑴［、

dy

式中~r法向速度梯度，1/s

力

卜i—流体的黏度，Ns/m2,即PGS

T----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（£/d）的函数，即4=0（Re,£/"）,因此，

相对粗糙度一定，入与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：

h=A—-（2）

1td2

式中h（—阻力损失，J/kg

/——管段长度，m

d——管径，m

u---流速，m/s

A—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：

且+Z1g+£+w=^+z,g+E+〃（3）

P?P?

在一条等直径的水平管上选取两个截面，测定义〜Re的关系，那么这两截面间

管段的阻力损失便简化为

包工=包⑷

PP

两截面间管段的压力差/P可以用压差传感器测量，故可计算出勺。

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

V=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

4

的数据可分别计算出对应的2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一一文丘里流量计。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：

⑸

式中Vs-----被测流体的体积流量，m3/s

C流量系数，无因次

Ao流量计节流孔截面积，n?

AP——流量计上、下游两取压口之间的压差，Pa

P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〜().99,阻力损失(J/kg)为

hf=0.1〃；(6)

式中，uo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

应体出u

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。

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，转子的位置一谟体人口

图4转子流量计

般是上端平面指示流量的大小。转子流量计的体积流量为；

1-锥形硬玻璃管；2.刻度

…4心*7)3-突缘填函盖板；4.转子

VPAf

式中qv被测流体的体积流量，m%

Q一—流量校正系数，无因次

A。一一玻璃管环隙截面枳，n?

Af转子截面积，m2

Vf----转子的体枳，nA

pf转子的密度，kg/m3

p被测流体的密度，kg/m3

转子流量计的特点一一恒流速、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。油轮叶片

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

只有几亳秒到几十亳秒。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.泵轴图6液体在泵内的流动

4-吸入管；5-底阀；6-压出管

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n均随流量Q而改变。通常通过实验测出H-Q、N-Q及n-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

Z入哈+孱+H=4+£+&H…(8)

「（ZL入）+赞+吟+H…⑼

上式中Hf入一出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，乩.入一出值很小，故可忽略。于是(9)式变为：

H=(4-Z入)入+照X(io)

Pg2g

将测得的(Z出一Z入)和(P出一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：

泵的轴功钠=电机的输出功率，KW(11)

电机的输出功率=电力的输入功率x电机的效率(12)

泵的功率=功率表的谶x电机效率，KW(13)

3.n的测定：

7=—，其中%=超空=这^长卬(14)

N1000102

式中〃----泵的效率

N——泵的釉功率，KW

Ne——泵的有效功率，KW

H----泵的压头，m

Q一一泵的流量，nRh

p----被测流体的密度，kg/m3

4.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，从而得力管路特性曲线。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VIOL经离心泵P103输送至反响器RIOL

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FICO1,再返回水槽；

方式四：被输送介质存储在水槽VIOL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流体输送装置潦程图

三、生产控制技术

在化工生产中，木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，否则反响将发生

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N—0.1MPa

压力输送操作压力00.1MPa

3.1.2温度控制

高位槽温度：常温

各电机温升S65C

3.1.3液位控制

高位槽液位W2/3

反响釜液位W2/3

（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，对相关设冬的工作进行集中监视，中现异常

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，主要有二个方面，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

53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--VA10KVA102、VA103、VA104、VA105、VA107.VA11KVAH2、

VA1I3、VA114>VAU5、VA116、VAU7、VAH8、VA119、VA120.VA12KVA122、

VA123.VA124、VA125、VA126.VA127.VA128、VA130、VA13KVA132.VA133、

VA134、VA136、VA137、VA138、VA139、VA140.VA14kVA142、VA143、VA144、

VA145、VA146；

全开阀门—・VA108、VAHO.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△弓、直管摩擦系数入的测定方法，掌握直管

摩擦系数X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P10L全开阀门VA心5。

3.在大流量下进行管路排气。

4.翻开阀门VAH2和VA113（或VAH4和VAllSh

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①22X3mm,长1.8mm

序号流量压降摩擦系数

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

(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，将泯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(PI03J、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(FICOlk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

流量人口真空度出口压强压头功率功率表读数

序号泵效率

(m3/h)(KPa)(KPa)HeNc(W)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

根据实验数据画出He-qv、Ne-qv、r)-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>fllVA119,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1075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

流量入口真空度出口压强压头功率功率表读数

序号泵效率

(m3/h)(KPa)(KPa)HeNe(W)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

根据实验数据画出He-qv、Pa-qv、川中之间的关系曲线。

(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VA10KVA120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、VA12KVA122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VIOL

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1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VA1O1、VA102.VA103、VA11EVA140,启动离心泵P1OL全开

阀门VA105o

2.将涡轮流量计（FICO1）的固定在某一流置，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KPa

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

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为流体输送提供动

离心水3/h,扬程功率550W

力

P103

为流体输送提供动

P102漩涡泵L-02,流量50L/min,扬程70m,功率750W

力

VIO为真空喷射器提供

循环水槽400X400X1100mm

4介质

V10

水槽被输送介质储罐0)600X900mm

1

真空喷射RPB系列80型真空喷射器，保证真空度

J101提供真空环境

器-98KPa,保证抽气量8()m3/h

V10真空缓冲提供稳定的真空环

O300X500mm

3罐境

R10

反响釜反响设备①500X700mm

1

V10

高位槽为流体提供势能400X400X600mm

2

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

规格

序仪表位

位号仪表用途显示执行器

号置传感器

仪

LWY-40C涡轮流量计电动调节

1FICO1流量控制集中AL7O8

2-20m3/h,精度0.5级阀

手动截止

2FI02流量显示集中文丘里流量计，喉径25mmAI-501

阀

LZB—40转子流量计，160—手动截止

3FI03流量控制现场

1600L/h\阀

CYB101J,0—20KPa压力传感

4LAI01储槽液位集中AI-50I

器X

CYB1O1J,O—2OKPa压力传感

5LAI02储槽液位集中AI-501

器X

CYB101J,0-20KPa压力传感

6LAI03储槽液位集中AI-501

器X

7TI01介质温度集中①3X90mmK-型热电偶AI-501

CYB100L,0-20KPa压差传感

8PI01光滑管压降集中AI-501

器X

CYB1OOL.。一lOOKPa压差传

9PI02粗糙管压降集中AI-501

感器

丫一100指针真空表，-0.1-

10PI03泵入口真空度现场

OMPa\X

11PI04泵出口压力现场Y-100指针压力表,0—0.4MPa

Y—100指针真空表，-0.1—

12PI05泵入口真空度现场

OMPa\X

13PI06泵出口压力现场Y—100指针压力表,0—1.OMPa

14PI07水槽压力现场Y-100指针压力表,0—0.4MPa

Y-100指针真空表，-0.L

15PI08泵入口真空度现场

OMPa\X

16PI09泵出口压力现场Y-100指针压力表,0-0.4MPa

真空缓冲耀真

17PI10现场Y-60指针真空表，-0.1—OMPa

空度\X

18

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焙J/kg比热容kJ/(kg*K)黏度mPa・s

0999.904.2121.788

10999.742.044.1911.305

20998.283.94.1831.004

30995.7125.694.1740.801

40992.2165.714.1740.653

50988.1209.304.1710.549

附录二变频器的使用

①首先按下犍，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，那么继续按巨）

键，直到面板LED上显示F_XXX时才进入步骤2o

②接下来按动匚二或G］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］SI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

附图1变频器面板图

[READ1

设置为F_011后，按下[ENTERJ键进入步骤3。

③按动键设定或修改具体参数，将参数设置为0000（或

（X）02）o

READ1［DSP

④改完参数后，按下［ENTERJ键确认,然后按动旦键，将面板LED显示切换到

频率显示的模式。

I▲11▼J键及£1READ

⑤按动键设定需要的频率值，按下［ENTERJ键确认。

［RUN］

⑥按下山空］键运行或停止。

附录三仪表的使用

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⑤

⑦10个LED指示灯，其中MAN灯灭表

附图2仪外表板图

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、AU、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

仪表上电

测量值为800.0输出值为60%输出值为60%

给定值为800.5（自动状态）（手动状态）

工面05

QDW©日口口□

pTTC/।bL/

L

附图3仪表显示状态

显示切换：按0）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④、

国或⑤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⑨键

减小数据，按内键增加数据，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。

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①、&）、④等键可修改

附图4仪表参数设定

参数值。按⑷键并保持不放，可返回显示上一参

数。先按④键不放接着再按⑤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则进行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、I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“Al〃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②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⑷

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CH（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血•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=2.0o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N〃=ARMPrg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

%劭，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

1.对流传热系数生的测定

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

%=Qi(1)

△*xSj

2

式中：a,一管内流体对流传热系数，W/(m-℃)；

Qi—管内传热速率，W：

Si—管内换热面积，m?；

Aa一内壁面与流体间的温差，

△却由下式确定：⑵

式中：力，/2—冷流体的入口、出口温度，℃;

九一壁面平均温度，℃;

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，用脑来表示。

管内换热面积：5.=7rdiLi(3)

式中：di一内管管内径，m；

l一传热管测量段的实际长度，m0

由热量衡算式：

其中质量流量由下式求得：

叱乜包_(5)

m3600

式中：匕,一冷流体在套管内的平均体积流量，n?/h；

Cp,〃一冷流体的定压比热，kJ/(kg・°C)；

3

p,“一冷流体的密度，kg/ino

Cp,〃和可根据定性温度加查得，*为冷流体进出口平均温度。八，也，和

嗫可采取一定的测量手段得到。

2.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

.N〃=ARe'”Pr〃(6)

其中：Nu=^-,Re="Nm,pr=

4〃〃，Z”

物性数据儿、Cp,“、8”、品可根据定性温度加查得。经过计算可知，对于管内

被加热的空气，普兰特准数Pr变化不大，可以认为是常数，那么关联式的形式简化为:

Nu=ARemPr04(7)

这样通过实验确定不同流量下的Re与，然后用线性回归方法确定A和〃?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：

并旦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

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。

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

图1螺旋线圈内部结构

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“与管内径”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

判准则，它的形式是：其中N〃是强化管的努塞尔准数，M,o是光滑管的

努塞尔准数，显然，强化比N"/N〃o>l,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1.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4(mm)20.00

实验内管外径4(mm)22.0