化工仿真技术实习报告
实习名称：热交换器
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姓名：学号
指导教师：
日期：年月日
一、实习目的
1、熟习换热器的操作方法；
2、掌握换热器各个部件的表示方法及操作，加深对换热器性能的了解；
3、了解测定流量，温度的一些常用方法，仿真系统测试换热器的原理；
4、了解换热器的一些常见故障及排除方法和技巧。
二、实习内容
1、工艺流程简介
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。
流程图画面“G1”中：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℃
TI-3 管程冷流出口口温度为30.8℃左右
TI-2 壳程热流入口温度为32℃
FR-1 冷却水流量18441kg/h
FIC-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-1>35.0℃
TIC-1<28.0℃
FIC-1>9500kg/h
FIC-1<7000kg/h
2、工艺流程图
3、开车步骤
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V05；
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V01；
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V04，直到V04阀出口显示蓝色色点，指示排气完成，关V04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；
11、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。
4、正常停车操作
1、将调节器FIC-1打手动，关闭调节阀；
2、关泵P1A及出口阀V01；
3、将调节器TIC-1打手动，关闭调节阀；
4、关泵P2A及出口阀V05；
5、开低点排液阀V03及V07，等待蓝色色点消失，排液完成。停车完成。
5、事故设定及处理
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V04。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V06。关泵P2A及出口阀V05。
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
V04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。
三、数据处理及思考题
数据记录及处理
D=250mm L=5.0m
d o =19mm d i =15mm n=52 t 1=20℃ T 1=65℃ T 2=32.13℃ C pc =4184J/（kg·℃）
223m 89.31520.5)1017(=????=-πS
K=2977.17 kJ/（m 2·h·℃）=711.22 kcal/（m 2·h·℃）
K θ=924.8 kcal/（m 2·h·℃）
Ur K =23.09%
思考题
1、列管式换热器由哪些部件组成？
列管式换热器主要由壳体、管束、管板（又称花板）、折流挡板和封头等组成。
2、当外壳和列管的温差较大时，常用的几种方法对热交换器进行热补偿？
在管壳式换热器内由于管内外流体温度不同壳体和管束的温度也不同。 如两者温差很大 换热器内部将出现很大的热应力可能使管子弯曲断裂或 从管板上松脱。因此当管束和壳体温度差超过 50℃时应采取适当的温差补 偿措施消除或减小热应力。目前广泛使用的有固定管板式换热器、浮头式换 热器、U 形管式换热器。
3、热交换器开车前为什么必须进行高点排气？
通常换热器壳侧的介质比空气密度大，在高位设计排气口！可以排除可 以换热器内部的空气！1）可以不要工作介质带空气，2）换热器内部有空气 不造成噪音！
换热器仿真实训 一、工作原理简述 换热器的操作技术培训是很重要的基本单元操作训练。化工生产中所指的换热器，常指间壁式换热器，它利用金属壁将冷、热两种流体间隔开，热流体将热传到壁面的一侧(对流传热)，通过间壁内的热传导，再由间壁的另一侧将热传给冷流体，从而使热物流被冷却，冷物流被加热，满足化工生产中对冷物流或热物流温度的控制要求。 本单元选用的是双程列管式换热器，冷物流被加热后有相变化。 在对流传热中，传递的热量除与传热推动力(温度差)有关外，还与传热面积和传热系数成正比。传热面积减少时，传热量减少；如果间壁上有气膜或垢层，都会降低传热系数，减少传热量。所以，开车时要排不凝气；发生管堵或严重结垢时，必须停车检修或清洗。 另外，考虑到金属的热胀冷缩特性，尽量减小温差应力和局部过热等问题，开车时应先进冷物料后进热物料；停车时则先停热物料后停冷物料。 二、工艺流程简介 冷物流(92℃)经阀VB01进入本单元，由泵P101A／B，经调节器FIC101控制流量送入换热器E101壳程，加热到气145℃(20％被汽化)后，经阀VD04出系统。热物流(225℃)由阀VB11进入系统，经泵P102A／B，由温度调节器TIC101分程控制主线调节阀TV101A和副线调节阀TV101B(两调节阀的分程动作如图2-23所示)使冷物料出口温度稳定；过主线阀TV101A的热物流经换热器E101管程后，与副线阀TV101B来的热物流混合(混合温度为(177±2)℃)，由阀VD07出本单元，工艺流程如图2-24所示，。 图2-23调节阀TV101分程动作示意图
图2-24换热器仿真操作流程图 ●训练步骤 (一)冷态开车 1．启动冷物流进料泵P101A (1)确定所有手动阀已关闭，将所有调节器置于手动状态且输出值为0； (2)开换热器E101壳程排气阀VD03(开度约50％)； (3)全开泵P101A前阀VB01； (4)启动泵P101A； (5)当泵P101A出口压力达到9.0atm（表）时，全开P101A后手阀VB03。 2．冷物流进料 (1)顺序全开调节阀FV101前后手阀VB04和VB05；再逐渐手动打开调节阀FV101； (2)待壳程排气标志块由红变绿时，说明壳程不凝气体排净，关闭VD03； (3)开冷物流出口阀VD04，开度为50％；同时，手动调节FV101，使FIC101指示值稳定到12000kg／h，FV101投自动(设定值为12000kg／h)。 3．启动热物流泵P102A (1)开管程排气阀VD06(开度约50％)； (2)全开泵P102A前阀VB11； (3)启动泵P102A； (4)待泵P102A出口压力达到正常值10.0atm(表)，全开泵P102A后手阀
换热器温度控制系统简单控制系统方案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
目录 目录 (2) 1、题目................................................................................................................. 错误!未定义书签。 2、换热器概述..................................................................................................... 错误!未定义书签。 换热器的用途............................................................................................... 错误!未定义书签。 换热器的工作原理及工艺流程图............................................................... 错误!未定义书签。 3、控制系统 (3) 控制系统的选择 (3) 工艺流程图和系统方框图 (3) 4、被控对象特性研究 (4) 被控变量的选择 (4) 操纵变量的选择 (4) 被控对象特性 (5) 调节器的调节规律的选择 (6) 5、过程检测控制仪表的选用 (7) 测温元件及变送器 (7) 执行器 (10) 调节器 (12) 、仪表型号清单列表 (12) 6、系统方块图 (13) 7、调节控制参数，进行参数整定及系统仿真，分析系统性能 (13) 调节控制参数 (13) PID参数整定及系统仿真 (14) 系统性能分析 (16) 8、参考文献 (17)
换热器的发展前景 摘要：换热器是化工、石油、能源等各工业中应用相当广泛的单元设备之一。据统计, 在现代化学工业中换热器的投资大约占设备总投资的30% , 在炼油厂中占全部工艺设备的40% 左右, 海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。对国外换热器市场的调查表明, 虽然各种板式换热器的竞争力在上升,但管壳式换热器仍占主导地位约64% 。新型换热元件与高效换热器开发研究的结果表明, 列管式换热器已进入一个新的研究时期, 无论是换热器传热管件, 还是壳程的折流结构都比传统的管壳式换热器有了较大的改变, 其流体力学性能、换热效率、抗振与防垢效果从理论研究到结构设计等方面也均有了新的进步。目前各国为改善该换热器的传热性能开展了大量的研究, 主要包括管程结构和壳程结构强化传热的发展。 关键词：换热器：发展前景：存在问题 一．应用前景 近几年来, 随着高温热管技术研究的不断成熟和深入, 高温热管换热器的应用领域逐渐扩大, 目前已广泛应用于工业、民用和国防等各个领域。在冶金、化学、陶瓷、建材及轻工等工业生产中, 常需要500℃以上的清洁空气以满足助燃、干燥和供氧等需要, 采用高温热管空气加热器可以轻易地达到这一要求, 并且从根本上解决常规空气加热器所无法解决的传热难题。 高温热管技术在喷雾干燥中的应用取得成功, 并已收到了令人满意的实际效果。根据现场测试的参数表明, 高温热管换热器达到的某些性能指标, 是其他类型热风发生器所达不到的, 因而在某些特定工况条件下的应用也是无法取代的: 1. 向各类干燥设备( 喷雾于燥、沸腾干燥、气流干燥、隧道干燥及链板式干燥等) 提供清洁的高温热风。 2. 向气流焙炉提供800 ℃以上的高温热风,对物料直接进行气流焙烧。 3. 向各类燃烧器提供助燃热风, 改善燃烧状况, 提高燃烧效率, 节约燃料。据资料介绍, 用普通换热器将助燃风加热到300~ 400 可节约燃料15% ~ 25%, 用高温换热器可节约燃料40% 以上。 4. 高温预热煤气( 或助燃气) , 使冶金工厂大量的低热值高炉煤气( 其热值约为4 187J)资源在加热炉上的利用成为可能。 5. 回收利用六大耗能工业( 冶金、化工、炼油、玻璃、水泥及陶瓷) 的高温余热, 使这些领域的能源利用率达到一个新的水平。由以上可以预见, 高温热管
板翅式换热器 同组人：张弘达18、张来超14 薛业成06、张太平02
引言： 板翅式换热器：通常由隔板、翅片、封条、导流片组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道，将这样的夹层根据流体的不同方式叠置起来，钎焊成一整体便组成板束，板束是板翅式换热器的核心。 --------张弘达 一、板翅式换热器的发展 二十世纪三十年代，板翅式换热器首先在航空工业上被采用，它结构紧凑、轻巧、传热效率高等特点引起了研究人员和设计工作者的兴趣。随后在制冷、石油化工、空气分离、航空航天、动力机械、超导等工业部门得到广泛应用，被公认是高效新型换热器之一。 1942年，美国的诺利斯首先进行了平直翅片、锯齿翅片、波纹翅片、钉状翅片的传热机理研究，找出几种主要翅片的摩擦因子(f)，传热因子(j)与雷诺数(Re)的关系，为以后的研究与设计奠定了基础。1947年美国海军研究署、船舶局、航空局合作在斯坦福大学拟定了系统的研究计划并扩大了研究范围。 板翅式换热器发展中另一方面是制造工艺，对于结构复杂、隔板和翅片又很薄的铝合金钎焊工艺掌握是在经历了一段相当漫长又曲折过程，在突破许多关键技术后才达到今天的水平。 现在国外板翅式换热器最高设计压力可达10MPa以上，最大
芯体尺寸（L×W×H）6000~7000×1200×1200mm，重达10吨以上，可以有十多种流体同时换热。我国是从20世纪60年代中期开始板翅式换热器试验研究，70年代初期自行开发成功，并首先在空分设备上得到应用。90年代初，杭氧厂引进美国S.W公司大型真空钎焊炉和板翅式换热器制造技术，板翅式换热器生产在我国得到飞速发展。现在已在空气分离、石油化工（乙烯、合成氨、天然气分离与液化）、动力机械及航天（神舟号飞船）等工业部门得到广泛应用。并有部分出口国外（美国、加拿大等国）。 我国板翅式换热器目前的生产水平相当于国际上20世纪90年代中期水平。杭氧现已开发有近50种不同型式和尺寸规格的翅片，可满足各种换热要求。 二、板翅式换热器特点 （1）传热效率高。 （2）结构紧凑，单位体积换热面积为管壳式换热器5倍以上，最大可达几十倍。管壳式换热器一般为150~200m2/m3，而板翅式换热器因翅片具有扩展二次表面，使传热面积可达到1500~2500 m2/m3。 （3）轻巧、牢固。铝材密度ρ为2.7g/cm3，而钢材为7.8g/cm3，铜材为8.9g/cm3。 （4）适应性大，可适用多种介质热交换。在同一设备内可允许多达十多种介质之间热交换，可作气—气、气—液、液—液之间换热，亦可作冷凝和蒸发。 （5）经济性好。由于结构紧凑、铝材又轻，降低了设备投资费。
毕业设计（论文）管壳式换热器的建模、换热计算和CFD模拟 专业年级2007级热能与动力工程专业 学号姓名20070348 杨郭 指导教师刘巍 评阅人刘庆君 二零一一年六月 中国南京
任务书 课题名称：管壳式换热器的建模、换热计算与CFD模拟 课题类型：毕业论文 任务书内容: 1、英文资料的翻译5千个汉字字符以上（要求和热动、空调、能源、环境、新能源等本专业有关的内容，可以是英文著作、设备使用手册、英文文献检索、英文专利文献、网上专题介绍等实用性的、将来工作中可遇到的相关题材的文章，最好不要是科普类、教学类的英文） 2、使用的原始资料（数据）及设计技术要求：2.1.管壳式换热器，热交换功率100kW，200kW。2.2.温度进口350~500℃，出口温度150~200℃，流速可变；温度进口100~150℃，出口温度300~450℃，流速可变。其总流阻损失应在满足规定要求。 2.3.换热器材料可选，几何尺寸可变；工作介质可选择（空气、水、氟利昂） 2.4.换热器外壁面绝热保温； 2.5.采用CFD模拟计算与能量分析，对系统进行相关工况的模拟； 3、设计内容：3.1. 学习和消化设计任务书，按照设计任务书的设计内容，拟定工作内容和计划，拟定出设计和计算的每个过程中应该遵循设计要求与规定。 3.2.查找和收集有关管壳式换热器的历史和现状资料，查找相关管壳式换热器的运用案例，及其相关的技术条件和运行要求。 3.3.以科技文献检索，包括期刊、专利、设计标准、产品标准、设计手册、产品样本，寻找和熟悉相关的分析计算软件；熟悉设计工具软件、电脑等；3.4.根据已知参数，用ProE设计出符合要求的管壳式换热器，并学习如何导入相关软件进行网格设计；3.5.进行管壳式换热器CFD网格设计，用fluent软件对管壳式换热器进行变工况运行能量分析；3.5.分析计算换热器的流阻损失，其结果的合理性，分析提高换热效率主要手段和改进的方向。 3.6.输出的计算文件包括：3.6.1.完整的毕业设计任务书3.6.2.符合要求的算模型的结构、尺寸； 3.6.3.换热计算的过程、表格，计算结果的结论等等； 3.6. 4.规定状态的CFD模拟结果和能量分析图； 3.6. 5.毕业设计论文； 3.7.把所作的工作、学习的体会、方案的选择过程、计算方案过程等写在过程手册中，写好毕业设计论文。准备毕业答辩的PPT文稿。 任务书进度: 1、16~17周，分析、熟悉毕业设计题目、查找相关翻译资料，对“毕业设计任务书”进行分析计划；收集相关行业信息；准备电脑、办公地点，学习相关软件； 2、18~19周，基础设计，查找技术资料、确定设计方案，对方案进行初步设计与计算； 3、1~4周，进行相关计算，结果分析，编写相关计算、设计、计划文件； 4、5~9周，计算结果分析、修改、撰写毕业论文； 5、10~14周，毕业论文和设计文件的修改，准备毕业答辩。
作者：旧在几 作品编号：2254487796631145587263GF24000022 时间：2020.12.13 目录 目录 (1) 1、题目........................................................ 错误!未定义书签。 2、换热器概述.................................................. 错误!未定义书签。 2.1换热器的用途............................................ 错误!未定义书签。 2.2换热器的工作原理及工艺流程图............................ 错误!未定义书签。 3、控制系统 (3) 3.1控制系统的选择 (3) 3.2工艺流程图和系统方框图 (3) 4、被控对象特性研究 (4) 4.1 被控变量的选择 (4) 4.2 操纵变量的选择 (4) 4.3 被控对象特性 (5) 4.4 调节器的调节规律的选择 (6) 5、过程检测控制仪表的选用 (7) 5.1 测温元件及变送器 (7) 5.2 执行器 (10) 5.3 调节器 (13) 5.4、仪表型号清单列表 (13) 6、系统方块图 (14) 7、调节控制参数，进行参数整定及系统仿真，分析系统性能 (14) 7.1调节控制参数 (14)
7.2 PID参数整定及系统仿真 (15) 7.3 系统性能分析 (18) 8、参考文献 (19) 1、题目 热交换器出口温度的控制。 2、换热器概述 2.1 换热器的用途 换热器又叫做热交换器（heat exchanger），是化工、石油、动力、食品及 其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。进行换热的目的主要有 下列四种： ①.使工艺介质达到规定的温度，以使化学反应或其他工艺过程很好的进行； ②.生产过程中加入吸收的热量或除去放出的热量，使工艺过程能在规定的温度 范围内进行；③.某些工艺过程需要改变无聊的相态；④.回收热量。 由于换热目的的不同，其被控变量也不完全一样。在大多数情况下，被控变 量是温度，为了使被加热的工艺介质达到规定的温度，常常取出温度问被控温度、 调节加热蒸汽量使工艺介质出口温度恒定。对于不同的工艺要求，被控变量也可 以是流量、压力、液位等。 2.2 换热器的工作原理及工艺流程图 换热器的温度控制系统换热器工作原理工艺流程如下：冷流体和热流体分别 通过换热器的管程和壳程，通过热传导，从而使热流体的出口温度降低。热流体
浅谈换热器研究应用的发展前景 摘要 换热器是化学工业中应用相当广泛的单元设备之一。据有关资料统计, 换热器在现代化学工业中的投资大约占设备总投资的30% , 海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。对国外换热器市场的调查表明, 虽然各种板式换热器的竞争力在上升,但管壳式换热器仍占主导地位约64% 。新型换热元件与高效换热器开发研究的结果表明, 列管式换热器已进入一个新的研究时期,其流体力学性能、换热效率、抗振与防垢效果从理论研究到结构设计等方面也均有了新的进步。目前各国为改善该换热器的传热性能开展了大量的研究, 主要包括管程结构和壳程结构强化传热的发展。 关键词 换热器现状研究应用前景 一、换热器的国内研究现状 换热器按其功能分为：如冷凝器、蒸发器、再热器、过热器等，按换热部件的特点可分为：管壳式换热器、翅片管式换热器、板式换热器（包括板片式换热器和板翅式换热器）。对于各型换热器的强化换热技术的研究，主要集中在对换热器内流体流态变化以及对各部件的参数优化研究两方面，而对换热器部件参数的主要研究对象就是换热管（板）排列方式（顺排或叉排）、换热管（板）排数、换热管（板）间距大小、肋片布置间距、肋片形状等。通常的研究方法包括：数值
模拟计算、实验方法研究、理论研究三类。 二、当前存在的主要问题 当前, 高温热管换热器在传热方面还面临两大急需解决的问题: 1. 过渡段的衔接不合理, 导致部分热管处于不工作和非正常工作状态。 2. 结构庞大, 成本昂贵, 极大地阻碍了高温热管换热器工业化应用进程。 三、要解决好上述问题的关键 1. 优化高温热管换热器结构有两个途径: 一是对单根热管进行传热强化研究; 二是合理预测壳程的流场与温度场的分布, 二者的优化组合研究是今后热管换热器强化传热技术发展的方向。 2. 过渡段的强化传热对优化高温热管换热器结构、安全衔接各区域热管换热器起着非常重要的作用。 四、研究应用的发展前景 （一）换热器研究的发展前景 换热器肋片换热的研究应该注重基础性的理论研究创新，寻求建立能支撑肋片设计选型的系统化的理论，同时要结合实验研究，寻求实际应用中最节能的肋片参数值。换热器制造商和设计人员对于换热器肋片外型、布置仍然没有可靠的理论依据，传统的肋片布置方式在换热效率上不如换热管表面设置的针状或圆台状肋。 换热的散布规律仍然还不明晰，理论研究非常薄弱；对替代传统的平板和环状肋片的高效换热肋片研究甚少。新型换热管的形状研究
全热交换器HRV 性能描述全热交换器性能描述
1、 HRV 概况： ① 回收排风的热能并重新用于送风的系统，它使排风和送风之间进行热交换。 ② 交换效率最高达85％，处于行业顶尖水平。 ③ 业内第一的节能性，全年空调负荷可降低约28％。 ④ 多种运转模式，对应夏、冬季和过渡季节的不同要求。 ⑤ 可与空调内机联动控制，控制更方便。 ⑥ 可选配增压箱，使风管设计更自由。 2、 产品特点： ① 10种风量： 另可通过增压箱组合风量为：3000 m3/h 、4000 m3/h ② 3种静压： A 、每种规格的全热交换器均有3档静压可调 B 、可选配增压箱，应对更复杂、更大型的风管施工（仅1500风量及以上机型） ③ 新配备增压箱，机外静压可达285Pa 全新配备的增压箱可使机外静压达到285Pa ，最大新风量达到4000m 3/h ，可对应更大的面 ④ 根据现场安装条件，HRV 可选择常规的吊装方式，或翻转（底部朝上）吊装，以便减少送风管的长度和弯头数量，确保足够的通风量；同时使电器盒一侧可以留出足够的检修维护空间 底部朝下 底部朝上
⑤可与VRV室内机联动控制 VRV室内机和HRV可通过共用的遥控器进行联动运转，既简化了系统的开关管理，也减少了HRV遥控器的安装作业。 此时，全热交换器的送风管可连接到VRV室内机的新 风入口上。过渡季节HRV独立运转时，VRV室内机可与之 连锁进行送风运转，灰尘不会从空气滤网掉落。 ⑥高效换热－新开发的HEP元件全热交换率最高达72％ 采用具有超强吸水及增湿特性的高效材料（HEP）， 实现行业顶尖的热交换率和温度交换率。该热交换元 件内部采用华夫结构，使进风和排风得以完全，充分 热量交换。 ⑦高效换热，清洁舒适更节能 室内排风和室外进风在大金全热交换器内部，经过热交换元件时进行完全的热量交换，在 ⑧全年空调负荷降低约28％ 通过全热交换模式、旁通通风模式及预冷、预热控制模式的结合使用，全年空调负荷降低约28％。 3、主要功能模式： 1）热交换模式 向室内提供新风的同时，回收部分室内排风带走的热 能。 适用场合： ①夏季制冷或冬季制热时 ②室内外温差较大时
第31卷 第2期2002年3月 石 油 化 工 设 备 PET RO-CHEM ICAL EQ U IPM EN T V o l.31 N o.2 M ar. 2002 试验研究 文章编号:1000-7466(2002)02-0001-04 板翅式换热器新技术及应用 凌 祥,周帼彦,邹群彩,涂善东 (南京工业大学过程装备先进制造技术重点实验室,江苏南京 210009) 摘要:介绍了作者近年来在板翅式换热器研究与开发方面所做的工作:①为提高铝板翅式换热器翅片和隔板表面的耐蚀性和亲水性,开发了一种表面处理技术。②开发的板翅式换热器快速创型系统,具有优化设计、参数化绘图和快速报价等功能,能降低产品成本,提高设计效率十几倍。③通过应用先进制造工艺和引进新材料开发了一系列具有抗强腐蚀、抗结垢、耐高温和耐高压能力的板翅式换热器系列新产品。④应用大型有限元分析系统对高压板翅式换热器的结构特性进行了初步分析,得出了一些提高产品可靠性的设计准则。 关 键 词:板翅式换热器;快速创型;表面处理;先进制造工艺;有限元分析 中图分类号:TQ051.51 文献标识码:A N ew techniques of plate-fin heat exchangers and its application LIN G Xiang,ZHO U Guo-ya n,ZO U Qun-cai,T U Sha n-do ng (Adv anced M a nufacturing Technolog y Lab.o f Process Equipment, N anjing Univ ersity o f Techno lo g y,N anjing210009,China) Abstract:The resear ches made o n plat e-fin heat exchang ers by author s w ere intro duced.Fir stly,a surface tr eatment me tho d for fins and pa rting sheet is propo sed in o rder to enha nce their resistance to co rr osio n and hydro philic ca pability.Secondly,a rapid innov ation sy stem which inv o lv ed a lo t of functio ns such a s optima l ther mal desig n,pa ramet ric dr awing and r apid quo tatio n is dev eloped.The practice applicatio n o f this sy stem sho ws the desig n efficiency increases8to10tim es and the cost decr ease va stly.Thir dly,sev eral new type o f pla te-fin heat ex cha ng ers with specia l perfo rma nce,such as co rro sio n-proo f,anti-fo uling a nd high temper ature resistant etc,w er e dev eloped th ro ug h ado pting new adva nced ma terials and new a dv anced manufac turing techno log y. Fina lly,the st reng th ana ly sis fo r plate-fin heat exchang ers subjected to hig h pr essur e w as car ried out.So me design criteria to ensure the reliability of pla te-fin heat ex chang er s a re o btained. Key words:pla te-fin heat ex chang er;r apid innov ation;sur face t reatme nt;adv anced manufac turing techno log y; finite element a naly sis 板翅式换热器具有结构紧凑、传热效率高等特点,与传统的管壳式换热器相比,其传热效率提高20%～30%,成本可降低50%,现已广泛应用于石油化工、航空航天、电子、原子能和机械等领域。目前板翅式换热器的制造材料主要使用铝合金,因此存在耐腐蚀性差、承压低等缺点。另外,板翅式换热器结构比较复杂,人工进行热力设计困难,特别是有相变、多股流体换热的情况,用手工进行精确热力设计计算几乎不可能。为了进一步拓宽其应用范围,近年来板翅式换热器的设计理论、试验研究、制造工艺及开拓应用的研究方兴未艾[1],特别是一些新技术的渗透,使板翅式换热器的应用范围更加广泛,下面将 收稿日期:2001-09-22 基金项目:江苏省教委自然科学研究项目(99K JB460005) 作者简介:凌 祥(1967-),男(汉族),江苏东台人,副教授,主要从事过程装备先进再制造技术、新型高效过程设备和计算机辅助工程(CA E)的研究与开发。
化工仿真技术实习报告 实习名称：热交换器 学院： 专业： 班级： 姓名：学号 指导教师： 日期：年月日
一、实习目的 1、熟习换热器的操作方法； 2、掌握换热器各个部件的表示方法及操作，加深对换热器性能的了解； 3、了解测定流量，温度的一些常用方法，仿真系统测试换热器的原理； 4、了解换热器的一些常见故障及排除方法和技巧。 二、实习内容 1、工艺流程简介 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。 流程图画面“G1”中：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℃ TI-3 管程冷流出口口温度为30.8℃左右 TI-2 壳程热流入口温度为32℃ FR-1 冷却水流量18441kg/h FIC-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-1>35.0℃ TIC-1<28.0℃ FIC-1>9500kg/h FIC-1<7000kg/h 2、工艺流程图
热交换器分类 一、按原理分类： 直接接触式换热器 这类换热器的主要工作原理是两种介质经接触而相互传递热量，实现传热，接触面积直接影响到传热量，这类换热器的介质通常一种是气体，另一种为液体，主要是以塔设备为主体的传热设备，但通常又涉及传质，故很难区分与塔器的关系，通常归口为塔式设备，电厂用凉水塔为最典型的直接接触式换热器。 蓄能式换热器(简称蓄能器)，这类换热器用量极少，原理是热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之到达传热量的目的。 间壁式换热器 这类换热器用量非常大，占总量的99%以上，原理是热介质通过金属或非金属将热量传递给冷介质，这类换热器我们通常称为管壳式、板式、板翅式或板壳式换热器。 二、按传热种类分类 1、无相变传热 一般分为加热器和冷却器。 2、有相变传热 一般分为冷凝器和重沸器。重沸器又分为釜式重沸器、虹吸式重沸器、再沸器、蒸发器、蒸汽发生器、废热锅炉。 三、按传热元件分类 1、管式传热元件: (1)浮头式换热器 (2)固定管板式换热器 (3)填料函式换热器 (4)U型管式换热器 (5)蛇管式换热器 (6)双壳程换热器 (7)单套管换热器 (8)多套管换热器 (9)外导流筒换热器 (10)折流杆式换热器 (11)热管式换热器 (12)插管式换热器 (13)滑动管板式换热器 2、板式传热元件 (1)螺旋板换热器 (2)板式换热器 (3)板翅式换热器 (4)板壳式换热器 (5)板式蒸发器
(6)板式冷凝器 (7)印刷电路板板换热器 四、非金属材料换热器分类 (1)石墨换热器 (2)氟塑料换热器 (3)陶瓷纤维复合材料换热器 (4)玻璃钢换热器 五、空冷式换热器分类 (1)干式空冷器 (2)湿式空冷器 (3)干湿联合空冷器 (4)电站空冷器 (5)表面蒸发式空冷器 (6)板式空冷器 (7)能量回收空冷器 (8)自然对流空冷器 (9)高压空冷器 (10)穿孔板换热器 六、按强化传热元件分类 (1)螺纹管换热器 (2)波纹管换热器 (3)异型管换热器 (4)表面多孔管换热器 (5)螺旋扁管换热器 (6)螺旋槽管板换热器 (7)环槽管换热器 (8)纵槽管换热器 (9)螺旋绕管式换热器 (11)T型翅片管换热器 (12)新结构高效换热器 (13)内插物换热器 (14)锯齿管换热器 换热器的种类繁多，还有按管箱等分类，各种换热器各自使用与某一种工况，为此应根据介质、温度、压力、使用场合不同选择不同种类的换热器，扬长避短，使之带来更大的经济效益。
相变换热器文献综述 学院：材料与化学工程学院 专业：过程装备与控制工程 班级：2011-01 姓名：*** 学号：***
相变储热换热器文献综述 ***（郑州***化工学院） 摘要：本文通过对换热器发展历史的回顾，总结相变储热换热器的理论技术和结构设计，对其物性数据，相变储热材料等做了简要评述。1引言 在工业生产中，为了实现物料之间热量传递过程的一种设备，统称为换热器。它是化工、炼油、动力、原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备。对于迅速发展的化工、炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。通常在化工厂的建设中，换热器约占总投资的10~20%。在石油炼厂中，换热器约占全部工艺设备投资的85~40%。在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝等。换热器就是用来进行这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，以满足工艺上的需要。由于使用的条件不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。另外，在化工生产中，有时换热器作为一个单独的化工设备，有时则把它作为某一个工艺设备中的组成部分。其他如回收排放出去的高温气体中的废热所用的废热锅炉，有时在生产中也是不可缺少的。总之，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。 2换热器发展历史简要回顾 二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管
制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新材料料制成的换热器开始注意。60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。 节能和环保已经成为当今世界的两大主题，经济高速发展、人口不断增长、过度开采和能源的利用率过低导致能源供需矛盾越来越大．能源紧缺受到人们越来越多的关注，能量存储随之引入了人们的生活。近年来,相变储换热器在太阳能利用、工业废热利用及暖通空调蓄冷和蓄热等领域获得了广泛的应用。相变储换热器有多种形式如管簇式、球形堆积床式和平板式,一些研究者对其热性能进行了模拟和实验研究。 3实验研究的主要成果 3.1相变储能材料的导热强化
职称论文 题目：中高压板翅式换热器的设计与开发单位：XXXXXXXXXXX 姓名：XXX 二零一五年六月
中高压板翅式换热器的设计与开发 XXX （X X X X X X X X X） 【论文摘要】本文提出了低、中、高压板翅式换热器分类意见，介绍了中高压板翅式换热器设计特点，阐述了采用真空钎焊制造中、高压板翅式换热器工艺的特殊措施。并以低压板式换热器制造成功实践说明采用特殊工艺措施是正确的、可行的。同时介绍了中高压换热器的应用前景。 关键词：中高压板翅式换热器真空钎焊翅片封条流道空分装夹 一、板翅式换热器的发展现状 随着空分技术和机械行业的不断发展，板翅式换热器的应用也越来越广泛，要求板翅式换热器的设计压力也越来越高。尤其进入20世纪80年代以来，随着我国内地和沿海油田的不断开发和石油化工行业的快速发展，承受中、高压的板翅式换热器应用日趋广泛，由于国内无法制造中、高压力的板翅式换热器，当时我国用于大型空分设备和石油化工设备中的中、高压板翅式换热器全部依赖进口。 板翅式换热器根据设计压力不同分为低压（3.0MPa以下），中压（3.0-6.4MPa）和高压（6.4-9.6MPa）。低压板翅式换热器大多用于空分设备。中、高压板翅式换热器用于空分液化设备，天燃气液化及分离设备，石油、天燃气化工设备及乙烯冷箱。近年来随着真空钎焊技术的发展，相关的工艺也相对成熟起来，我公司又有多年低压板翅式换热器的设计和生产的成功经验，为开发中、高压板翅式换热器奠定了物质技术基础。我公司生产的常规的板翅式换热器均能达到3.0Mpa以上的压力，且产品的使用状况良好。
二、高压板翅式换热器整体结构 高压板翅式换热器芯体由隔板、翅片和封条3部分组成。在相邻两隔板之间放置翅片及封条，组成一夹层，称之为通道。对于高压板翅式换热器，由于承受的压力较高，隔板与翅片、封条的钎焊要求也比较高，隔板的复合层要比低压换热器隔板的复合层厚，封条的宽度也需相应增加。由于板翅式换热器芯体结构复杂，钎焊缝的检查受到结构限制，不可能进行无损检测和其他检查，也无法做强度核算，所以只能通过试样的爆破试验来确定产品的耐压强度。按ASME规范规定，试样的爆破试验压力应是最大许用工作应力的3～5倍，且以翅片母材拉伸断裂为合格标准。对于高压板翅式换热器，其翅片的最大许用工作压力相应提高。为了达到这一要求，应选择性能较好的翅片材料，同时增加翅片的厚度。我公司现有翅片型式有锯齿型、平直型和波纹型。在中高压板翅式换热器翅片的选用时，应尽量避免采用锯齿型翅片。因为锯齿型翅片是切开的，削弱了承压能力，同时小节距厚翅片的锯齿型很难生产制造。选用翅片规格的原则是压力越高节距越小，当节距小到工艺无法生产时，再用增加翅片厚度（节距放大）来满足设计压力的要求，即小节距厚翅片。我公司常用的中压翅片特性参数见下表1： 表1
换热器单元仿真训 化工二班、 1、工艺说明 本单元设计采用管壳式换热器。来自界外的92℃冷物流（沸点:198.25℃）由泵P101A/B送至换热器E101的壳程被流经管程的热物流加热至145℃,并有20%被汽化。冷物流流量由流量控制器FIC101控制,正常流量为12000kg/h。来自另一设备的225℃热物流经泵P102A/B送至换热器E101与注经壳程的冷物流进行热交换,热物流出口温度由TIC101控制(177℃)。 2 、设备名称预览 P101A/B：冷物流进料泵 P102A/B：热物流进料泵 E101：列管式换热器 3、开车操作流程
3.1 启动冷流进料泵P101A (1)开换热器壳程排气阀VD03。 (2)开P101A泵的前阀VB01。 (3)启动泵P101A。 (4)当进料压力指示表PI101指示达9.0atm以上,打开P101A泵的出口阀VB03。3.2 冷物流E101进料 (1)打开FIC101的前后阀VB04，VB05,手动逐渐开大调节阀FV101(FIC101)。 (2)观察壳程排气阀VD03的出口,当有液体溢出时（VD03旁边标志变绿）,标志着壳 程已无不凝性气体，关闭壳程排气阀VD03,壳程排气完毕。 (3) 打开冷物流出口阀（VD04），将其开度置为50%，手动调节FV101，使FIC101 其达到12000kg/h，且较稳定时FIC101设定为12000kg/h,投自动。 3.3 启动热物流入口泵P102A (1)开管程放空阀VD06。 (2)开P102A泵的前阀VB11。 (3)启动P102A泵。 (4)当热物流进料压力表PI102指示大于10atm时,全开P102泵的出口阀VB10。3.4 热物流进料 (1)全开TV101A的前后阀VB06,VB07，TV101B的前后阀VB08,VB09。 (2)打开调节阀TV101A（默认即开）给E101管程注液，观察E101管程排汽阀VD06 的出口,当有液体溢出时(VD06旁边标志变绿)，标志着管程已无不凝性气体,此时关管程排气阀VD06，E101管程排气完毕。 (3)打开E101热物流出口阀（VD07），将其开度置为50%，手动调节管程温度控制 阀TIC101，使其出口温度在177±2℃，且较稳定,TIC101设定在177℃,投自动。 4、正常工作操作参数 (1)冷物流流量为12000kg/h，出口温度为145℃，气化率20%。 (2)热物流流量为10000kg/h，出口温度为177℃。 5、停车操作流程 5.1 停热物流进料泵P102A (1)关闭P102泵的出口阀VB01。 (2)停P102A泵。
换热器温度控制系 统
1.E-0101B混合加热器设计 为确保混合加热器（E-0101B)中MN（亚硝酸甲酯）,CO（一氧化碳）的出口温度为408K，选用0.68Mpa,408K的加热蒸汽加热入口温度为294K 的工艺介质。为保证生成物的产量，质量，及最终生成物的转化率，且工艺介质较稳定，蒸汽源压力较小，变化不大，因此针对此实际情况，最后确定设计一个换热器的反馈控制方案。 1.1换热器概述 换热器工作状态如何,可用几项工作指标加以衡量。常见的工作指标主要有漏损率、换热效率和温度效率。它们比较全面的说明了换热器的特点和工作状态，在生产和科学试验中了解这些指标，对于换热器的管理和改进都是必不可少的。 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
1.2换热器的分类 适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下： 一按传热原理分类：间壁式换热器，蓄热式换热器，流体连接间接式换热器，直接接触式换热器，复式换热器 二按用途分类：加热器，预热器，过热器，蒸发器 三、按结构分类：浮头式换热器，固定管板式换热器，U形管板换热器，板式换热器等 此设计要求是将进料温度都为297.99K的MN（亚硝酸甲酯）和CO （一氧化碳）加热到出口温度为473K，因此我们经过调查研究，综合比较之后选择了管壳式(又称列管式) 换热器。管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 1.3换热器的用途 换热器又叫做热交换器（heat exchanger），是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。进行换热的
换热器又称热交换器，是一种将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，也是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。 换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如石化、煤炭工业中的余热回收装置等。 换热器的发展已经有近百年的历史，被广泛应用在石油、化、冶金、电力、船舶、集中供热、制冷空调、机械、食品、制药等领域。 进入80 年代以来，由于制造技术、材料科学技术的不断进步和传热理论研究的不断完善，有关换热器的节能设计和应用越来越引起关注。按照用途来分：预热器（或加热器）、冷却器、冷凝器、蒸发器等。按照制造热交换器的材料来分：金属的、陶瓷的、塑料的、石墨的、玻璃的等。按照温度状况来分：温度工况稳定的热交换器，热流大小以及在指定热交换区域内的温度不随时间而变；温度工况不稳定的热交换器，传热面上的热流和温度都随时间改变。按照热流体与冷流体的流动方向来分：顺流式、逆流式、错流式、混流式。按照传送热量的方法来分：间壁式、混合式、蓄热式等三大类。其中间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。 目前在发达的工业国家热回收率已达96 % ,换热设备在石油炼厂中约占全部工艺设备投资的35 %～40 %。其中管壳式换热器仍然占绝对的优势, 约70 %。其余30 %为各类高效紧凑式换热器、新型热管和蓄热器等设备, 其中板式、板翅式、热管及各类高效传热元件的发展十分迅速。随着工业装置的大型化和高效率化, 换热器也趋于大型化, 并向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。当今换热器的发展以CFD (Computational Fluid Dynamics) 、模型化技术、强化传热技 术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系。 管壳式换热器： 管壳式换热器又称为列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器，结构一般由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。目前，国内外工业生产中所用的换热设备中，管壳式换热器仍占主导地位，虽然它在换热效率、结构紧凑性和金属材料消耗等方面不如其它新型换热设备，但它具有结构坚固，操作弹性大，适应性强，可靠程度高，选材范围广，处理能力大，能承受高温高压等特点，所以在工程中仍得到广泛应用。以下是几种常见的管壳式强化换热器。 螺旋槽管换热器，横纹管换热器，螺旋扁管换热器，螺旋扭曲管换热器，波纹管换热器，内翅片管换热器，缩放管换热器，波节管管