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辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：基于废水和蒸汽的换热器温度控制系统设计
院（系）：电气工程学院
专业班级：测控112
学号：
学生姓名：
指导教师：
起止时间： 2014.12.15-2014.12.26
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器
注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，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。针对用热水和蒸汽的换热器加热冷物料的系统，采用分程控制系统作为控制方案，运用两个气开式阀门，实现分程控制。该系统通过温度变送器接收并传送热物料的温度，根据出口温度是否达到要求来控制蒸汽阀的开关，从而使物料出口温度保持在一定的值上。该控制方案简单方便，易于操作，且能源利用率高。通过Matlab仿真，仿真结果证明该控制方案可以满足要求，方案设计正确。
关键词：换热器；分程控制；气动阀；Matlab
目录
第1章绪论 (1)
第2章课程设计的方案论证 (2)
2.1系统对象特性分析 (2)
2.2系统方案论证 (2)
2.3确定设计方案 (3)
第3章各种仪表的设计选择 (5)
3.1变送器的选择设计 (5)
3.2执行器的选择设计 (6)
3.3控制器的选择设计 (7)
3.4PID控制算法 (9)
第4章系统仿真或模拟调试 (10)
第5章课程设计总结 (13)
参考文献 (14)
第1章绪论
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。换热器是化工、石油、钢铁、汽车、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。尤其在化工生产中，换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用甚为广泛。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
在换热器系统中，其出口介质温度的准确地测量和有效控制是优质、高产、节能和安全生产的重要条件。所以，换热器出口物料的控制是工业过程很重要的研究课题。通过调节载热体(蒸汽)的流量来控制换热器出物料的温度维持所需值，提高出口品质，保证产品质量，并最大限度地利用能源。目前，对换热器出口物料的控制大都采用传统的PID控制。但是，由于换热系统这种被控对象具有纯滞后、大惯性、参数时变的非线性特点，传统的PID控制往往不能满足其静态、动态特性的要求。在实际生产中有一种智能模糊控制技术，在换热器出口物料的控制中，从基本模糊控制器的结构、原理出发，分析影响系统性能的若干问题，对基本的模糊控制器的主要环节作了改进，提出了基于自调整加权因子的智能积分模糊控制器，该控制器控制规则采用带加权因子的解析表达式，并引入智能积分环节，通过MATLAB\SIMULINK工具仿真试验证明，该控制器提高了控制系统的动、静态性能,且具有结构简单、待整定参数少、控制规则简便、易实现、调试方便、适应性强等特点，成功地实现了换热器出口温度的控制。
设计和应用过程控制系统，必须充分注意提高工业生产的经济技术指标，通过自动控制手段来减少能量消耗，以提高经济效益。而在工业生产中，列如在印染、造纸醋酸乙烯等生产过程中，会产生很多废液，如果将其任意排放，对环境将会造成严重污染，并破坏生态平衡。本设计要求用热水和蒸汽用换热器对冷物料进行加热，其中所使用的热水即为工业废水。这样既将废水得到了合理利用节省了能源，又减少了污染保护了环境，符合现代化生产的要求。
第2章课程设计的方案论证
2.1系统对象特性分析
本次设计主要是综合应用所学知识，设计换热器温度控制系统，冷物料通过热交换器用热水（工业废水）和蒸汽对其进行加热，使换热器出口温度为某一定值。本设计工艺要求换热器出口温度在一个定值上，在正常情况下，热水阀全开仍不能满足出口温度要求时，调节输出信号同时使蒸汽阀打开，以满足出口温度的工艺要求。被控控制对象为物料出口温度，干扰因素是物料的流量。本设计的主要技术参数如下：
测量范围：0-180℃
控制温度：140±2℃
最大偏差：5℃；
2.2系统方案论证
影响一个生产过程正常操作的因素很多，但并非对所有影响因素都要进行控制。被控参数是一个输出参数，应为独立变量，与输入量之间应有单值函数关系。对于换热器过程控制系统，人们最关心的是对换热器中介质即冷流体的温度和压力的自动控制与调节，而在这两项当中，温度的自动调节又处于首位。因为出口水温直接影响产品质量、产量、效率及安全性，即本系统把换热器出口水温作为被控参数。根据设计要求并通过查阅资料，有两种方案可以实现换热器温度控制系统。
方案一：选择分程控制系统。选择出口物料温度作为被控参数，蒸汽和热水作为控制参数。选用两个阀门分别控制热水和蒸汽的流量，利用温度传感器将物料出口温度检测传给温度控制器，然后通过温度控制器控制两个阀门的开关动作从而完成对物料的加热。物料的出口温度有温度控制器监控，通过电气转换器传给阀门气压信号，控制阀门的开度，从而将物料出口温度控制在规定的数值。其工艺流程图如2.1所示。
图2.1 分程控制系统流程图
方案二：选择性控制系统。出口温度作为被控参数，在运行过程中，蒸汽和热水选用随出口温度的变化而变化。正常情况下，选择热水来进行加热，一旦出口温度达不到要求，选用蒸汽加热。其工艺流程图如2.2所示。
图2.2 选择性控制系统流程图
2.3确定设计方案
经过对比可以看到，选择控制系统只能在热水和蒸汽中选择一个作为加热介
质，无法满足蒸汽热水同时加热。相反分程控制系统可以满足要求，因此本设计选择使用分程控制系统。在这个系统中，温度控制器采用反作用方式，蒸汽阀、热水阀都采用气开形式。在正常情况下，控制器输出信号在一定范围内，热水阀工作，蒸汽阀关闭，以节省蒸汽。当换热器受扰动使出口温度下降时，温度控制器输出信号增加，热水阀全开仍无法稳定出口温度时，蒸汽阀开始打开，以满足被加热物料所需的热量，确保出口温度温度。反应开始前，温度测量值小于设定值，调节器输出气压小于0.06MPa，热水阀打开，对物料加热。反映开始后，物料出口温度不断增加，由于调节器的正作用，当调节器输出气压大于0.06MPa而出口温度尚未达到设定值时，蒸汽阀打开，同时对冷物料加热。
设计该系统的系统框图如下所示。
图2.3 分程控制系统框图
第3章各种仪表的设计选择
3.1变送器的选择设计
本设计要求测温范围为0~180℃，可以采用热电偶或热电阻温度变送器。经过查阅资料，适合的有PT100热电阻温度变送器和T型热电偶变送器。T型热电偶仪表上最大可设温度范围为-200℃～400℃，热电阻PT100的可用温度范围为-200℃～+200℃。PT100范围比较接近，精度比T型热电偶要高，而且热电阻感温接触面积大，热电偶感温处只是一个点，因而PT100的准确性要高。综上选择PT100温度变送器，型号为LM-PT100。该变送器具体参数如下，实物图如图3.1所示。
采集温度范围为－200℃～+200℃
显示精度0.1℃
综合精度0.3℃
输出信号：1~5V
图3.1LM-PT100传感器
3.2执行器的选择设计
执行器是控制系统的终端控制元件，是重要的环节，气动调节阀在常用的执行器中约占85%以上。调节阀按调节仪表的控制信号，直接调节流体的流量，在控制系统中起着十分重要的作用。调节阀的选型按照工艺和自控专业提出的各项要求进行。在选型中主要考虑以下各个方面：流体的性状、静压、温度、压差、腐蚀性、对阀的泄漏要求、阀的动作方式、管道配置、以及流通能力和可调范围等。
本设计采用分程控制，热水和蒸汽分别采用一个调节阀来实现，根据安全要求采取气开形式，由于本控制系统的泄漏量要求严格，压差较少，因此选用直通单座阀最为合适。
经过查阅资料，热水阀选择Z673H型气动调节阀，流量特性为直线流量特性。该产品在生产与应用过程中不断消化与吸收国内外类似产品结构及制造工艺的先进特点。不断提高产品的科技含量，从一些技术细节着手，完善了阀门的综合性能。该产品通过配用电磁阀等附件可以完成开、关两位置的动作的自动控制，用户可根据实际需要进行选择，特别适合于造纸行业在管道上作调节和节流使用。其技术参数如下：
工作介质：液体介质
工作压力：0.015~0.2MPa
环境温度：-10~100℃
工作电压：220V AC
图3.2 Z673H型调节阀
蒸汽调节阀选择ZZV型气体流量调节阀,具有直线流量特性，该调节阀采用顶部导向结构，配用多弹簧执行机构，具有结构紧凑、重量轻、动作灵敏、流体通道呈S流线型、压降损失小、阀容量大、流量特性精确、拆装方便等优点。广
泛应用于精确控制气体、液体等介质的工艺参数如压力、流量、温度、液位保持在给定值。特别适用于允许泄漏量小，阀前阀后压差小的高粘度，含有悬浮物和颗粒状物质流体的调节，可避免结焦、堵塞、便于自净与清洗的场合。
工作压力：0.03~0.4MPa
适用流体温度：-200~450℃
泄漏等级：IV级
图3.3 ZZV型调节阀
3.3控制器的选择设计
控制器在自动控制系统中的地位和作用是十分重要的。当干扰作用于被控过程时，其被控参数发生变化，使相应的测量值偏离给定值而产生偏差。控制器则根据偏差大小，按照一定的规律使其输出变化，并通过执行器改变控制参数，使被控参数回到给定值，从而抵消干扰对被控参数的影响。所以控制器具有把在干扰作用下偏离给定值的被控参数重新拉回到给定值上的功能。
根据设计要求接控制系统，选择DDZ-Ⅲ型控制器。DDZ-Ⅲ型控制器的作用是将变器送来的1~5V DC测量信号与1~5V DC给定信号进行比较得到偏差信号，然后再将其偏差信号进行PID运算，输出4~20mA DC信号，最后通过执行器，实现对过程参数的自动控制。
控制器的输入偏差大于零（ε>0）时，对应的输出信号变化量大于零（y>0），称为正作用控制器。如控制器的输入偏差小于零（ε<0）时，对应的输出信号变化量大于零（y>0），称为反作用控制器。根据执行器和生产过程的特性，为了构成一个负反馈控制系统，必须正确地确定控制器的正/反作用，否则整个控制系统无法正常运行。控制器是选择正作用还是反作用的，可通过正/反作用切换开关进行选择。本设计控制器选用正作用
综上所述本设计选择DT2031型控制器，选用正作用。该控制器为DDZ-Ⅲ型仪表，其具体参数如下，实物图如3.4所示。
输入信号：1~5V
输出信号：4~20mA
工作电压：220V.AC
超前时间Tb：0～99.99%
滞后时间Ts: 0～99.99%
微分增益Kd：0～100%
图3.4 DT2031控制器
3.4 PID 控制算法
PID 控制是偏差比例（P ），偏差积分（I ）和偏差微分（D ）控制的简称。PID 控制器作为线性控制器，它根据给定值r(t)与实际输出值y （t ）构成控制偏差e(t)：e(t)=r(t)－y(t)将偏差按比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，从而对被对象进行控制，故称为PID 控制器。在模拟调节控制系统中，控制规律表达式如下：
])
()(1)([)(0
dt t de dt t e t e t U t d i p T T k ?++= （3-1） 式中，u(t)－调节器的输出信号e(t)－调节器的偏差信号，它等于测量值与给定值之差kp －调节器的比例系数Ti －调节器的积分时间Td －调节器的微分时间PID 控制器各控制环节的作用如下：比例环节：为了及时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t)，以最快速产生控制作用，使偏差向减少的趋势变化。积分环节：为了保证被控制量y(t)在稳定时对给定量r(t)的无静差控制，即当闭环系统处于稳定状态时，则此时控制输出量和控制偏差量都保持在某一个常值上。
积分作用的强弱决于积分时间常数，积分时间常数越大积分作用越弱，反之则越强。微分环节：为了改善闭环系统的稳定性和动态响应的速度，能反映偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。
对于本设计而言，选用的为分程控制系统，相当于两个单回路控制系统，对与每一个回路都是比例积分作用，其控制规律表达式为：
])(1)([)(0
?+=t
i
p dt t e t e t U T
k （3-2）
第4章 系统仿真或模拟调试
本设计使用Matlab 进行仿真，根据前几章的分析可知，当只有热水加热时，整个系统相当于一个单回路控制系统，而当热水无法满足要求同时用蒸汽加热时，可将两者合并，同样可以看作单回路。两个阀门上的传递函数为：
1
1+=s G A （4-1）
整个系统中的主参数传递函数为：
e s
G 52
01s 100s 1
-++= （4-2）
在Matlab 进行仿真，仿真框图如图4.1所示。
图4.1 仿真框图
根据选定的调节规律以及系统的参数要求，计算出本系统的调节器参数值。
将其输入仿真的PID中，得到PID设置参数如图4.2所示
图4.2 PID参数
根据上图的仿真框图进行仿真，其仿真结果如图4.2所示。
图4.3 仿真波形图
本设计时基于热水和蒸汽的换热器温度控制系统，在该系统中，热物料的出
口温度干扰因素为物料的流量，在仿真中加入干扰信号后，对其再次仿真，得到的干扰仿真波形图如4.4所示。
图4.4 施加干扰输出波形
第5章课程设计总结
本次设计是基于热水和蒸汽的换交换器温度控制系统，使用工业废水和蒸汽作为加热介质，对冷物料进行加热，并使其保持在一定的数值。经过查阅资料，本设计采用了分程控制系统，并根据设计要求，选择了合适的传感器、控制器、执行器以及电气转换器。所选的器件都具有可靠性高、适应性强、经济性好的特点，充分满足了设计的经济适用原则。
控制规律是进行过程控制设计的重要环节，了解调节控制规律对控制质量的影响，合理选择气动阀的气开气关形式和控制器正反作用以及合理选择控制规律，是制定方案及系统仿真的关键步骤。
本设计完成总体设计后，选择了Matlab对设计进行仿真实验。Matlab具有功能强大的数值运算功能，强大的图形处理能力，高级但简单的程序环，丰富的工具箱，非常适合本次设计的方针要求。通过PID参数的设定，利用Matlab仿真，输出了该系统的波形，直观的显示了整个系统的控制规律。通过仿真得到了准确的数据，通过比较，说明了本设计是正确的，满足设计任务书中的各项要求，本次设计圆满完成。
参考文献
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一换热器结构形式的选择 螺旋板式操作温度在300～400℃以下，整个换热器焊为一体，密封性良好螺旋板换热器直径在1.5m之内，板宽200～1200mm，板厚2～4mm，两板间距5～25mm，可用普通钢板和不锈钢制造，目前广泛用于化工、轻工、食品等行业。其具有以下特点： (1)总传热系数高由于流体在螺旋形通道内受到惯性离心力的作用和定距柱的干扰，低雷诺数(Re=1400～1800)下即可达到湍流，允许流速大(液体为2m/s，气体为20m/s)，故传热系数大。 (2)不易结垢和堵塞由于流速较高且在螺旋形通道中流过，有自行冲刷作用，故流体中的悬浮物不易沉积下来。 (3)能利用低温热源由于流道长而且两流体可达到完全逆流，因而传热温差大，能充分利用温度较低的热源。 (4)结构紧凑由于板薄2～4mm，单位体积的传热面积可达到150～500m2/m3。 相对于螺旋板式换热器，板式换热器处理量小，受密封垫片材料性能的限制，其操作温度一般不能高于200℃，而且需要经常进行清洗,不适于用在蒸汽冷凝的场合。 综上原因，选择螺旋板式换热器作为蒸汽冷凝设备。 二大流量换热器选型参数 1 一次侧介质质量流量 按最大质量流量14t/h进行计算 2 饱和蒸汽压力 换热器饱和蒸汽入口处的最高压力在2.0MPa左右 3 饱和蒸汽温度 饱和蒸汽最高温度按照214℃进行计算 3 温度t℃ 0 2 4 6 8 压力密度压力密度压力密度压力密度压力密度
4 一次侧（高温侧）、二次侧（低温侧）的进出口温度 热侧入口温度 T1=214℃ 热侧出口温度 T2=50℃ 冷侧进口温度 t1=40℃ 冷侧出口温度 t2=60℃ 三 总传热量(单位:kW)计算 有相变传热过程计算公式为： )t -(t .)T -(T .r .122S c c h h h c q c q q Q =+= 其中r .h q 是饱和蒸汽凝结所放出的热量； )T -(T .2S h h c q 是饱和水温度降至目标温度时所需放出的温度；)t -(t .12c c c q 是冷却水吸收的热量。 式中：Q ------换热量，KW h q ------饱和蒸汽的质量流量，Kg/s ，此处取14t/h 即3.89 Kg/s r ----------蒸汽的汽化潜热，KJ/Kg ，2.0MPa 、214℃条件下饱和蒸汽的气化潜 热值为890.0KJ/Kg S T ----------饱和蒸汽入口侧压力下水的饱和温度，在2.0MPa 时，水的饱和温度 为214℃
哈尔滨工程大学本科生课程设计（三）蒸汽发生器设计说明书 姓名：李金珂 学号：2010151928 院系名称：核科学与技术学院 专业名称：核工程与核技术 指导教师：谷海峰 2013年11月
前言 在压水堆核电机组中，蒸汽发生器作为反应堆冷却剂系统（一回路系统）和蒸汽与动力转换系统（二回路系统）的枢纽，是核电机组运行的关键设备之一。一方面，二回路系统中的水在蒸汽发生器中通过换热分离得到的干燥蒸汽，是推动汽轮机组发电的直接动力，因此蒸汽发生器产生蒸汽的品质是影响核电站功率与效率的主要因素。另一方面，蒸汽发生器也是阻隔一回路系统中放射性换热介质的重要屏障，对核电设施的安全运转起着决定性作用。然而，蒸汽发生器体积庞大，结构复杂，制造要求严格，技术密集程度高，从设计和制造两方面都堪称当代热交换器技术的最高水平。 从设计的角度来看，蒸汽发生器的结构和参数，必须在安全的前提下，保证提供给核电机组在任何运行工况下所需要的符合规定品质要求的蒸汽量，并适当地改善各个环节的技术经济指标。首先，蒸汽发生器的设计选材和结构尺寸必须以绝对安全为目标，排除任何可能加速老化、腐蚀的因素，保证一回路系统和二回路系统在运行过程中的完全隔离。另外，蒸汽发生器的容量应最大限度地满足功率负荷的需要，并确保产生蒸汽的纯度。同时，蒸汽发生器的设计应该简单紧凑，应以便于制造、便于安装、便于发现并排除故障、便于清洁维护为着眼点，提高蒸汽发生器在制造和运行过程中的经济性。 因此，蒸汽发生器的设计对压水堆来说是非常具有挑战性的课题。 本次课程设计针对立式U型管自然循环蒸汽发生器进行一系列的设计，包括热力设计计算、水动力设计计算、结构设计和强度设计，并绘制蒸汽发生器总图及部件图。 依据本次课程设计的目标、设计过程及设计结果，编制此说明书以对此次课程设计进行较为详尽的说明。在课程设计过程中，曾得到孙中宁老师的详细讲解、得到谷海峰老师、丁铭老师的耐心指导，在此深表感谢。 由于时间紧迫以及蒸汽发生器设计的复杂性，加上本身能力所限，本设计中不足之处在所难免，希望各位读者批评指正。 李金珂 2013.11
概述 本规范描述了组合式空调机组的设计参数、性能要求、设计工况及各元件设计和选型方法。组合式空调机组基本型号有24个，功能段包括混合段、初效过滤段、中效过滤段、表冷段、热盘管段、电加热段、各种加湿、风机段、消声段等二十余种功能段。 组合式空调机组的长、宽、高是按模数进行设计，标准规定：1M=158mm，基本命名方式为：MKZXXXX，前两为数字表高度上的模数，后两位表示宽度上的模数，尺寸的计算方法为：L=XX*158+50（70）（面板厚度为30mm时取50，面板厚度为50mm时取70）。 组合式空调机组的具体命名方法可参阅组合式空调机组产品分类与型号命名（） 组合式空调机组的基本设计工况： 混合段、初效过滤段、中效过滤段、表冷段、热盘管段、电加热段、加湿段、风机段、消声段等进行自由组合，对空气的进行处理，满足客户对空气洁净度和舒适度、环境噪声的需求。 第一章换热器设计计算方法 换热器用来实现空气与热源载体——水进行能量交换的设备，是空调末端产品中最重要的部件之一。主要构件有进出水管、集水管、铜管、翅片、U型管、端板等，下面主要介绍表冷器大小、翅片形式、铜管大小等的选择，其结构上的知识不做介绍。 我们公司换热器的命名方法： 换热器的中文名称加三个主参数，即：换热器 M*N*L，M表示换热器厚度方向铜管排数，N表示换热器高度方向的铜管数，L表示换热器有效长度（即换热铜管长度），如：换热器 4*20* 1500，表示4排换热器，高度方向有20根管，换热器铜管的有效长度为1500。换热器的其他构件相关尺寸都是以这三个基本参数为依据换算而来。 换热器M×N×L（换热器系列部件图样代号及名称） MK．HRQ3Z 换热器8×24×2015（换热器系列部件图样代号及名称） 表示换热管规格为φ16、总水管通径为DN65（3型管）、8排（M=8）换热管、每排管数 为24（N=24）、换热器迎风面长度或换热管有效长度为2015mm（L=2015）的左式换热器。 具体名称命名方式可参阅换热器命名。 换热器的设计： 一、基本参数的设计： M 一般尽量按客户要求选择，在客户没有要求的情况下，我们根据N、L的值，加上我们的经验公式（见后）进行计算。 N、L 根据我们规划的段位尺寸，保证换热器在表冷段中便于安装，且有最大的换热面积和迎风面积，具体的段位尺寸见组合空调标准段位图。 二、翅片和铜管的选择 目前我们公司有波纹片、开窗片、平片三种翅片形式。波纹片主要是与φ16铜管配套，开窗片、平片与φ铜管配套。风机盘管主要采用φ铜管套平片，空调箱按风量区别，5000m3/h以上的采用φ16铜管套波纹片，5000m3/h以下的采用φ铜管套开窗片。 波纹片与φ16铜管换热器特点：风阻较小，换热能力较小。开窗片与φ的换热器特点：风阻较大，换热能力较大。平片与φ的换热能力最小。
散热器选型计算说明书 一、根据客户提供的工艺参数： 蒸汽压力：10kgf/cm2温度：175℃ 热空气出风温度150℃温差按15℃，闭式循环 烤箱内腔尺寸：716*1210*4000MM 风量G=6000-7000M3/H 补新风量为20% 二、选型计算： 1．满足工艺要求的总负荷 Q1=0.24Gγ（Δt）=0.24×6500×0.9×15 =21060Kcal/h Q2=0.24Gγ（Δt2）=0.24×6500×20%×1.0×125 =39000 Kcal/h 总热负荷Q=Q1+Q2=60060Kcal/h 2．根据传热基本方程式Q=KA△Tm △T m=△Tmax - △Tmin ln△Tmax/△Tmin =（100-20）-(175-150) ln(75/30) =47.4℃ 则换热面积A=Q / ψK△Tm 根据我公司产品性能及工艺要求，初选换热系数K=33Kcal/h·m2·℃ 则换热面积A=60060 / 1.0×（33×47.4） =38.4m2 设计余量取18% 则总换热面积A=45m2
根据空气阻力小，风速较低，受风面积较大的原则，初选风速V=4m/s 则所需排管受风表面积=6500 /（3600×4）=0.45m2 根据客户提供空间尺寸，推荐参数800×500mm，受风面积为： 0.4m2 所以，初选散热器换热面积为45 m2 表面管数：11根. ￠18X2.0-38不锈钢铝复合管. 排数：8排. 3．性能复核计算： 1）此散热器净通风截面积为0.4m2 2）实际风速V=6500/（3600×0.4×0.55）=8.2m/s 查表知此温度下的空气比重γ=0.95KG/M3 5）根据我公司的散热管性能曲线图，当片距为3.0mm Vr=7.8kg/ m2·s时，散热管的空气阻力h=3.6mmWg 6)该散热排管8排，其空气阻力h=3.6×8=29mmWg 此空气阻力远小于900Pa 的风压，所以，我公司所选型号: SGL-8R-11-800-Y，换热面积为45 m2， 迎风尺寸：800X500mm。符合设计要求。 以上选型供参考。 广州捷玛换热设备有限公司 2017-03-02
换热器的设计 换热器概述 换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。换热器随着换热目的的不同，具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器，再沸器和热交换器等。由于使用条件的不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。 换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有: ①热负荷及流量大小； ②流体的性质； ③温度、压力及允许压降的范围； ④对清洗、维修的要求； ⑤设备结构、材料、尺寸、重量； ⑥价格、使用安全性和寿命； 按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型
式的换热器。其中，管型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、适应高温高压等优点，应用最为广泛。 管型换热器主要有以下几种形式： （1）固定管板式换热器：当冷热流体温差不大时，可采用固定管板的结构型式，这种换热器的特点是结构简单，制造成本低。但由于壳程不易清洗或检修，管外物料应是比较清洁、不易结垢的。对于温差较大而壳体承受压力较低时，可在壳体壁上安装膨胀节以减少温差应力。 （2）浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接，称为固定端。另一端管板不与壳体连接而可相对滑动，称为浮头端。因此，管束的热膨胀不受壳体的约束，检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。适用于冷热流体温差较大，壳程介质腐蚀性强、易结垢的情况。 （3）U形管式换热器换：热效率高，传热面积大。结构较浮头简单，但是管程不易清洗，且每根管流程不同，不均匀。 表1-1 换热器特点一览表
燃气节能蒸汽机 使 用 说 明 书
一、产品简介 燃气节能蒸汽机由燃气蒸箱改进而来，整机由燃气电磁阀（可人工调节控制火力大小）、自然引风火排燃烧器、电子点火器、304 不锈钢板式换热器、水位控制箱、强排抽风机、智能控制总成、等要件构 产品工作流程图： 二、产品技术参数及结构
额定电压AC220/50Hz 蒸汽出口规格DN25 外牙 进水口规格DN15 外牙 进气口规格DN15 外牙 排污口规格DN25 外牙 风机功率(W)120 蒸汽温度（℃）100 挂耳 风压开关 观火窗 应急启动按钮 蒸汽出口排烟口排污口进气口 进水口
蒸汽机顶部板蒸汽机底部板 三、开关方法 第1 步打开进水阀门，确保有自来水进入本机水箱，待水箱注满水后(约3 分钟)方可开机，否则按操作开关时会有缺水告警。 第2 步检查蒸汽阀门是否开启，蒸汽管道是否畅通。检查燃气管道连接是否正常。 第3步打开燃气阀门，设备点火完成，并正常工作，开机完成。 第4 步打开电源开关或接通主机电源（AC220V/50Hz）。 四、关闭方法 第1 步关闭燃气阀门。 第2 步关闭电源开关或切断主机电源（AC220V/50Hz），关机完成。 五、使用注意事项 1.开机前，先打开进水阀门，经过大约 3 分钟进水，以确保本机水位达到开机标准，若达不到机器设 定的水位，主机不会启动且会发出告警，当水位达到开机标准时才会自动开机；
2.打开电源开关（接通电源），本机会发出一声自检提示声，然后自动开机。在此过程中无需任何操作。 如有异常，设备会停止运行并发出告警提示音； 3.本机装有自动熄火安全保护装置，意外熄火时电磁阀会自动切断电路，停止燃烧。如经常熄火，请通 知当地售后服务部门及时处理； 4.使用过程中，如嗅到燃气臭味时应立即关闭燃气总阀，检查供气通道是否有泄漏，此时切勿开关电 器和点火，待查明原因并修复后再重新开机； 5.使用过程中，如发现蒸汽从本机顶端或周围缝隙泄漏，应立即关机进行检查，防止意外发生，同时报 告当地售后服务部门及时处理； 当长时间不使用时，请将气源阀门关闭，并拔出电源插头 六、日常保养须知 1.每累计使用时间8 小时，需要将机器底部的排污阀打开，排放自来水中的杂质和蒸发过程中生成的水 垢，对于每天使用时间超过4 个小时的情况，必须每天定时进行排污，可以大幅度提高设备的使用寿命； 2.经常检查供气软管是否完好无损（如有无老化，裂纹等现象），经常用肥皂水在软管接驳处检查有无 气泡出现，判断是否有漏气现象，定期更换橡胶软管； 3.经常注意检查有无漏水现象发生； 4..使用中注意观察燃烧火焰是否正常； 5.注意日常保洁。先用湿布清洁机器外表，然后用干布抹干，不易清除的污垢可用中性洗涤剂擦除； 6.对于塑料部件、印刷面、喷涂面，不宜使用天那水、汽油等强力洗涤剂清洗； 7.点火电极部位有脏物时可用干布擦拭干净，以保证点火质量； 8.经常检查并清理供水管、蒸汽管，避免因管道堵塞、破裂而影响正常使用； 9.在正常使用每三个月应请专业维修人员对蒸汽机进行一次全面的维护保养；
目录 1、目录 1 2、选型公式 2 3、选型实例一（水－水） 3 4、选型实例二（汽－水） 4 5、选型实例三（油－水） 5 6、选型实例四（麦芽汁－水） 6 7、附表一（空调采暖，水－水）7 8、附表二（空调采暖，汽－水）8 9、附表三（卫生热水，水－水）9 10、附表四（卫生热水，汽－水）10 11、附表五（散热片采暖，水－水）11 12、附表六（散热片采暖，汽－水）12
板式换热器选型计算 1、选型公式 a 、热负荷计算公式：Q=cm Δt 其中：Q=热负荷（kcal/h ）、c —介质比热（Kcal/ Kg.℃）、m —介质质量流量（Kg/h ）、Δt —介质进出口温差（℃）（注：m 、Δt 、c 为同侧参数） ※水的比热为1.0 Kcal/ Kg.℃ b 、换热面积计算公式：A=Q/K.Δt m 其中：A —换热面积（m 2）、K —传热系数（Kcal/ m 2.℃） Δt m —对数平均温差 注：Ｋ值按经验取值（流速越大，Ｋ值越大。水侧板间流速一般在0.2～0.8m/s 时可按上表取值，汽侧 板间流速一般在15m/s 以时可按上表取值） Δt max - Δt min T1 Δt max Δt min Δt max 为（T1-T2’）和（T1’-T2）之较大值 Δt min 为（T1-T2’）和（T1’-T2）之较小值 T T1’ c 、板间流速计算公式： T2 其中V —板间流速（m/s ）、q----体积流量（注意单位转换，m 3/h – m 3/s ）、 A S —单通道截面积（具体见下表）、n —流道数 2、板式换热器整机技术参数表： 计压力1.0Mpa 、垫片材质EPDM 、总换热面积为9 m 2 板式换热器。 注：以上选型计算方法适用于本公司生产的板式换热器。 选型实例一（卫生热水用：水-水） Ln Δt m =
电加热蒸汽发生器原理概述 电加热蒸汽发生器是我们常使用的蒸汽发生器类型，它使用方便、操作简单，经济实惠，应用领域广泛，因此受到大家的欢迎。 面我们先学习下诺贝思蒸汽发生器的基本知识，再进行电加热 蒸汽发生器的介绍。 蒸汽发生器基本知识： 1、蒸汽发生器的特点 1、蒸汽发生器燃烧稳定; 2、能在较低的运行压力下，获得较高的工作温度 3、供热温度稳定，能精确地进行调整，热效率高 4、蒸汽发生器运行控制和安全检测装置完备。 2、蒸汽发生器的安装调试 1，检查水、气管道密封性是否良好。 2，检查电器线路，尤其是加热管上的连接线是否连接和接触良
好。 3，检查水泵工作是否正常。 4，初次加热时要观察压力控制器的灵敏度（在控制范围之内）及压力表读数是否准确（指针是否零）。 5，必须接地保护。 3、蒸汽发生器的保养 1、每次试用期要检查是否打开进水阀，严禁干烧 2、每次（天）使用后要排污（必须留1-2kg/c m任力后打开排污 阀，把锅炉内污垢完全排出）。 3、每次排污完毕后建议开启所有阀门，关闭电源。 4 、每个月加次除垢剂及中和剂（按说明添加）。 5、定期检查线路，对老化的线路及电器进行更换。 6、定期打开加热管彻底清理一次发生器炉内水垢。 7、每年要对蒸汽发生器进行年检（送当地锅炉检验所），安全阀、压力表必须校验。 4、蒸汽发生器使用注意事项
1、必须及时排污，否则影响制气效果及机器寿命。 2、严禁在带汽压时紧固零部件，以免造成损伤。 3、严禁在有气压状态下，关闭出气阀门，进行关机冷却。 4、请匆碰撞玻璃液位管，使用中若发现玻璃管碎裂应立即关闭电源和进水管，设法把压力降低为0 排空水后更换液位管。 5、严禁在满水（严重超过水位计最高水位）状态下加热工作。 电加热蒸汽发生器介绍 一、电加热蒸汽发生器工作原理 电加热蒸汽发生器主要由供水系统、自控系统、炉胆与加热系统及安全保护系统等组成。它的基本工作原理是：通过一套自动控制装置，确保运行过程中液体控制器或高、中、低电极探棒反馈控制水泵的开启、闭合、供水量长短、炉胆加热时间；由压力继电器调定的最高蒸汽压力随着蒸汽的不断输出，炉胆水位不断下降，当处于低水位 机械式）、中水位（电子式）时，水泵自动补水，到高水位时，水泵停止补水；与此同时，炉胆内电热管继续加热，源源不断产生蒸汽，面板上或顶端上部的指针式压力表即刻显示蒸汽压力数值，整个过程均可通过指示灯自动显示。 二、电加热蒸汽发生器具有的特点 电蒸汽发生器主要用于食品加工业，医疗行业，食品，机械，生物化工等行业，今天小编给大家介绍一下电蒸汽发生器的特点：
热交换器的选型和设计指南 2换热器的分类及结构特点。...................... 3换热器的类型选择......................... 4无相变物流换热器的选择....................... 5冷凝器的选择............................ 6蒸发器的选择........................... 7换热器的合理压力降......................... 8工艺条件中温度的选用....................... 9管壳式换热器接管位置的选取..................... 10结构参数的选取.......................... 11管壳式换热器的设计要点...................... 12空冷器的设计要点........................ 13空冷器设计基础数据........................
1概述 本工作指南为工艺系统工程师提供换热器的选型原则和工艺参数的选取及计算方法。 2换热器的分类及结构特点。 表2-1换热器的结构分类
3换热器的类型选择 换热器的类型很多，每种型式都有特定的应用范围。在某一种场合下性能很好的换热器，如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。 因此，针对具体情况正确地选择换热器的类型，是很重要的。换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有： 1）热负荷及流量大小 2）流体的性质 3）温度、压力及允许压降的范围 4）对清洗、维修的要求 5）设备结构、材料、尺寸、重量 6）价格、使用安全性和寿命 在换热器选型中，除考虑上述因素外，还应对结构强度、材料来源、加工条件、密封性、安全性等方面加以考虑。所有这些又常常是相互制约、相互影响的，通过设计的优化加以解决。针对不同的工艺条件及操作工况，我们有时使用特殊型式的换热器或特殊的换热管，以实现降低成本的目的。因此，应综合考虑工艺条件和机械设计的要求，正确选择合适的换热器型式来有效地减少工艺过程的能量消耗。对工程技术人员而言，在设计换热器时，对于型式的合理选择、经济运行和降低成本等方面应有足够的重视，必要时，还得通过计算来进行技术经济指标分析、投资和操作费用对比，从而使设计达到该具体条件下的最佳设计。 3.1 管壳式换热器 管壳式换热器的应用范围很广，适应性很强，其允许压力可以从高真空到 41.5MPa,温度可以从-100 ° C以下到1100° C高温。此外，它还具有容量大、结构简单、造价低廉、清洗方便等优点，因此它在换热器中是最主要的型式。 3.2 特殊型式的换热器 特殊型式的换热器包括有：板式换热器、空冷器、多管式换热器、折流杆式换热器、板翅式换热器、螺旋板式换热器、蛇管式换热器和热管换热器等。它们的使用
电加热换热器技术方案 1、本技术书为电加热换热器的最低限度的技术要求。本文件连同订货合同/设备数据表以及相关图纸等一起构成对电加热换热器在购买、设计、制造、检验、试验等方面的基本要求。 2、卖方对本技术规范的严格遵守并不意味着可以解除对电加热换热器的正确设计、选材、制造等以及满足规定的工艺技术要求的责任。卖方将进行正确的设计、选材、制造并提供一套能符合规定要求的设备和材料。 3、凡对于一个完整的可操作的系统的必备要求，而未列入本规范者也属于本规范范围。 二、制作标准及规范 1、产品的设计、制造、检验、试验等应符合下列标准和规范以及有关的法规要求。 HG20592～20635-2009 《钢制管法兰、垫片、紧固件》 GB/T700-1988 《碳素结构钢尺寸、外形、重量及允许偏差》 GB/T709-1988 《热轧钢板和钢带尺寸、外形、重量及允许偏差》 GB/T709-1988 《热扎不锈钢尺寸、外形、重量及允许偏差》 GB/T13306-1991 《标牌》 GB/T13927-2008 《工业阀门压力试验》 HG20592～20635-2009 《钢制管法兰、垫片、紧固件》 GB HX102-1993 《化工机械设备焊接标准》 HG JQ13.1-1998 《化工防腐标准》 JB932-1999 《水处理设备制造技术》 GB/T15464-1995 《仪器仪表通用包装技术要求》 GB50050-2007 《工业循环冷却水处理设计规范》 HG/T20524-2006 《化工企业循环冷却水处理加药装置设计统一规定》 HG/T2160-2008 《冷却水动态模拟实验方法》 HG/T3523-2008 《冷却水化学处理标准腐蚀试片技术条件》 2、试验标准 投标方需进行下列内容的试验： (1)水压试验；(2)性能和机械运转试验；3、其他的常规检验和试验。 所有承压零、部件，按规定的压力，用清水做液压试验。液压试验压力为设计压力的1.5 倍，保压时间至少应为30分钟。 设备的试验方法应按投标方执行的国家标准或企业标准。如有买卖双方约定的试验方法和标准则按此方法或标准执行
蒸汽发生器设计说明书 学院：核科学与技术学院 学号： 姓名： 指导教师：孙中宁 时间：2012年1月11日
目录 第一章绪论 第二章蒸汽发生器的设计 2.1给定条件 2.2蒸汽发生器的热力计算 2.3蒸汽发生器的水动力计算 2.4运动压头计算 2.5循环倍率的选择 第三章结论与评价 第四章参考文献 附录1蒸汽发生器热力计算表 附录2蒸汽发生器水力计算表 附录3蒸汽发生器强度计算表
前言 在压水堆核电站中，蒸汽发生器是一回路系统中的一个主要设备，具有尺寸大，重量重，设计、制造复杂，作用大的特点，再设计和制造方面被称为当代热交换器技术的最高水平。长期以来国际上压水堆核电站蒸汽发生器经常发生传热管腐蚀破损，在可靠性上存在严重问题，是核蒸汽供应系统的唯一致命弱点，保证蒸汽发生器的制造质量有助于提高其安全可靠性。由于蒸汽发生器制造相当复杂，技术密集程度高，要求制造质量符合设计说明书上的要求，因此，设计说明书在蒸汽发生器的制造过程中就尤为重要。 本设计说明书是针对压水堆设计的立式U 型管自然循环蒸汽发生器。作者在参考了孙中宁老师编写的《“蒸汽发生器”课程设计指导书》和《核动力设备》，在阅读了大量文献后，提出了蒸汽发生器的一种新的方案设计，并进行了论证。通过强度计算和结构设计，确定了蒸汽发生器的结构尺寸，然后分别进行了蒸汽发生器的热力计算、水动力计算，希望能获得更佳的设计方案。 由于编者水平有限，实践经验不足，加之时间仓促，设计说明书中难免有疏漏和错误之处，诚恳希望读者批评指正。
第一章绪论 蒸汽发生器的发展现状 蒸汽发生器是核电动力设备中的一个主要部件，产生汽轮机所需蒸汽的换热设备。在核能反应堆中，核能产生的热量由冷却剂带出，通过蒸汽发生器传给二回路的给水，使其产生具有一定压力、一定温度和一定干度的蒸汽，此蒸汽再进入汽轮机中做功，转换为电能或机械能。在这个能量转换过程中，蒸汽发生器既是一回路设备，又是二回路设备，所以被称为一、二回路的枢纽。实际运行经验表明，蒸汽发生器能否安全、可靠地运行，对整个核动力装置的经济性和安全性具有十分重要的影响。 国外压水堆核电站的运行经验表明，蒸汽发生器的性能（无论是静态性能还是动态性能）均能满足使用要求，但在可靠性方面却难以令人满意。在运行中发生蒸汽发生器传热管破损事故的装置数目，接近压水堆动力装置总数的一半。各国都把研究和改进蒸汽发生器当做完善压水堆核电技术的重要环节，并制定了庞大的研究计划，主要包括蒸汽发生器的热工水利分析；腐蚀理论和传热管材料的研制；无损探伤计数；振动、磨损、疲劳研究；改进结构设计，减少腐蚀化学物的浓缩；改进水质控制等。
热交换器设计 在采用一体化布置的高温气冷堆中，为了使预应力混凝土压力容器体积不致过大，蒸汽发生器应尽量紧凑，严格限制受热面空间布置，并要求其具有较高的功率密度。因此，一体化布置的高温气冷反应堆主要选用直流型多头螺旋管式蒸汽发生器。 本文从实际工程设计出发，对多头螺旋管式蒸汽发生器的设计进行了研究，提出了多头螺旋管束受热面结构的设计方法，推荐了螺旋管内外的传热系数和压降的计算关系式。根据所提出设计方法和螺旋管内外的传热系数和压降的计算关系式对260MW蒸汽发生器进行了设计计算。 由于螺旋管具有占地面积小、传热系数大、结构紧凑、易于清洗、污垢热阻小等优点，不仅在核反应堆，而且在直流锅炉、急冷锅炉、各种石油化工设备中的换热器，热交换器都有相当广泛的应用。因此本文得到的结果不仅适用于高温气冷反应堆的蒸汽发生器，而且适用于各种工业设备中的螺旋管式换热器和螺旋管式热交换器。 - I -
- II - 主要符号表 英 文 字 母 pf c 液体比热，W /kg ℃； D 螺旋直径，m ； c D 中心柱直径，m ； d D 套筒直径，m ； d 管子外径，m ； i d 管子内径，m ； aeff n i F F F ,, 所示的修正系数，无因次； G 质量流速，kg/sm 2； H 管束高度，m ； h 螺旋管导程，m ； mac h 对流放热系数，W/m 2℃； mic h 核沸腾放热系数，W/m 2℃； f K 液体的导热系数，W/m ℃； L 螺旋管长度，m ； M 头数，个； Nu 努塞尔特数，无因次； g Nu 汽相努塞尔特数，无因次； n 轴向方向管子排数，个； w g ,Pr 管壁温度确定的汽相pr 数，无因次； Pr 普朗特数，无因次； Re 雷诺数，无因次；
蒸汽发生器工作原理概述 现如今，市场上的蒸汽发生器五花八门，许多人一时不知如何抉择，尤其对于选择困难症的人更为艰难。那么，究竟该如何选择蒸汽发生器呢?诺贝思告诉你诀窍。 大家都知道，在买衣服时我们通常会考虑衣服价格、款式、质量等因素。然而，在购买蒸汽发生器时，我们考虑的因素当然会不一样，此时，以下4个因素就显得格外重要： 1、企业荣誉资质。由于许多蒸汽发生器企业并不在我们所在的城市，而我们也不会专程去厂家了解蒸汽发生器的真实情况，再者，蒸汽发生器由于体积大、质量重等退换也将带来不便。由于以上种种问题，选择一个有资质、信誉好的企业必然成为了重中之重。而选择取得特种设备制造许可证的老牌厂家自然放心； 2、企业是否有独立的研发中心。对于科技来说，自主研发是再重要不过了，拥有自主研发的蒸汽发生器企业技术先进、专业安全，可大大提高生产效率，减少不必要的麻烦； 3、企业是否拥有生产厂房。拥有生产厂房的蒸汽发生器企业，在价格上自然比没有的优惠许多。没有中间商赚差价，没有代理收取佣金，与厂家直接联系，并说明自己的需求，这才是真正的便宜； 4、企业文化。不可否认的是，一个企业的文化对其产品有举足轻重的影响。我们在选择蒸汽发生器时，自身利益才是我们最终考虑的问题，而选择“用户至上”的企业才能真正解决自身问题。 蒸汽发生器(俗称锅炉)是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。 2014年9月20日，国家科技重大专项高温气冷堆核电站的核心设备蒸汽发生器，近日完成首套螺旋盘管组件的安装，标志着我国高温气冷堆蒸汽发生器主要制造工艺瓶颈获得突破。 因为蒸汽发生器和常规的锅炉不一样，因为它不需要年检，所以最近有很多的用户问我蒸汽发生器的原理，蒸汽发生器是怎么工作的，今天就由我给大家分析一下蒸汽发生器的工作原理 蒸汽发生器在水汽系统方面，给水在加热器中加热到一定温度，经给水管道进入省煤器，进一步加热以后送入锅筒，与锅水混合后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。水在水冷壁管内吸收炉膛辐射热形成汽水混合物经上升管到达锅筒中，由汽水分离装置使水、汽分离。 分离出来的饱和蒸汽由锅筒上部流往蒸汽机过热器,继续吸热成为450℃的过热蒸汽，然后送往汽轮机。在燃烧和烟风系统方面，送风机将空气送入空气预热器加热到一定温度。在磨煤机中被磨成一定细度的煤粉，由来自空气预热器的一部分热空气携带经燃烧器喷入炉膛。燃烧器喷出的煤粉与空气混合物在炉膛中与其余的热空气混合燃烧，放出大量热量。燃烧后的热烟气顺序流经炉膛、凝渣管束、过热器、省煤器和空气预热器后，再经过除尘装置，除去其中的飞灰，最后由引风机送往烟囱排向大气。 蒸汽发生器主要由供水系统、自控系统、炉胆与加热系统和安全保护系统等组成。它的基本工作原理是：通过一套自动控制装置，确保运行过程中液体控制器或高、中、低电极探棒反馈控制水泵的开启、闭合、供水量长短、炉胆加热时间；由压力继电器调定的最高蒸汽压力随着蒸汽的不断输出，炉胆水位不断下降，当处于低水位（机械式）、中水位（电子式）时，水泵自动补水，到高水位时，水泵停止补水；与此同时，炉胆内电热管继续加热，源源不断产生蒸汽，面板上或顶端上部的指针式压力表即刻显示蒸汽压力数值，整个过程均可通过指示灯自动显示。
纯蒸汽发生器操作手册 目录 1换热器原理 (6) 1.1蒸发原理 (6) 1.2控制系统原理 (7) 1.3支持机架 (8) 1.4饱和水及饱和蒸汽表 (8) 1.5操作流程 (10) 1.5.1待机状态 (10) 1.5.2开机前准备 (11) 1.5.3开机操作 (11) 1.5.3.1自动模式操作 (11) 1.5.3.2手动模式操作 (12) 1.5.4关机操作 (13) 1.6报警类型 (14) 1.6.1错误报警 (14) 1.6.2非关键性报警 (15) 1.6.3关键性报警 (15) 1.7供电中断和恢复 (15) 1.8操作模式 (16) 1.8.1手动模式 (16) 1.8.2自动模式 (16) 1.9报警描述 (17) 1.9.1工业蒸汽压力低“报警” (17) 1.9.3“纯蒸汽凝结水温度高”报警 (17) 1.9.4纯蒸汽凝结水温度低“报警” (18) 1.95“纯蒸汽压力下限”报警“ (18) 1.9.6纯蒸汽压力下限“报警” (18) 1.9.7蒸发器液位高“报警” (19) 1.9.8“工业蒸汽压力高”报警“ (19) 1.9.9工业凝结水温度低“报警“ (20) 1.9.11纯蒸汽凝结水温度显示错误“报警“ (20) 1.9.12工业蒸汽压力错误显示错误“报警“ (20) 1.9.13工业蒸汽压力错误显示 (21)
1.9.14纯蒸汽凝结水电导率错误显示 (21) 1.9.15纯蒸汽温度错误显示“报警“ (22) 1.9.16纯蒸汽压力错误显示“报警” (22) 2控制面板说明 (22) 2.1人机窗口HMI功能HMI (23) 2.2开关功能 (24) 2.2.1急停开关 (24) 2.2.2电源开关 (24) 2.3有纸记录仪 (25) 2.4图表记录 (25) 2.4.1设备铭牌标记 (25) 2.4.2电器警示 (25) 2.4.3设备配置元件标识 (25) 2.5蒸汽发生器操作前概述 (26) 2.5.1水位信号发生器 (26) 3纯蒸汽发生器操作前概述 (26) 3.1开机前设备检查 (26) 3.1.1检查设备的连接和拧紧 (27) 3.1.2检查设备的电力配线和控制连接 (27) 3.1.3检查设备控制气源 (27) 3.1.4检查工业蒸汽管路 (28) 3.1.6最后确认 (28) 3.1.7非维护性故障排除 (29) 3.1.7.1蒸汽调节阀故障 (29) 3.2准备开机 (30) 3.2.1HMI触摸屏功能说明 (30) 3.2.1.1HMI初始窗口功能 (30) 3.2.1.2HMI主菜单窗口功能 (33) 3.2.1.3HMI流程窗口功能 (34) 3.2.1.4HMI数据显示窗口功能 (36) 3.2.1.5HMI参数设置窗口功能 (37) 3.2.1.6HMI时间设置 (37) 3.2.1.7HMI报警状态窗口功能 (38) 3.3开机操作 (40) 3.3.1自动操作 (40) 3.3.2运行过程的调节 (41) 3.3.3HMI监视与控制 (43) 3.3.3.1HMI流程监视 (43) 3.3.3.2HMI数据监视 (45) 3.3.3.3HMI控制 (46) 3.3.3.3.1密码控制 (46)
“蒸汽发生器” 课程设计说明书
前言 蒸汽发生器是产生汽轮机所需蒸汽的换热设备。在核反应堆中，核裂变产生的能量由冷却剂带出，通过蒸汽发生器将热量传递给二回路的给水，使其产生一定的压力、温度和干度的蒸汽。此蒸汽再进入汽轮机中做功，转化为电能或者机械能。 在压水堆核电站中，蒸汽发生器是一回路系统中的一个主要设备，具有尺寸大，重量重，设计、制造复杂，作用大的特点，再设计和制造方面被称为当代热交换器技术的最高水平。实际运行经验表明，蒸汽发生器能否安全、可靠的运行，对整个核动力装置的经济性和安全可靠性有着十分重要的影响。长期以来国际上压水堆核电站蒸汽发生器经常发生传热管腐蚀破损，在可靠性上存在严重问题，是核蒸汽供应系统的致命弱点，保证蒸汽发生器的制造质量有助于提高其安全可靠性。由于蒸汽发生器制造相当复杂，技术密集程度高，要求制造质量符合设计说明书上的要求，因此，设计说明书在蒸汽发生器的制造过程中就尤为重要。 本设计说明书是针对压水堆设计的立式 U 型管自然循环蒸汽发生器。作者在参考了孙中宁老师编写的《“蒸汽发生器”课程设计指导书》和《核动力设备》，在阅读了大量文献后，提出了蒸汽发生器的一种新的方案设计，并进行了论证。通过强度计算和结构设计，确定了蒸汽发生器的结构尺寸，然后分别进行了蒸汽发生器的热力计算、水动力计算，希望能获得更佳的设计方案。
目录 第一章绪论 (1) 一、蒸汽发生器概述 (1) 二、蒸汽发生器的基本技术要求 (1) 三、蒸汽发生器的设计与计算 (2) 四、目的和要求 (3) 五、任务 (3) 第二章课程设计的具体内容 (4) 一、给定条件 (4) 二、蒸汽发生器的热力计算 (4) 三、蒸汽发生器的水动力计算 (5) 四、蒸汽发生器的强度计算 (8) 五、蒸汽发生器的结构设计 (9) 六、蒸汽发生器的总图绘制和部件图绘制 (9) 第三章课程设计计算过程 (10) 一、根据热平衡确定换热量 (10) 二、管径的选取以及传热管数目的确定 (10) 三、换热面积的计算 (11) 四、管束结构的计算 (12) 五、强度计算 (13) 六、主要管道内径的计算 (14) 七、一回路水阻力的计算 (15) 八、二回路水循环阻力的计算 (17) 1
换热器设计指南
1 总则 1.1 目的 为规范本公司工艺设计人员设计管壳式换热器及校核管壳式换热器而编制。 1.2 范围 1.2.1本规定规定了管壳式换热器的选型、设计、校核及材料选择。 1.2.2本规定适用于本公司所有的管壳式换热器。 1.3 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规定的引用而成为本规定的条款，凡注日期的应用文件，其随后所有的修改单或修改版均不适用本规定。凡不注日期或修改号（版次）的引用文件，其最新版本适用于本规定。 GB150-1999 钢制压力容器 GB151-1999 管壳式换热器 HTRI设计手册 Shell & tube heat exchangers——JGC 石油化工设计手册第3卷——化学工业出版社（2002） 换热器设计手册——中国石化出版社（2004） 换热器设计手册——化学工业出版社（2002） Shell and Tube Heat Exchangers Technical Specification ——SHESLL (2004) SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGERS——BP (1997) Shell and Tube Exchanger Design and Selection——CHEVRON COP. (1989) HEAT EXCHANGERS——FLUOR DANIEL (1994) Shell and Tube Heat Exchangers——TOTAL（2002） 管壳式换热器工程规定——SEI（2005） 2 设计基础 2.1 传热过程名词定义
2.1.1 无相变过程 加热：用工艺流体或其他热流体加热另一工艺流体的过程。 冷却：用工艺流体、冷却水或空气等冷剂冷却另一工艺流体的过程。 换热：用工艺流体加热或冷却另外一股工艺流体的过程。 2.1.2 沸腾过程 在传热过程中存在着相的变化—液体加热沸腾后一部分变为汽相。此时除显热传递外，还有潜热的传递。 池沸过程：用工艺流体、水蒸汽或其他热流体加热汽化大容积设备中的工艺流体过程。 流动沸腾：用工艺流体、水蒸汽或其他热流体加热汽化狭窄流道中的工艺流体过程。 2.1.3 冷凝过程 部分或全部流体被冷凝为液相, 热流体的显热和潜热被冷流体带走，这一相变过程叫冷凝过程。 纯蒸汽或混合蒸汽冷凝：用工艺流体、冷却水或空气，全部或部分冷凝另一工艺流体。 有不凝气的冷凝：用工艺流体、冷却水或空气，部分冷凝工艺流体和同时冷却不凝性气体。 2.2 换热器的术语及分类 2.2.1 术语及定义 换热器装置：为某个可能包括可替换操作条件的特定作业的一个或多个换热器；位号：设计人员对某一换热器单元的识别号； 有效表面：进行热交换的管子外表面积； 管程：介质流经换热管内的通道及与其相贯通部分； 壳程：介质流经换热管外的通道及与其相贯通部分； 管程数：介质沿换热管长度方向往、返的次数； 壳程数：介质在壳程内沿壳体轴向往、返的次数； 公称长度：以换热管的长度作为换热器的公称长度，换热管为直管时，取直管长度，换热管为U形管时取U形管直管段的长度； 计算换热面积：以换热管外径为基准，扣除伸入管板内的换热管长度后，计算得到的管束外表面积，对于U形管式换热器，一般不包括U形弯管段的面积；公称换热面积：经圆整后的计算换热面积；
热交换器的选型和设计指南内容 1 概述 2 换热器的分类及结构特点 3 换热器的类型选择 4 无相变物流换热器的选择 5 冷凝器的选择 6 蒸发器的选择 7 换热器的合理压力降 8 工艺条件中温度的选用 9 管壳式换热器接管位置的选取 10 结构参数的选取 11 管壳式换热器的设计要点 12 空冷器的设计要点 13 空冷器设计基础数据
1概述 本工作指南为工艺系统工程师提供换热器的选型原则和工艺参数的选取及计算方法2换热器的分类及结构特点。 3换热器的类型选择 换热器的类型很多，每种型式都有特定的应用范围。在某一种场合下性能很好的换热器, 如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。 因此，针对具体情况正确地选择换热器的类型，是很重要的。换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有： 1）热负荷及流量大小 2）流体的性质 3）温度、压力及允许压降的范围 4）对清洗、维修的要求 5）设备结构、材料、尺寸、重量 6）价格、使用安全性和寿命
在换热器选型中，除考虑上述因素外，还应对结构强度、材料来源、加工条件、密封性、安 全性等方面加以考虑。所有这些又常常是相互制约、相互影响的，通过设计的优化加以解决。 针对不同的工艺条件及操作工况，我们有时使用特殊型式的换热器或特殊的换热管，以实现 降低成本的目的。因此，应综合考虑工艺条件和机械设计的要求，正确选择合适的换热器型 式来有效地减少工艺过程的能量消耗。对工程技术人员而言，在设计换热器时，对于型式的 合理选择、经济运行和降低成本等方面应有足够的重视，必要时，还得通过计算来进行技术 经济指标分析、投资和操作费用对比，从而使设计达到该具体条件下的最佳设计。 管壳式换热器 管壳式换热器的应用范围很广，适应性很强，其允许压力可以从高真空到 41.5MPa ,温度可 以从-100 °以下到1100°C 高温。此外，它还具有容量大、结构简单、造价低廉、清洗方便 等优点，因此它在换热器中是最主要的型式。 特殊型式的换热器 特殊型式的换热器包括有：板式换热器、空冷器、多管式换热器、折流杆式换热器、板翅式换 热器、螺旋板式换热器、蛇管式换热器和热管换热器等。它们的使用是受设计温度和设计压 力限制的。在下图中给出了特殊型式的换热器的适用范围，可供参考。 7001 -------------------------------------------- , 600- 500- 400 300- 表3- 1特殊型式换热器的使用范围 1C 0