专利名称：传热实训装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化工教学实训装置，具体涉及传热操作学员的岗位职业能力教学训练和考核的传热实训装置。
背景技术：
在化工生产和其它许多工业生产中，传热操作是一种十分重要而基础的操作。目前，对传热操作学员进行培训的传热实训装置都是固定传热介质、传热列管和控制方案，传热装置简单，不能真正代表繁杂多种的实际传热生产装置，培训过程中也只能让学员进行简单的装置开、停车训练，训练项目单一；此外，实训装置设计呆板，无法发挥学员的主观能动性，使培训过程枯燥、乏味，只能让学员通过实训验证书本上个别传热知识点，而对传热理论的整体掌握、系统学习、传热装置运行过程中可能发生的故障分析、排除等训练内容却 无从考虑，导致学员无法通过培训掌握传热过程的基本理论和基本操作技能，难以满足企业对人才培养的要求。因此，人们迫切需要一种功能完善、能让学员自行设计换热方案并进行操作、排除故障训练的实训装置。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的传热实训装置训练项目单一，设计呆板，学员无法通过培训掌握传热过程的基本理论和基本操作技能，难以满足企业对人才培养的要求的问题，提供一种可有效拓展实训功能和训练项目、加强学员自主思考设计换热方案、提高学员分析问题、解决问题能力的传热实训装置。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是
一种传热实训装置，包括蒸汽发生器和换热器壳体，其特征在于还包括温度信号选择开关、第一控制方式选择开关、第二控制方式选择开关、并列安装在换热器壳体内的若干根列管和安装在换热器壳体内的若干根螺旋管，所述蒸汽发生器通过自动调节阀将产生的蒸汽送入换热器壳体内，所述各列管、螺旋管的进口分别通过截止阀与外部的冷流体相连接，所述温度信号选择开关选择接收各列管、螺旋管出口流体的温度信号，所述第一控制方式选择开关选择接收通过流量控制回路传送的蒸汽流量信号和通过压力控制回路传送的换热器壳体内的压力信号对自动调节阀进行控制，所述第二控制方式选择开关通过温度控制回路接收温度信号选择开关传送的温度信号后给自动调节阀或液位控制回路进行控制。前述的传热实训装置，其特征在于所述列管包括两根普通列管、内加螺旋导流板列管和管内外预结垢列管，所述内加螺旋导流板列管内设有螺旋导流板，所述管内外预结垢列管的内外表面均结有一定厚度的垢层。前述的传热实训装置，其特征在于所述若干根螺旋管包括直径和长度分别相等、螺旋弯曲半径不同的大螺旋管和小螺旋管。前述的传热实训装置，其特征在于所述与换热器壳体、列管、螺旋管相连接的各个管路上均设有长软管。
前述的传热实训装置，其特征在于所述各列管、螺旋管与截止阀相连接的各个管路上还设有流量显示器。前述的传热实训装置，其特征在于所述换热器壳体上设有现场温度计。前述的传热实训装置，其特征在于所述换热器壳体上还设有不凝气体放空阀。本发明的有益效果是本发明选用了安全、无毒的水蒸汽作为热流体，除了可以供学员进行实训装置的开、停车、负荷调节操作训练外，学员还可以自行选择冷流体(空气或水)、换热不同的列管及控制方案，自主思考设计实训方案，能有效帮助学员对传热过程的理解，树立诸多重要的传热工程观点，训练传热过程的实际操作能力，提高对传热过程中故障的观察发现、分析判断、排除处理能力。本传热实训装置还通过设置的各种故障来增强学员进行分析、思考，查找产出故障的各种可能的原因并逐一进行排除，最终找到故障的真正原因，及时采取有针对性措施，消除偏离、排除故障，实现传热装置的正常运行。本发明有效地拓展了传热实训装置的功能和训练项目，通过学员的自主思考设计换热方案，帮助学员对传热过程理解，树立诸多重要的传热工程观点，训练传热过程的实际操作能力，提高对传热过程中故障的观察发现、分析判断、排除处理能力。
图1为本发明的传热实训装置的结构示意图。图2为本发明的内加螺旋导流板列管内设有的螺旋导流板的结构示意图。附图标记含义为
I :蒸汽发生器；2 :流量控制回路；3 :第一控制方式选择开关；4 :自动调节阀；5 :压力控制回路；6 :长软管；7 :液位控制回路；8 :弟二控制方式选择开关；9 :温度控制回路；10 现场温度计；11 :温度信号选择开关；12 :普通列管；13 :螺旋导流板；14 :内加螺旋导流板列管；15:管内外预结垢列管；16:不凝气体放空阀；17:换热器壳体；18:流量显示器；19 :大螺旋管；20 :小螺旋管；21 :截止阀；22 :温度显示器；23 :冷流体空气；24 :冷流体水；25 :疏水器。
具体实施例方式下面将结合说明书附图，对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。如图I所示，本发明的传热实训装置，传热实训装置，包括蒸汽发生器I、换热器壳体17、温度信号选择开关11、第一控制方式选择开关3、第二控制方式选择开关8、并列安装在换热器壳体17内的若干根列管和安装在换热器壳体17内的若干根螺旋管,所述蒸汽发生器I通过自动调节阀4将产生的蒸汽送入换热器壳体17内，所述各列管、螺旋管的进口分别通过截止阀21与外部的冷流体相连接，所述温度信号选择开关11可以选择接收各列管、螺旋管出口流体的温度信号，所述第一控制方式选择开关3能够选择接收通过流量控制回路2传送的蒸汽流量信号和通过压力控制回路5传送的换热器壳体内的压力信号对自动调节阀4进行控制，第二控制方式选择开关8能通过温度控制回路9接收温度信号选择开关11传送的温度信号后给自动调节阀4或液位控制回路7，实现各种不同的控制方式。流量控制回路2、压力控制回路5、液位控制回路7和温度控制回路9中均配有自动调节阀4，用于监控传热控制过程中自动调整换热器的水蒸气流量、压力、冷凝水液位、冷流体的出口温度参数和设定置值保持一致，这里选用的流量控制回路2代号为FIC101，压力控制回路5代号为PIC106，液位控制回路I代号为LIC106，温度控制回路9代号为TIC108。所 述列管包括两根普通列管12、内加螺旋导流板列管14和管内外预结垢列管15，所述内加螺旋导流板列管14内设有螺旋导流板13，螺旋导流板13的具体形状如图2所示，所述管内外预结垢列管15的内外表面均设有垢层，所述若干根螺旋管包括直径和长度相等、螺旋弯曲半径不同的，螺旋弯曲半径较大的为大螺旋管19，螺旋弯曲半径较小的为小螺旋管20，其中普通列管12、内加螺旋导流板列管14、管内外预结垢列管15、大螺旋管19、小螺旋管20，分别用于换热管进行水蒸汽加热冷流体的空气或水的换热操作。所述与换热器壳体、列管、螺旋管相连接的各个管路上均设有长软管6，长软管6可以使换热器实现水平和垂直放置的转换，便于学员多方位的观察换热器在控制过程中的内部的现象。所述各列管、螺旋管与截止阀21相连接的各个管路上还设有流量显示器18，代号为FI102-FI108，用于显示冷流体空气或者水的流量，还设有温度显示器22，代号为TI 105，用于显示冷流体空气或者水的进口温度。所述换热器壳体17上设有现场温度计10，用于显示换热器内的温度。所述换热器壳体17上还设有不凝气体放空阀16，用于设置传热操作故障，训练学员对传热过程中故障的观察发现、分析判断、排除处理能力。所述换热器壳体17安装有疏水器25，疏水器25用于对换热器进行排水阻汽。本发明的传热实训装置具体工作过程如下首先蒸汽发生器I将水蒸汽送入换热器壳体17内，然后通过截止阀21控制将冷流体空气23或冷流体水24，送入普通列管、内加螺旋导流板列管14、管内外预结垢列管15、大螺旋管19或小螺旋管20任一列管或螺旋管中，通过温度信号选择开关11选取对应的冷流体的出口温度值(冷流体的进口温度值通过观察温度显示器22得到)，通过第一控制方式选择开关3和第二方式选择开关8实现FIC101、PIC106、TIC108、LIC106的手动、自动和串级控制等多种控制方式，达到通过控制载热体流量、传热温差、传热面积等控制传热速率的目的。当冷流体空气23或冷流体水24流过某一列管与管外水蒸汽进行传热时，学员可以通过第一控制方式选择开关3选择PIC106自动控制，实现通过调节传热温度差来控制传热速率。当冷流体空气23或冷流体水24流过某一列管与管外水蒸汽进行传热时，学员通过第一控制方式选择开关3选择FIClOl (流量控制)的自动控制，实现通过调节载热体流量来控制传热速率。当冷流体空气23或冷流体水24流过某列管与管外水蒸汽进行传热时，学员通过第二控制方式选择开关8选择LIC106 (液位控制)串级控制，实现通过调节传热面积来控制传热速率。还有，当换热器壳体17旋转至水平放置时，通过截止阀21控制将冷流体空气23和冷流体水24，分别送入两根普通列管12内，学员可以清晰地观察到内部流动水的换热管表面产生冷凝水的速率远大于内部流动空气的换热管表面产生冷凝水的速率，使学员更直观的理解液体的对流给热系数远大于气体的对流给热系数；通过截止阀21控制将冷流体水24，分别送入普通列管12、内加螺旋导流板列管14、管内外预结垢列管15，当进入各列管冷流体水24的流量相同时，学员可以清晰地观察到内加螺旋导流板列管14表面产生冷凝水的速率最大，普通列管12其次，管内外预结垢列管15最小，以冷流体空气23进行换热，可以得到相同的结论，揭示了在换热过程中强化传热的措施。当冷流体空气23或冷流体水24以相同流量流过大螺旋管19和小螺旋管20，与管外水蒸汽进行换热时，弯曲半径较大的螺旋管19的出口温度小于弯曲半径较小的螺旋管20的出口温度，这样学员可以很容易的发现螺旋管的弯曲半径越小，对流给热系数越大。在传热实训装置开车控制过程中，不打开不凝气体放空阀16以排除不凝气体，可以设置水蒸汽冷凝一侧因存在不凝气体而导致传热速率下降的故障，便于学员锻炼排除故障，使传热实训装置的正常运行的能力。综上所述，本发明的传热实训装置选用了安全、无毒的水蒸汽作为热流体，除了可以供学员进行实训装置的开、停车、负荷调节操作训练外，学员还可以自行选择冷流体(空 气或水)、换热不同的列管及控制方案，自主思考设计实训方案，能有效帮助学员对传热过程的理解，树立诸多重要的传热工程观点，训练传热过程的实际操作能力，提高对传热过程中故障的观察发现、分析判断、排除处理能力，通过设置的各种故障来增强学员进行分析、思考，查找产出故障的各种可能的原因并逐一进行排除，最终找到故障的真正原因，及时采取有针对性措施，消除偏离、排除故障，实现传热装置的正常运行，还能够有效地拓展了传热实训装置的功能和训练项目，通过学员的自主思考设计换热方案，帮助学员对传热过程理解，树立诸多重要的传热工程观点，训练传热过程的实际操作能力，提高对传热过程中故障的观察发现、分析判断、排除处理能力。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.传热实训装置，包括蒸汽发生器(I)和换热器壳体(17)，其特征在于还包括温度信号选择开关(11)、第一控制方式选择开关(3)、第二控制方式选择开关(8)，并列安装在换热器壳体(17)内的若干根列管和安装在换热器壳体(17)内的若干根螺旋管,所述蒸汽发生器(I)通过自动调节阀(4)将产生的蒸汽送入换热器壳体(17)内，所述各列管、螺旋管的进口分别通过截止阀(21)与外部的冷流体相连接，所述温度信号选择开关(11)选择接收各列管、螺旋管出口流体的温度信号，所述第一控制方式选择开关(3)选择接收通过流量控制回路(2)传送的蒸汽流量信号和通过压力控制回路(5)传送的换热器壳体(17)内的压力信号对自动调节阀(4 )进行控制，所述第二控制方式选择开关(8 )通过温度控制回路(9 )接收温度信号选择开关(11)传送的温度信号后给自动调节阀(4)或液位控制回路(7)进行控制。
2.根据权利要求I所述的传热实训装置，其特征在于所述列管包括两根普通列管(12)、内加螺旋导流板列管(14)和管内外预结垢列管(15)，所述内加螺旋导流板列管(14)内设有螺旋导流板(13)，所述管内外预结垢列管(15)的内外表面均结有一定厚度的垢层。
3.根据权利要求I或2所述的传热实训装置，其特征在于所述螺旋管包括直径和长度分别相等、螺旋弯曲半径不同的大螺旋管(19)和小螺旋管(20)。
4.根据权利要求3所述的传热实训装置，其特征在于所述与换热器壳体(17)、列管、螺旋管相连接的各个管路上均设有长软管(6)。
5.根据权利要求4所述的传热实训装置，其特征在于所述各列管、螺旋管与截止阀(21)相连接的各个管路上还设有流量显示器(18 )。
6.根据权利要求5所述的传热实训装置，其特征在于所述换热器壳体(17)上设有现场温度计(10)。
7.根据权利要求6所述的传热实训装置，其特征在于所述换热器壳体(17)上还设有不凝气体放空阀(16)。
全文摘要
本发明公开了一种传热实训装置，包括蒸汽发生器、换热器壳体、温度信号选择开关、两个控制方式选择开关和安装在换热器壳体内的若干根列管、螺旋管，所述蒸汽发生器通过自动调节阀将产生的蒸汽送入换热器壳体内，所述各列管、螺旋管的进口分别通过截止阀与外部的冷流体相连接，所述温度信号选择开关选择接收各列管、螺旋管出口流体的温度信号，所述两个控制方式选择开关能通过各控制回路实现各种不同的控制方式。本发明拓展了传热实训装置的功能和训练项目，学员能够自行选择换热介质、换热列管及不同的控制方案，自主思考设计实训方案，能有效帮助学员对传热过程的理解，树立诸多重要的传热工程观点，提高实际操作能力和在传热过程中故障的观察发现、分析判断、排除处理能力。
文档编号G09B9/00GK102622922SQ20121004928
公开日2012年8月1日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者蒋丽芬, 许宁 申请人:南京化工职业技术学院