模块3传热操作教案.docx
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模块3传热操作教案
模块三传热操作
项目1认识换热器
【教材版本】李祥新、朱建民主编《化工单元操作》,高等教育出版社2009年3月出版。
【教案目标】
1.通过换热器的拆装实训,掌握换热器的基本结构、工作原理及特点。
2.培养规范的拆装和测量操作习惯,养成严谨的工作态度。
【教案重点、难点】
重点:
换热器的基本结构
难点:
各种换热器的特点
【教案方法】
采用项目教案法,以行动导向来进行学习,调动学生的学习积极性,注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。
根据本项目特点,采用“导入——演示——实训——评价——讲授——讨论”的教案过程,先让学生在完成具体项目的过程中熟悉相应单元操作,然后通过相关知识的学习达到教案目标。
【学时安排】8学时
【教案建议】
先通过例子导入本项目的工作任务,根据要求布置实训任务,演示实训操作方法,指导学生按步骤完成实训项目。
然后,在学生预习的基础上学习传热的相关知识。
【教案过程】
一、导入
在化工生产中,常常需要对原料进行加热或冷却;在化学反应中,需要及时移出或补充热量以保持最佳反应温度;某些单元操作<如蒸发、蒸馏和干燥等)需要输入或输出热量,以保证操作的正常进行。
此外,设备和管道的保温,生产过程中热量的综合利用及余热回收等都涉及传热问题。
换热器是用来进行物料之间热量传递的设备,它在设备投资和能量消耗方面均占有很大的比例。
二、教师讲授及演示实训步骤
1.布置实训任务:
认识列管式换热器,熟悉换热器的结构,并拆装管箱。
2.引导学生先大致了解换热器装置,提高学生学习兴趣。
图3-1列管式换热器
三、学生实训
指导学生按工艺卡片进行实训。
初步认识——观察详细结构——拆装换热器管箱——察看材质——分析加工方式——察看安装方式
四、检查评价
学生自查实训情况,各组比较操作情况及数据的准确性,选出最佳操作人员。
五、相关知识
在学生预习及实训操作的基础上,由教师讲授与学生讨论相结合,完成以下内容的学习。
在化工生产过程中,传热通常是在两种流体间进行的,故称换热。
用于交换热量的设备称为换热器。
学生自学讨论内容
1.按其用途换热器分为哪几类?
2.按其作用原理换热器分为哪几类?
应用于什么场合?
3.按传热面的形状和结构换热器分为哪几类?
教师讲解内容
1.列管式换热器<管壳式换热器)
是一种通用的标准换热设备,应用广泛,在换热设备中占主导地位。
特点:
结构简单、坚固耐用、用材广泛、清洗方便、适用性强。
表3-3列管式换热器的分类
名称
结构
特点
应用
固定管板式换热器
如图3-2所示,由壳体、封头、管束、管板等部件构成,管束两端固定在两管板上
优点是结构简单、紧凑、管内便于清洗。
缺点是壳程不能进行机械清洗,且当壳体与换热管的温差较大<>50℃)时产生的温差应力具有破坏性,需在壳体上设置膨胀节
适用于壳程流体清洁且不结垢,两流体温差不大或壳程压力不高的场合
浮头式换热器
如图3-3所示,一端管板不与壳体固定连接,可以在壳体内沿轴向自由伸缩,该端称为浮头
优点是壳体或换热管受热膨胀时,互不约束,消除了热应力;管束可以从壳体内抽出,便于清洗。
缺点是结构复杂,造价高
适用于壳体与管束温差较大或壳程流体容易结垢的场合
U形管式换热器
如图3-4所示,只有一个管板,管子成U形,管子两端固定在同一管板上,管束可以自由伸缩,解决了热补偿问题
优点是结构简单,运行可靠,造价低,管间清洗较方便。
缺点是管内清洗较困难;管板利用率低
适用于管、壳程温差较大或壳程介质易结垢而管程介质不易结垢的场合
填料函式换热器
管板只有一端与壳体固定,另一端采用填料函密封,管束可以自由伸缩,不会产生热应力
优点是结构较简单,造价低;管束可以从壳体内抽出,管、壳程均能进行清洗,维修方便。
缺点是填料函耐压不高<<4.0MPa);壳程介质会通过填料函外漏
适用于管壳程温差较大或介质易结垢,需要经常清洗,且壳程压力不高的场合
图3-2固定管板式换热器结构图
图3-3浮头式换热器结构图
图3-4U型管换热器结构图
多管程换热器:
流体在管束内来回流过多次,改善换热器的传热。
常见的有二、四管程。
在壳体内可安装折流挡板,使壳程流体造成扰动,以改善壳程传热。
学生自学讨论内容
4.对照实物或图片,分析以下各种换热器的结构、特点及适用场合。
套管式换热器、蛇管式换热器、夹套式换热器、螺旋板式换热器、翅片式换热器、平板式换热器、板翅式换热器
图3-5套管式换热器结构图
图3-6常用蛇管的形状
图3-7夹套式换热器
图3-8螺旋板式换热器
图3-9翅片管式换热器和翅片管 图3-10平板式换热器 图3-11板翅式换热器 教师讲解内容 2.热管换热器 热管换热器是一种新型的高效换热器,换热器由热管束构成,中间用隔板把冷热流体隔开。
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