1、任务二 二次盐水的精制 理解掌握流体传热的基本知识；掌握列管式换热器的基本类型和工作原理；掌握螯合树脂塔的基本结构与螯合树脂的离子交换机理；掌握二次盐水的工艺流程；掌握二次盐水精制生产过程的的异常情况分析与处理方法。二次盐水精制生产任务 从一次盐水工序送来的盐水，还不能直接送入离子膜电解槽内进行电解，用于电解槽盐水的纯度远远高于隔膜电解槽，它必须在原来一次盐水生产的基础上，再进行第二次精制。本工序要完成盐水精制工作任务。二次盐水精制工艺流程 图图2-1 二次盐水精制仿真操作工艺流程图二次盐水精制仿真操作工艺流程图 9.1多多Agent系统简述系统简述第九章 多Agent系统ofof315 5弱
2、定义：Agent一般用以说明一个软硬件系统。它具有自治性，社会性，反映性，能动性等特性。9.1.1概念概念1.Agent强定义：Agent不仅具有以上的特性，而且具有知识、信念、义务、意图等人类才具有的特性。强定义更加强调人格化概念的Agent的心智要素。一般而言，可以认为Agent是一个能够感知外界环境并具有自主行为能力的以实现其设计目标的自治系统。它运行于复杂和不断变化的动态环境中，能有效地利用环境中各种可以利用的数据、知识、信息和计算资源，准确理解用户的真实意图，为用户提供迅捷、准确和满意的服务。9.1多多Agent系统简述系统简述第九章 多Agent系统ofof316 6关于MAS，百
3、度百科给出的定义是由多个Agent组成的集合，其多个Agent成员之间相互协调，相互服务，共同完成一个任务。它的目标是将大而复杂的系统建设成小的、彼此互相通信和协调的，易于管理的系统。2.多Agent系统（MAS）MAS作为解决复杂系统的一个有效方法，能够利用并行分布式处理技术和模块化设计思想，把复杂系统划分成相对独立的Agent子系统，通过Agent之间的共同协作来完成对复杂问题的求解。在一个MAS中，各Agent成员之间是独立自主的，其自身的目标和行为不受其它Agent成员的限制，可以采用不同的设计方法和计算机语言开发而成，没有全局数据，也没有全局控制，是一种开放的系统，Agent加入和离
4、开都是自由的。9.1多多Agent系统简述系统简述第九章 多Agent系统ofof317 7MAS的体系结构是指MAS中Agent间的信息关系和控制关系，以及问题求解能力的分布模式，通过定义Agent之间的权威关系，为Agent提供了一种交互框架。9.1.2 MAS9.1.2 MAS的结构的结构MAS的体系结构可以有三种形式：集中式、分布式和混合式。（1）集中式结构（2）分布式结构（3）混合式结构9.1多多Agent系统简述系统简述第九章 多Agent系统ofof318 8MAS用于解决实际问题，其特性因为应用的不同领域而有所不同，主要有以下一些特点：9.1.3特点及分类特点及分类1.特点（1
5、）由于Agent可以是不同的个人或组织采用不同的设计方法和计算机语言开发而成，因而可能是完全异质和分布的；（2）在MAS中，每个Agent是自治的，各自按照自己的方式异步地运行自己的进程，解决给定的子问题，自主地推理和规划并选择适当的策略，并以特定的方式影响环境；（3）MAS支持分布式应用，具有良好的模块性、易于扩展、设计灵活简单。在其实现过程中，不追求单个庞大复杂的体系，而是按面向对象的方法构造多层次，多元化的Agent以降低各个Agent问题求解的复杂性从而降低整个系统的复杂性；（4）MAS是一个集成系统，各Agen之间互相通信彼此协调，并行地求解问题，能有效地提高问题求解的能力；（5）多
6、Agent技术打破了人工智能领域仅仅使用一个专家系统的限制，在MAS环境，各领域的不同专家可能协作求解某一个专家无法解决或无法很好解决的问题，提高系统解决问题的能力。9.1多多Agent系统简述系统简述第九章 多Agent系统ofof319 99.1.3特点及分类特点及分类2.分类（1）根据Agent的自主性分类1）由控制Agent和被控Agent构成的系统：Agent之间存在较强的控制关系，每个Agent或对其他Agent具有控制作用，或受控于对它具有权威的Agent。在这类系统中，被控Agent的行为受到约束，自主程度较低。2）自主Agent构成的系统：Agent自主地决策，产生计划，采取
7、行动。Agent之间具有松散的社会性联系。Agent通过与外界的交互，了解外部世界的变化，并从经验中学习增强其求解问题的能力以及与相识者建立良好的协作关系。在这类系统中，自主Agent之间的协作关系是互惠互利的关系，当目标发生冲突时，通过协商来解决。3）灵活Agent（即半自主的Agent）构成的系统：Agent进行决策时，某些问题在一定程度上需要受控于其他Agent，大部分情况下要求Agent完全自主地工作。在这类系统中，Agent之间通常是松散耦合，具有一定的组织结构，通过承诺和组织约束相互联系。9.1多多Agent系统简述系统简述第九章 多Agent系统ofof3110109.1.3特点
8、及分类特点及分类2.分类（2）根据对动态性的适应方法分类 1）系统拓扑结构不变，即Agent数目、Agent之间的社会关系等都不变。Agent内部结构固定，基本技能不变，通过重构求解问题的方式来适应环境；Agent通过自重组来适应环境，例如修改调整自己的知识结构、目标、选择等。2）系统拓扑结构改变Agent数目不变，每个Agent的微结构稳定，可以修改Agent间的关系和组织形式；可增减Agent数目，可以动态创建和删除Agent。9.1多多Agent系统简述系统简述第九章 多Agent系统ofof3111119.1.3特点及分类特点及分类2.分类（3）根据系统功能结构分类 1）同构型系统，即
9、每个Agent功能结构相同；2）异构型系统，Agent的结构、功能、目标都可以不同，由通信协议保证Agent间协调与合作的实现。（4）根据Agent关于世界知识的存储分类 1）反应式多Agent系统；2）黑板模式的多Agent系统；3）分布存储的多Agent系统。（5）根据控制结构分类 1）集中控制：由一个中心Agent负责整个系统的控制、协调工作；2）层次控制：每个Agent控制处于其下层的Agent的行为，同时又受控于其上层的其他Agent；3）网络控制：由信息传递构成的控制结构，且该控制结构是可以动态改变的，可以实现灵活控制。二次盐水精制通常采用三台螯合树脂塔串联流程，从一次盐水（凯膜过
10、滤器过滤和调酸后）工序送来合格的一次盐水首先经过盐水预热器，加热到6065后，从树脂塔顶部盐水进口送入，流经塔内的树脂床，从塔底流出后再到另一塔的顶部盐水进口，同样进入塔内的树脂床层从塔下部流出，而第三塔可进行树脂再生或如前两塔一样串入盐水系统使用，从最后一台树脂塔内流出的盐水中Ca2+和Mg2+的总硬度就完全可以小于20PPb，汇总进入去离子精制盐水罐内，供离子膜电解槽电解使用。二次盐水精制工艺流程二次盐水精制工艺流程叙述二次盐水精制工艺流程图图图2-2 二次盐水精制工艺流程图二次盐水精制工艺流程图二次盐水精制工序对原料一次盐水的质量指标要求项目控制要求项目控制要求NaCl（g/l）2903
11、10SiO2（mg/l）15PH值810ClO-（mg/l）无温度（）655ClO3-（g/l）15Ca2+Mg2+（mg/l）4SO2-（g/l）57Sr2+（mg/l）2.5ss（mg/l）1（Ca、Mg固体物除外）Ba2+（mg/l）0.5其他重金属（mg/l）0.2Fe2+（mg/l）0.5表表2-1 供给二次精制工序的一次盐水质量指标供给二次精制工序的一次盐水质量指标 根据树脂塔的工作温度要求，盐水的温度达到655，才能使树脂塔内的鳌合树脂的活性达到最佳工作状态，那么就要对盐水进行预热升温。二次盐水精制任务完成的基础条件传热图图2-3 水水-蒸汽传热过程操作工作流程图蒸汽传热过程操作
12、工作流程图二次盐水精制任务完成的基础条件传热二次盐水精制任务完成的基础条件传热 水水-蒸汽传热操作实训技能目标要求蒸汽传热操作实训技能目标要求 会操作蒸汽发生器并能熟练地控制蒸汽压力。能独立开启循环水泵，并根据要求进行调节流量的大小。能独立操作水蒸汽给热系数测定的实训的控制面板。了解间壁式传热元件,掌握给热系数测定的实验方法；测定水在圆形直管内的强制对流给热系数；了解影响给热系数的因素和强化传热的途径；了解热电阻测温方法、涡轮流量计测流量方法，学会使用变频器。一一 传热的基础理论传热的基础理论（一）传热在化工生产中的应用 化工生产中的传热问题有两大类：化工生产中的传热问题有两大类：1、强化传热
13、过程，如各种换热设备设备中的传热。2、削弱传热过程，如对设备和管道的保温，以减少热损失。传热的基础理论 凉水塔：用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等，经过水冷却塔降温之后再循环使用，这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。（二）工业生产上的换热方式（二）工业生产上的换热方式1.直接混合式换热 是指冷、热流体直接接触，在混合过程中进行传热。这种传热方式速度快、效率高、设备简单，但只适用于用水来冷凝水蒸汽等允许两种流体直接接触混合的场合。实例：实例：传热的基础理论 传热的基础理论传
14、热的基础理论图图2-4 直接接触式换热直接接触式换热 2.蓄热式换热 这种形式的换热通常是在一个被称为蓄热器的设备内进行的，蓄热器内装有耐火砖一类的固体填充物，用来贮藏热量。传热的基础理论图图2-5 蓄热式换热蓄热式换热 3.间壁式换热传热的基础理论图图2-6 列管式换热器列管式换热器 这类换热的特点是冷、热流体被一固体壁面隔开，分别在壁面的两侧流动，互不相混合。传热时热流体将热量传给固体壁面，再由壁面传给冷流体。间壁式换热器适用于两股流体间需要进行热量交换而又不允许直接相混的场合。传热的基础理论传热的基础理论传热的基础理论图图2-7 沉浸蛇管换热器沉浸蛇管换热器图图2-8 喷淋蛇管换热器喷淋
15、蛇管换热器传热的基础理论传热的基础理论图图2-9 夹套式换热器夹套式换热器传热的基础理论传热的基础理论（三）传热的基本方式（三）传热的基本方式图图2-10 传热方式传热方式 1.1.热传导（导热）热传导（导热）定义定义：不同温度的物体之间通过直接接触，或同一物体中不同温度的各部分之间，由于分子、原子或自由电子等微粒的热运动而发生的热量传递是热传导。特点：特点：物体内的分子或质点不发生宏观的运动。需要传热媒介。发生场合：发生场合：导热一般发生于固体、静止的流体或与层流流体流动方向垂直的传热。注意：注意：热传导不能在真空中进行。传热的基础理论 2.2.对流传热对流传热 定义：对流传热是指流体中质点
16、发生宏观相对位移而引起的热交换。特点：流体质点发生了宏观相对位移，需要传热媒介。分类：自然对流强制对流 发生场合：发生于流体中。化工生产中的对流传热是指流体与固体壁面间的传热。传热的基础理论 3.3.热辐射热辐射 定义：定义：因热的原因物体发射辐射能并在周围空间传播而引起的传热。特点：特点：不仅有能量的传递，同时还伴有能量形式的转换；不需要传热媒介。发生场合：发生场合：任何物体只要在绝对零度以上，都能发射辐射能，但只有物体的温度差别较大时，辐射传热才能成为主要的传热方式。传热的基础理论传热的基础理论 (四）四）稳定传热和不稳定传热稳定传热和不稳定传热 稳定传热：在传热过程中，传热面上各点的温度
17、因位置不同而不同，但不随时间而改变的传热。注意：在稳定传热的情况下，单位时间内所传递的热量是不变的。连续生产过程中的传热多为稳定传热。不稳定传热:若传热过程中，传热面上各点的温度既随位置变化，又随时间而变化的传热。传热的基础理论 二、热传导二、热传导 （一）傅里叶定律dxdtAQ Q-导热速率，W；-比例系数，称为导热系数，W/m；-温度梯度，表示热传导方向上单位长度的温度变化率，规定温度梯度的正方向总是指向温度增加的方向。dxdt传热的基础理论图图2-11 固体壁的热传导固体壁的热传导 热导率的物理意义：当间壁的面积为1m2,厚度为1m，壁面两侧的温度差为1K时，在单位时间内以热传导方式所传
18、递的热量。影响的因素物质的组成、结构、状态、温度。各种物质的1、固体的（1）金属 T,纯度（2）非金属 T，2、液体的 T（水和甘油除外）3、气体的 T 传热的基础理论（二）通过平壁的稳态热传导（二）通过平壁的稳态热传导 1.1.单层平壁的稳态热传导单层平壁的稳态热传导dxdtAQ 在稳定导热条件下，Q、A 均为常量，故分离变量后积分，得 210ttQdtdxA 21ttAQRtAttQ21图图2-12 单层平壁的导热单层平壁的导热传热的基础理论21ttAQ实例计算实例计算 现有一厚度为240mm的砖壁，内壁温度为600，外壁温度为150。试求通过每平方米砖壁的热量。已知该温度范围内砖壁的平均
19、导热系数=0.6W/m。解：221/1125)150600(24.06.0)(mWttAQ传热的基础理论第一层)(211111ttAQ第二层)(322222ttAQ假设层与层间接触良好，相接触的两表面温度相同(2)(2)多层平壁的稳态热传导多层平壁的稳态热传导11211QtttA 22322QtttA 图图2-13 多层平壁的热传导多层平壁的热传导传热的基础理论传热的基础理论)(433333ttAQ33433QtttA 31231214123312123123123ttttttttQtARRRR 导导导导第三层n层平壁111nniittQtAR总推动力总热阻 结论：结论：多层平壁导热的推动力是
20、内外壁面的总温度差；导热的总热阻为各层热阻之和。实例计算实例计算2-2 2-2 有一炉壁，内层由24cm的耐火砖1=1.05W/(mK)，中层由12cm的保温砖2=0.15W/(mK)，外层由24cm的建筑砖3=0.8W/(mK)组成。稳态传热时，测得内壁温度为940，外壁温度为50。试求单位面积的热损失和各层交界面上的温度。传热的基础理论233221141W/m6703.08.0228.08908.024.015.012.005.124.050940ttQ解：787228.06709401112AQtt2513.0670503343AQtt 传热的基础理论rLA22dtdtQArldrdr
21、22112rtrtdtQldtr 1212221121lnln2tttttQlrrRrlr （三）圆筒壁的稳定热传导（三）圆筒壁的稳定热传导（1）单层圆筒壁）单层圆筒壁图图2-14 单层圆筒壁的热传导单层圆筒壁的热传导传热的基础理论211221122221211112122()()2()()lnln12mml rrttrrQlttrrrrrrrrttttrA传热的基础理论221122rrrrrm当时，2mmAr l2121lnmrrrrr对数平均半径平均导热面积21ln2mrrRAl 传热的基础理论导热热阻（2）多层圆筒壁）多层圆筒壁 假设：各层间接触良好；各层的导热系数分别为1、2、3，厚度
22、分别为1、2、3。12331212314324321112233143241122332111lnlnlnmmmmmtttQAAAttrrrrrrAAALttrrrrrr m传热的基础理论图图2-15 三层圆筒壁的热传导三层圆筒壁的热传导 在一603.5mm的钢管外层包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，平均导热系数=0.07W/m，外层为20mm的石棉层，其平均导热系数=0.15W/m。现用热电偶测得管内壁温度为500，最外层表面温度为80，管壁的导热系数=45W/m。试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。传热的基础理论实例计算实例计算二、对流传热二、对流传热 1.对流传热分析传
23、热的基础理论图图2-16 换热管壁两侧流体流动状况及温度分布换热管壁两侧流体流动状况及温度分布（b）温度分布（a）流动状态传热的基础理论2.对流传热方程对流传热方程对流传热系数（或给热系数），W/（m2）。上式称为对流传热方程式，也称为牛顿冷却定律。传热的基础理论ttAQ壁一侧对流传热热阻一侧对流传热推动力壁1ttAQ传热的基础理论2.影响对流传热膜系数的因素影响对流传热膜系数的因素 图图2-17 影响对流传热膜系数的因素影响对流传热膜系数的因素三、总传热速率方程式三、总传热速率方程式1.总传热速率方程总传热速率方程 K 传热系数，W/（m2K）或 W/（m2）K的物理意义：当温度差为1K时，
24、在单位时间通过单位面积所传递的热量。传热的基础理论()1()mtQAK传热推动力传热总阻力tKAQmQK At传热的基础理论2.热负荷的计算热负荷的计算若换热器保温良好，无热损失，则 （1）显热法 （2）潜热法)(21TTcqQm热热)(12ttcqQm冷冷热热rqQm冷冷rqQm或 或 QQQ热冷例2-1 将0.5kg/s，80的硝基苯通过一换热器冷却到40，冷却水初温为30，出口温度不超过35。已知水的定压比热容为4.19kJ/（kg），试求该换热器的热负荷及冷却水用量。传热的基础理论传热的基础理论6024080定T6.3140801058.15.0)(321TTcqQm硝硝硝51.1)3
25、035(1019.431600)()(31212ttcQttcQqm水硝水水水解：由手册查得硝基苯 时的比热容为1.58kJ/（kg）kW 冷却水用量kg/s 3、平均温差的计算、平均温差的计算 （1）间壁式换热器中两流体的流向传热的基础理论图图2-18 间壁式换热器中两种流体的流向间壁式换热器中两种流体的流向传热的基础理论 （2）恒温传热时的平均温度差 （3）变温传热时的平均温度差 并流和逆流时的平均温度差的计算 tTtm图图2-19 间壁两侧流体无相变，且为并流或逆流的温度变化间壁两侧流体无相变，且为并流或逆流的温度变化传热的基础理论 并流时：逆流时：中，数值大的为 ，小的为 。若 122
26、1TtTt与2121lnttttt均111222,tTttTt122tt221ttt均1t2t传热的基础理论错流和折流是的平均温差温度校正系数 可根据R和P两个参数查图获得。tmttm逆冷流体的温升热流体的温降1221ttTTR两流体的最初温差冷流体的温升1112tTttPt 4.总传热系数总传热系数 （1）传热系数K值的来源 现场实测 从现场测得换热器的传热面积A，平均温度差及热负荷Q，则传热的基础理论mQKAttm传热的基础理论冷流体热流体传热系数K/W/（m2）冷流体热流体传热系数K/W/（m2）水水8501700气体水蒸气冷凝30300水气体17280水低沸点烃类冷凝4551140水有
27、机溶剂280850水高沸点烃类冷凝60170水轻油340910水沸腾水蒸气冷凝20004250水重油60280轻油沸腾水蒸气冷凝4551020有机溶剂有机溶剂115340重油沸腾水蒸气冷凝140425水水蒸气冷凝14204250表表2-2 列管式换热器中传热系数列管式换热器中传热系数K的经验值的经验值采用经验数据采用经验数据 计算法计算法 冷、热流体通过间壁的传热过程：热流体通过对流传热把热量传给固体壁面。通过间壁的热传导。热量通过对流传热把热量从固体壁面传给冷流体。传热的基础理论图图2-20 间壁两侧流体的热交换间壁两侧流体的热交换传热的基础理论设和分别表示从热流体传给壁面以及从壁面传 给冷
28、流体的对流传热系数，而固体壁面的热导率为。传热面为平壁 则 讨论：讨论：若为多层平壁，则2nn 221121321111KRRRR121111K传热的基础理论若壁面为金属材料，而壁厚又薄，则 当 时，K值接近与热阻较大一项的值。当两个值相差很悬殊时，则K值与小的值很接近，如果，则；若，则。212121111K212212K211K21111K壁面温度。稳定传热过程中热流体对壁面的对流传热量及壁面对冷流体的对流传热量均相等，即：结论：结论：壁温总是比较接近值大的那一侧流体的温度。传热的基础理论)()(2211tttTAQ壁壁传热面为圆筒壁圆筒壁两侧的传热面积不相等。若以外表面积为基准，则：若以内
29、表面积为基准，则：若以平均面积为基准，则：传热的基础理论2111均外内外外AAAAKLdA外外LdA内内LdA均均外内均内内AAAAK2111外均内均均AAAAK211注意注意:对于通过圆筒壁的传热计算,其传热系数必须注明是以哪个传热面为基准。一般在管壁较薄时,即可取近似值 ，则可按平壁K的计算式计算。即：传热的基础理论2内外dd外均内AAA21111K(2)污垢热阻若管壁内、外侧表面上的污垢热阻分别为R内和R外，根据串联热阻叠加原则，若以管外表面积为基准，则传热的基础理论1211KAAARRAAA外外外外外内内内均传热的基础理论（3）传热过程的强化途径传热过程的强化途径增大传热面积A增大平均
30、温度差 增大传热系数K（最有效的途径）a 提高流速，流速增大Re随之增大，层流边界层随之减薄。b增强流体的人工扰动，强化流体的湍动程度。c防止结垢和及时清除垢层，以减小污垢热阻。讨论与思考（1）热水瓶为什么会保温？（2）冬天里要多穿衣，夏天要少穿衣，这又是 为什么？（3）煮鸡蛋时为什么要将鸡蛋的外壳全部浸泡 在水里，如果不这样做会出现什么现象？（4）夏天放在转动的风扇下的热水为什么会比 放在阳光下的热水凉得快？（5）在化工厂里主要有几种情况需要采取保温 措施？岗位技能训练（1）水蒸汽给热系数测定的实训会操作蒸汽发生器并能熟练地控制蒸汽压力。能独立开启循环水泵，并根据要求进行调节流量的大小。能独
31、立操作水蒸汽给热系数测定的实训的控制面板。了解间壁式传热元件,掌握给热系数测定的实验方法；测定水在圆形直管内的强制对流给热系数；了解影响给热系数的因素和强化传热的途径；了解热电阻测温方法、涡轮流量计测流量方法，学会使用变频器。岗位技能训练 （2）水蒸汽给热系数测定的仿真实训 能模拟生产现场的工艺生产操作要求，独立地利用仿真软件进行换热器的操作，提高情境模拟操作、训练的技能，促进理论知识与实际操作技能的结合。图图2-21 水蒸汽给热系数测定的仿真实训装置图水蒸汽给热系数测定的仿真实训装置图传热的基础理论四、传热设备四、传热设备换热器换热器1.换热器的类型传热的基础理论 2.间壁式换热器间壁式换热
32、器 （1）套管式换热器图图2-22 套管式换热器套管式换热器 传热的基础理论传热的基础理论 （2）夹套式换热器）夹套式换热器图图2-23 夹套式换热器的结构图夹套式换热器的结构图传热的基础理论传热的基础理论（3）板式换热器）板式换热器图图2-25 板式换热器的物料流动示意图板式换热器的物料流动示意图图图2-24 板式换热器板式换热器传热的基础理论（4）蛇管式换热器蛇管式换热器图图2-26 换热管的结构型式图换热管的结构型式图传热的基础理论（5 5）列管式换热器）列管式换热器 主要部件：壳体、管束、管板、折流挡板、封头。固定管板式 图图2-27 固定管板式换热器固定管板式换热器传热的基础理论传热
33、的基础理论传热的基础理论传热的基础理论 特点：特点：结构简单、紧凑，在同一内径的壳体中布管数目最多，造价低廉，管程易清洗，更换管子方便。但壳程清洗和检修困难，且当管壳温差较大时会产生温差应力。适用场合：适用场合：壳程介质清洁，两流体温差较小的场合。传热的基础理论浮头式换热器浮头式换热器图图2-28 浮头式换热器浮头式换热器特点：特点：管内易清洁，管外也易清洁，管束伸长不受约束，完全消除了温差应力。但结构复杂造价较高，若浮头的密封失效，将导致两流体的混合，且不易觉察。适用场合：适用场合：适用于管壳温差大，介质不清洁需常清洗的场合。传热的基础理论传热的基础理论传热的基础理论 U形管式换热器形管式换
34、热器图图2-29 U型管式换热器型管式换热器 特点：特点：结构简单，质量轻，管束可抽出管外易清洗，不会产生温差应力。但布管数较少，管板利用率低，壳程流体易形成短路，管内难以清洗，拆修更换管子困难。适用场合：适用场合：管壳温差大，管内走清洁流体的高温高压场合。传热的基础理论传热的基础理论传热的基础理论填料函式换热器填料函式换热器图图2-30 填料函式换热器填料函式换热器 特点：特点：结构较简单，加工制造方便，管束容量抽出进行检修、清洗，不会产生温差应力。但填料密封处易产生泄漏。使用场合：使用场合：适用于管壳温差大，介质不清洁或腐蚀严重，需要经常清洗或更换管束的场合。但不宜用在直径较大、壳程压力较
35、高的场合。3.3.换热管换热管 换热管结构 一般为无缝钢管，为强化传热可制成翅片管，螺旋槽管等。换热管尺寸换热管尺寸 换热管的尺寸一般用外径与壁厚表示，常用碳素钢管规格为192 、252.5、382.5；不锈钢规格为 152、382.5。管长规格有1.5、2.0、3.0、4.5、6.0和9.0。传热的基础理论传热的基础理论 换热管常用材料换热管常用材料 金属材料：碳素钢、低合金钢、不锈钢和铜、铝、钛等有色金属及其合金；非金属材料有：石墨，陶瓷、聚四氟乙烯等。换热管的布置换热管的布置 换热管在管板上的排列方式主要有正三角形、转角正三角形、正方形和转角正方形四种图图2-31 换热管在管板上的布置方
36、式换热管在管板上的布置方式（a a）转角正三角形（）转角正三角形（b b）正三角形）正三角形 （c c）正方形）正方形 （d d）转角正方形）转角正方形传热的基础理论4.管板管板管板是换热器中重要零件，一般为开孔的圆形平板或凸形板，具体结构与换热器类型及与壳体的连接方式有关图图2-32 列管换热器的管板型试图列管换热器的管板型试图传热的基础理论u管子在管板上的连接管子在管板上的连接管子在管板上的常用连接方法有强度焊接、强度胀接、胀焊结合。5.5.折流板折流板 作用：作用：提高壳程流体流速，增加流体流动时的湍动程度，控制壳程流体的流动方向与管束垂直，以增大传热系数。折流板间距：一般为壳体内径的0
37、.21.0倍。折流板的形式：弓形、盘环形。传热的基础理论 6.管壳式换热器的常见故障及排除方法管壳式换热器的常见故障及排除方法（1）管子的振动与防振措施流体入口处设置缓冲措施（防冲挡板、导流筒）；折流板上的孔径与管子外径间隙尽量小。减小折流板间隔；增大管子的厚度、折流板的厚度。传热的基础理论 （2）管壁积垢 结垢引起的故障有：总导热系数下降，传热效率降低；换热管管径因积垢而减小，使得流体的阻力增加，因而压力降增大；引起坑蚀。对积垢采取的措施有：加强巡检，了解积垢的程度；对可净化流体，进入换热器前净化。传热的基础理论（3）管子的泄漏引起泄漏的主要原因有：介质的冲刷、腐蚀、管子的振动等。采取的措施
38、：如果是单根或数根管子泄漏，可采用堵塞的方法进行修理；多根（10时）泄漏，应采用更换管子的方法进行修理。岗位技能训练列管式换热器传热实训设备（计算机数据采集控制型）。列管式换热器的开停车及运行操作培训；冷流体出口温度自动调节的操作培训；冷热流体相对流向对换热效果的影响；流体的流态（流速）对换热效果的影响；蒸汽中不凝性气体对换热效果的影响；传热系数K的测定操作，进行列管式换热器的开停车及运行操作培训。岗位技能训练岗位技能训练生产现场观察学习换热器生产现场观察学习换热器 深入生产现场学习换热器的结构特点、安装方式和物料的走向。并在生产现场注意观察换热器的操作方式。图图 2-33 列管换热器的仿真操
39、作列管换热器的仿真操作螯合树脂精制盐水的工作过程 在连续操作中，第一塔作为“初制”塔，除去盐水中大多数的钙镁离子，而第二塔作为“精制”塔，来确保盐水中的钙镁降到控制指标以下。图图2-34 螯合树脂塔现场生产装置图螯合树脂塔现场生产装置图螯合树脂精制盐水的工作过程 螯合树脂是一种带有螯合能力基团的高分子化合物，它是一种具有环状结构的络合物，也是一种离子交换树脂，吸附金属离子形成环状结构，如鳌钳物，故称鳌合树脂。日本产品“CR-10”螯合树脂选择离子的能力：Hg2+Cu2+Pb2+Ni2+Cd2+Zn2+Co2+Mn2+Ca2+Mg2+Ba2+Na+一、螯合树脂的交换原理一、螯合树脂的交换原理：螯
40、合树脂在水合离子作用下，交换基团-COONa水解成-COO-和Na+。在盐水精制时，由于树脂对离子的选择性H+Ca2+Mg2+Ba2+Na+,所以盐水中Ca2+、Mg2+就被树脂螯合形成稳定性高的环状螯合物。塔内盐水中Ca2+、Mg2+与树脂发生离子交换：螯合树脂精制盐水的工作过程CH2CH2CONaCH2COONaCa2+Mg2+RCH2CH2COCH2COOOCa(Mg)Na+RNO+()N+2二、树脂的再生机理二、树脂的再生机理1.1.钙（镁）型树脂转变成氢型树脂钙（镁）型树脂转变成氢型树脂 RCH2CH2COCH2COOOCa(Mg)ClCH2CH2CCH2COOHOHCaCl2MgC
41、l2N+2 HRNO+()2.2.氢型树脂转变成钠型树脂氢型树脂转变成钠型树脂 CH2CH2CCH2COOHOHNaOHCH2CH2CCH2COONaONaORNO+2RNO+H22螯合树脂精制盐水的工作过程螯合树脂精制盐水的工作过程 三、鳌合树脂塔的开停车操作鳌合树脂塔的开停车操作 1.1.短期停车后开车短期停车后开车 启动一次盐水泵，从一次盐水罐内抽送一次盐水，打开一次盐水进塔前的盐水预热器上的热水的进、出阀门，控制盐水温度在65左右，开始打回流，当确认一次盐水的温度、浓度、PH值和不纯物质满足盐水二次精制的要求后，则准备向树脂塔通液。先打开树脂塔盐水进出口阀。慢慢打开树脂塔上的盐水自控管
42、路阀，对树脂塔供一次盐水。盐水开始循环，一次盐水二次盐水去离子盐水贮罐一次化盐工序。分析第一树脂塔、去离子盐水罐的Ca2+Mg2+浓度，如分别低于0.2mg/l，0.02mg/l时，可开始向电解槽供盐水。电解开车前如将已运转一定时间的树脂塔进行再生，这样更有利。螯合树脂精制盐水的工作过程鳌合树脂塔的开停车操作 2.2.长期停车后开车长期停车后开车 同短期停车后开车。打开树脂塔周围的手动阀，接通程序控制器。慢慢大开盐水阀门，向树脂塔内通液，进行一次、二次盐水循环。循环开始后，如盐水中Ca2+Mg2+浓度在第一塔出口高于0.2mg/l，在第二塔出口高于0.02mg/l时，则要对树脂塔进行再生。确认
43、Ca2+Mg2+含量时通液量一定要在规定的流量下进行。盐水一次精制、二次精制及化盐循环稳定后，确认二次精制盐水质量，满足电解槽的要求才可向电解槽通液。螯合树脂精制盐水的工作过程 3.3.短期停车短期停车 当其他设备皆正常时，盐水再一次盐水二次盐水一次化盐工序之间进行循环。当其他设备有故障时，关闭盐水进口阀，盐水出口阀通过控制板，切断去现场电磁阀盘的信号，再生工序改为手动。系统停电，关闭塔四周的全部自动和手动阀。其他步骤同。螯合树脂精制盐水的工作过程 4.4.长期停车（指无确切开车日期）长期停车（指无确切开车日期）关闭盐水进口阀、盐水出口阀。塔内的盐水用软水置换，程序如下：a 关闭再生用酸、碱的
44、进出阀门。b 按下A塔再生开始按钮，再生在“静止”工序中自动停止。c 手动切换成B塔再生，结果同 d 关闭所有自动阀、手动阀。用色布将视镜遮住。盐水二次精制的工艺操作要点 1.控制入塔盐水温度在655；2.控制盐水PH值大于8；3.塔入口盐水Ca2+Mg2+含量在4 mg/l以上时，在减少通液时间的同时，增加第一个塔出口的Ca2+Mg2+的分析次数；4.对一次盐水中的Sr2+要定期地进行分析，确认在2.5 mg/l以下；5.一次盐水中不允许存在ClO-；6.对第一个塔出口盐水中的Ca2+Mg2+离子每日进行一次分析，确认在20g/l以下；7.对第二个塔出口盐水中的Ca2+Mg2+离子每日定期地
45、分析1次以上，确认在20g/l以下；盐水二次精制的工艺操作要点 8.经常检查树脂塔压差，压差上升会降低盐水流量，如超压差时，强制再生，增加二次返洗强度使破碎树脂逸出；9.树脂塔再生过程中，当确认盐水置换再生液时,盐水从树脂塔出口处的PH值在8以上，再生结束。刚再生结束后，由于塔内残留少许的NaOH，PH值暂时升高到10以上是正常的；10.再生时的流量设定，树脂塔初步运转时，各种流量及液面都要进行严格的标定，做好标记和记录，设定各阀的开度，以后按需要在进行微调。二次盐水精制过程中常见的异常原因及处理方法 1.ClO-未被去除未被去除（1）浮上澄清盐水中的ClO-含量大于10mg/l，小于20mg
46、/l。处理方法：处理方法：通过加大Na2SO3的流量后，就能解决。分析澄清盐水罐的盐水含ClO-量，可往罐中加少许固体Na2SO3；分析过滤后盐水，如含ClO-，可往过滤盐水罐如中加少许固体Na2SO3；加大盐水中ClO-的分析频率；检查脱氯工序的操作情况。二次盐水精制过程中常见的异常原因及处理方法2.澄清盐水中澄清盐水中ClO-的含量超过的含量超过20mg/l 处理方法：处理方法：分析澄清盐水罐的盐水含ClO-量，酌情往内加适量固体Na2SO3；关闭澄清盐水入口阀；由过滤通液改为原液循环；检查过滤盐水罐是否含ClO-，如含有ClO-，则立即停止向树脂塔通液；电解准备停车。二次盐水精制过程中常
47、见的异常原因及处理方法3.二次精制盐水二次精制盐水Ca2+、Mg2+超标超标入塔的盐水质量符合前所述的标准，但出口Ca2+、Mg2+含量仍不合格的原因：图图2-35 二次精制盐水二次精制盐水Ca2+、Mg2+超标的原因超标的原因 二次盐水精制过程中常见的异常原因及处理方法 处理方法处理方法 若树脂量不足要及时的补充树脂，使树脂层高度符合设计要求。若树脂性能下降 a 由于重金属的吸附，影响Ca2+、Mg2+吸附能力，这时可采用23倍的盐酸量，2倍的NaOH进行再生。b 由于树脂被盐水中的ClO-氧化造成吸附量的永久性降低，就应采取更换树脂的办法来解决。Mg2+含量高使Ca2+、Mg2+总含量超标
48、提高pH值能提高树脂的吸附量。控制项目指标要求控制项目指标要求控制项目指标要求NaCl含量（g/l）300310w（Sr2+）（ppm）0.05w（Ni2+）（ppm）0.01PH值8w（Ba2+）（ppm）0.5w（Mn）（ppm）0.01w（Ca2+Mg2+）（ppb）20w（SiO2）（ppm）5w（SS）（ppm）1w（Na2SO4）（g/l）7w（Al3+）（ppm）0.1w（TOC）（ppm）10w（NaCLO3）（g/l）20w（Fe3+）（ppm）0.2w（AV-Cl2）（ppm）无温度（）605w（I-）（ppm）0.2表表2-3 二次盐水精制后盐水的质量控制指标二次盐水精制
49、后盐水的质量控制指标二次盐水精制后盐水的质量控制指标 项项目目指指标标时时间间项项目目指指标标时时间间项项目目指指标标时时间间一次盐水一次盐水树脂塔树脂塔号盐水过滤号盐水过滤机机进槽进槽盐水盐水淡盐水处理系统淡盐水处理系统进槽进槽烧碱烧碱流流量量（m3/h）温温度度（）压力压力（MPa）运行运行次序次序出口压力（出口压力（MPa）进口进口压力压力（MPa）出口出口压力压力（MPa）温度温度（）Na2SO3流流量量（l/h）盐酸盐酸流量流量（l/h）脱氯真脱氯真空泵空泵（MPa）温度温度（）A塔塔B塔塔C塔塔电参数电参数公用工程公用工程一次盐水一次盐水树脂树脂塔塔酸后酸后盐水盐水脱氯盐水脱氯盐水
50、滤后滤后盐水盐水总总电电流流（KA）总总电电压压（V）仪表气仪表气压力压力（MPa）蒸汽蒸汽压力压力（MPa）循环循环水压水压力力（MPa）硬度硬度（ppm）NaOH（g/l）Na2CO3（g/l）主塔主塔硬度硬度（ppb）PHNa2SO3（ppm）NaOH（g/l）S SS S（ppmppm）二次精制工艺操作岗位原始记录 表表2-4 二次精制工艺操作岗位原始记录二次精制工艺操作岗位原始记录二次精制岗位工艺操作仿真实训 图图2-36 二次盐水的精制仿真操作工艺流程图二次盐水的精制仿真操作工艺流程图二次精制岗位工艺操作仿真实训通过本工序的仿真操作实训，使学生能够在操作中掌握多塔串联运行和切换操作
