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1、辽宁省高等教育自学考试（应用本科）化工设备管理（实践）一、实验题目：换热器装拆及压力检验二、实验目的：考查学生掌握典型列管式换热器的结构、组装、试压操作、试压系统组建技能及压力容器安全检验有关知识三、仪器设备：1 .梅花扳手、活动扳手、铜棒、针形阀（节流阀）、压力表、安全阀、柱塞泵、生胶带、黄油、橡胶石棉板密封垫、进排水用盲板、试压用盲板、橡胶。型密封圈、橡胶石棉板密封垫、试压用法兰盘2 .浮头式换热器四、注意事项：1、试验前应核查容器的支承结构是否满足灌满水后的承载要求。2、试验前容器外表应保持干燥。3、由容器下部一接管口往容器内注水，并在容器顶部设排气口。确认容器已被水充满，气体已全部排净
2、，并且壁温与水温相同后，才能缓慢升压。4、升压检查程序：压力升至设计压力确认无泄漏后，继续升压到规定的试验压力，根据容积大小保压1030分钟，然后降至设计压力保压进行检查，保压时间不少于30分钟。检查期间压力应保持不变，不得采用连续加压以维持试验压力不变的做法。液压试验完毕应将容器卸压至零。五、实验原理：一、管壳式换热器结构示意图1螺母，2等长双头螺栓，3一封头，4O型圈，5管板法兰，6活动管板,7容器法兰I,8一等长双头螺栓，9一接管法兰，10接管，11螺母，12一垫片，13一筒体，14一换热管，15一定距管，16折流板，17一拉杆，18法兰,19一等长双头螺柱，20管板，21垫片，22螺母
3、，23一管箱，24一支座图1管壳式换热器结构示意图二、壳程试压流程图1一进水节流阀，2安全阀，3一出水节流阀，4压力表，5一管板法兰，6一盲板，7SY1.手动试压泵，8试压辅助法兰，9改造试压盲板图2壳程试压流程图三、管程试压流程图1一进水节流阀，2安全阀，3一出水节流阀，4压力表，5一封头，6SY1.手动试压泵，7盲板，8改造试压盲板图3管程试压流程图六、实验步骤：一、换热器装拆及试压前的准备工作1 .根据流程图填写领料清单和工具清单；2 .领阀门、仪表及工具；二、换热器壳程试压1 .按图2正确进行壳程试压系统的组装2 .确定试验压力：已知：壳程设计压力p=2.OMpa,=137Mpat=1
4、21MpaPt= l25p-y t137=1.25x2x=2.83%q3 .对换热器壳程进行水压实验（1）对壳体充水加压，当压力容器器壁金属温度与液体温度接近时，才能缓慢升压至2.OMPa,确认无泄漏后继续升压至2.83MPa,保压0.5h；然后降至2.OMPa保压0.5h进行检查无渗漏，无可见的变形，实验过程中无异常响声则水压试验合格。（检查期间压力应保持不变）。（2）压力实验曲线如图（3）试压合格后，将水放干净、吹干。三、换热器管程试压1 .按图3正确进行管程试压系统的组装；2 .确定试验压力：p=2.OMpa,P=2.52Mpa3 .对换热器管程进行水压实验（1）对管程充水加压，当压力容
5、器器壁金属温度与液体温度接近时，才能缓慢升压至2.0MPa,确认无泄漏后继续升压至2.52MPa,保压0.5h；然后降至2.0MPa保压0.5h进行检查无渗漏，无可见的变形，实验过程中无异常响声则水压试验合格。（检查期间压力应保持不变）（2）压力实验曲线如图P四、试压系统、换热器的拆除及现场清理七、思考题：1、什么是静设备？2、什么是设计压力？3、压力试验的目的是什么？4、在确定试验压力时应注意哪几点？5、什么是设计温度？6、有一带夹套的设备，内筒最高工作压力为真空度200mmHg(0.03MPa),夹套内的最高工作压力为0.4MPa,材料均为Q235-A,工作温度200,试分别确定设备圆筒和
6、夹套的设计压力P及水压试验压力PT,并简述试验步骤。7、化工设备有什么特点？8、化工设备有什么基本要求？9、化工设备有哪些类型？参考答案：1.答：工作时其本身零部件之间没有或很少有相对运动的设备称为静设备，这类设备是依靠自身特定的机械结构及工艺条件，让物料通过设备时自动完成工作任务，如各种塔类设备、换热设备、反应设备等，习惯上也称为化工设备或工艺设备。2 .设计压力是指设定的容器顶部的最高工作压力，用P表示，设计压力应标在容器的名牌上；与相应的设计温度一起作为设计载荷，其值不低于工作压力。3 .压力试验的目的是检查容器的宏观强度、焊缝的致密性及密封结构的可靠性，及时发现容器钢材、制造及检修过程
7、中存在的缺陷，是对材料、设计、制造及检修等各环节的综合性检查。通过压力试验将容器的不安全因素在正式使用前充分暴露出来，防患于未然。所以压力试验是保证设备安全运行的重要措施，必须严格执行。4 .(1)容器铭牌上规定有最大允许工作压力时，公式中应以最大允许工作压力代替设计压力；(2)容器各元件(圆筒、封头、接管、法兰及紧固件等)所用材料不同时，应取各元件材料的MT比值中最小者；（3）立式容器（正常工作时容器轴线垂直地面）卧置（容器轴线处于水平位置.）进行液压试验时，其试验压力按式（2-9）确定的值再加上容器立置时圆筒所承受的最大液柱静压力。容器的试验压力（液压试验时为立置和卧置两个压力值）应标在设
8、计图纸上。5 .设计温度是指容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面温度的平均值），用t表示。对于0以上的金属温度，设计温度不得低于元件金属在工作状态下可能达到的最高温度；对于0以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温度。6 .答：内筒设计压力：O.IMpa;夹套设计压力：0.4MPa.,内筒水压试验压力：Pt=O.IX1.25（113/105）=0.MMpa,夹套水压试验压力：Pt=O.4X1.25（113/105）=0.54Mpao步骤：先进行内筒的压力试验，合格后焊接夹套并进行夹套的压力试验,注意保证内筒和夹套的压力差限制.7 .答：1）功能原理多样化由
9、化工工艺过程的多样性决定了化工设备功能和原理的多样化。2）外壳多为压力容器虽然不同设备服务对象不同，形式多样，功能原理及内部构造也不同。但就其总体结构而言都是承受压力容器，有共同之处。以后凡有关设备所共有的问题都在“压力容器”的名称下予以介绍。3）化工一机械一电气一体化化工过程、机械设备、自动控制三方面紧密结合。4）设备结构大型化无论是体积、质量都较大。8 .答：1）工艺性能要求化工设备是为化工工艺服务的，所以设备从结构形式和性能特点上应能在指定的生产条件下完成指定的生产任务。如压力、温度、介质特性等要求。首先应达到工艺指标，如反应设备的反应速度、换热设备的传热量、塔设备的传质效率、储存设备的
10、储存量等；其次还应有较高的生产效率和较低的资源消耗，化工设备的生产效率是用单位时间内单位体积所完成的生产任务来衡量的，如换热设备在单位时间内单位传热面积上的传热量、反应设备在单位时间单位容积内的产品数量等。资源消耗是指生产单位质量或体积产品所需的原料、燃料、电能等。2）安全性能要求化工生产的特点要求化工设备必须要有足够的安全性。国内外生产实践表明，化工设备发生事故相当频繁，而且事故的危害性极大。为了保证其安全可靠地运行，防止事故的发生，化工设备必须具有足够的强度和刚度，良好的韧性、耐腐蚀性和可靠的密封性。3）使用和经济性能要求在满足工艺要求和安全可靠运行的前提下，要尽量作到适用和经济合理。要求
11、设备结构合理、制造简单、成本低廉，运输与安装方便，操作、控制及维护简便。基本建设投资和日常维护、操作费用低，以获得较好的综合经济效益。9 .答：1）加热设备加热设备是将原料加热到一定的温度，使其汽化或为其进行反应提供足够的热量。2）换热设备换热设备是将热量从高温流体传给低温流体，以达到加热、冷凝、冷却的目的，并从中回收热量、节约燃料。3）传质设备传质设备是利用物料之间某些物理性质将处于混合状态的物质（气态或液态）中的某些组分分离出来。4）反应设备反应设备的作用是完成一定的化学和物理反应，其中化学反应是起主导和决定作用的，物理过程是辅助的或伴生的。5）储存设备储存设备是用来盛装生产用的原料气、液体、液化气等物料的设备。
