xx化工工艺试验工技能培训与考核高教版教案：模块二化工生产基本操作

xx化工工艺试验工技能培训与考核高教版教案：模块二化工生产基本操作内容摘要：

He —— 有效压头，gee WH ，单位重量流体在截面 11 与截面 22 间所获得的外加功， m； Hf —— 压头损失，gff hH ，单位重量流体从截面 11 流到截面 22 的能量损失， m。 式（ 218）为以单位重量流体为计算基准的柏努利方程，式中各项 均表示单位重量流体所具有的能量，单位为 J/N（ m）。 m 的物理意义是单位重量流体所具有的机械能把自身从基准水平面升举的高度。 柏努利方程的应用： （ 1） 确定两设备间的相对位置高度； （ 2） 确定输送设备的有效功率； （ 3） 确定输送液体的压力； （ 4） 求管路中流体的流量。 4． 离心泵的性能参数 18 性能参数 单位 定义 影响因素 流量 qV m3/h m3/s 离心泵 在 单位时间内所输送的液体体积 泵的 结构尺寸（主要为叶轮的直径与叶片的宽度）和转速等。 泵实际所能输送的液体量还与管路阻力及所需压力有关 扬程 H m 也称 压头，单 位 重量流体经泵所 获得的能 量 泵的扬程大小取决于泵的结构（如叶轮直径的大小 ， 叶片的弯曲情况等）、转速 等。 泵的扬程可用实验测定 效率 η 离心泵的有效功率与轴功率之比，反映离心泵能量损失的大小 泵的效率与泵的类型、大小、结构、制造精度和输送液体的性质有关。 大型泵效率值高些 ，可达 90%左右 ，小型泵效率低些 ，为 50%～ 70%，此值由实验测得 轴功率 P W kW 泵轴所需 的 功率e VP q H gP  随设备的尺寸、流体的粘度、流量等的增大而增大 离心泵的特性 曲线 ，如图 235 所示。 图 235 IS10080125 型 离心泵的特性曲线 （ 1） H－ qV 线 表示 泵的扬程与 流量的关系。 离心泵的扬程随流量的增大而 19 下降。 （ 2） P－ qV 线 表示泵轴功率和流量的关系。 离心泵的轴功率随流量的增大而提高，流量为零时轴功率最小。 （ 3） η－ qV 线 表示泵的效率和流量的关系。 当 qV＝ 0 时， η＝ 0；随着流量的增大，效率随之上升达到一个最大值；而后随流量增大，效率下降。 离心泵特性曲线上的效率最高点称为 设计点 ，泵在该点对应的压头和流量下工作最为经济。 离心泵铭牌上标出的性能参数即为最高效率点上的工况参数。 5． 影响离心泵性能的主要因素 （ 1）输送液体的 粘度 粘度 越大 ，泵内能量损失 越 大，泵流量、 扬程 减小，效率下降，轴功率增大。 （ 2）输送液体的 密度 离心泵的体积流量及 扬程 与液体密度无关，功率则随密度增大而增 大。 （ 3） 离心泵的转速 当液体粘度不大，泵的效率不变时，泵的流量、 扬程 、轴功率与转速可近似用比例定律计算，即 2121 nnqqVV  22121  nnHH 32121  nnPP （ 219） （ 4） 叶轮直径 当泵的转速一定时，其扬程、流量与叶轮直径有关， 可用 切割定律 表示 2121 ddqqVV  22121  ddHH 32121  ddPP （ 220） 5． 离心 泵的 安装高度 汽蚀 现象。 为防止汽蚀现象发生，须 限制泵的安装高度。 离心 泵的 安装高度 （吸上高度 ）是指泵入口 中心处 与吸入液面间的垂直距离 ，可按下式计算 10， f0g  HhgpgpH s （ 221） 式中 Hg—— 允许安装高度， m； p0—— 吸入液面压力， Pa； 20 ps—— 操作温度下液体的饱和蒸气压， Pa； Δ h—— 允许汽蚀余量，由泵的性能表查得， m； ρ —— 被输送液体的密度， kg/m3； Hf， 01—— 液体流经吸入管的压头损失， m。 从安全角度考虑，泵的实际安装高度值一般应比计算值再低 ～ 1m。 当计算之 Hg 为负值时，说明泵的吸入口位置应在贮槽液面之下。 6． 离心泵的工作点 压头与流量的关系曲线称为管路特性曲线， 如图 236 所示。 图 236 管路 特性 曲 线 图 237 离心泵的工作点 在一定管路系统中，泵的特性曲线与管路特性曲线的交点即为泵的工作点。 离心泵只有在工作点工作，管中流量才能稳定。 泵的工作点以在泵的效率最高区域内为宜。 7． 离心泵的流量调节 方法 改变泵工作点的位置，即 可调节泵的 流量。 改变管路系统中 离心泵出口阀 的开度，即 可 改变管路特性曲线。 改变泵的转速， 流量和扬程均能增加。 随着无级变速设备在工业中的应用，这种调节将成为一种方便且节能的流量调节方式。 【作业】 1．离心泵在启动和停车前，为什么都要关闭出口阀。 原因相同吗。 2．离 心泵启动前为什么要灌泵。 灌泵时如何判断泵内空气已完全排出。 3．随着流量的增大，泵入口处的真空度和出口处的压力表读数如何变化。 4．离心泵启动后没有液体送出，是什么原因。 应如何处理。 5．离心泵输出液流量下降是什么原因。 应如何处理。 21 项目 8 溶液的蒸发操作 【教材版本】 王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社 2020 年 3 月出版。 【教学目标】 1．能够熟练操作蒸发器，熟练完成溶液蒸发工作。 2．熟悉各种蒸发器的结构及操作要点，能够判断操作中的常见故障，并及时处理。 【教学重点 、难点】 重点： 蒸发操作 难点： 蒸发操作中故障判断及处理 【教学方法】 采用项目教学法，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，采用讲授 ——实训 —— 评价 —— 总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。 【学时安排】 4 学时 【教学建议】 先布置实训任务，讲授实训操作方法，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溶液蒸发的相关知识。 【教学过程】 一 、 导入 将稀溶液浓缩是要用到蒸发的，将溶质从溶液中结晶出来也是要用 到蒸发的。 工业生产中的蒸发需要采用蒸发器，本项目学习蒸发操作。 二、教师讲授实训步骤 1．布置实训任务。 2．演示蒸发实训装置操作。 三、学生实训 22 指导学生按实训步骤完成实验。 1．检查准备 2．开车：加料、开蒸气，抽真空，开启加料泵 3．正常运行：调整蒸气流量或进料量，控制蒸发速度和液位 4．停车：依次关闭进料阀、蒸气阀、真空阀，破真空 5．卸料 6．洗效（刷罐） 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、相关知识介绍 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。 学生自学、讨论内容 1． 蒸发器有哪些类型。 其结构、特点及应用场合有什么不同。 2． 蒸发器需要哪些辅助装置。 教师讲解内容 1．各种不同蒸发流程。 2．多效蒸发与单效蒸发流程的区别。 图 245 单效真空蒸发流程 23 图 246 多效蒸发流程 3．三种常见加料流程（并流加料、逆流加料和平流加料）的特点及使用场合。 【作业】 1．真空蒸发器操作时常出现的异常现象有哪些。 分析其产生原因，讨论其处理方法。 2．提高蒸发器生产强度的途径有哪些。 3．蒸 发操作需要消耗大量的热能，可采取哪些措施以降低能量消耗。 项目 9 溶液的精馏操作 【教材版本】 王艳、张洪刚主编《化工工艺试验工技能培训与考核》，高等教育出版社 2020 年 3 月出版。 【教学目标】 1．能按操作要求正确操作精馏塔。 2．能够及时地处理精馏塔操作过程中的常见故障并进行维护。 【教学重点、难点】 重点： 精馏操作 难点： 精馏塔操作常见故障的判断与处理 【教学方法】 采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培 24 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，采用讲 授 ——实训 —— 评价 —— 总结的教学过程，让学生在完成具体项目的过程中达到教学目标。 【学时安排】 4 学时 【教学建议】 先布置实训任务，讲授实训操作方法，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精馏的相关知识。 【教学过程】 一 、 导入 工业乙醇中有许多杂质，怎样提纯。 可用精馏。 本项目学习精馏操作。 二、教师讲授实训步骤 1．布置实训任务。 2．演示精馏实训装置操作。 三、学生实训 指导学生按实训步骤完成实验。 1．检查准备 2．开车：加料，通电，升温，冷凝液全回流，进料 3．正常运行：保 持规定塔釜液面 4．采样分析 5．停车 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、相关知识介绍 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。 学生自学、讨论内容 1．精馏塔的结构是怎样的。 板式塔上的各部件有什么作用。 2．筛板、浮阀塔板、喷射塔板的结构及特点有什么不同。 3．影响精馏操作的主要因素。 25 4．板式塔的异常操作现象： 漏液 、 液泛。 教师讲解内容 1．蒸馏原理。 蒸馏分离的依据是混合物中各组分的挥发性差异，分离的条件是必 须造成气液两相系统。 挥发能力高的组分称为易挥发组分或轻组分，挥发能力低的组分称为难挥发组分或重组分。 蒸馏方式：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏及特殊精馏； 操作方式：间歇蒸馏、连续蒸馏； 物系中组分数：双组分蒸馏、。