阻力实验装置的改造

年第5期广东化工第36卷总第193期www.gdchem.com175阻力实验装置的改造董华东,许培援,刘亚莉,张立国,张波,宋兆华郑州轻工业学院材料与化工学院,河南郑州450002)摘要]在对化工原理实验室已经报废的阻力实验装置进行分析研究的基础上,提出改造方案,自行设计研制出两套新的实验装置。改造后的设备运行平稳,操作安全方便,所测得的歌据准确稳定,合理可靠,且实验装置美观大方,闕满完成了改造任务。关键词阻力;实验装置;原因;改造中图分类号TQ文赋标识码]A[文章编号]007-186502009)05017502The Innovation of Resistance Force Experimental EquipmentsDong Huadong, Xu Peiyuan, Liu Yal, Zhang Liguo, Zhang Bo, Song ZhaohuaCollege of Materials and Chem., Eng, Zhengzhou Univ, of Light Ind, Zhengzhou 450002, China)Abstract: According to the analysis of the resistance force experimental equipments which were out of use in the lab of unit operations of chemical engineering,was stabe, safe and convenient The measuring dates were accurate and steady. moreover, the appearance of the new equipments was beautiful and arrived atsatisfactory demand of the innovation.Keywords: the resistance force; expeimental equipment; result; innovation阻力实验是化工原理与食工原琿课程中必做的实验项目,加了操作的复杂性。且由于时间太久,大部分压差计的开关阀旨在使学生掌握直管段内流体流动时摩擦阻力的测量方法,计生锈,无法操作,而该种阀门属于上个世纪八十年代产品,早算摩擦系数和雷诺准数,并在双对数坐标纸上绘出二者之间的已淘汰,市面上没有销售,无法进行更换。关系曲线;测定90°弯头及不同种类阀门的局部阻力系数;学(5)被测管路的流体流动阻力缺乏横向对比性,使学生对习压差计的使用管路中流体流动阻力大小的感性认识不够深刻。1改造原因分析(6)使用计量水箱测定流量,液面波动厉害,无法在短时1.1实验装置基本情况间内准确读值,耗时,且容量有限,不便对大流量进行测量。化工原理实验室的两套阻力实验装置系1982年购置于华(7)离心泵漏液严重,噪声较大,效率低,不能在市面上南工学院现华南理工大学)。装置使用D940,Dg25聚丙烯塑找到该种型号泵的配件,虽多次维修均不能解决问题。料管、Dg6铜管、q18螺旋槽管为主要测试管路,并采用孔板2改造内容流量计及计量水箱测定流量,每个测试部位分别安装倒U型针对原实验装置存在的上述问题,分五个子项进行改造,压差计来测取压差,据此来测量计算阻力以及各直管、管件及分别为:管路系统、测量系统、动力系统、电力系统、美化处阀门的阻力系数等理12实验装置情况2.1管路系统(1)流程比较复杂,学生不易掌握测碌装置的流程。改造内容分四个方面:一是在尽量少的改变原有地基位置(2)主体管路所采用的材料为丙烯塑料管,经过26年的及支架形式的情况下,设计出新的排管方式;二是根据排管方使用管路已经变形,大部分管路泚露严重,不仅外形难看,而式选择管材,并结合实际情况优化各种管道的排列位置;三是且严重影响了实验效果。参考管材相关资料,设计取样段的长度,并排布取样管口;四(3)取压点与压差计连接的测压软管部位弯曲处,由于老是在管道上排列阀门及测量元件。新设计的实验装置如图化变硬,管道内的气体不易排出形成气阻(4)压差计使用多达9个,而且型号不一,视觉混乱,增中国煤化工CNMHG收稿日期]2081103基金项目校内基金资助项目作者简介董华东(1983),男,江苏徐州人,助理工程师,主要研究方向为干气密封广东化工2009年第5期176www.gdchem.com第36卷总第193期1,2,3,4管道;5,7,8,13-波测敏元件;6,9—局部阻力管;10,Ⅱ,12-阀门;14,15,16,17,18球阀;19离心泵;20—水箱;21-法兰(测压孔图中并未标示图1实验装置Fig. I Experimental equipment原有装置只能测敏两个直管段的流体阻力及一个弯头的增加的级冲器用来稳定压力,上接所有的测压点,每次测阻力,实验仅是使学生掌握阻力测量的方法,实验结果单调,量一个部位的相应压差,根据面板上的阀门调节测压管路。在缺乏对比性。通过该设计,可以使学生测量同种直径不同管材面板上明确标示了各个管段、阀门及管件的旋转阀门,学生操的阻力系数,不同直径同种管材的阻力系数,扩大了纵向及横作十分方便。向的对比;测量同种管径不同阀门的阻力系数,及弯头、突扩2.3动力系统管的阻力系数,对局部阻力有更加深刻的认识;学习使用各种改造主要是经过参考相关资料,对管路的阻力进行初步估流量测量元件,加深了对测量机理的认识。算,选择适当扬程及流量的离心泵,并进行安装。在安装时,22测量系统考虑到原有离心泵安装在水泥地基上,试验时会引起整个装置测量系统包括流量的测量和压差的测量,其中流量的测量的共振,影响测量结果,所以增加了减震措施,使得实验装置是在保持原有的孔板流触计、水箱的基础上,增加文丘里管、运行平稳皮托管、转子流量计,并进行校核。由于这些测量元件或为有24电力系统机玻璃制品,或为玻璃制品,内部结构均可视,这样,化工原于原来使用的电缆已经老化,具有极大的危险性。且原理及食工原理教科书中所介绍的流量测量方法在该实验装置来两套阻力实验装置共用一根电缆,一旦出现断路,造成两中可以全部直观观察、理解。台装置均不能使用,电缆的载流量也较大。改造时运用统筹压差的测量,在经过详细的计算之后,仅使用一个倒U学分析,在研究化工原理及食工原理的实验具体时间安排情型压差计,既可以测撤全部压差,测量管线在此高度集成,节况后,发现阻力实验与离心泵实验从来不会在一起进行,而两约压差计及空间。由于压差计玻璃管为极易损件,为防止学生种设备相离仅几米,两台离心泵实验装置也是共用一根电缆在实验过程中碰坏玻璃管,特备两个压差计做备用,保证学生基于此种情况,选用两根电缆,每根电缆接一台阻力实验装实验中出现间题时,仍能保证实验无缝衔接进行。压差测量系置和一台离心泵实验装置,计算载流嫩并进行更换。这样可统如图2所示。避免线路出现故障时两台同种实验装置都不工作的情况发生在对新安置的离心泵的开关位置选择时,结合人机工程学的思想,以安全且方便学生为原则,重新选择了开关的类型与安装位置经过改造后的电力系统更加安全,合理,便于操作25美化处理由于设计在开始的时候就考虑到紧凌、美观,所以加工后并不需要特殊的二次改换装置空间位置。但经改造刚刚安装完e2的实中国煤化工且在安装的过程中有些地方一以进行了美化处理。缓冲器倒U型压差计对管CNMHG既做到防止腐蚀,又使ab,cde,fg测压管接口v压力测管路调控阀其美观。元件在保证教学效果的基础上,也尽量使其美观。增图2压差测量系统简图设面板,并在调查学生身高的基础上确定面板的尺寸,更适(下转第183页2009年第5期广东化工第36卷总第193期www.gdchem.com183生成的原因是:由于燃料中S,Ca,N,Fe等含量偏高,金锅化合物与烟气中的氧一起和灰垢反应,可提高灰垢的熔点,属离子在燃烧中形成氧化物,硫在燃烧中形成SO2和SO,和使灰垢相互之间、灰垢与金属表面之间结合的键能降低,甚至金属离子直接反应或吸水生成硫酸后和金属离子反应而生成断裂,灰垢变得疏松易被机械清除。清灰剂还能中和SO等酸硫酸盐沉积在炉管外部结成灰垢,并对炉管有一定腐蚀性。一性气体及其沉积物,生成不具活性的化合物。并使SO2转化成般认为炉管积灰分为高温积灰、粘性积灰、疏松积灰三种。微SO3的催化剂V2O5和Fe2O3中毒,也可与V2O5等钒化合物反小灰垢和管壁之间的吸引力或灰粒带静电荷而粘附在管壁上应,形成惰性化合物。形成的疏松积灰,容易用传统蒸汽除灰方法去除。但在高温部4调研情况与小结位,因为油灰中金属元素所引起的高温积灰,相当牢固,蒸汽为了能找到有效途径,笔者到镇海石化同类装置进行了调吹灰很难吹掉。当燃烧不正常时,烟气中产生的大量炭粒子成研,镇海第三套常减压装置,加工能力为900万ta,加工的为吸附SO2和SO3及H2O气相的载体,形成含有H2SO4的炭油种也主要是中东和非洲的劣质原油,但加热炉炉管积灰情况粒子,可与受热面作用生成FeSO4,这种积灰粘性很强。B套不是很严重,从外观看来炉管外表面的积灰情况比本装置要少停炉后,进入炉膛内观察辐射段立管结垢严重,人工刮掉后,一些,这主要是跟他们采用催化回炼油浆作燃料油有一定关在开工后的几天之内又重新结上,速度惊人,炉外璧设备上也系。所以要改善炉管积灰的状况,主要还是从以下几方面入手结有厚度为1mm左右的白垢。炉进料压差与往年无大的变(1)在加热炉的燃料中尽量减少燃料油的比例化,基本可排除管内结焦。初步认为造成上述现象的主要原因(2)改善燃料油的质量。1)减少燃料油中的金属含量。2)是燃料油中硫含量和金属含量高,导致炉管表面严重积灰结减少燃料油中的灰份和机械杂质含量。3)改用相对减压渣油来垢,影响传热说,性质较好的燃料油,例如催化回炼油浆。3除灰方法(3)减少炉膛内过剩空气量,抑制SO2和SO3的生成量。对于对流段的积灰,目前大部分炼油厂基本采用声波灰,(4)尽可能控低炉膛温度,减少金属化合物的生成量将一定强度的声波,送入运行中的炉体内可能积灰结渣的空间区域,通过声能量作用使空气分子与粉尘颖粒产生振荡、破坏、参考文献阻止粉尘粒子在热交换表面或粒子之间的结合,使之始终处于(徐乃欣碳钢大气腐蚀时表面结露行为的某些影响因素[门腐蚀与防护悬浮流化状态,以便烟气或重力带走2001,(12):522-526而对于辐射段炉管积灰目前大部分炼油厂基本采用清灰[2]钱家麟.管式加热炉M],北京:中国石化出版社,2003剂,清灰剂除垢的基本机理主要有以下几方面:清灰剂被吹入(3梁超.化工设备与防腐蚀.吹灰技术在管道加热炉中的应用冂,200炉膛后,在高温下燃烧。燃烧后的镁化合物与低熔点且具有腐(4:4749蚀性的钠、钒、镍、铁和钙等化合物作用形成镁的复合物,其熔点高,在自然常态下无腐蚀性;且在炉膛内以小颗粒形状存(本文文献格式:胡伟.炼厂加热炉炉管积灰研究J].广东化在,不会粘结在金属表面,易随烟气从烟囱带走。而燃烧后的工,2009,36(5):181-183)(上接第176页)噪声小合学生的操作。根据实验室的整体布局刷涂的油漆,符合大众(6)电力系统的改造使得装置使用安全,便于操作,且避的审美情趣,与整个实验室完美地融合在一起。不仅装置美观,免了出现两台装置同时无法运行的情况发生而且整个实验装置颜色相互融合,看起来爽心悦目(7)改造后的装置进行了精心的美化处理,整个装置美观3结论大方,且与整个实验室形成完美的整体。通过与原装置的对比及本届学习化工原理及食工原理的(8)此次改造的花费相较于购买新的实验设备节约资金人620余名学生的实验效果,得出以下结论:民币约95万元,大大节约学校经费。(1)原有实验装置的水箱、支架依然可以使用,直接报废(9)按期圆满完成了改造任务,改造后的实验装置能够较浪费材料,经过改造加工,使废物得到重新利用。好地应用于实验教学(2)改造后的装置测量的范围更广,测数据不仅可以进行横向对比,而且可以进行纵向对比。使用的测量方法涵盖了化参考文献工原理与食工原理的所有流敏测量手段,且测量元件均采用透u贾绍义.化工原理及实验上册)[M]北京:高等教育出版社,200:3839明材料,方便学生直观的观察元件的内部结构,加深实物认识。[2夏清,陈常贵,柴诚敬,等,化工原理(上册)[M]天津:天津大学出(3)利用缓冲器使压差的测量达到高度集成,不仅节约压版社,205:5458差计的数量和占用空间,而且操作方便,数值稳定。即使出现B3蔡中国煤化工表的选用CM北京:化个压差计玻璃管破坏,仍能保证实验的无缝衔接进行CNMHG(4)改造后的实验装置管路安置合理,测压管线排布清晰方便学生检查测量,操作直观。(本文文献格式:董华东,许培援,刘亚莉,阻力实验装(5离心泵在安装时运用减震措施,使得设备运行平稳,置的改造J广东化工,2009,36(5):175-176)