大型冷模试验
氧氯化流化床反应器内三级旋风分离器大型冷态对比试验研究
风分 离器则是 根据 时铭显 等提 出 的旋 风分 离器尺
寸分类 优 化设 计 理论 ， 考 虑 操 作 条 件 以 及 并
试 验 条件进行 设计 的 。 模 型 的设 计条件 ： 体为常 温常压 下 的空气 ， 气
密度 Ｐ ＝１ ２ ｇ ｍ ， 度 ／ ＝１ ８ ０ ａ・ ， ． ｋ／ 粘 ． ． ５ｘ１ ～Ｐ ｓ ｔ
的氧氯化反应 器 中的条 件 完全具 备 。本文 的 目的 就是 通过工业 尺寸规 模的大型冷态 对 比试 验 ， 来验
证 国产 Ｐ Ｖ型旋 风分 离器是 否优 于 国外 技术 ， 以判 断其 能否满足氧氯化 生产的要求 ， 而为氧氯 化流 从 化床 反应器旋风分离 器 国产化奠定基 础。
维普资讯
第３ ３卷
第１ 期
化
工 机
械
氧 氯化 流 化 床 反应 器 内三级 旋风 分 离器 大 型 冷态 对 比试 验 研 究
杨 少杰 料 陈建义
（ 国 石油 大 学 重 质 油 国家 重 点 实 验 室 ） 中
摘
要
针 对 氧 氯 化 流 化床 反 应 器操 作条 件 ， 定 了旋风 分 离 器冷 态 对 比 试验 方案 ， 进 行 了 大 型 冷 态 确 并
概率分 布 ， 平均 粒 径 ６ 一ｌ ｐ 对 数 均 方 差 一 Ｏ， ｍ，
０ ２ 。表 １ 出 了 Ｐ ．７ 给 Ｖ型 与 Ｅ型旋 风 分 离器 的 主
风分离 器与工 业 上行之 有效 的旋 风分离器 在完 全
本研究得到 中国石油化工集团公司和新世纪优秀人才支持计划资助 。
杨 少 杰 ， ，９ ２年 ２月 生 ， 士 研 究 生 。 山 东省 东 营市 ，５ ０ １ 男 １８ 硕 ２ ７６ 。
催化裂化新型反应器的冷模探索研究
大 型 冷 模 装 置 上 考 察 了床 层 料 位 、 层 线 速 、 分 结 构 对 装 置 催 化 剂 回 收 的 影 响 ， 出 了装 置 的适 床 快 给 宜 操 作 条 件 ， 对 反 应 器催 化 剂 稀 相 密 度 进 行 了关 联 计 算 。装 置 运 行 结 果 表 明 ， 料 位 上 限 平 稳 运 并 在 行 时 ， 风 分 离 器 人 口催 化 剂 的密 度 在 ０ ６ ～３ ７ ｇ ｍ ， 明催 化 剂 回 收 效 果 较 好 。 旋 ．２ ．５ ／ 说 ｋ
式 ， 够对 Ｆ Ｃ反应 油气 混 合 物 和 催 化 剂 进行 快 能 Ｃ 速分 离 ， 油气 快 速 引 出沉 降器 ， 少 大部 分 油 气 将 减 在 沉 降 器 内 的 停 留 时 间 。如 ＵＯＰ公 司 开 发 的 ＶＤ 、 Ｓ Ｍ７及 国 内 的 ＶＱｓ快 分 等 ， 很 好 Ｓ ＶＳ 丁［ 能
域 。在传 统反 应器 系统 中， 由于旋 风分 离装 置 内置
催 化裂 化装 置 在生产 过程 中 ， 常常 因设备 结 焦
而影 响生 产 ， 成非 计划停 工 。结 焦部 位主要 集 中 造 在提 升管 进料 喷 嘴上 部 、 降器 内壁 和 内构 件 （ 沉 如
旋 风分离 器 ） 外壁 死 角 、 以及 二 级旋 风分 离 器 料 腿
于 巨大 的沉 降空 间 里 ， 方 面使 沉 降空 间增 加 ， 一 安
装检 修 困难 ； 另一 方 面 由于 旋 风 分离 装 置 的存 在 ，
形 成一 些设 备死 角 ， 为油气 结焦 提 供了条 件 。旋风 分 离器 外置 一般 见于再 生器 中 ， 本研 究将 旋 风分离 器 外 置于上 述反 应 区 ， 反应 区形成 密 闭系统 。 与
PX型高效旋风分离器的冷模放大试验
参数 ， 它的效率已很高 ， 这样更能 比较 出 Ｐ Ｘ型的 优异性 能 。根据 大 型冷模 试 验 平 台的 风量 条 件 ，
决定 分离器直径用 Ｏ （ 业装 置常 用 ８０一 ０ｒ 工 啪 ０ ｌ ０ ｍ）具体 结 构 型式 见 文献 ［ ］ ｏｍ ， ４ ４ 。该 试 验 平
所选取 的 Ｐ Ｖ型是 Ｆ Ｃ装 置 中 的第 二级 分离 器 的 Ｃ
图 １ 大 型 冷模 试 验 装 置 平 面 布 置 示 意
Ｆ ｇ １ Ｐ ａ ｅ ａｒ ｎ ｅ ｎ ｆｌｒ ｅ ｓ ａｅ ｉ． ｌｎ ｒａ ｇ ｍｅ ｔ ｏ ａ ｇ －ｃ ｌ
ｃ ｌ ｄ ｔｓ ｎ ｔ ｏｄ ｍｏ ｄ ｔ ｉ ｅ ｕ
法 并且都 获得 了成功 ¨ 。 Ｊ １ 放大试 验装 置 的设计
放大试 验选 用工业 应 用 已经 很 成熟 的 Ｐ 型 Ｖ
高效旋风分离器作 为对 比试验 的基准模型 ， 在完 全相 同 的条 件下 ， 在 实 验 室开 发 出 来 的 Ｐ 型 与 Ｘ 高效旋风分离器ｌ 进行对 比试验以评价其性能。 ３
离器全 部 挂在钢 架 的 同一 侧 ， 平 、 面 布置方 式 其 立 见图 １ 图 ２ 和 。试 验 采 用 吸风 式 ， 以便 于 加 粉 并
分离器应用到工业过程 中其性能应如何评价？放 大到工业尺寸后 ， 小型冷模研究 中所得 到的规律 会发生何 变 化 ？这 些 问题 ， 今 尚无 成 熟 的理论 迄 能够 回答 ， 要进 行放大试 验来 解决 。对 于炼 油 、 需 燃煤发电等高温条件下使用的旋风分离器， 通常
ｃ ｌ ｄ ｌｔｓ ｎｔ ｏｄ ｍｏ ｅ ｅ ｔ ｉ ｕ
件下分离效率 的绝对 值对工业生 产并无指导意 义， 有价值 的只是 两 类旋 风分离 器 之 间 性 能 的差 别 ， 以， 所 不必非 要按 照工 业反 应器 内的人 口浓度
强化坏路工况下冷却模块的加速耐久试验研究
引用格式：魏峰, 胡溧, 杨啟梁, 等. 强化坏路工况下冷却模块的加速耐久试验研究[J]. 中国测试，2024, 50(3): 45-51. WEI Feng,HU Li, YANG Qiliang, et al. Study on accelerated endurance test of cooling module under strengthening bad circuit condition[J].China Measurement & Test, 2024, 50(3): 45-51. DOI: 10.11857/j.issn.1674-5124.2022010072强化坏路工况下冷却模块的加速耐久试验研究魏 峰1， 胡 溧1， 杨啟梁1， 李兴山2， 许 晶2(1. 武汉科技大学汽车与交通工程学院，湖北 武汉 430081; 2. 东风马勒热系统有限公司，湖北 武汉 430056)摘 要: 提出一种加速疲劳试验功率谱编辑法。
以某款商用车道路试验载荷谱为基础，通过分析各路况下的频域特征，结合冷却模块的计算模态结果，确认导致冷却模块失效的风险路况。
基于采集的载荷信号计算得到各路况疲劳损伤谱分量，应用Miner 线性叠理论获得总疲劳损伤，最终编辑生成台架加速试验用功率谱。
通过对加速谱时域、幅值域和频域角度的对比，验证加速谱台架响应统计特征与原始谱的一致性。
冷却模块的台架耐久试验表明，将振动量级提高1.85倍，通过57 h 的台架试验模拟完成三种风险路段数百小时的道路试验。
并复现道路试验的失效故障，验证其有效性。
关键词: 疲劳试验; 冷却模块; 模拟试验; 疲劳损伤谱; 载荷谱编制中图分类号: U467.5+23;TB9文献标志码: A文章编号: 1674–5124(2024)03–0045–07Study on accelerated endurance test of cooling module understrengthening bad circuit conditionWEI Feng 1, HU Li 1, YANG Qiliang 1, LI Xingshan 2, XU Jing 2(1. College of Automobile and Traffic Engineering, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081,China; 2. Dongfeng Mahle Thermal Systems Co., Ltd., Wuhan 430056, China)Abstract : An accelerated test power spectrum editing method is proposed. Based on the road test load spectrum of a commercial vehicle, by analyzing the frequency domain characteristics of each road condition and referring to the calculated modal results of the cooling module, the risk road conditions leading to the failure of the cooling module were confirmed. The fatigue damage spectrum components of each road condition were calculated based on the collected load signals, the total fatigue damage was obtained by using Miner's linear superposition theory. Finally, the power spectrum for bench acceleration test is generated. With the acceleration spectrum compared and verified through time domain, amplitude domain and frequency domain angles, the data shows that the statistical characteristics of the accelerated spectrum are consistent with the original spectrum. The bench endurance test of cooling module shows that the enhanced vibration magnitude by 1.85 times, hundreds of hours of road tests on three risky conditions can be shortened to 57 hours of bench test, and reproduce failures in the road test, which verifies the effectiveness.Keywords : fatigue test; cooling module; simulation test; fatigue damage spectrum; load spectrum compilation收稿日期: 2022-01-17；收到修改稿日期: 2022-02-22作者简介: 魏 峰（1990-），男，辽宁抚顺市人，硕士研究生，专业方向为噪声与振动、汽车NVH 及声品质。
流态化合成氮化硅的鼓泡床冷模试验与cfd模拟研究
属设备有风机、进出气管道、料气分离装置等。
床体是物料的容器，同时也是反应器，而分布板的作用是使气体在床的横断面上均匀分布。
部分细小颗粒可能被气体夹带飞出，所以必须安装气固分离装置如旋风收尘器将部分颗粒回收，减少对环境的污染。
当气体以一定的速度向上流过颗粒堆积床时，起初静止的颗粒在流体曳力和颗粒间的相互作用力驰动下开始运动。
随着气体流动速度的改变，颗粒相的流动状态也发生变化，表现出复杂的流态。
反过来颗粒的运动也极大地影响了气体的流动，气相已不再是简单的单相流动。
正是由于颓粒在流体中的这种悬浮运动增加了两相之间的接触面积，促进了流化床内的传热传质过程，改善了气固充分混合和快速化学反应的环境。
自从上个世纪四十年代世界上第一台流化床催化裂化装置问世，经历了半个多世纪的发展，对流态化技术的研究和应用已经取得了极大的进步。
但是大量的研究仍然局限于试验研究和工厂实践水平上，理论上的研究和认识仍很困难。
至今还没有一套完善的理论来解释反应器内气固两相运动和相互作用。
因此尽管流化床反应器已在化工、冶金、电力等领域得到广泛的应用，其设计水平仍处于经验阶段。
１．２．２流态化区域分类及特点随着操作气速的增大，流化床中的流化状态也随着变化，系统依次经历固定床阶段、鼓泡流化（或节涌流化）、湍动流化、快速流化，最后当流速达到一定值时成为稀相气力输送，图１．１表示典型的流化状态。
囤１。
ｌ各种流化状态Ｆｉｇ１—１Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｌｏｗｉｎｇｓｔａｔｅ在各个流化阶段，由于流化状态和气固两相运动规律不同，流化床内的传递和反应过程也不尽相同。
因此，了解各个流速下的流态化现象及气固两相运动规片如图２－６所示。
照片１的标尺为１０ｐｍ，照片２的标尺为５０ｐｍ，从照片中可以看出：绝大部分的颗粒直径在１０ｐｍ左右，但是有较少数的极粗的颗粒，即表示颗粒粒径分布较宽，这对流态化的操作是不利的。
（照片１）（照片２）图２－６实验用硅粉颗粒的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ２－６ＴｈｅＳＥＭｐｈｏｔｏｓｏｆｓｉｌｉｃｏｎｐｏｗｄｅｒ２．４冷模实验的结果与分析２．４．１硅粉在鼓泡床中流态化过程的实验观察从对流化床的实际操作来看，对于本课题研究的流化床问题，流动状况处于如下几个阶段：（１）固定床阶段一操作流量＜４０ｍ３／ｈ之前，床层的高度恒定基本看不出变化：（２）颗粒位置调整阶段—操作流量在３０～５０ｍ３，Ｉｌ之间：（３）颗粒出现鼓泡阶段一操作流量在５０，－．６０ｍ３／ｈ之间；（４）节涌波动阶段—操作流量在６０ｍ３／ｈ。
混凝土低温冻融试验标准
混凝土低温冻融试验标准一、前言混凝土是建筑材料中常见的一种，但在低温环境中，混凝土的性能会受到影响，特别是在冻融循环环境下，混凝土易受到破坏。
因此，为了确保混凝土在低温环境下的性能，需要进行低温冻融试验。
本文将提供混凝土低温冻融试验的标准。
二、试验范围本标准适用于混凝土低温冻融试验。
三、试验设备1. 混凝土试块模具：尺寸为100mm×100mm×100mm；2. 低温箱：可控制温度范围为-20℃至-30℃；3. 热水箱：可控制温度范围为20℃至30℃；4. 恒温箱：可控制温度范围为20℃至30℃；5. 大气温度计：量程为-30℃至50℃；6. 电子天平：分辨率为0.01g；7. 摆锤冲击试验机：能够控制冲击能量；8. 液氮桶：用于制备液氮。
四、试验方法1. 制备混凝土试块：按照GB/T 50082的要求，在标准试块模具中制备混凝土试块，并进行养护；2. 预处理试块：将试块放置于温度为20℃至30℃的恒温箱中，养护时间为28天；3. 冻融试验：将养护好的混凝土试块放置于低温箱中，温度控制在-20℃至-30℃之间，冻结时间为2小时。
之后将混凝土试块取出放置于热水箱中，温度控制在20℃至30℃之间，融化时间为2小时。
重复以上步骤，直至试块表面出现破坏；4. 冲击试验：在混凝土试块表面进行冲击试验，冲击能量根据需要进行调整。
记录试块的冲击强度和破坏形态。
五、试验结果1. 冻融试验：记录试块经过多少次冻融循环后出现破坏；2. 冲击试验：记录试块的冲击强度和破坏形态。
六、试验评定1. 冻融试验：根据试块经过的冻融循环次数和破坏形态，评定混凝土的低温冻融性能；2. 冲击试验：根据试块的冲击强度和破坏形态，评定混凝土的抗冲击性能。
七、试验注意事项1. 混凝土试块在制备和养护过程中应按照相关标准要求进行；2. 冻融试验过程中，应避免试块受到外部力的影响；3. 冲击试验过程中，应注意保护试块表面，避免出现明显的人为痕迹；4. 在试验过程中，应注意安全，避免发生意外事故。
反应工程期末考试试题
化学反应过程简答填空名词解释1.任何化工生产，从原料到产品都可以概括为原料预处理，化学反应过程和产物的后处理三个组成部分，而化学反应过程是整个化工生产的核心。
2.工业反应器中对反应结果产生影响的主要物理过程是：1，由物料的不均匀混合和停留时间不同引起的传质过程；2，由化学反应的热效应产生的传热过程；3，多相催化反应中在催化剂微孔内的扩散与传热过程。
3.化学反应和反应器的分类：1.按反应系统设计的相态分类分为：均相反应，包括气相均相反应和液相均相反应；非均相反应，包括气-固相、气-液相、液-固相、气-液-固相反应。
2.按操作方式分类分为：间歇操作，连续操作和半连续操作。
3.按反应器型式来分类分为：管式反应器，槽式反应器和塔式反应器。
4.按传热条件分为：等温反应器，绝热反应器和非等温绝热反应器。
化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。
4.反应速率：单位反应体系内反应程度随时间的变化率。
5.反应动力学方程：定量描述反应速率与影响反应速率因素之间的关系式。
6.半衰期：反应转化率从0变成50%所需时间称为该反应的半衰期。
7.建立动力学方程的方法有：积分法、微分法、最小方差分析法。
8.反应器开发的三个任务：根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型式；结合动力学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操作条件；根据给定的产量对反应装置进行设计计算，确定反应器的几何尺寸并进行评价。
9.反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、物料衡算方程式和热量衡算方程式。
10.停留时间分布：在反应器中，由于流动状况不同，物料微元体在反应器中的停留时间可能是各不相同的，存在一个分布，称为停留时间分布11.平均停留时间：各流体微元从反应器入口到出口所经历的平均时间称为平均停留时间。
12.充分混合：指反应器内的物料在机械搅拌的作用下参数各处均一。
13.间歇反应器特性：由于剧烈搅拌、混合，反应器内有效空间中各未知的物料温度、浓度都相同；由于一次加料，一次出料，反应过程中没有加料、出料，所有物理在反应器中停留时间相同，无返混现象；出料组成与反应器内物理的最终组成相同；为间歇操作，有辅助生产时间。
1合成气制二甲醚淤浆床反应器冷模试验
G f (U G , L , cS , , L , S ) 其中 L , cS , , L , S 分别为液体粘度、固含量、液体表面张力、液体密度、固体密度。
利用因次分析方法，可将上式各因素组成无因次数群，构成如下形式：
G 1 G 4
4 U g L f G L , L 3
由实验结果表明，无论有无换热器，随着三相淤浆床反应器中催化剂固含率的增加，气含 率呈下降趋势。这是因为固含率增加，淤浆的粘度也随之增加，增强了小气泡合并成大气泡的 能力，从而引起气含率下降。 换热元件对气含率的影响
0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 0.1 0.2 0.3
5.5 案例
5.5.1 案例 1：合成气制二甲醚淤浆床反应器冷模试验
对于大型工业化的三相淤浆床反应器，由于生产的需要，使得反应器的高度高(20～40 米)、 直径大(1～8 米)、反应压力大(2.0～4.0MPa)、固体催化剂含量高(30～40％质量分率)，同时当 反应为放热反应时，还需要添加内置换热器，这样的三相淤浆床反应器存在复杂的流体力学行 为，直接影响反应结果，使得在设计和放大三相淤浆床反应器时必须考虑放大效应，因此必须 对三相淤浆床反应器的流体力学行为进行深入而细致的研究。 （1）冷模试验方案 研究三相淤浆床反应器的流体力学，一般采用冷态模拟装置。研究结果可供同体系同类型 反应器参考。冷模试验装置的结构与实际反应器相同或接近；内部构件相同或相似；试验研究 的物系与实际物系相同或接近。冷态模拟试验方法较为简单，投资少，而且在发现问题时，改 进方便，因此应用十分广泛。 气含率是三相淤浆床反应器流体力学行为中最重要也是可以定量的指标，是评价气液传质 状态，确定三相反应器体积及液－固两相用量时必不可少的参数。影响气含率的因素很多，主 要包括操作条件、液体性质、固体颗粒性质、床层特性、反应器结构等。 表观气速是影响气含率的关键因素，气速增大，气含率增加，一般认为气含率与气速的 0.5～1.0 次方成正比。三相反应器的直径对气含率的影响仅限于直径小于 0.15 米的小塔，对 大直径反应器来说影响不大。多数研究者认为气体的性质对气含率的影响很小，可以忽略。因 此很多关于气含率的经验关联式均没有考虑气体性质的影响。 气含率的测定方法有床膨胀法、压强脉冲法及电导探针法。床膨胀法比较直观、方便、 简单，所以应用十分广泛示了三相淤浆床反应器在有(无)内构件条件下气含率随固含率的变化。 由于合成气制二甲醚的反应为放热反应，在三相淤浆床反应器中必须加入换热器，以保证反应 热的及时移走。因此，考察有换热器的淤浆床层气含率十分重要。从上图中可以看出，在有换 热器存在时，床层平均气含率增加。通过观察发现，当存在换热器时，淤浆床层的气泡大小更 均匀，很少有大气泡，同时气泡沿反应器径向分布也更均匀。这说明换热器的加入不仅未破坏 床层的流体力学性质，还起到良好的破碎气泡的作用。 不同液体对气含率的影响 本实验测定了空气－水和空气－石蜡油两相体系的平均气含率，见图 5.11。由图可见，液 体不同，气含率是不同的。空气－水体系的平均气含率略大于空气－石蜡油体系。这是因为液 体石蜡油的粘度大于水的粘度，使得气泡直径较大，导致平均气含率下降。
试论旋流燃烧器冷态模化实验
现在一些 单位在使用 旋流燃烧器 时 ， 采用 的是 全 封 闭 的燃 烧 器 ， 践 证 明 ， 实 这种 全封 闭 的燃 烧 器 极 易导 致 煤 粉 燃 烧 不 全 ， 并形 成 黑焦 。 此 ， 需 要 研 制 出不 会 结成 因 急 黑 焦 的 旋 流 燃 烧 器 。 们 采 用 的 方 案是 把 我 封 闭的 旋 流 燃 烧 器 改 造 成 半 封 闭 型 ， 就 这 有 效地 解 决 了结 成 黑 焦 的 现 象 。
模拟的一种方法。 之 所 以 进 行 冷 模 实 验 ， 因为 为 了 寻 是 求 更 加 合 理 的 燃 烧 器 的 改 造 方 案 。 要 掌 只 握住 了燃 烧器 各 区 域 中 的空 气 的 动力 场 的 情 况 即可 。 模 型 和 原型 几何 相 似 的情 况 在 下 ， 流 在 进 入 第 二 自模 化 区 以 及 更 方 面 气 条 件 相 似 便 可 以 了。 首 先 测 量 燃 烧 器 模 型 两 个 进 出 口截 面 的 压 差 ， 以 得 出 Ｒ４ ４ ６ 时 ， 入 第 二 可 －７ ３ ５ 进 自模 化 区 ， 时气 流 速 度 为 ｌ 、 ｍ／ 。 此 ９ ２ ｓ 另外 ， 原燃 烧 器 以及 稳燃 齿 的一 次 风 对 进行 气 固两 相流 的改造 实验研 究 。 实验的 在 过程 中， 气相速 度测量 采用热 膜风速 仪测量 。 经 过 多 次 实 验 ， 终 计 算 所 得 气 相 速 度 为 最 ２ ｍ ｓ 在 实验的 过程 中 ， ６ ／。 可以采 用在燃烧 器 三 对 旋 流 式 燃 烧 器 的 改 造 实 验 风出 口处 多加设 测 孑 来保证 测量 的 精确性 。 Ｌ 经 过 不 断 测 量 ， 孔 流 经 不 同 稳 燃 齿 测 分 析 解 决 该 厂 可 燃物 损 失 大 可 以 从 不 同 的 后 在 一 次风 出 口处 时速度 分 布 在 沿半 径 增 角度 着 手 。 想 防 止结 焦 ， 以注 意 以下 几 大 方 向 呈 现 出 先 增 大 进 而 减 少 的 趋 势 。 要 可 稳 燃 齿 改 造 成 非 封 闭型 稳 燃 齿 后 ， 由 点 ： １ 防止 受 热 面 壁温 过 高 。 控 制锅 炉 （） 要 不超 负荷 运行 ， 证 炉 内 风 粉 射 流 动 量 处 于 气 流 的 方 向得 到 了一 定 程 度 的 改 变 ， 保 使 于 均 衡 状 态 ， 止 气 流 刷 墙 ； ２ 保 持 合 适 气 流 由 原来 的 气 流方 向产 生 了 一定 程 度 的 防 （） 煤 粉 细 度 ， 好 燃 料 管 理 ： 定 煤 种 ， 除 偏 转 ， 样 就 使 速 度 曲线 的 峰 值 更 加靠 近 做 固 清 这 这 石 块 ， 持 合 适 的煤 粉 细 度 ， 使煤 粉 过 粗 中 心 风 管 。 样 就 使 得 稳 燃 齿 在 靠 近 一次 保 不 导 致 火焰 中心 上 移 ， 起炉 膛 出 口结 焦 。 引 并 风 管 侧 封 闭 处 的 气 流 速 度 成 丫 速 度 最 低 注 意做 好 运 行 监视 ， 保证 及时 清 理 结 交 ， 定 点 ， 气 流 在 靠 近 一 次 风 管 侧 顺 利 通 过 。 使
大型冷却设备的检测和验证方法和标准
大型冷却设备的检测和验证方法和标准大型冷却设备运用广泛，如工业制冷、航空航天、医疗设备、计算机系统、核电站等领域。
由于其涵盖的范围非常广泛，因此需要根据不同应用场合，采用不同的检测和验证方法和标准。
在本文中，我们将重点讨论大型冷却设备的检测和验证方法和标准。
大型冷却设备检测方法1. 热平衡法热平衡法是一种常用的大型冷却设备检测方法。
其原理是通过测量冷却水和加热器之间的温度差来计算热量转移。
这种方法需要计算热容和热导率等参数，所以初始数据的准确性和实验过程的可重复性非常重要。
此外，该方法要求设备必须稳定运行一段时间，并且在实验过程中需要保持设备稳定。
2. 热流计法热流计法也是一种常用的大型冷却设备检测方法。
该方法通过测量在冷却水流动的过程中电能的转换来测量热流量。
这种方法需要的设备较少，而且实验过程相对简单。
但是，该方法需要确定热流计的校准和误差，所以在实验过程中，需要注意实验参数的准确性。
3. 热电发电法热电发电法也是一种常用的大型冷却设备检测方法。
其原理是通过电热偶和热电偶，在冷却过程中测量温度和电压的变化来测量热量转移。
该方法对设备的要求较高，需要高精度的仪器。
此外，需要对偶头进行校准和误差分析，以确保实验的准确性和可重复性。
大型冷却设备验证方法1. 冷却能力验证冷却能力验证主要是通过测量冷却水的进出口温差和流量来确定设备的冷却能力。
这种验证方法需要考虑到设备的工作状态和环境因素，以确保它们在实际工作中的稳定性和精度。
2. 温度均匀性验证温度均匀性验证主要是通过测量温度分布来确定设备的温度分布是否均匀。
这种验证方法需要在各种温度条件下进行实验，以检查设备在不同温度情况下保持稳定的能力。
3. 噪声验证噪声验证主要是通过测量设备在运行中产生的噪声来确定噪声水平是否符合规定标准。
这种验证方法需要考虑设备的使用环境和噪声测量仪器的灵敏度。
大型冷却设备的标准大型冷却设备的标准在不同的行业和领域中可能有所不同。
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2017/11/21
• 试验方式： 采用物理性质与生产物料相近的惰性物料， 如水、空气、砂等代替生产实际物料在模 型装置上进行的试验。 • 适用场合： 不便或不必要采用生产物料进行试验的情 况，尤其 在需要将过程分解，分别考查一 些工程因素时。
2017/11/21
例如：在绝热式固定床反应器的开发中，需要考虑大型反 应器中流体流动不均匀对反应结果的影响，通过小型试验
认识了化学反应规律后，即可用以确定流动不均匀程度的
允许范围。而催化剂床层可能存在多大程度的不均匀，以 及分布板应如何设计才能将气流分布不均匀程度限制在允 许范围内，都可通过冷模试验予以认识 。
度变化总是比较大的，而温度对反应结果的影响也是举足 轻重的，因此如何取舍，要综合分析并根据实际情况来决
定。此外还应注意到绝热床的高／径比不宜过大，床层填
充务必均匀，并注意气流的预分布，以保证气流在床层内 的均匀分布。
2017/11/21
2. 换热式反应器
蒸汽 原料 催化剂 补充水 调节阀
换热式反应器以 列管式为多。通常 是在管内放催化剂， 管间走热载体( 在 用高压水或用高压 蒸汽作热载体时， 则把催化剂放在管 间，而使管内走高 压流体)。
流体在固定床中的流动，与空管中的流体流动相似， 只是流道不规则而已。
2017/11/21
3、固定床中流体与颗粒外表面的扩散系数
对于气固催化反应或液固非催化反应，一般认为反 应在固体外表面或固体内部进行。这时，流体中 反应原料必须从流体主体扩散到颗粒外表面；若 反应产物为流体，则必须从颗粒外表面扩散到流
2017/11/21
固定床中的传递过程
1、床层空隙率 表征床层结构的主要参数为床层空隙率ε; ε=f（颗粒形状，粒度分布，床径比，填充方式等 固定床中同一横截面上的空隙率是不均匀的， 对于粒度均一的颗粒所构成的床层，在与器壁距 离为1～2倍颗粒直径处，空隙率最大，床层中心 较小，这种影响，叫做壁效应。
2017/11/21
• 然而，由于流态化技术的固有特性以及流化过程影响因素的多样 性，对于反应器来说，流化床又存在明显的局限性：
• ①由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动，无 论气相或固相都存在着相当广的停留时间分布，导致不适当的产 品分布，阵低了目的产物的收率； • ②反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机会， 降低了反应转化率； • ③由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使催化剂加 速粉化，加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂 的带出，造成明显的催化剂流失；
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• 规模： 一般都比小试要大得多，以便表现各种工程 因素的运动规律，所测定参数的可变范围也 相对较宽。 • 注意： 由于试验条件与实际生产过程有差别，在应 用冷模试验结果时，应根据实际条件予以转 换和修正。
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方法
• • • • （一）按相似论进行的冷模试验 （二）用概率统计方法进行的冷模试验 （三）测定特殊参数的冷模试验 （四）类比试验
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相似的性质：所有相似的现象都为完全相同的方程组所描述；
空间对应点及对应瞬间各自互成一定比例关系；各量的比例彼
此相互约束；这种约束关系可用“相似准则”表示；必然发生
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是否化工过程开发都必须建设冷模装置，进行冷模试验？
不是。下述情况可免去：
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• 自模性：在一定条件下自行相似的现象。
• 粘性流体在受迫流动过程中，当雷诺数Re大于
T0
TC Tf
Tf
T0
逆流
并流
自热式反应器示意图
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目前描述固定床反应器的数学模型可分为拟均 相和非均相的两大类。前者忽略床层中粒子与流
体间 温度与浓度的差别 ， 故 称之为拟均相模型。
根据流动模式与温差的情况它又可分为平推流的
一维模型，有轴向返混的一维模型和同时考虑径
向混合和径向温差的二维模型。至于非均相模型， 则又考虑了气流与粒子表面间的温度差和浓度差。 对于绝大多数情况，拟均相模型已足够．
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产物
乙炔法合成氯乙烯反应器
• ① 管径：一般为25～50mm的管子，但不小于25mm。
• ② 催化剂粒径：应小于管径的8倍，通常固定床用的粒径 约为2～6mm，不小于1.5mm。 • ③ 传热所用的热载体： 沸水可以用于100℃～300℃的温度范围。 联苯与联苯醚的混合物以及以烷基萘为主的石油馏分能 用于200～350℃的范围。 无机熔盐(硝酸钾，硝酸钠及亚硝酸钠的混合物)可用于 300～400℃的情况。 对于600～700℃左右的高温反应，只能用烟道气作为热 载体。
某一值时，流动从层流状态进入湍流，这一Re 值称为第一临界雷诺值，Re小于第一临界雷诺 值的流动处于第一自模化区，此时处在层流状态。 Re大于第一临界雷诺值之后，随着Re值增大流
体紊乱程度变化较大，但其值增大到一定程度这
种影响几乎不存在，该Re值称第二临界雷诺值。 Re大于第二临界雷诺值称流动处于第二自模化 区。
体主体。这种扩散过程的阻力，决定于颗粒外表
面流体滞流流膜。
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• 与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是：
• ①可以实现固体物料的连续输入和输出；
• ②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能， 床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于 强放热反应； • ③便于进行催化剂的连续再生和循环操作，适于 催化剂失活速率高的过程的进行。
反应器长期连续运转。
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除单层绝热床外，工业上还有用多段的，近代的大型合
成氨反应器采用的是中间冷激的多段绝热床。总之，不论 是吸热或放热的反应，绝热床的应用相当广泛。特别对大 型的，高温的或高压的反应器，希望结构简单，同样大小 的装置内能容纳尽可能多的催化剂以增加生产能力(少加换
热空间)，而绝热床正好能符合这种要求。不过绝热床的温
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• 试验方式： 采用物理性质与生产物料相近的惰性物料， 如水、空气、砂等代替生产实际物料在模 型装置上进行的试验。 • 适用场合： 不便或不必要采用生产物料进行试验的情 况，尤其 在需要将过程分解，分别考查一 些工程因素时。
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一、概述
第五章
二、大型冷模试验研究
的基本内容
大型冷模试验
三、大型冷模试验的理
论基础
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一、概述
一般来说, 化工过程开发包括三个环节: 小 型热模工艺实验研究化学反应规律; 大型冷模 试验研究传递规律; 将小型热模实验与大型 冷模试验所得结果相结合, 建立工业装置的 数学模型,形成过程开发成果, 即通常所说的 工艺软件包。同时, 为了验证工艺软件包的 可靠性, 必须进行相应规模的中间试验, 以该 试验所得数据对数学模型的各种参数进行修 正, 并为进一步真正建立工业生产装置提供 基础设计数据。
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2、床层压降
在固定床反应器中，流体通过分布板均弯弯曲 曲的，各个孔道的几何形状相差甚大，其横截面积既不规 则也不相等。床层各个横截面上孔道的数目并不一定相同。
流过床层的流体，其径向流速分布也是不均匀的。从床层
中心处算起，随着径向位置的增大，流速增加，在离器壁 的距离等于1～2倍颗粒直径处，流速最大，然后随径向位 置的增大而降低，至壁面处为零。床层直径与颗粒直径之 比越小，径向流速分布越不均匀。
mol，是靠加入高温(710℃)水蒸汽来供应的(乙苯:水蒸汽
=1: 2.6(质量))，混合后在630℃入床，离床时降到565℃。 在此，水蒸汽的作用是： ① 可以带入大量的显热； ② 起稀释作用，使反应的平衡向有利于生成苯乙烯的 方向移动，提高单程转化率； ③ 使催化剂可能产生的结炭随时得到清除，从而保持
依靠逐级经验放大
数学模型方法
反应器的放大：转化率和收率 • 微观：转化率和收率------温度、压力 • 宏观：停留时间、分布(不同型式反应器)
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冷模试验：冷态模型试验的简称,在没有化学反应的 条件下,利用水、空气、砂子、瓷环等廉价的模拟 物料进行试验，以探明反应器传递过程的规律。应 用数学模型方法进行反应过程的开发时，其出发点 是将反应器内进行的过程分解为化学反应和传递过 程，并且认为在反应器放大过程中,化学反应的规 律不会因设备尺寸而变化,设备尺寸主要影响流体 流动、传热和传质等传递过程的规律。因此，用小 型装置测得化学反应规律后，在大型装置中只需考 察传递过程的规律，而不需进行化学反应。这样可 使试验大为简化，试验时间和费用大大节省。
• ④床层内的复杂流体力学、传递现象，使过程处于非定常条件下， 难以揭示其统一的规律，也难以脱离经验放大、经脸操作。
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三、大型冷模试验研究的理论基础
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固定床反应器缺点
① 固定床中的传热较差；
② 催化剂的更换必须停产进行。
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