蒸发系统范文

蒸发系统范文（精选12篇）

蒸发系统 第1篇

1 空调系统应用分析

空调设备夏季承担的冷负荷主要由空调房间的冷负荷、机组本身产热需要消除的冷负荷以及新风负荷三部分构成。我国建筑工程中使用最多的风机盘管+新风空调系统,最终都是由风系统将能量传递给被调节的房间,以达到所要求的室内温度、湿度参数。

1.1 传统空调方式存在的问题

传统的空调方式使用机械制冷机组[1](如氟利昂压缩式制冷、溴化锂吸收式制冷机等)获取7～12℃的低温水作为冷媒,对空气进行冷却去湿处理,在应用中存在以下问题:

1)为减少能源的消耗,新风量被限制在最小新风量的范围内,不能最大程度地利用室外新风来改善室内空气品质。

2)空调送风的末端——风机盘管在湿工况下工作,冷凝水在凝水盘内积存、结垢,给各类病菌的大量孳生提供了条件,对室内空气造成二次污染。

3)空调房间的湿度波动较大,有时甚至会出现冷凝水大量析出而造成房间湿度偏低的情况。

4)设备及附加投资费用和运行成本较高。

1.2 风机盘管新风终状态点的处理分析

新风处理状态点的选择有多种方案,但如果综合考虑室内外设计参数、机组的性能参数、表面式换热设备的热工性能,则在具体设计地点、具体的建筑中应有最佳的方案。对于新风负荷处理的终状态点一般分为以下4种(图1):

图中给出了4种新风终状态的处理过程,其中W为室外新风状态点,N为室内空气状态点,L1～L4为新风处理[2]后与ϕ=95%的等相对湿度线的交点。

1)新风处理到室内干球温度(L1点):新风不承担室内负荷,风机盘管不仅要承担室内的热、湿负荷,还要承担新风带来的部分热、湿负荷,风机盘管在湿工况条件下运行[2]。

2)新风处理到室内空气焓值(L2点):新风不承担室内负荷,它仅承担室内的热、湿负荷,风机盘管在湿工况条件下运行。

3)新风处理到室内空气含湿量值(L3点):新风只承担室内一部分显热负荷而不承担潜热负荷,风机盘管承担室内的部分显热负荷和全部的潜热负荷,还要承担新风带来的部分热负荷,风机盘管在湿工况条件下运行。

4)新风处理到低于室内空气含湿量值(L4点):新风承担室内大部分显热负荷和全部的潜热负荷,风机盘管只承担室内的小部分显热负荷,风机盘管在干工况条件下运行。

如图2所示,以北京W2为代表的东部地区室外空气状态点,其含湿量和空气的焓值较室内空气状态都要高很多。但对于以乌鲁木齐W1为代表的西部地区而言,相对于室内空气N点,室外空气状态点具有含湿量低、室外空气焓值低的显著特点[1]。

在中国石油驻新疆乌鲁木齐联合生产指挥中心基地暖通空调系统设计中,新风处理的终状态点可以通过调整表面式换热设备的热工性能使其达到点L3或者点L4,此时,新风承担了室内的部分显热负荷,不仅使风盘选择的型号和外形尺寸都减小,还可以降低空调房间内的噪声;既节约了系统的一次性投资,也提高了整个房间的环境质量。此外,由于乌鲁木齐的室外空气焓值同室内空气焓值接近,多用室外新风不会增加空调的冷负荷,所以增加空调系统的新风量更合理可行,更能有效地提高室内空气品质,避免“病态建筑综合症”(Sick Building Syndrome)对人体身心健康造成的危害。从以上分析可以看出,该新风系统在实际工程运行中具有非常重要的意义。

1.3 干空气能蒸发制冷技术

我国地域辽阔,气候差异明显,西北地区属于典型的干热气象条件,降水普遍较少,日照充分,属于干旱和半干旱地区。相对于东部高温高湿地区,占我国国土面积一半以上的西北地区,由于空气中水蒸气绝对数量少,所以相对湿度低,气候干燥。

以我国新疆、西藏、青海、宁夏、甘肃、内蒙古为例,对各气象台站统计数据进行计算,得到最湿月的室外空气平均含湿量(质量分数)为10.2×10-3,最湿月的室外平均湿球温度为15.3℃,最湿月的室外平均露点温度为11.4℃。如此干燥的空气对于空调系统来说,是非常宝贵的可再生能源。首先可以直接利用干燥的室外新风排除室内的湿负荷,从而避免了对新风和室内进行冷却除湿的需要;同时,还可以利用蒸发制冷技术从干空气中获取建筑空气调节所需的冷量。

蒸发制冷就是通过向未饱和空气中加入水分使空气温度下降而产生的制冷效应,这个过程其实是干燥空气蕴含的能量转化为热能的一种方式。干燥空气由于其水蒸气处在不饱和状态而具备了做功的能力,所以形象地称之为干空气能。理论上,干空气能可以转换为任意形式的能量,比如干空气能发电、制热或者制冷,仅仅是转换为不同形式能量的效率不同,其中利用干空气能通过蒸发制冷可能是最简单有效的一种形式。

干空气能与太阳能、风能、生物质能一样,是一种宝贵的可再生资源。相对于其他新能源,干空气能除了具有清洁、无污染、资源分布广泛、适宜就地开发利用等优点外,还具有连续可用、能量密度较高、能量利用效率好、无需能量储存装置可直接利用等优点,是一种可持续利用的新能源方式。它的应用必将有效地改善我国西北部分地区的能源使用结构。前瞻性地推广使用干空气能等新能源,用以替代常规能源,有利于该地区经济社会的良性发展,以及建设资源节约型、环境友好型的和谐社会。

蒸发冷却技术就是利用干空气能来获得空调所需制冷量,在不同类型的蒸发制冷装置中,利用水和干空气的热湿交换获得低温的冷风、冷水或者同时获取冷风和冷水。

早期的直接蒸发冷却技术,结构简单,功能单一。其送风温降有限,而在降温的同时,增加了送风气流的含湿量,室内热舒适性不太理想,因此主要用于工业建筑的空气处理和净化,少数用于民用建筑冷却。

基于复合间接蒸发冷却技术的多级蒸发冷却空调机组突破了简单蒸发制冷的局限,拓展了蒸发制冷的功能,由于送风温度更低(低于当地湿球温度,接近当地的露点温度),送风含湿量低于室内含湿量,可对室内环境除湿,使得蒸发冷却应用的区域和范围更广,提供的人体热舒适性更好。在不同的地区和气象条件下,通过选用多级蒸发冷却空调机组,可实现建筑室内环境的高质量要求[3]。

2 空调系统方案设计

中国石油驻新疆乌鲁木齐联合生产指挥中心基地工程所在地乌鲁木齐,夏季为干热气象条件地区,冬季划分为严寒地区B区。室外计算参数和室内设计参数分别见表1、表2。

2.1 空调系统方案

风系统中机组采用三级蒸发制冷全新风空调机组,机组设置在当层机房,夏季室外新风经表面式换热器等湿降温后,再经过直接蒸发冷却段降温,通过送风管道系统输送到各个空调区域,满足房间的新风需求,提高室内空气的含氧量和新鲜度,承担部分显热负荷和部分潜热负荷。夏季门厅的门和景观休息区的部分窗户开启,排风可以通过门窗排出。冬季三级蒸发制冷全新风空调机组小风量运行,通过热盘管加热空气给新风机组,空调机组为四管制,夏天冷盘管制冷,冬季热盘管制热,加热盘管的进/出水温为95℃/70℃。空调机组送风机单位耗功量为0.41 W/(m3·h),空调风管绝热层最小热阻0.75 m2K/W,均符合《公共建筑节能设计标准》中的相关规定。

水系统中空调冷热源由集中冷热源站供给,冷水机组夏季供应7℃/12℃冷冻水。通过水管路系统输送到室内空调区域的风机盘管,风机盘管采用卧式暗装。每层空调供水干管上都设有Y型过滤器、压力表、表式温度计、蝶阀(截止阀),回水干管上设蝶阀(闸阀)、自力式流量平衡阀、压力表、表式温度计。空调和采暖水路系统均为双管制变水量系统,水平管为同程式,立管为异程式;空调热水系统的ER值为0.005 7,空调冷水系统的ER值为0.024,均符合《公共建筑节能设计标准》中的相关规定。

2.2 新风系统的特点

多级蒸发冷却空调机组在空调运行季作为独立新风机组应用时和风机盘管一起共同承担空调房间的热湿负荷。在过渡季节,多级蒸发冷却空调机组还可作为蒸发冷却全空气空调系统单独使用。

多级蒸发冷却空调机组作为全空气空调系统运行时,由于制冷方式不同于传统空调方式,空调送风新风量充足或者是100%全新风运行,具有良好的通风换气性能,空气龄较短,能及时排出室内污染物和有害气体。空调房间由于送入足量的降温后的新风,在调节温度和湿度的同时,还可以有效稀释空气中有害气体的浓度,防止细菌、病毒滋生,同时提供充足的氧气,使空气清新,提高了舒适性和空气品质,人体热舒适性好。

2.3 空调系统的优势

蒸发冷却空调机组使用绿色、清洁、无污染的可再生能源——干空气能作为制冷的动力,具有其他空调系统无法比拟的优势。

1)应用基础好,西北地区蕴含着丰富的干空气能,利用干空气能通过蒸发制冷是最简单有效的方式。

2)能效比高,采用三级蒸发制冷空调系统,不需要其他耗电设备为其提供机械冷源,空气的冷却完全依靠空气中的自然能,有效降低了冷水机组的装机容量,可减少约30%。

3)新风充足,室内散发的各种有害物质能及时被稀释并排除,空气品质高,能有效地预防传染性疾病的传播,更不会引起病态建筑综合症。

4)全新风运行、无回风系统,所有送风均通过渗透和排风排至建筑物外,在防止病毒、细菌扩散方面具有其他空调系统无法比拟的优越性。

5)人体舒适性较好,可以保证各类房间室内最终温、湿度达到舒适标准。

6)系统的经济性好,在过渡季节只开新风就可以满足室内的要求,系统更加节能。

7)空气调节方式灵活,可实现各个房间的单独控制(分室控制),并且在不同的季节可采取多种供冷和供热方式,在运行中可最大化地节能。

参考文献

[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].中国建筑工业出版社,2008:1403-1467.

[2]程旦,刘金强,刘素梅.风机盘管新风终状态点的处理分析[J].制冷空调与电力机械,2002(4):25-26.

PCS7的蒸发器控制系统设计论文 第2篇

1．1被控对象分析

蒸发器的示意所示，其工作流程大致可描述为：待浓缩的稀液从蒸发器上部进入蒸发器E1201，吸收过热蒸汽提供的热量，稀液中的水分变成二次蒸汽从蒸发器顶部排出，浓缩液从蒸发器底部排出；浓缩液浓度不能在线测量；稀液流量为F1201，稀液管线上设阀门V1201；浓缩液流量为F1202，浓缩液管线上设阀门V1202；二次蒸汽流量为F1203，二次蒸汽管线上设阀门V1203；从蒸发器中部通入满足工艺要求的过热蒸汽，蒸汽流量为F1105，过热蒸汽管线上设阀门V1105；换热后的过热蒸汽变为冷凝水排出。蒸发器为真空操作，蒸发器液位为L1201，温度为T1201，压力为P1201。

1．2工艺流程分析蒸发器的工艺流程可以具体描述为：

1）打开稀液流量阀V1201，向蒸发器E1201注入稀液，并使蒸发器液位稳定在80％左右。

2）打开过热蒸汽流量阀V1105和二次蒸汽流量阀V1203，向蒸发器通入过热蒸汽，使蒸发器温度达到108℃，并保持稳定。

3）待浓缩液浓度达到7．5％时，开启浓缩液流量阀V1202，开始连续出料，使浓缩液流量达到4．63kg／s，并保持流量平稳。

2系统总体方案设计

2．1控制要求与技术指标

（1）控制要求

基础过程控制（BPCS）的任务是保证蒸发器温度、浓缩液浓度以及浓缩液流量均符合工艺要求。根据工艺要求可以将BPCS的控制任务分解为：建立蒸发器液位、提升蒸发器温度、蒸发器提升负荷运行、浓缩液浓度控制、蒸发器温度控制、蒸发器液位控制、浓缩液流量控制。

（2）系统安全要求

现代过程控制系统包括基本过程控制系统(BPCS)和安全仪表系统（SIS）。蒸发过程可能会出现蒸发器内压力过大而引起事故，因此SIS系统的设计非常重要。

2．2控制系统总体方案设计

考虑到安全可靠和经济适用的同时兼顾，本方案选择了西门子的PLCS7416－2F，与PCS7BOX构成冗余结构，两个CPU同时具有基础控制系统（BPCS）和安全控制系统（SIS）的功能，正常运行状态下PCS7BOX执行BPCS功能，PLCS7416－2F执行SIS功能。BPCS系统和SIS系统共用一个工程师站和一个操作员站，这样避免了传统DCS和SIS之间复杂的数据处理，节省了成本与安装费用，系统中备件品种少，经济性好，并且可以互为代用，便于维护。BPCS系统与SIS系统之间的通信连接采用光纤实现，使系统的安全可靠性大大提高。此外，PCS7BOX和冗余PLC相互独立，冗余系统的存在与否不影响控制系统的正常运行。用PROFINET工业以太网扩展此系统，使此系统一方面可与管理系统对接，另一方面具有了良好的可扩展性，能方便地实现监控功能，同时使此系统的维护也变得更加方便。

3控制系统硬件设计与实现

3．1仪表供配电设计

为保证供电的安全和可靠，设计供电系统时，应按照用电仪表的电压等级和电源类型进行设计。本方案采用二级供电方式，由第一级总供电箱直接向设置在底层的各二级供电箱供电，并在第二级供电系统中同样设置总供电箱、分供电箱。供电系统可采用多回路供电的配电方式，将各分供电箱分别接到总供电箱上的各组端子上，这样在灵活分配用电负荷的同时能够分散端子故障所带来的影响。

3．2输入／输出模块配置

BPCS和SIS的输入／输出模块配置相类似，以BPCS为例，在分析控制系统的基础上。确定了BPCS所需配置的I／O点数后，即可进行输入／输出模块的选择。本方案选择西门子公司的分布式I／O产品ET200M。

3．3系统控制柜设计

接下来是系统控制柜的设计，包括主控制柜和分控制柜的设计，确定控制柜以及输入输出模块后，绘制系统输入输出模块的接线原理图。

3．4系统组态

在SIMATICManager中完成系统组态。系统硬件组态如图3上半部分所示，左边是BPCS系统的硬件组态，右边是SIS系统的硬件组态。通信网络的组态如图3的下半部分所示，完成BPCS功能和SIS功能的DCS和PLC均挂接在PROFIBUS总线上。PCS7BOX和IM153－2分别是BPCS的CPU和ET200M通信模块；AS400F和IM153－2FO则是SIS的CPU和ET200M通信模块。

4控制系统软件设计与实现

4．1控制程序总体设计

根据程序的功能以及程序执行情况，控制程序可以被划分为3个部分：

1）启动组织块OB100。OB100在PLC启动时执行一次，通过该组织块可以实现初始化操作。

2）主程序OB1。OB1由操作系统不断地循环调用。通过OB1可以进行系统常规处理，转换系统的运行状态，比如更新程序中的标志，并进行相应处理。

3）循环中断OB35。循环中断组织块按照设定的时间间隔执行中断程序。在循环中断中完成模拟量采集、数字滤波、PID运算，最后是控制量输出。

4．2控制程序设计与实现

（1）S7CFC编程语言

CFC（ContinuousFunctionChart，连续功能图）用图形的方式连接程序库中的各种功能块，包括从简单的逻辑操作到复杂的闭环和开环控制等领域。编程的时候将需要的功能块复制到图中并用线连接起来即可。定时中断程序即采用CFC来编写。

（2）定时中断的整体结构

在定时中断中进行模拟量采集、数字滤波、PID运算以及控制信号输出，同时实现参数超限时的报警和停车。程序的控制单元主要有：温度控制、液位控制、浓度控制等。不同被控量所需定时中断的时间间隔均不相同，定时时间要根据现场调试情况来确定。

4．3推理程序设计与实现

经过分析，可以看出被控对象的特点是多回路、多参数、强耦合。因此控制策略为：将复杂大系统分解成相对独立的简单子系统进行处理，控制律力求简单实用。其中，根据对被控对象的分析，发现浓缩液浓度不可在线测量。为了实现浓度的准确控制，采用了推理控制策略，利用可实时测得的稀液流量、浓缩液流量以及二次蒸汽流量，通过推理运算实现浓度的间接控制。推理控制算法采用SCL（类似于C语言）进行编程，并将其编译成模块，供CFC编程调用。BPCS部分主要采用连续功能图CFC实现。

4．4系统安全SIS设计

作为保证生产安全的重要措施，安全控制系统主要包含安全仪表和信号报警两部分。大多数工业生产过程要求安全仪表系统和信号报警遵循失效安全原则，使工业设备在发生故障的时候转入预定义的安全状态。在本方案中，包括了报警指示、紧急停车联锁等安全控制。紧急停车联锁在蒸发器装置的机械设备故障、某些过程参数越限、系统自身故障或稀液进料中断时，对系统实施紧急停车。紧急停车联锁能自动产生一系列预先定义的动作，使工艺装置和人员处于安全状态。

4．5系统监控设计

控制系统使用西门子WinCC组态软件对操作员站进行了组态，实现对蒸发器的实时控制及调整、系统运行监控与管理。WinCC使生产过程的状态能够以文字、图像、曲线和报警等多种形式清晰地表达出来，同时能够记录生产过程中发生的事件，供历史查询使用，还可以组态可打印的报表。

5系统运行与验证控制

蒸发系统 第3篇

关键词：蒸发冷却；机械制冷；复合空调系统；实验台设计

中图分类号：TU831.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0029-01

当前，我国面临着严峻的资源以及环境形势，其中节能减排就是一个有效地措施，为达到节能减排这一目的，在蒸发系统和机械制冷复合空调系统搭建过程中，需要结合当地的气候特征，存在的问题主要有：能耗高、水堵、使用年限较短、维修工作量大。适用范围有限，只能使用在干燥地区，如新疆，同时还没有冷热回收功能，造成能源浪费。

1 机组外形设计

外形设计过程中需要根据实际情况进行设计，所以需要参照其他组合台式空调的外形尺寸，在本次设计中主要参照的组合台式空调节型号包括美的、台佳以及开利等，在此基础上根据本次设计的实际需求对相应的机组外形进行优化设计，并对不同功能段的相关尺寸做了改动。

机组结构在设计过程中既要从蒸发冷却“免费供冷”这一优点出发，同时还要保证机械冷却除湿功能的正常发挥，此外还要根据实际情况，保证机组各功能在不同季节条件下可以正常发挥。综合以上各项因素设计出在一年四季均可正常发挥功能的全年运行空调机组。

2 实验台系统设计

2.1 设计依据

设计依据包括：

《组合式空调机组设计规范》GB/T14294-93；

《采暖通风和空气调节设计规范》GB50019-2003；

《全国民用建筑工程设计技术措施—节能专篇》暖通空调·动力2007。

2.2 机组外形设计

机组外形设计过程中需要根据组合式空调机组设计规范进行设计，同时参照其它一些组合式空调机组外形尺寸确定合适的外形尺寸，如美的、台佳、开利等，在此基础上根据该机组设机功能要求，适当地对机组外形相关尺寸做出优化设计。

2.3 机组各功能段结构设计

机组结构设计过程中需要综合考虑各项因素进行设计，其中既包括机械冷却除湿功能以及蒸发冷却“免费供冷”这一优势，同时还要考虑一年中不同季节条件下机组功能的切换使用。在全面考虑之后，最终设计出了一种全年运行空调机组，该空调机组包括：新风过滤段、管式间接蒸发冷却段、直接蒸发段、热管（热回收）间接蒸发冷却段、机械制冷表冷器段、再热段、加湿段等，此外还包括挡水板以及送风机这两部分。

2.4 风系统设计

①风管管路设计。风管管路设计过程中，主要考虑的是不同季节条件下运行模式的变化性，同时还要从节能减排出发，做到回收利用，根据这两点内容搭建了实验台风系统。

②风管尺寸的确定。根据《实用供热空调设计手册》中关于风管尺寸的有关规定，采用假定流速法计算空调系统风管水力，结合流量以及规范中建议使用的流速确定出风管尺寸，在计算过程中不要忘记相关阻力的计算。

③风系统阻力计算结果及风机选型。

2.5 水系统设计

①蒸发冷却水系统。

②机械制冷水系统。

冷水机组选型：在实验台二层屋顶放置实验台冷水机组，采用的是HLZ30型蒸发式空调机，该蒸发式空调机的使用减少了使用水泵以及修建冷却塔方面的投资，该设备结构紧凑，具有广泛使用性，该设备相对于普通的风冷式以及水冷式空调主机，热泵的性能循环系数显著提高。其制冷量30 kW，功率9 kW，冷冻水泵扬程为22 m，冷冻水流量为5.0 m3/h。机组表冷器配备主机选用蒸发式冷水机组。

表冷器选型。表冷器设计参数：

管排数：4；制冷量：25 kW；运行工况：回风工况；水量：4.2 m3/h；水阻：25 kPa；进出水温：7/12 ℃；进出水管径：DN40。

3 系统全年运行调节

3.1 夏 季

当室外空气状态点W落在第Ⅳ象限区域，也就是说在空气焓值室外超过室内，同时室外空气湿度大于室内空气湿度的情况下，单纯使用蒸发冷却空调不具备制冷功能，如果想获得较好的制冷性能，需要联合使用机械制冷主机以及间接蒸发冷却系统，在此条件下需要开启管式间接段、热管间接段以及机械表冷段。

3.2 过渡季节

当室外空气状态点W位于第Ⅱ象限区域，也就是说在空气焓值方面，室外大于冬季送风状态点，而且送风状态空气湿度大于室外空气湿度，这个时候一级间接加直接蒸发冷却处理系统就可以满足要求，这时需要开启直接蒸发冷却段以及热管间接段。当室外空气状态点W处于第Ⅲ象限区域时，也就是在空气焓值方面，室内小于室外，同时室内空气湿度大于室外空气湿度，使用直接蒸发冷却处理联合两级间接段就可以满足需要，开启的功能段有：直接蒸发冷却段、管式间接段以及热管间接段。

3.3 冬 季

当室外空气状态点W处于第Ⅰ、Ⅱ象限区域，也就是说在空气焓值方面，室外小于冬季送风状态点，送风状态湿度大于室外空气湿度时，使用直接蒸发冷却处理和热管间接预热之后通过再热段就可以满足实际需求。开启功能段包括直接蒸发冷却段、热管间接预热段以及再热段。

4 实验台复合空调机组的特点及应用领域

4.1 机组的特点

①在设计过程中可以对空调系统的排风进行冷热回收，采用预冷或者预热处理系统，减小了空气冷却器盘管尺寸，提高了复合空调机组的能效比。

②设计过程中采取优化措施，减小了冷却器盘管尺寸，在春秋季节可以利用冷却塔进行冷却，运营和维护成本低。

③在制冷过程中将水作为制冷剂，减少了氯氟烃的排放，保证了排放物的无污染，达到了减排的目的，同时针对不同的气候特点，具有相应的空气处理功能，便于推广使用。

4.2 机组的应用领域

该机组应用广泛，在我国高湿度地区、干燥地区、中湿度地区的建筑物均可使用，工业建筑如：食品、造纸、卷烟、光学仪器、橡胶、机械加工、印刷、纺织等；公共场所比如：车站、机场、医院、写字楼、商场、影剧院、体育馆、旅馆饭店、娱乐场；此外在农业温室、地下建筑、禽畜养殖场、粮食仓库等均颗使用。

5 结 语

当前条件下，随着科学技术的进一步发展，中湿度地区冷却空调技术的应用研究已经有了重大突破，我们坚信在不久的将来，中湿度地区气候条件下的蒸发冷却技术也会得到广泛应用。

参考文献：

[1] 黄翔，徐方成，武俊梅.蒸发冷却空调技术在节能减排中的重要作用[J].制冷与空调，2008，（4）.

[2] 黄翔，王玉刚，于向阳，等.管式间接蒸发冷却器工作原理与试验研究[J].棉纺织技术，2007，（4）.

蒸发系统的工艺设计及应用 第4篇

一、蒸发操作的特点

化工生产中采用蒸发操作的目的有:获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品;借蒸发以脱除溶剂, 通过结晶的联合操作以获得固体溶质;脱除杂质, 制取纯净的溶剂。

尽管蒸发操作的目的是分离物质, 但其过程的实质是热量传递而不是物质传递, 溶剂汽化的速率取决于热传递速率, 蒸发操作仍属于传热过程。但是, 蒸发操作是含有不挥发溶质的溶液的沸腾传热, 它具有某些不同一般换热过程的特殊性。

浓溶液在沸腾汽化过程中常在加热表面上析出溶质形成垢层, 使传热过程恶化;溶液的性质往往对蒸发器的结构设计提出特殊要求。例如, 当蒸发物料的溶质是热敏性物料或蒸发物料的溶剂是易燃易爆、有毒物质时, 在高温下停留时间过长会引起溶质变质或增加溶剂散发至周围环境中引发爆炸、中毒的危险, 应设法减少物料在蒸发器中的停留时间或通过降低蒸发操作压力来降低蒸发温度。某些溶液增浓后黏度大为增加, 会使沸腾传热的条件恶化, 应使用特殊结构的蒸发器。溶剂汽化需吸收大量汽化热, 因此节能是蒸发操作需要考虑的重要问题。

二、蒸发设备及其设计选型

1. 蒸发设备。

蒸发器有多种结构形式, 均由加热室、流动 (或循环) 通道、气液分离空间3部分组成。蒸发器按操作方式可分为单效蒸发器、多效蒸发器、蒸汽压缩蒸发器、闪蒸蒸发器和直接接触蒸发器等;按流体循环方式可分为不循环型、自然循环型、强制循环型和刮膜式蒸发器等。

2. 蒸发器的设计和选型要点。

(1) 管壳式蒸发器。管壳式蒸发器是最早的结构型式, 包括垂直短管、垂直长管、倾斜管和强制循环等, 用于100 MPa·s以下的低黏度液体以及蒸发污垢不多的液体, 通常在大于6.7k Pa的压力下操作。立式外部加热强制循环蒸发器适用于黏度较高且污垢附着少的发泡性液体, 管内流速约为3m/s, 泵功率为37～74W/m2传热面, 其总传热系数约为4 200～21 000KJ/ (m2·h·℃) 。升膜蒸发器可按立式热虹吸式再沸器进行计算。其蒸发时间短, 适用于热敏性高的液体, 不适宜于处理黏度大于50 MPa·s、易结晶、结垢的溶液。降膜式蒸发器应在管内形成均匀膜, 形成均匀膜的条件是液体的Re数在2 000以上, 可以用于蒸发黏度较大的物料 (50～450MPa·s) , 但不适宜处理易结晶的溶液。

(2) 刮膜式蒸发器。刮膜蒸发器包括垂直型和水平型, 比管壳式的投资大, 可处理100 Pa·s的液体, 停留时间只有几秒, 操作压力为40～10 000Pa (表压) , 适于热敏性料液、浓缩固体悬浊液、发泡性液体及易生成污垢的液体, 但刮膜蒸发器结构复杂, 制造要求高, 且需消耗一定的动力, 其传热系数为2 000～3 500W/ (m2·K) 。

(3) 离心薄膜式蒸发器。离心薄膜式蒸发器离心力可为重力的2 000倍左右, 可形成0.1mm的薄膜, 停留时间在1s左右, 特别适于蒸发热敏性物料, 但被蒸发物料的黏度被限制在200cP以下, 可以在超低压下 (0.13～1.3 Pa) 操作, 其传热系数和刮膜式相同。

(4) 多效蒸发。多效蒸发的目的是为了改善蒸发操作的经济性, 多效蒸发可分为并流、逆流、平流3种。

并流加料蒸发过程如图2所示。此时物料与二次蒸汽同方向相继通过各效, 由于前效压强较后效高, 料液可藉此压强差自动流向后一效而无需泵输送。在多效蒸发中, 最后一效常处于负压下操作, 完成液的温度较低, 系统的能量利用较为合理。但对于并流加料, 末效溶液浓度高、温度低、黏度大, 传热条件较差, 往往需要较前几效更大的传热面。

逆流加料蒸发过程如图3所示。此时料液与二次蒸汽流向相反, 各效的浓度和温度对液体黏度的影响大致相消, 各效的传热条件大致相同, 逆流加料时溶液在各效之间的流动必须用泵输送。

平流加料蒸发过程如图4所示, 此时二次蒸汽多次利用, 但料液每效单独进出, 此种加料方式对易结晶的物料较为适合。在多效蒸发中, 由生产任务规定的总蒸发量分配于各个蒸发器, 但只有第一效才使用加热蒸汽, 故加热蒸汽的经济性大为提高。

3. 蒸发器的设计选型步骤。

(1) 选用蒸发器型式。蒸发器的型式应综合考虑蒸发物料的特性, 如黏度、沸点、热敏性、腐蚀性、结晶、结垢或盐析、泡沫、黏附或胶体型等, 并结合工艺要求确定蒸发器型式。

(2) 确定蒸发工艺流程。首先应明确蒸发操作目的, 是溶液的浓缩、溶液增浓至饱和结晶析出固体产物或脱除杂质获得纯净的溶剂, 化工装置中通常采用真空蒸发降低溶液的沸点, 提高传热温差, 还可使热敏性物质免遭破坏, 但是溶液沸点的降低使黏度增大, 传热系数有所降低, 真空操作需添加真空设备费用和一定的动力费, 也是它的缺点。蒸发流程应考虑设备费用、操作维护费用、能量消耗等因素确定。图1所示为碱液在真空条件下的浓缩工艺流程。

(3) 单效蒸发计算。连续定态单效蒸发过程如图5所示。

物料衡算:因溶质在蒸发过程中不挥发, 单位时间进入和离开蒸发器的数量相等, 即

F—溶液的加料量, kg/s;

W—溶剂蒸发量, k g/s;

X0、X—料液与完成液 (产物) 的浓度, 质量分率。

溶剂蒸发量:

热量衡算:对蒸发器做热量衡算, 可得:

r0、r—蒸汽与溶剂的蒸发潜热 (k J/kg) ;

t0、t—加料液与完成液的温度 (℃) ;

D、T0—加热蒸汽的蒸汽量与蒸汽温度 (kg/s, ℃) ;

C0—料液的比热容 (k J/kg·℃) ;

蒸发器的热负荷为:Q=D·r0=K·A· (T0-t) 。

蒸发面积为:A=Q/ (T0-t) /K。

t—加料液沸点 (℃) 。

总传热系数K可按经验值取值, 常用蒸发器传热系数的经验值见表1。

(4) 设备及管道布置。蒸发在真空下操作时, 为了使浓缩液和溶剂凝液顺利地排出, 排出管内的液柱高度应足以克服大气压力与冷凝器内残压之间的压差以及管内的流动阻力。通常排液管的高度大于或等于10m。一般蒸发系统布置在多层框架内, 应将蒸发器和溶剂冷凝器布置在框架的最上层, 其高度大于或等于13m;浓缩液接收槽和溶剂接收槽布置在框架的最下层, 且宜在浓缩液冷却器和溶剂冷凝器的正下方。

为保证蒸发器顶部的真空度, 溶剂冷凝器的排液管 (俗称大气退) 宜由溶剂冷凝器出来直接垂直进入溶剂接收槽, 尽量少拐弯, 若必需拐弯时宜选用45弯头, 避免使用90弯头。

三、工程实例

在某化工装置中, 需将K2CO3溶液由20%增浓至40%, 流量为1 094.741kg/h, 进料温度49℃, 设计中采用垂直短管式蒸发器真空蒸发, 蒸发温度在80℃左右, 采用0.2MPa、133℃的蒸汽加热, 经物料及热量衡算后, 蒸出的水蒸气437.71 kg/h, 蒸发器热负荷323.9k W, 热损失按10 kW计, 加热蒸汽消耗量504.7 kg/h。

该蒸发系统已投入多套生产装置, 均能够稳定运行, 满足各项设计指标。

四、结论

《蒸发》教学反思 第5篇

教师的有效提问与参与促进师生互动学习。我在提问时，注意提问的有效性和阶梯性，引领学生沿着正确的方向一步步顺利完成任务。参与讨论的过程中，除了帮助解决一些难题，提供给学生解决问题的必要知识补充外，还有一些思路、方法交给学生，在班级的课堂交流中通过学生帮助、教师指导，实现师生互动取得了很好的教学效果。这样一来使学生对蒸发现象这个知识点，从感性认识就上升到理性认识。

学生通过小组探究和讨论，能够培养学生的思维和语言表达能力，相互取长补短，加深对知识的理解和延伸。在整个活动中作为教师的我主要任务就是提出实验任务和要求以及注意事项，除此之外我巡视班级里实验操作中不足的地方就是：有个别组提出的问题或困难不能得到及时解决，时间尺度不好把握，对实现课堂教学目标有一定的影响。如果在教学中边讲边做即采用并进实验效果会更好。

《蒸发》教学反思2

《蒸发》一节课中，在“研究蒸发快慢与表面积的关系”实验中，表面积小的滴了一滴酒精，表面积大的滴了多滴酒精，导致得出“表面积越小，蒸发得越快”的错误结论，分析原因：学生没有接触过控制变量法，加上老师陈述实验要求时有个别学生注意力不集中，根本不理解为什么要滴一滴，导致了这一现象的发生。

下次上课时，要让学生先设计一下实验步骤，不管他们是否设计得出来，目的只是为了体验“控制变量法”的实验思想，我准备在下节课中予以调整。

《蒸发》教学反思3

一、设计思路

化学是一门以实验为基础的学科，实验是化学的核心，实验教学也是高中化学的重中之重，离开了实验，高中化学显得如空中楼阁，没有了实验基础，也难以体现新课程对学生探究学习的要求。本节课通过生活中常见的混合物的分离和提纯的事例，从发生在学生身边的事导入新课，引起学生的学习兴趣，并请同学们找出它们的异同点由学生自己发现混合物的分离与提纯的概念上的区别。通过完成“思考与交流”，回顾和学习过滤与蒸发这两个知识点，并以“粗盐的提纯”实验设计对所学知识进行升华和应用，最后小结本课，也为下一节课的学习埋下伏笔。

二、地位和作用

本节课选自人教版高中化学1《必修》第一章第一节（化学实验基本方法）的第一课时，教材首先以概括的语言简单介绍了化学实验安全，接着请学生回顾已学过的有关混合物分离和提纯的方法，在此基础之上，让学生以“粗盐的提纯”为例来学习混合物分离和提纯的方法（过滤和蒸发）的实验操作。

在初中知识体系中，学生已经简单了解了过滤和蒸发这两种混合物分离和提纯的方法，本节课是在学生原有的知识体系上进一步进行学习。实验是化学的基础，是学习化学的核心所在，学习混合物的分离与提纯方法对高一化学乃至整个高中化学的学习都是至关重要的，在金属的冶炼，物质的制备，尾气的处理等方面都能够多多少少找到本节课分离和提纯方法的影子，因此教材将它安排在第一章第一节，充分体现了实验在高中化学学习中的重要性。

三、学习者分析

1、分析学生已有的认知水平和能力基础

首先，学习者虽然是高一新生，但已经初步具有用化学的眼光去认识客观世界中丰富多彩的物质的能力，其次，学生在初中《化学》中已经接触过一些关于混合物分离和提纯的实验，对“粗盐的提纯”实验在已有的知识基础上能通过回忆、温习达到巩固效果，并在这样的知识架构上融合化学转化的知识进行混合物分离和提纯，从而达到知识的迁移和提升的效果。本课内容既是初中化学学习的巩固和提升，也为之后高中化学学习打下基础。从初中已有的的过滤、蒸发等混合物分离和提纯的方法切入，这样既引导学生复习回顾已学知识，又能在此基础上顺利切入将要学习的内容。

2、分析学生学习本课可能遇到的困难和问题

（1）基本操作不规范

（2）化学仪器不认识、不会用

（3）对已学知识的运用能力较弱，在设计实验方案对混合物进行分离和提纯中存在一定困难

（4）实验操作的动手能力较差

四、板书设计

混合物的分离和提纯

物质的分离

物质的提纯

1．过滤和蒸发—粗盐的提纯

⑴所需仪器

⑵操作步骤

⑶注意事项

⑷使用玻璃棒的做用和目的2．SO42-的检验方法

教学反思

在教学的开始的时候，我首先提问：我们洗完衣服之后，拿出去晾晒，不久之后，衣服会出现什么现象。这个现象学生能够很好的回答。我又问：湿衣服里面的水到哪里去了。这个时候学生个根据自己的生活经验回答是蒸发了。然后我引出了本课的课题。我想这样的导入新课还是比较的近学生的生活，效果还是比较的好的。

在接下来的过程，我又提出：你认为什么水的蒸发呢？学生根据自己的理解进行初步的解释。我这个时候引导学生根据刚才的湿衣服的现象，总结归纳了蒸发的概念。

在后面的学习中我一问题为主线，通过一个一个的问题，激发学生的思考的兴趣，并且能够更好的去探究。现在想来在教学的过程中，好的问题，特别是关键时机的问题，必须能够激发学生兴趣，促进探究的进行。在后面的教学的过程，我又提出：夏天，冬天都去晾晒衣服，那有什么不同？又什么相同的地方？这个问题的.提示下，学生总结出了蒸发在温度低的时候也可以进行，在没有太阳照射的地方也能够进行。从而得出，温度在任何温度下都能够进行蒸发的结论。

在下面的教学过程中，我问了一个问题：你们在游泳馆游完泳上岸之后，你们有什么的感觉呢？然后又问：为什么感觉冷呢？这个时候学生进行各种各样的猜想。根据学生的猜想，其中一些给以学生以鼓励然后让他们课下进行探究。在下面的学习过程中，我和学生共同探究蒸发能够吸热的猜想。然后我出示所用的器材，学生进行思考应该怎样设计实验进行探究这个猜想。

学生完成实验猜想之后，我知道学生进行实验操作。虽然笨实验较为简单，但是学生的实验的积极性非常的高。最终我们得出温度计的示数在拿出水面之后，就很快的下降了，从而得出蒸发会吸收热量的结论。

在后面的学习的过程中，我又提出：平时的生活中，我们需要加快蒸发,那么我们应该采取哪些方法进行加快蒸发呢？学生首先进行猜想，然后进行设计实验。这是通常的做法。设计的实验的之前，我首先为了便于学生进行设计，给学生准备相关的器材。这样学生在设计的时候就会较为容易的想到方法。

在本课的最后是学生进行联系生活实际，思考蒸发在生活中的应用。这个环节，学生能够利用自己的学习到知识解释生活中的现象，从而学以致用。

《蒸发》教学反思4

整个教学环节基本上都能够顺利的完成，但是有问题急需要解决，那就是少数学生的不听课的问题。

在上课过程中，有少数同学不听课，老师在上面讲课，他在下面说话，不去听老师讲课。这是我急需要解决的问题。在第三节课时候，我和这些学生进行谈话。几个学生说他对于这部分内容不敢兴趣。我想这是我比较关注的一个方面，我积极的思考学生为什么不敢兴趣呢？我问他：你听课了吗？他说：没听。这下我明白了。学生是在找借口啊。他不听课，以没有没有兴趣为借口。我又问：没听，你怎样知道不感兴趣呢？没有听，你怎样知道老师讲的是什么呢？学生哑口无言。看来还是课堂管理多下功夫，对于学生要求必须严格。否则他们会有各种借口不去听课学习。我又问：你说什么呢？他说：他买一张卡，和同学在看和讨论呢。这时候学生交代他没有听课，说话的最终的原因，在玩卡呢。

通过这件事情，我想在上课过程首先严格要求学生，在要求学生独立有责任感，能够积极的进行创造性思考的同时，必须使学生对于老师的指令完全服从。这是我们上好课的一个基本前提。你怎样管理，学生就有什么样的表现。现在做的，就是努力塑造未来的历史。在未来的学习活动中，为了能够好好进行学习活动，就需要积极严格的要求学生，养成一个好的学习习惯。

《蒸发》教学反思5

成功之处：

尽管蒸发在我们身边常常发生，但却不易被学生注意，因为这些过程往往看不见摸不着的，而且进行得较为缓慢，液体蒸发后的气体又看不见，怎样让学生能注意到蒸发的存在、让学生了解影响蒸发的因素，这是在上课需要我动脑筋的。上课时，先给学生手上抹一些酒精，让学生谈谈感受！这样会引起学生的“好奇-思考-探究原因-思索应用”，这一节我围绕这条主线，让学生去探索有关蒸发的知识，学生积极性高，回答问题积极，相信掌握知识也会灵活牢固！

反思与改进之处：

谈到本节上课的得失，我认为：既然知识要让学生通过探究去学习和掌握知识，在时间的安排上要考虑周全，由于前面学生的参与性强，前面影响蒸发的因素的讨论用时有点多，本节课就有点前松后紧之感。

改进办法：

教师当好导演的角色，在“备学生”上多下功夫。

受学生的启发：

从学生的回答问题和讨论来看，有些问题完全可以放手让学生去讨论、阅读或者通过自学来解决，不需要老师泛泛的讲，课堂上学生需要快乐，让学生在课堂上快乐的思考、探究……。把课堂还给学生，让学生真正的成为课堂的主人。

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蒸发的天元铝 第6篇

2012年9月12日，地处河南的天元铝业非正常停产了，企业对职工的说法是“停产检修”，而在职工眼里则是企业“面临倒闭”。他们已经累计有几个月的工资未领到，还被拖欠着数额不菲的社保等“四金”。

对外，天元铝业同样拖欠着巨额的债务，仅公开披露的官司就有：香港柏银资源有限公司及澳盛银行向其追讨5689万港元，物产中大（600704）向其追讨1.29亿元。另据知情人士向《新财富》记者透露，在未公开的层面，还有诸多债权人在向天元铝业追索款项，金额从630万元到1.34亿元不等。

与对内、对外的巨额债务相对应的，是天元铝业连续的巨额亏损：2008年亏损近3000万元，2009年亏损5200余万元，2010年更是亏损高达2.4亿元。并且，2011年9月11日发布了当年三季报之后，天元铝业就再也没有发布后续的财务报告了，而该份财报显示，2011年前三季，天元铝业亏损额2.43亿元。

天元铝业的总部办公楼楼顶，“天瑞集团天元铝业”几个大字分外醒目，但当地人还习惯于称之为“三门峡铝厂”。这家成立于1958年、从事电解铝生产的原国有企业，2006年通过改制卖给了天瑞集团。2004年即在香港上市的天元铝业，如何落得一个几近破产的境地？李留法收购天元铝业的背后，又有着怎样的系列隐秘？

潜伏—收购天元铝业的幕后

2004年7月，经中国证监会的批准，天元铝业以H股上市方式在当时的香港联交所创业板实现IPO，成为河南省三门峡市当时仅有的两家上市公司之一。上市之后的天元铝业，第一大股东为三门峡市国资背景的天元集团，其持股比例达67%。

天元铝业上市当年发生了两件相关的背景事件。其一是，2003-2004年，中国的民营资本几乎集体朝着处于经济产业上游的重工业领域突进。比如，戴国芳的江苏铁本计划建造一个年产850万吨的钢铁厂，并“在三年内超越宝钢”；四川做饲料起家的刘永行则宣布，东方希望集团将在包头投资100亿元建设百万吨级的电解铝项目，此前刘永行已经在三门峡市投资45亿元上马了一个年产105万吨的氧化铝项目；浙江的李书福及广东的王传福，则大规模进入了汽车行业。

其二是，2004年11月17日，三门峡国有企业改革工作领导小组向天元集团发出通告，天元集团须根据国务院及河南省政府的相关政策进行国有企业改革，具体方向则是向民营资本出售产权。

在民营资本集体向重工业领域突进之时，当年靠铸造火车轮子起家、靠水泥业发达的李留法，同样有着向重工业领域上溯的念头。而身处电解铝行业的天元集团的国企改制，无疑给了他近水楼台先得月的机会。

2005年8月26日，天元集团开始了对旗下上市公司天元铝业的资产重组工作。2006年1月23日，天元铝业发布了首份重大资产重组公告，以3.9亿元的代价，收购原先从母公司天元集团租用的一条31000吨的电解铝生产线，以及相关的厂房、土地使用权等配套设施。

天元铝业在公告该资产重组的同时，还宣布了一项蹊跷的人事安排：建议委任天瑞集团董事长李留法、总经理李和平为非执行董事。而在此前的2005年11月28日，天元集团以大股东身份派驻在天元铝业的李永正，已经先行辞去了董事长职务。2006年3月10日，对李留法与李和平的委任获得天元铝业特别股东大会通过，并且李和平被进一步委任为董事会主席。

此时外界无从得知，天元集团为什么会突然间撤出自己派出的董事长，而将职位让给了与天元铝业毫无关系的李留法等人。天元铝业在公告中阐述的理由是，“可提升董事会管理本公司业务之效益”。但是，李留法及李和平此前从未有过电解铝行业的经验，这种说法未免有些牵强。

此等人事变化的谜底，直到9个月之后的2006年10月3日才揭开。天元铝业当日宣布持续停牌并发布了《控股股东可能变动》公告：天瑞集团将以1.23亿元现金代价，收购天元集团所持天元铝业的67.02%股权（图1），且已于2006年9月11日获得国资委批文，该收购还需获得其他相关政府部门同意方能生效。

在收购之前，李留法就已经事先进入了天元铝业的董事会，并且掌控了董事会主席的席位，为其后续的股权交易运作提供了极大的便利。甚至于与人事变动同时发生、作为股权收购前奏的资产重组方案，也反映出未来入主者李留法的部分意志。

为了便于李留法之后的整体性股权收购，天元铝业及天元集团之间的一些资产租赁关系必须先结束，因而就有了前者以3.9亿元购买向后者租赁的资产之安排。而这一收购代价，几乎全部未采用现金形式支付，而是一系列替代性的支付方案：替天元集团偿还其所欠的银行贷款1.49亿元，让渡2.02亿元债权给天元集团，剩余0.39亿元以现金或者等额铝锭支付。这种支付方案相当程度上保住了未来天元铝业的账上现金。

财务报表“大洗澡”？

李留法收购天元铝业67%股权的代价，是1.23亿元，似乎低得有些不可思议。毕竟，天元铝业2005年销售额为13.26亿元、总资产为11.69亿元，而且还是有着资本运作平台价值的上市公司。这样的低价背后又隐藏着什么？

如前文所述，李留法在收购前已经先行掌控了天元铝业的董事会，这一“反客为主”之举为后续的股权交易安排埋下了重要的伏笔。

国有股权的转让通常以净资产为口径核算交易对价，为了防止国资流失，则往往规定交易价格不得低于相应的净资产比例。就天瑞集团收购天元铝业67.02%股权而言，双方约定的是以2005年末的净资产作为对价基础。如果注意一下李留法及李和平被天元铝业董事会接纳的时间点—2006年1月23日—便会觉得其中颇有意味，这恰好是即将进行2005年年报编制的时点。

按照港交所创业板的上市规则，天元铝业须在2006年3月31日前发布2005年年报，但天元铝业却数次公告：延后发布2005年全年业绩及年报。直到2006年6月19日，这份年报才姗姗公布，年报显示其全年赫然亏损1.64亿元，而此前年份一直维持在盈利状态（图2）。正因为此亏损，天元铝业的净资产从2004年的3.06亿元暴跌至2005年的1.31亿元。

分析天元铝业2005年的巨亏原因，有两个财务数据显得异常蹊跷。

其一，期间费用占营业收入的比重猛然间大幅提高。2002-2004年的3年间，天元铝业期间费用占销售收入的比重一直稳定在6%左右，而2005年该比例猛增至11.06%，较2004年几乎翻倍（图3）。

这种异动的核心原因是，天元铝业的管理费用从2004年的3081万元飙升至2005年的8398万元，增长172%。但这个巨大的增幅并非实际费用的发生，而是从应收账款中计提了3885.6万元的坏账准备，计入当期损益（反映在“管理费用”科目中）。更加奇怪的是，2005年所计提的坏账准备金几乎全部来自于母公司等关联方的应收款，占对关联方应收款总额6850万元的56%，而且还是一年以内的应收款。可资对比的是，天元铝业2004年对关联方的6780万元应收款中，计提的坏账准备则为“0”。

天元铝业究竟是何以判断2004年对关联方的应收款不会发生坏账，而2005年对关联方的应收款则可能发生巨额坏账从而要计提冲减损益呢？这不得不令人质疑其刻意通过巨额计提坏账准备来加剧亏损幅度。

其二，毛利率蹊跷大幅下滑至负数。2005年，天元铝业的毛利率从上年的7.13%大幅下滑至-1.26%（换句话说，天元铝业2005年实际是毛亏损，报表披露的金额为毛亏损1676.3万元，而2004年录得毛利1.01亿元），而到了2006年，又大幅反弹到11.53%。

虽然2005年由于氧化铝价格和电费高企，电解铝企业亏损严重，2006年伴随氧化铝价格下跌，电解铝行业出现复苏，但天元铝业的起伏却高于同业。横向对比同处河南的电解铝企业中孚实业（600595）与天元铝业的毛利率数据可见，两家企业2002-2005年的毛利率都处于下滑状态，但中孚实业下滑幅度远远小于天元铝业（图4）。在天元铝业毛利率走出更深的V字形背后，除了市场原因，是不是还有什么神秘的力量在起作用，其财务报表是否被人刻意“操纵”？

无论是坏账准备的巨额计提，还是由毛利转毛损，最终的结果皆指向亏损加剧、净资产大幅减少，对于收购方，按净资产口径计算的收购代价也由此降低。

2006年7月7日，三门峡市政府批复该市国资委，“原则同意天元铝业集团将持有的天元铝业股份公司67.02%股权全部出让给天瑞集团有限公司”。2006年9月11日，三门峡市国资委据此批准了该股权转让。2006年12月25日，商务部批准股权转让，天元铝业于2007年3月27日获得商务部知会该批准。2007年4月25日，天瑞集团支付1.23亿元转让对价，并于2007年4月30日在河南省工商行政管理局变更登记生效。

自从2006年10月3日天元铝业公告“控股股东可能变动”之后，其股票一直因股权交易等候政府部门审批流程而处于停牌状态，直到2007年8月6日公告股权转让交易完成才复牌。

由于此次收购涉及67.02%的股权，触发了要约收购，天元铝业同时公告，天瑞集团对其他股东发出全面收购要约，其中，内资股的收购价格为0.1577元/股（与收购国有股价格一致），H股的收购价格则按当时汇率折算成0.1632港元/股。

不过，天元铝业复牌后，股价从2006年9月14日停牌时的0.148港元/股急速飙升至0.65港元/股，翻了近5倍。在市价远远高于要约价的情况下，天瑞集团的要约等于自动失效，这就避免了因要约收购使天元铝业的公众持股量低于25%而遭致摘牌退市的可能性。

从此，李留法第一次拥有了一家上市公司作为自己的资本运作平台。

高价配股算盘的落空

获得天元铝业控制权之后，李留法的首个资本运作动作是“高价增发”。

2007年10月，天元铝业的股价进一步攀升至1.2港元/股高位，当月26日，天元铝业发布公告，计划以0.8港元/股增发8.75亿股H股，募资7亿港元。此增发规模，相当于其已发行H股的250%，等于H股规模瞬间扩大了2.5倍。

为了增加香港投资人的认购信心，李留法承诺，其旗下的天瑞集团将出资5亿元，以0.8元/股的价格认购6.25亿股增发的内资股，相当于已发行内资股规模的76.39%。如果天元铝业此计划实现，则相当于李留法以5亿元的投资额，“套取”H股股东跟进投资7亿港元。

同时，天元铝业2006年的年报也是相当“给力”，不仅由2005年的亏损1.64亿元彻底翻身并奇迹般地大幅盈利8600万元，创出历史新高，当年的毛利率、费用收入比均较2005年实现大幅回升（图2-4）。天元铝业2006年盈利创新高的一个细节是，其当年并未如2005年一样巨额计提坏账准备冲减损益，反而是拨回了128.2万元的坏账准备。这种现象非常疑似在2005年“隐藏利润”，到2006年“释放利润”。

李留法或者以为，按0.8港元/股的增发价格，较此前最后一个交易日的1.04港元/股折价超过20%，而且自己还拿出真金白银配比跟进投资，以及经营业绩大幅向好作为“信心脚注”，香港市场投资人应该非常乐于接受天元铝业的增发。按照2006年的年报，其每股净利润为0.07元，0.8港元/股的增发价大约相当于11倍市盈率，在二级市场这样的价格可谓是相当“让利”了。

但实际情况是，增发公告近10个月过去了，天元铝业也未能成功实现募资。香港投资人也不傻，如果2006年的净利润存在“虚胖成分”，那么其增发价的真实市盈率就应该大幅提高，投资人“用脚投票”也就在情理之中了。

迫于无人认购的现实，2008年7月23日，天元铝业发布公告，将增发价下调至0.43港元/股，其他发行条件不变。由于发行价下跌将近一半，预计的募资额也接近腰斩。令人意外的是，即便如此，依然无人买账，此次增发还是以失败告终。

2009年8月28日，天元铝业第三次启动融资（图5）。这一次其改变了前两次增发的模式，而是采取了“配股”的模式：上市公司既有股东之中，每5股配7股，配股价为0.12港元/股（内资股折算成人民币0.106元/股）。根据比例，H股配股8.4亿股、内资股配股19亿股，H股配股的融资额大约1亿港元，内资股配股的融资额大约2亿元。如此下来，最早融资的设想是“自己花5亿套取外部7亿资金”，变成了“自己花2亿只套取外部1亿资金”。

由于配股的价格大大低于当时0.3港元/股的市价，而且既有股东如果不跟进配股的话，权益将大大稀释，因此，天元铝业该次配股得以成功，但其真正的融资额1亿元相比最初增发方案的7亿元则大大缩水。

关联交易再套现

2009年11月22日，天元铝业宣布配股成功。5天之后，它发布了《资产租赁谅解备忘录》的公告，宣布从母公司天瑞集团的下属子公司—渑池天瑞租赁包括电解铝厂房设备在内的一批资产，为期5年。

根据披露，天元铝业从关联公司所租用的电解铝生产线，年产能为12.5万吨，由天瑞集团从破产的第三方收购而来。半年之后的2010年6月4日，天元铝业又公告称，以7.11亿元的代价从天瑞集团收购这一拟租用的资产。

对于此次资产收购的背景，天元铝业表示：“鉴于中国政府对检测及审批新开发电解铝项目实施更严格的规定，本公司一直考虑若干选择方案，包括收购市场上闲置的电解铝厂及改良现存生产设施，借此提升其生产能力并保持竞争实力。”该笔收购的资产可令天元铝业的产能从10万吨提升至22.5万吨，“经扩大的产能将令本公司可更好地把握在2010年经济复苏带动下的铝锭需求”。

事实果真如此么？

天元铝业并未在公告中披露这笔资产的初始来源，仅仅是告知由天瑞集团从第三方收购而来，再卖给天元铝业。据《新财富》记者了解，这笔资产中的12.5万吨电解铝生产线，最早可追溯至1999年，由河南黄河铝电集团的下属铝厂投建，并于2003年建成。2004年2月，天津中迈集团将该铝厂收购，并更名为“河南渑池中迈铝业有限公司”。但是该笔资产并未在中迈集团手上产生效益，后中迈集团又试图将其脱手转让给中国铝业，后者最终未有接盘。于是这条年产12.5吨的电解铝生产线成为几乎被废弃的闲置资产，躺在河南省渑池县仰韶乡天坛工业园内。

对于这样一笔资产，其价值几何该打个大问号。1999年投建的电解铝生产设施，到2010年，即使不被淘汰也是处于被淘汰的边缘了。根据天元铝业的公告，该12.5万吨的电解铝生产设施由两条生产线构成：其一是年产能5.5万吨的122台160kA铝电解槽及其配套设施；其二是年产能7万吨的132台190kA铝电解槽及其配套设施。

实际上，在天元铝业发布资产收购公告之前一年的2009年9月5日，河南省政府所发布的《关于印发河南省有色金属产业调整振兴规划的通知》（豫政【2009】73号）就已经明确规定：“2012年年底前，全面淘汰160KA及以下铝电解槽”，这就意味着天元铝业收购而来的生产线之一即将“下岗失业”。

在《河南省淘汰落后产能工作领导小组办公室公告》（2012年第1号）以及工信部《2012年19个工业行业淘汰落后产能企业名单（第一批）公告》（2012年第26号）两份政府文件中，天元铝业的“SY160kA电解槽122台”皆赫然在被淘汰之列。

母公司用行将淘汰的资产去换取上市公司的现金，这背后的含义已不言自明。

天元铝业从天瑞集团所收购资产的总代价为7.11亿元，而天瑞集团的原始收购成本仅为5.7亿元。上述资产在卖给上市公司时，计入了高达6200余万元的调试成本及8300余万元的利息成本。

这些资产真值这个价吗？以两条电解铝生产线设施为例，122台160kA及132台190kA铝电解槽，总估值为5.7亿元，平均折算为224万元/台。中国铝业一位业内人士对《新财富》记者表示，这样的价格“显然太高了”。

该业内人士具体举了两组数据作为对比，一组是历史数据，一组是当前数据。

就历史数据而言，“上世纪90年代我们曾经投资了一个10万吨的电解铝项目，技术标准也是160kA的，大概花了7个亿”，而现在天元铝业该生产设施12.5万吨，也是1999年投建的，算上折旧与损耗，现在还能值5.7亿元么？

就当前数据而言，“我们2011年投资一条生产线，14台200kA的电解槽，总投资4000万元，折算基本投资成本为286万元/台，这个价格还是全新的设备，技术标准也高于天元铝业。”相比而言，天元铝业以224万元/台的代价买技术行将淘汰的二手设备，划算么？

“这种设备如果卖给我我是不会要的，再便宜也不会要，因为他那个设备都是已经淘汰的技术，现在主流的铝电解槽都是300kA以上的了。”该业内人士说。

天瑞集团用行将淘汰的设备资产，以7.11亿元的高价打包卖给天元铝业，难免被外界质疑“通过不恰当的关联交易掏空上市公司的现金”。

而天元铝业完成资产收购之后，并未充分利用所扩大的产能。收购之前的2009年，其原产能为10万吨，实际产量仅有6.9万吨；收购之后的2010年产能达到22.5万吨，实际产量也仅有9.35万吨，产能利用率不但没有上升，反而大幅下滑。收购来的资产成为闲置资产，上市公司成为埋单人，背后利益受损的依然是中小股东。

看上去，天元铝业左手刚刚完成配股融资，右手旋即就被母公司用劣质资产将现金套取了出来。

一个几近破产的空壳

2010年5月，国家取消了对高能耗企业的优惠电价，并于2011年又数次上调电价。据三门峡工信局发布的报告，电价的上涨使得该市电解铝企业用电支出占到了总成本的48%，这对电解铝行业来说几乎是致命的打击。

天元铝业从关联公司将资产收购过来之后，由于其设备本身就不是节能型设备，企业经营便陷入两难境地：如果生产的话只会录得毛亏损，而不生产的话闲置资产的折旧照样增加亏损。2008年金融危机之后，天元铝业由小亏变成巨亏（图6）。

天元铝业2011年9月11日发布了该年第三季季报，这也是其发布的最后一份定期财报，此后的2011年年报和2012年的一季报、中报、三季报至今未见踪影。

2012年9月12日，天元铝业正式停产，之后员工拿到了一份仅有一页的《天元铝业停产检修期间职工关心问题的回复》，其中提及“7月份的工资于本月25日前发放，8-9月份工资待考核造表后尽快发放”、“公司将尽一切办法尽早补齐所拖欠职工的四金”。这张落款为“三门峡天元铝业股份有限公司”的文件并未盖上公章。

天元铝业不仅对内拖欠着职工的款项，对外也拖欠着渠道商的巨额款项。2012年3月16日，香港柏银资源有限公司及奥盛银行香港分行在香港高等法院提起诉讼，追讨天元铝业所欠原告之贸易款项（本金+利息）5689万港元，如未按期付款，将向法院申请对天元铝业进行清盘。

2012年8月1日，浙江物产中大（600704）也发布公告称，其全资子公司于2010年7月15日与天元铝业签署了《商品经销协议》，约定天元铝业给予其不少于15.3万吨铝锭的经销权，期限两年。但在经销期限届满后，天元铝业未向该公司返还1.2亿元保证金，及预付货款18.9万元，且未及时支付少交货物的违约金895万元，三项合计1.29亿元。为此，物产中大之子公司向杭州市中级法院提起诉讼，杭州中院随即冻结了天元铝业控股母公司天瑞集团1.29亿元银行存款。可能是天元铝业账上已无可供冻结之现金，因而转而冻结了作为担保人的天瑞集团的相应资金。

据知情人士向《新财富》记者透露，天元铝业的对外欠款远不止以上两笔，至少还包括如下一些欠款：南京庄溢工贸实业有限公司1.34亿元、福建省泉州万国发展有限公司3583万元、杭州杭钢对外经济贸易有限公司3210万元、宁波大榭开发区海达商贸有限公司630万元、广东新能可贸易有限公司3218万元、广州市沃华金属材料有限公司3000万元，以上合计约2.7亿元。

一位要求隐名的铝锭贸易商表示，天元铝业与下游铝锭经销商的合作方式是：双方签订贸易合约，在合同期限内，天元铝业给予经销商一定数量的授权，经销商须据此向天元铝业支付数额不等的保证金，之后再根据发货量进行日常结算，合同期满之后天元铝业再全额退还保证金，并结清所有贸易款项。该贸易商表示，目前天元铝业所欠经销商的款项，基本都是此前所收取的保证金以及小部分贸易结算款。

该贸易商的说法也得到天元铝业财务数据的印证。从2009年以后，天元铝业的其他应付款迅速攀升，从当年的4.84亿元迅速增加至2010年的8.5亿元，2011年上半年进一步攀升至9.3亿元（图7），这其中很大一部分便是从贸易商处收取保证金款项。实际上，进入2010年之后，天元铝业一定程度上在依靠着从贸易商所收取的保证金支撑企业的运营。

在如此背景之下，天元铝业还于2010年6月宣布以7.11亿元的价格现金收购天瑞集团行将淘汰的电解铝资产，其现金将进一步被母公司抽走。

天元铝业自上市以来，资产负债率就一直维持在80%以上的高位，2009年配股融资之后稍有下降，但2010年以来又攀升至90%以上（图8）。其2011年中报显示，资产负债率已经高达94.26%。债务是实实在在的，资产则有可能存在“虚胖”的成分，如果考虑其固定资产“虚胖”的因素，天元铝业实质上已经是资不抵债。

燃油蒸发控制系统的原理与检修 第7篇

1 燃油蒸发 (EVAP) 控制系统的组成及工作原理

1.1 高压油箱盖

其作用是为防止因油箱内燃油压力波动而引起燃油溅出和燃油蒸汽逸出, 对环境造成污染。

1.2 过满限制装置

该装置安装在油箱内侧上表面, 为占油箱容积1/10的膨胀箱。膨胀箱上加工有一系列的节流孔, 节流孔使加油时约需15分钟, 燃油才能充满膨胀箱。当燃油表显示加满时, 膨胀箱还留有一定空间, 以补偿燃油箱置于阳光暴晒时燃油膨胀, 该空间还能用做燃油蒸汽的收集区。

1.3 油气分离器

其作用是防止液态燃油进入活性炭罐。液态燃油会使活性炭罐中的活性炭失效。

1.4 倾翻漏油保护装置

该装置安装在从油箱到活性炭罐的燃油蒸汽管路上, 此装置可保证车辆倾翻后没有液态燃油从油箱漏出。该装置是一个气体流动单向阀, 允许燃油蒸汽从油箱流向活性炭罐而不允许反向流动。

1.5 活性炭罐

活性炭罐安装在发动机罩下或前轮翼子板内, 里面装有活性炭粒, 能吸附燃油蒸气, 并可将吸附的燃油蒸汽导入节气门后的进气歧管内。

活性炭罐壳体上接有三根管子。第一根管子从油箱来, 它把油箱里经油气分离出来的燃油蒸汽导入活性炭罐;第二根管子与大气相通。当发动机运行时, 新鲜空气由此进入活性炭罐;第三根管子与活性炭罐的电磁阀相连。当发动机工作时, ECU控制电磁阀的开闭。当电磁阀开启时, 进气真空度把活性炭罐内存储的燃油蒸汽吸入进气歧管, 随新鲜混合气体一起进入气缸燃烧。

1.6 活性炭罐电磁阀

活性炭罐电磁阀在ECU控制下, 接通或断开燃油蒸汽进入发动机进气歧管的通道。

2 燃油蒸发 (EVAP) 控制系统的检修

取下活性炭罐 (EVAP) 上的真空软管, 检查该真空软管内有无真空吸力。起动发动机并处于怠速工况下, 如果EVAP控制系统工作正常, 此时电磁阀应处于关闭状态, 真空软管内应无真空吸力。如果此时真空软管内有真空吸力, 则使用万用表检测电磁阀接线器端子上的电压值。若有电压, 说明ECM存在故障;若无电压, 则说明电磁阀卡滞在开启的位置。

踩下油门踏板, 使发动机转速上升到2 000r/min以上, 再次检查真空软管内有无真空吸力。若有真空吸力, 说明EVAP控制系统工作正常;若无真空吸力, 用万用表检测炭罐电磁阀上的电压, 如果电压正常, 说明炭罐电磁阀本身存在堵塞的机械故障;如果无电压, 说明炭罐电磁阀的线路或ECU出现故障。

3 燃油蒸发 (EVAP) 控制系统故障分析案例

3.1 东风本田C-RV

1) 使用检测工具或Honda PGM检测仪, 清除ECM/PCM的存储器;

2) 接通点火开关ON, 观察检测仪是否显示出DTC P0443?如果没有该故障码, 说明是间歇性故障, 此时系统正常。检查炭罐电磁阀与ECM/PCM之间的导线是否连接不良或松动。若有该故障码, 进行下一步;

3) 关闭点火开关, 断开炭罐的真空软管, 将真空表连接在软管上;

4) 起动发动机, 怠速运转。观察真空表, 看是否有真空。若有真空, 进行第5) 步;若无, 进行第7) 步;

5) 关闭点火开关, 断开炭罐电磁阀2芯插头。检查该插头2号端子与车体搭铁线之间的导通性。若导通, 进行第6) 步;若不导通, 更换炭罐电磁阀;

6) 断开蓄电池负极导线, 断开ECM/PCM插头B (24芯) ;

7) 检查炭罐电磁阀2芯插头2号端子与车体搭铁线之间的导通性。若导通, 排除炭罐电磁阀与ECM/PCM之间导线的短路故障;若不导通, 应使用一个确信无故障的ECM/PCM进行替换, 并重新检查。如果故障消失, 则更换原来的ECM/PCM;

8) 关闭点火开关, 断开炭罐电磁阀2芯插头。接通点火开关ON, 在线束侧, 测量炭罐电磁阀2芯插头1号端子与车体搭铁线之间的电压。若为电瓶电压, 则进行下一步;反之, 排除仪表板下保险/继电器盒内4好ACG保险 (10A) 与炭罐电磁阀间导线的短路故障;

9) 关闭点火开关, 重新连接活性炭罐电磁阀2芯插头。接通点火开关ON。测量ECM/PCM插头端子A5与B21之间的电压。若为电瓶电压, 则应使用一个确信无故障的ECM/PCM进行替换, 并重新检查。如果故障消失, 则更换原来的ECM/PCM。若不为电瓶电压, 排除炭罐电磁阀与ECM/PCM之间导线的断路故障。如果导线正常, 则更换炭罐电磁阀。

3.2 昌河铃木北斗星K14B

1) 检查发动机和排放控制系统, 找到EVAP故障码

2) 对炭罐电磁阀电源电路进行检查

(1) 关闭点火开关, 连接炭罐电磁阀连接器; (2) 检查连接到炭罐电磁阀连接器的端子连接是否良好;

(3) 开启点火开关 (ON) , 检查炭罐电磁阀连接器“黑色/红色”电线端子和车身接地电线之间的电压;

(4) 若电压不为10~14V, 则说明“黑色/红色”电线发生故障;反之, 进入下一步。

3) 检查电线电路

(1) 关闭点火开关, 断开连接器与ECM的连接;

(2) 将点火开关ON;

(3) 测量发动机接地线路与炭罐电磁阀连接器“橙色/黑色”电线端子之间的电压。

(4) 若电压不为0V, 则说明“橙色/黑色”电线与其他电路短路;反之, 进入下一步。

4) 检查电线电路

关闭点火开关, 测量炭罐电磁阀连接器“橙色/黑色”电线端子与ECM连接器“140-2”端子之间的电阻, 检查电阻是否为1Ω或更小。若不是, 说明“橙色/黑色”电线开路, 反之, 进入下一步。

5) 检查电线电路

关闭点火开关, 测量发动机接地线路与炭罐电磁阀连接器“橙色/黑色”电线端子之间的电阻, 检查电阻是否为无穷大, 若电阻不是无穷大, 说明“橙色/黑色”电线与接地电路短路。如果电路良好, 用一个已知良好的ECM更换并重新检查。反之, 进入下一步。

6) 检查EVAP炭罐电磁阀

检查炭罐电磁阀的线圈电阻是否处于正常状态。若正常, 用已知良好的ECM更换并重新检查;反之, 更换炭罐电磁阀。

参考文献

[1]杨月海, 刘恩礼.轿车常用排气净化装置的检修[J].实用汽车技术, 2007 (3) .

双系统蒸发器串气问题的解决 第8篇

自我司开始制造压力容器以来, 双系统蒸发器时不时发生串气现象, 尤其是直径大于450mm的蒸发器, 一旦发生串气现象, 就会导致车间返工, 大大影响了生产效率、货期, 同时也影响了我司的产品质量。

2 目的

提高双系统蒸发器的制造质量, 彻底解决串气现象。

3 原因分析

通过分析:影响系统之间串气的根本原因是管板、垫片、端盖等之间的密封面的密封性能没有达到要求, 影响密封性能的因素主要有以下几点:

1) 管板、端盖、分程环等密封面的表面粗糙度;

2) 管板的焊接变形量;

3) 螺栓 (柱) 的锁紧力;

4) 产品结构。

4 解决方案

为了能彻底解决串气问题, 我们针对以上几个因素采取了不同的解决方案。

4.1 管板、端盖等密封面的粗糙度问题

密封面的粗糙度是影响系统串气的一个重要因素, 如果密封面的粗糙度不够, 加工痕迹太明显, 即使其它工序做的再好, 也有可能产生串气现象。2010年8月份我们跟进145蒸发器的时候, 发现有一条蒸发器发生串气现象 (那时一共制造了14条, 其中13条一次性检验合格) , 通过检查发现串气的原因是管板中间的粗糙度不够造成的。为了保证密封面的粗糙度, 我们修改了加工工艺, 增加了精车的工艺, 从而保证管板的表面粗糙度控制在Ra6.3左右, 同时对车工加强管理, 保证加工出来的产品能符合工艺要求。

4.2 管板的焊接变形量

备注:δ-筒体的厚度;k-管板与筒体的焊角高度

焊接后密封面变形多为不规则的波浪状, 一般偏差为1~3mm, 最大偏差为4mm。产生这种变形的根本原因是管板在焊接过程中, 温度分布极不均匀, 焊缝处及焊缝的焊接侧为高温区域, 冷却后产生的收缩量大, 而低温区域收缩量小, 这种不平衡导致了管板形状的改变, 管板变形过大有可能导致密封垫片局部压紧力不够, 达不到密封要求, 以致产生系统串气现象。一般情况下, 通过制定合理的焊接工艺即可有效的减少管板的焊接变形, 表1是之前的焊接参数。表2是修改后的焊接工艺。

通过调整焊接工艺, 管板焊接变形控制的非常理想, 经过多次测量, 整体变形量基本可控制在0.4~1.5mm范围内, 比以前的最大变形量4mm有了很大的改善, 同时1.5mm的变形量已完全能够满足工艺要求。

4.3 螺栓 (柱) 的锁紧力及产品结构

我们使用的是非石棉垫片, 有关非石棉垫片的资料介绍:当垫片所受的压强达到30MPa时, 即可达到密封要求。而垫片所受压强的大小跟螺栓 (柱) 的锁紧力及产品结构有很大的关系。

4.3.1 螺栓 (柱) 的锁紧力

螺栓 (柱) 的锁紧力是否足够是密封垫片能否达到密封要求的一个关键因素。为了解决螺栓 (柱) 锁紧力的问题, 我们制定了相应的安装指导书指导工人安装、调试。在指导书里明确规定了各螺栓 (柱) 的力矩、安装顺序等内容。另外我们还购买了压敏纸来检测密封面的受力情况, 同时利用相关软件对其进行理论上的受力分析, 为编制安装指导书提供了数据、理论支持。

4.3.2 产品结构

产品结构也是影响密封面压强大小的一个重要因素。结构是否合理可以直接影响密封面的受力是否均匀、所受压强是否能达到密封要求。从目前的情况看, 产品设计时有两方面需要注意和考虑的:1) 中间螺柱的分布;2) 密封面的接触面积 (即垫片及分程环的环形宽度或端盖凸台的宽度) 的大小。下面就对这两方面的影响进行举例说明:

1) 中间螺柱分布的影响:

根据LS970、LSRF540H的中间螺柱分布情况, 我们可以看出, 970的中间螺柱分布相对比较均匀, 间距差为21mm, 而540H的间距差为54mm, 螺柱间距不均匀或偏差过大就会造成密封面的受力不均匀, LS970的管板直径为680mm, LSRF540H的管板直径为490mm。按常理讲管板小的密封效果更好一些才对, 但实际检测结果却相反, 因为这两者结构不同, LS970的结构相对更为合理, 中间螺柱分布相对均匀, 间距差小, 因此在相同锁紧力的情况下, LS970密封面的受力更加均匀, 所受压强更容易达到垫片的密封要求。

2) 密封面的接触面积

理论上讲, 在锁紧力相同的情况下, 接触面积越小, 压强就会越大。我们跟进LSQR145G、LSRF540H蒸发器时就做过相关的试验, 以LSRF540H蒸发器为例, 它是采用分程环结构的, 分程环的环形宽度为25mm, 用压敏纸检测时发现部分密封面的压强低于30MPa, 当检测压力升到2.0MPa时就发生直通现象。为了提高密封面的压强, 工艺部把垫片及分程环的环形宽度减小到15mm, 采用压敏纸检测后, 发现密封面的压强有所改善, 当检测压力升到2.97MPa时才发生串气现象, 气泡间隔为1s/个。

根据修改前与修改后用压敏纸检测的效果, 我们可以看出:在锁紧力相同的情况下, 减小密封面的接触面积, 是可以提高密封面的压强。因此在各方条件允许的情况下, 设计时尽可能减小密封面的接触面积, 同时中间螺柱的分布尽量做到均匀对称。

5 完成情况

2010年6月份整改以后到2010年12月份, 总体效果良好, 通过对工艺调整前与调整后的数据比较:调整工艺前总生产数量18条, 串气数量4条, 串气比例22.2%;调整工艺后总生产数量65条, 串气数量1条, 串气比例1.54%。可以看出, 工艺调整后串气的比例调整前有了很大的改善, 只有1条出现异常, 是LSQR145G蒸发器, 串气的原因是管板中间的粗糙度不够, 后来工艺部组织车间对其修补后, 经检验后密封性能合格。

6总结

蒸发系统 第9篇

关键词：给水回热系统,蒸发器,蒸汽品质

1 系统流程及蒸发器参数

随着现代科学技术水平和对机组安全、经济性的要求不断提高, 国内外大型机组高加蒸汽冷却器正呈现由内置向外置发展的趋势。使用外置式蒸汽冷却器是充分利用抽汽过热度, 提高系统经济性的有效手段。

如图1所示, 目前国内外一次再热超超临界机组, 比较成熟的技术是对3号高压加热器, 设外置式的蒸汽冷却器, 3号抽汽来自再热后汽轮机中压缸的第一级抽汽, 温度较高。某电厂额定工况下三抽蒸汽温度465℃, 而该抽汽压力对应的饱和温度较低, 仅216℃, 蒸汽过热度约250℃。低负荷过热度更高, 对应的回热加热器换热温差增大, 温差换热引起的不可逆损失增加。目前, 该电厂三抽蒸汽冷却器采用内置方式, 如果将这些高品质的热量利用于较高能位上, 则可提高回热系统的效率。因此, 对3号高加设置了一台外置蒸发器。

系统流程 (见图1) 为:高过热度蒸汽 (三抽蒸汽) 通过蒸汽管道先进入蒸发器, 加热末级给水加热器 (1号高加) 的疏水;高过热度蒸汽被冷却后成为低过热度的蒸汽, 供给相应的用户 (包括前级的给水加热器、除氧器、凝结水加热器或其它蒸汽用户) ;末级给水加热器的疏水进入蒸发器, 被加热汽化后, 产生的蒸汽引回末级加热器, 加热给水。

三抽蒸汽过热度跨越2个抽汽能级, 利用于较高能位上, 排挤了更高品质的一抽蒸汽, 有效降低了热耗, 同时被排挤的一抽蒸汽具有更高做功能力, 增加了机组出力裕量。蒸发器设计参数如表1所示。

2 蒸发器性能设计

从结构上来讲, 蒸发器为管壳式换热器, 其主要功能是实现壳侧疏水到饱和蒸汽的转换。在壳侧的传热过程主要是沸腾换热, 影响沸腾换热的因素较多且复杂, 如不凝结气体的存在、液体过冷度大小、换热管表面的结构等, 这些因素会对换热系数的大小有影响, 基本不会对设备形成危害。但在设计过程中有些因素是必须要注意的。

2.1 沸腾状态

我们知道当沸腾换热处在核态沸腾时, 其换热效率最高, 此时热流密度q存在一个峰值qmax, 当q>qmax时, 换热管壁面过热度△t由于汽膜阻力的存在将会迅速升高, 导致换热管烧毁。因此, 在设计时需控制q值始终小于qmax。此外, 如果△t≤5℃, 沸腾换热系数将会变小, 这时就需要考虑对流换热系数的影响。

2.2 液位高度

液位高度对沸腾换热的影响主要有两个方面:一是液位高度在沸腾换热面以上, 但高度较低, 这会导致换热系数的明显升高;二是液位高度在换热面以下, 这将导致部分换热管过热而烧毁。因此, 高度应控制在合理的范围之内。

2.3 换热系数计算

由于沸腾换热的复杂性, 沸腾换热的准则式与实验数据偏差程度较大。某铂丝加热水的沸腾换热的实验表明:若已知△t计算q时, 计算值与实验值的偏差可达±100%;若已知q计算△t误差可相对缩小到±33%。因此, 在计算沸腾换热系数时, 可先假定q, 最后校核q, 保证q<qmax, 减小计算误差。换热系数可参考下式计算:

式中:Gz为蒸发侧产汽量, kg/h;η为热效率, 可取0.98;Hs为蒸发侧饱和蒸汽焓, k J/kg;Hw为蒸发侧疏水入口焓, k J/kg;α2Hh为蒸发侧饱和水焓, k J/kg;φ为蒸发侧排污率, 可取1%;α2为蒸发侧放热系数, k J/ (m2h℃) ;P为蒸发侧工作压力, 单位为10 N/cm2;q为蒸发侧传热面热负荷, 单位为4.2 k J/ (m2·h) 。

3 蒸发器结构设计

蒸发器外形结构简图如图2, 主要由水室、管系及壳体组成。

1.水室封头2.内部包壳3.管系4.锥壳5.壳侧壳体6.安全阀接管7.除湿装置8.仪表接管9.壳侧封头10.排污装置11.U形管12.支撑装置13.支座14.内部隔板15.拉杆及定距管16.人孔装置

局部结构特殊考虑如下:

1) 水室内部包壳。为了防止管板, 水室包壳因温差应力引起拉裂破坏。水室包壳采用整体压制的球形包壳, 且包壳与蒸汽入口之间可自由滑动, 避免了膨胀不均引起的拉裂。

2) 管板。由于管板两侧温差达到约165℃, 压差最大达到8.541 MPa, 因此, 管板承受了较大的压力及温差应力。为了防止管板产生过热破坏, 除了管板采用耐高温材料外, 对管板结构进行了重新设计, 采用深碗型结构, 并进行ANSYS应力分析, 将管板受力降低到允许范围之内。

3) 换热管入口防冲蚀。换热管入口采用喇叭形不锈钢防护套管保护, 通过胀接与换热管入口紧密连接, 有效降低因冲刷造成的换热管口腐蚀。

4) 材料。蒸发器管侧温度较高, 因此水室封头选用耐高温的15Cr Mo R板材, 进出口接管采用12Cr1Mo VG钢管, 管板选用15Cr Mo (Ⅳ) 锻件, 换热管同样选用耐高温15Cr Mo管子。其它材料选用可综合考虑压力及温度的影响, 选用13Mn Ni Mo R即可。

5) 锥壳。由于对蒸汽品质要求较高, 因此对壳侧空间有一定的高度要求。管侧与壳侧采用了斜锥壳进行过渡, 同时也起到缓解温差应力的作用。由于锥壳的受力状态不如圆筒, 因此, 锥壳实际的计算厚度要厚些, 同时与之相连的筒体也需要进行加强设计。

4 蒸汽品质控制

由于蒸发器壳侧产生蒸汽最后返回末级加热器, 为了保证末级加热器不被湿蒸汽冲刷, 要求蒸汽湿度<2%。该蒸发器的汽液分离主要采用两级分离方式, 即设计合理的气液分离空间及增设除湿装置。同时还需要进行连续排污以提高蒸汽品质。

4.1 汽液分离空间

由于壳体内径比管束直径大很多, 为防止沸腾液被蒸发蒸气夹带, 管束最上面的传热管中心线到壳体顶部的距离B至少为壳体内径Di的40%。同时, 为了减少蒸汽夹带水滴的数量, 需控制蒸汽上升速度在2.44 m/s以内, 这样使蒸汽在上升过程中, 夹带的水滴可以聚集并依靠重力下落, 而不至于被蒸汽带走。

蒸发器的壳体尺寸也可通过计算汽液分离室容积来确定:

式中:V为气液分离室容积, m3;Wv为蒸发量, kg/h;ρl为沸腾液的密度, kg/m3;ρv为沸腾蒸汽的密度, kg/m3;σ为沸腾液体的表面张力, kg/m;

图2中汽液分离室的扇形断面积S=V/L, 确定了扇形断面积的大小, 就能确定壳体内径Di。

4.2 除湿装置

通过合理地确定汽液分离室的空间, 可有效降低蒸汽湿度, 但是仍然不能使湿度降低至<2%的程度, 因此, 必须通过设置除湿装置, 进一步地除去蒸汽中的水分。

常见的除湿装置主要有汽液过滤网、波纹板、旋风分离器等, 但是对于湿度要求较高的情况以上任一种除湿装置都无法满足要求。综合考虑空间、成本、除湿效率等因素后, 设计了一种新型除湿装置, 主要部件也采用了波纹板, 通过改变波纹板间的蒸汽通道的间距、长度及方向来达到除湿目的。现场运行中发现该除湿装置有效降低了蒸汽湿度。

4.3 排污装置

蒸发器壳侧液面经过长时间蒸发后, 在靠近蒸发液面的位置会形成局部盐分较高的区域, 为了保证蒸汽品质, 降低蒸汽的含盐量, 需在液面以下设置排污装置, 以便及时排除含盐分较高的水质。

排污装置主要是通过设置在液面以下的开有多孔的管子构成, 为了避免吸入气泡或给水, 必须合理设置其空间位置。排污管开孔数量决定入口流速, 入口流速高, 较易吸入气泡, 反之入口流速小, 达不到排污效果。该系统蒸发器排污率≤1%, 因此, 建议开孔面积与管子流通截面之比为0.4:1。

5 安全保护系统设计

5.1 运行应注意事项

1) 在启动运行阶段, 须待机的时间足够长, 以避免各部件中的温度升高太快, 产生较大的热应力。启动和停运过程中应严格控制温度变化率, 在升负荷时不超过3℃/min, 降负荷时不超过2℃/min;以避免管子与管板温升或温降不一致造成焊缝拉裂, 进而引起泄漏。

2) 启动时壳侧先通入疏水, 达到正常水位后管侧再通入加热蒸汽。停机时先停管侧加热蒸汽再停壳侧疏水;

3) 严禁已泄漏的蒸发器投入运行。

4) 必须在水位测量完好, 报警信号、保护动作及调节系统工作正常的情况下才允许投入运行。

5.2 安全保护系统

蒸发器管、壳侧均装设弹簧全启式安全阀。管、壳侧安全阀的排汽量均应不少于额定工况下进入壳侧的疏水量。

5.3 水位调节控制系统

蒸发器在正常运行时应保证液面始终处于换热管束以上某一位置, 液面太高会影响蒸发效果, 太低会使上层换热管暴露在汽空间, 造成换热管的过热, 引起泄漏、爆管等危险。

蒸发器壳侧设置平衡容器3套, 侧装。同时装设就地磁翻板液位计, 以及液位开关等液位测量远传仪表。

用单室平衡容器来取高、低水位信号 (三取二) 。当蒸发器水位高或低于正常水位一定值时, 其发出的水位信号经过压差变送器变成电信号送到自动水位调节装置, 进行调节。

高水位保护分为二档:第一档为高1水位, 用于报警、检查高水位的原因;第二档为高2水位, 用于报警并关闭高加疏水入口阀门。低水位保护分为二档:第一档为低1水位, 用于报警、检查原因;第二档为低2水位, 用于设备解列。

5.4 其它监测系统

蒸发器管、壳侧安装了压力表及温度计, 用于监测蒸汽进出口压力, 疏水进口及产生的蒸汽出口压力和温度, 以便更好地了解设备运行状况并及时作出调整。

6 现场运行情况

由于电厂负荷只达到75%, 暂时无法得到设计条件下的运行数据。但从目前运行状态来看, 蒸发器入口疏水温度为273.4℃, 出口蒸汽温度为274.7℃, 满足系统运行的要求。三抽蒸汽入口温度为462.3℃, 出口温度为277.3℃, 其端差比设计值要小10℃左右, 这主要是由于正常堵管的面积裕量的存在, 导致面积在实际运行过程中偏大, 蒸汽出口温度降低。

现场反馈蒸发器运行状态良好, 液位稳定, 无振动。噪声及排污水平都在设计允许范围之内。

7 结语

据估算, 回热系统增加一台蒸发器能有效利用三抽蒸汽的过热度, 减少热耗值, 使机组保持高效运行, 可降低热耗约7 k J/k Wh, 提高机组负荷约2.8 MW。但蒸发器应用于火电机组回热系统尚属首次, 无论在设计经验上还是在运行经验上都存在不足之处, 只有对现场数据及日后可能出现的问题不断地学习研究, 才能逐步完善该新型回热系统, 发挥其最大效益。

参考文献

[1]尾花英朗.热交换器设计手册[M].徐忠权, 译.北京:石油工业出版社, 1981.

[2]杨世铭, 陶文铨.传热学[M].北京:高等教育出版社, 1998.

蒸发系统 第10篇

丙烷压缩机吸入气态的丙烷气体,经空冷器和水冷器,冷凝成液态丙烷,进入经济器后,在蒸发器内吸收天然气的热量(即为天然气提供冷量)而转化成气态丙烷,再进入丙烷压缩机,不断地如此循环,从而形成闭合的丙烷制冷系统(图1)。

由于大庆地区冬夏季、昼夜温差较大,环境温度的变化直接影响空冷器及水冷器内丙烷液化程度,影响制冷系统中经济器、蒸发器的液位,造成液化变化幅度较大,控制困难,系统运行不平稳。为了保障系统平稳运行,实际操作中将冷剂的冷凝温度控制较高。

2存在问题

当蒸发温度一定时,随着冷凝温度的升高,压缩比明显加大,消耗功率增大,制冷系数变小,对生产不利。因此,应该控制制冷剂的操作温度,控制冷凝温度,缩小压缩比,提高制冷系统的经效益[1]。

2.1空冷器温度不能稳定控制

制冷系统的空冷器有3台风机,当全部开启时,空冷器出口温度较低,空冷器内液体丙烷量增加,导致系统内经济器和蒸发器液位偏低;关闭部分风机时,容易导致系统冷凝温度升高,压缩机能耗增大,且经济器和蒸发器液位偏高。

根据理论模拟计算,可计算出丙烷压缩机单位制冷量耗电量随冷凝温度的变化曲线,如图2所示。

由于压缩机排气压力和排气量均随冷凝温度降低而降低,所以当系统提供相等的制冷量时,所需压缩机做的功也随之降低。当冷凝温度为30℃时,每100 Mcal制冷量丙烷机所做有用功为52.33k W,当冷凝温度降至20℃时,丙烷机有用功降至42.31 k W,降低19.15%。

2.2空冷器容积占系统比例较大

由于空冷器容积占系统比例较大,当空冷器丙烷冷凝温度降低时,丙烷容易存积在空冷器中,导致蒸发器内液体丙烷减少,液位降低;当空冷器丙烷冷凝温度升高时,导致蒸发器内液体丙烷增加,液位升高。

3改进技术方案

3.1空冷器风机转速变频调节

根据冷却温度的要求,通过变频技术,改变空冷器风机的转速(空冷器新增1个温度变送器),减少气体丙烷冷凝时所需的冷量,从而减少气体丙烷冷凝为液体丙烷的量,减少了液体丙烷生成量,保证液位平稳。由于丙烷制冷系统蒸发器介质输出不稳定,因此在实施过程中加装了压力变送器、温度传感器、开关阀及相应变频控制模块。

3.2空冷器后安装调节阀

在空冷器出口增加1个调节阀,控制液体丙烷进入系统的量,达到控制系统液位平稳的目的。

空冷器加装温度变送器,空冷器风机加装变频调节,在空冷器出口加装调节阀。改造流程见图3(实线为新增部分)。

4实施效果

系统改造后,根据冷却温度的要求,改变空冷器风机的转速,使得蒸发器液位得到有效控制,未出现因温差等环境因素造成液位控制困难的现象。系统的冷凝温度由30℃降至20℃,制冷系数由1.8提高至2.0,提高了10.5%;制冷负荷由750 MCal/h提高到828 MCal/h,提高了10.4%,压缩机的功耗由52.33 k W降至42.31 k W,降低了19.15%,年节约电量42×104k Wh。

5结论

变频调速技术实现了丙烷冷凝温度的稳定控制,空冷器后加装调节阀实现了制冷系统内经济器、蒸发器液位稳定控制。在萨南浅冷装置实施丙烷系统控制优化技术后,有效降低了制冷系统的能耗,年节电42×104k Wh。

参考文献

蒸发的加盟费 第11篇

双重诱惑

广告：室内空气污染已成为危害人类健康的十大杀手之一，开一家室内污染检测治理中心，采用最先进的技术对室内的各种污染进行检测，有效清除室内的甲醛、苯氨等有毒有害气体。治标又治本，一项投资，双重回报。零费用加盟，免费技术培训，总部郑重承诺3个月经营不善，退货还款……

做广告的是北京特丽洁清洗技术有限公司，招商项目叫做“佐藤沐”室内污染检测和治理。李女士被广告深深吸引了，没有多想就去了北京。在详细了解了加盟该项目的情况后，对该公司“检测和治理都能够达到国家环保标准”的承诺，李女士深信不疑。更让她下定决心的是工作人员给她算的一笔账：给用户做检测，按每户100平方米收费900元，加上给用户治理污染，每平方米10元计算，1年就有950万元的利润，这是一重回报；此外，销售清除污染的产品，又是一重回报。1年下来，利润可观啊！

李女士在北京接受了3天的培训，在培训中得知：想加盟“佐藤沐”项目，还需要缴纳一定的加盟费。想到未来美好的前景，李女士没有多加考虑。

出师不利

2005年10月，李女士交了1万元加盟费、首批提货款1.2万元和500元管理费，正式成为“佐藤沐”的加盟商。李女士兴冲冲地回到了乌鲁木齐，先是花2万多元租赁了门面房，又添置了办公设备。很快，李女士就找到了第一个客户。按照培训时老师讲的步骤和操作要领，李女士对客户住房的室内空气进行了检测和治理。但是她没想到，做完没两天，客户就找上门来了。在客户家里，李女士闻到了非常刺鼻的甲醛味道。

怎么治理完了反而有更重的味道呢？李女士只好第二次去北京，向特丽洁公司反映情况。2005年11月13日，由特丽洁公司的技术人员到客户家中进行了检测和治理。治理完后，李女士委托乌鲁木齐市环境监测中心站对空气进行了检测。结果显示：甲醛浓度超标严重。李女士不甘心，她要求再次检测，结果依然超标。

三无产品

在第一个客户面前就栽了个大跟头。原本想“靠棵大树好赚钱”，没想到钱没赚到，却倒贴了一大笔。算上加盟费、货款、管理费和租房、打广告的费用，李女士前期已经投入了近5万元。李女士的心从头顶凉到了脚后跟，加盟店是开不成了。可问题到底出在哪儿？

仔细查看了北京特丽洁公司提供的检测仪后，李女士发现了问题：这些检测仪器不仅没有说明书，连生產厂家和合格证也没有!李女士感到了不安，她赶紧去查找国家对于室内空气检测的相关规定。国家规定，从事室内空气检测的仪器，必须经过国家或省级质量技术监督部门的计量认可并具备性能合格证书以后才可以使用；合格的仪器应该贴有CMC计量合格标识。而且，从事室内空气检测的机构也必须通过省级质量技术监督局的计量认证和考核，还要配备实验室，具有经过专业培训的检测人员。自己5万元换来的竟是一堆“三无”产品。

骗子嘴脸

难过和愤怒之余，李女士第三次来到北京。按照广告的说法和协议书的约定，李女士要求公司退还她的1万元加盟费、1.2万元的首批提货款和500元的管理费。然而，李女士遭到了拒绝。一个经理拍着桌子吼道：“你和我签这个协议等于是一张白纸。”

2005年12月26日，李女士第四次来到了北京，随行记者记录下了李女士与公司负责人的对话：

李女士：李总，你当初怎么给我承诺的？

北京特丽洁清洗技术有限公司总经理李贤志：我什么时候给你承诺的？

李女士：余经理给我们签的合同，就是一定能够达标，我们才签的合同，对不对？

李贤志：我按照我的协议，说得很清楚，全额退还你的款项，但是该扣的我要扣下来。

李女士：扣什么？

李贤志：培训费。你得把技术还给我呀！

2006年1月，李女士再次来到北京要求退盟。在公司，她遇到了许多来自全国各地和她一样要求退盟的加盟商。在北京待了半个月，李女士来来回回折腾了很多趟，最后只讨回了5000多元!

蒸发系统 第12篇

1 蒸发过程介绍*

蒸发器是废液蒸发过程的核心设备, 从废液槽来的废液经过上料泵、气动调节阀先进入预热器加热到90℃左右, 再送到自然循环蒸发器的加热室进行蒸发处理。饱和的二次蒸汽进入后续设备进行净化、冷凝和冷却处理, 蒸发后的浓缩液定期从蒸发器底端排出, 从蒸汽管网来的热蒸汽为蒸发器提供热源 (图1) 。需要测量和控制的工艺参数有蒸发器液位、上料量的流量和进入蒸汽管网的蒸汽压力。

2 单冲量控制

蒸发器液位控制是实现工艺物料平衡的手段。在传统工程上, 蒸发器液位的调节控制大多采用单冲量控制, 即测量的蒸发器液位值与给定值比较, 通过比例积分调节器 (PI) 的输出来控制阀门开度的大小, 从而控制废液进入蒸发器的量, 保持了蒸发器入口流量和出口流量之间的平衡。

单冲量控制结构简单, 投资少, 容易实现[1]。但在实际应用中, 控制效果不太理想, 调节时间长, 稳定性不佳, 不能克服因虚假液位造成的扰动。

从蒸发处理工艺来看, 废液必须先进入预热器加热到一定温度后才能进入蒸发器。蒸发器液位的PI调节输出要经过阀门定位器、调节阀和预热器, 然后才能作用到蒸发器, 这是一个滞后比较大的过程, 采用单冲量控制会造成调节时间较长。

在蒸发过程中, 当蒸汽管网的热蒸汽供给量突然增加, 蒸发器中蒸发量大于给水量, 液位应下降。但由于产生的二次蒸汽量增加, 蒸发器内压力减小, 汽水循环管路中水的汽化强度增加, 蒸发面以下汽泡容积增大, 液位有虚假上升趋势, 引起调节器和调节阀误动作, 本应开大上料液的调节阀, 却关小。只有经过一段时间, 液位才反应出不平衡而开始下降, 液位波动范围很大, 可能会超过工艺的允许范围。因此, 仅采用单冲量控制不能克服“虚假液位”的现象[2]。

3 三冲量控制

为有效克服单冲量控制带来的不良影响, 笔者提出蒸发器液位三冲量的控制系统, 即串级前馈控制。串级控制分主环控制和副环控制, 主环控制是一个定值液位控制, 副环控制是随动控制, 蒸发器的液位作为主被控变量, 上料液流量为副被控变量, 当上料液流量发生扰动时, 通过流量测量仪表首先检测到扰动的影响, 并通过副环回路及时控制, 流量的扰动在影响液位之前就被副环回路控制了, 因此副环控制回路可迅速改变上料液进料量完成粗调, 再由蒸发器水位调节器完成水位的细调[3]。串级控制能克服上料液流量产生的扰动, 有效改善蒸发器的滞后现象, 提高主回路的响应速度。

在传统工程应用中, 没有直接对蒸发器产生的二次蒸汽流量进行检测, 在本三冲量方案中, 引入二次蒸汽流量作为前馈信号, 蒸汽流量起校正作用, 纠正假水位引起的误动作[4]。当蒸汽量变化时, 就有一个使上料液进料量与蒸发量同方向变化的控制信号, 使调节阀一开始就向正确的方向变化, 可以及时消除“虚假液位”对调节的不良影响。三冲量控制系统原理如图2所示, 转换成带传递函数的方框图如图3所示。

4 数学模型和动态特性分析

4.1 数学模型

在蒸发器正常运行阶段, 进入蒸发器的废液量与产生的二次蒸汽量会保持进出口的物料平衡。可以得到以下关系式[5]:

式中ΔQd———蒸发器产生的二次蒸汽流量变化量;

ΔQw———上料废液的流量变化量;

V1———蒸发面以下废液的体积;

V2———废液中汽泡体积;

V3———蒸发面上部气体的体积;

ρ1———蒸发器中废液的密度;

ρ2———气泡的密度。

设蒸发器的有效体积为V, 则有:

设蒸发器分离室的压力为p, R为蒸发器的半径, L为蒸发器总高度, H为蒸发器液位, 则有:

把式 (2) 、 (3) 代入式 (1) 得到:

由式 (4) 得:

从式 (5) 中可以看出:蒸发器液位高度变化与V1、V2、蒸发器压力p、上料液流量变化ΔQw和蒸汽流量变化ΔQd有关, V1、V2的数据很难确切得到, 蒸发器液位的动态变化非常复杂。在实际的工程应用中, 蒸发器的压力变化较小, 忽略式中压力及V2的影响, 液位高度变化主要取决于ΔQw和ΔQd两个变量。

4.2 动态特性分析

4.2.1 上料液流量对液位的影响

考虑到蒸发器的容积和工艺过程引起的滞后, 上料液流量变化不能及时反应到蒸发器的液位上来, 因此图3中的传递函数GH (s) 中含有惯性和滞后环节。只分析液位和上料液流量的关系, 满足以下等式:

综合起来, 蒸发器液位对上料液流量的动态响应用传递函数可表达为:

4.2.2 二次蒸汽流量对液位的影响

从式 (5) 中可以看出:蒸发器液位的变化与蒸发器内压力变化是起相反作用的, 二次蒸汽流量扰动造成虚假的液位上升, 只考虑蒸发水面以下气体体积变化引起的水位变化, 蒸发器液位在二次蒸汽流量作用下的动态响应用传递函数表示为:

式中k1———稳定状态下的增益;

k2———扰动项的放大倍数;

Td———扰动项的时间常数。

4.3 调节器、调节阀传递函数

在三冲量控制系统中, 主调节器为液位调节器, 流量调节器为副调节器, 根据液位和流量的对象特点, 主调节器都选用比例-积分调节器, 副调节器采用比例调节器[6], 其传递函数表达为:

调节阀选用等百分比的流量特性, 和上料液流量对象组成具有惯性环节的动态特性, 即满足:

5 MATLAB仿真

由切线法得出式 (7) 、 (8) 的参数值:

MATLAB仿真模型如图4所示, 仿真结果如图5所示。

从响应曲线可以看出, 单冲量控制系统超调大, 响应较慢, 快速性差, 控制性能远不及三冲量控制系统。三冲量控制系统在快速性、抗干扰性上更加优越, 响应曲线更加平稳, 对蒸汽流量扰动的抑制性更强。

6 结束语

在传统的工程应用中, 采用单冲量来控制蒸发器液位, 会出现超调较大、快速性能不高及虚假液位等现象, 这些现象导致蒸发器运行的稳定性较差。通过建立三冲量液位控制的数学模型, 并模拟仿真了单冲量和三冲量蒸发器液位控制的响应特性, 经比较分析得知:蒸发器液位控制采用三冲量控制可以获得较好的控制效果, 能快速实现液位稳定, 对工程上蒸发器的液位控制应用有较大的借鉴作用。

摘要：根据蒸发器液位控制的特点, 提出了三冲量控制系统, 建立了理论数学模型, 并详细分析了蒸发器液位动态特性。仿真实验结果表明:三冲量液位控制能获得更好的控制效果, 能有效地保证蒸发器的稳定运行。

关键词：蒸发器液位控制,三冲量控制,动态特性,仿真实验

参考文献

[1]唐涛.锅炉汽包三冲量调节系统的设计[J].化工技术与开发, 2003, 32 (6) :47~48.

[2]何平.锅炉汽包液位的自动控制[J].安庆师范学院学报 (自然科学版) , 2000, 6 (3) :71~72.

[3]王正林, 郭阳宽.过程控制与simulink应用[M].北京:电子工业出版社, 2006.

[4]魏庆韪.锅炉汽包水位的测量与控制[J].化工自动化及仪表, 2011, 38 (11) :1334~1336.

[5]史觊, 蒋明瑜, 郑健超, 等.核电站蒸汽发生器水位控制器关键技术研究[J].测控技术, 2003, 22 (6) :20~25.