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空分热工基础知识课件

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目录

壹

空分热工基础概念

贰

气体分离原理

叁

热工过程与设备

肆

空分系统操作

伍

热工参数计算

陆

空分热工应用实例

空分热工基础概念

第一章

空分技术定义

空分技术利用空气中的不同气体沸点差异，通过低温精馏等方法分离氧气、氮气等。

空气分离原理

空分技术广泛应用于冶金、化工、医疗等领域，为工业生产提供必需的气体资源。

工业应用领域

从早期的液态空气分馏到现代的膜分离技术，空分技术经历了持续的创新与进步。

技术发展历程

热工学基本原理

热工学中，能量守恒定律表明能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。

能量守恒定律

热力学第一定律即能量守恒定律在热力学中的体现，指出系统内能的变化等于外界对系统做的功与系统吸收的热量之和。

热力学第一定律

热工学基本原理

热力学第二定律阐述了热能转换的不可逆性，指出热总是从高温流向低温，无法自发地完全转换为功。

热力学第二定律

01

熵增原理是热力学第二定律的另一种表述，表明封闭系统的总熵（无序度）随时间增加，趋向于最大值。

熵增原理

02

空分热工的重要性

空分热工技术在化工、冶金等行业中至关重要，是生产氧气、氮气等气体的基础。

工业生产中的关键作用

空分热工技术有助于减少工业排放，对环境保护和可持续发展具有重要意义。

环境保护的贡献

通过空分热工技术，可以有效提高能源利用效率，降低工业生产过程中的能耗。

能源效率的提升

气体分离原理

第二章

分子筛分离技术

分子筛利用其孔隙结构选择性吸附特定大小的分子，实现气体混合物的分离。

分子筛的吸附特性

分子筛在吸附饱和后，通过加热或减压等方法进行再生，恢复其吸附能力，循环使用。

分子筛的再生过程

在空气分离工业中，分子筛用于去除空气中的水分和二氧化碳，以制备高纯度的氧气和氮气。

工业应用案例

01

02

03

低温蒸馏法

低温蒸馏法利用不同气体沸点的差异，在低温条件下进行蒸馏，实现气体的分离。

基本原理

01

02

该方法需要特殊的低温设备，如精馏塔和冷箱，以维持所需的低温环境。

设备要求

03

例如，空气分离装置中，通过低温蒸馏法将空气分离成氧气、氮气等产品。

工业应用案例

膜分离技术

膜分离技术利用膜材料的选择性透过性，允许特定分子通过而阻挡其他分子，实现气体分离。

膜的选择性透过性

01

设计不同类型的膜组件，如平板膜、管式膜等，以适应不同的工业应用和气体分离需求。

膜组件的设计

02

操作条件如温度、压力和流速对膜分离效率有显著影响，需精确控制以优化分离效果。

膜分离过程的操作条件

03

热工过程与设备

第三章

热交换器原理

热交换器通过传热介质将热量从高温流体传递到低温流体，实现能量的转移和利用。

热交换器的工作原理

根据结构和工作原理，热交换器分为板式、管壳式、螺旋式等多种类型，各有其特定应用场合。

热交换器的类型

在热交换器中，流体流动产生的对流是主要的热传递方式，通过流体的运动增强热交换效率。

对流换热过程

压缩机与膨胀机

压缩机通过机械作用提高气体压力，常见的有离心式和往复式压缩机。

压缩机的工作原理

膨胀机利用气体膨胀做功，常见于制冷系统和能源回收装置中。

膨胀机的功能与应用

压缩机和膨胀机虽功能相反，但都对热工过程至关重要，如在空调系统中的应用。

压缩机与膨胀机的比较

冷却系统设计

选择合适的冷却塔对于系统效率至关重要，如工业循环水冷却系统中常见的自然通风冷却塔。

01

设计冷却水系统时需考虑水流量、流速、管道布局等因素，以确保热量有效传递和系统稳定运行。

02

不同冷却介质如水、乙二醇等具有不同的热容和传热效率，需根据应用场合选择合适的冷却介质。

03

通过采用变频技术、热回收系统等措施，可以有效降低冷却系统的能耗，提高整体能效。

04

冷却塔的选择与应用

冷却水系统的设计要点

冷却介质的种类及其特性

冷却系统中的节能措施

空分系统操作

第四章

系统启动与运行

在启动空分系统前，需检查所有阀门、仪表和安全装置是否处于正确状态，确保无泄漏。

启动前的检查

01

空分系统冷启动时，需缓慢降低温度，避免因温差过大导致设备损坏，确保系统平稳过渡。

冷启动程序

02

运行期间，操作人员需实时监控系统压力、温度和流量等参数，确保系统稳定运行。

运行中的监控

03

遇到紧急情况时，应立即执行停机流程，切断电源，关闭进气阀，防止设备损坏和安全事故。

紧急停机流程

04

故障诊断与处理

01

通过仪表读数异常、设备噪音等信号，及时发现空分系统潜在的故障问题。

02

对系统运行数据进行分析，结合操作记录，找出故障发生的根本原因。

03

根据故障类型和严重程度，制定相应的应急措施，确保系统安全稳定运行。

04

采取必要的维修或更换措施，快速有效地解决系统故障，恢复正常生产。