[发明专利]一种过程装备与控制工程综合实验系统

说明书

一种过程装备与控制工程综合实验系统，本系统包括锅炉、压缩机、膨胀机、换热器、冷凝器、离心泵、控制箱。运行过程中有循环工质、冷凝器换热介质这两种介质参与。锅炉将液体循环工质加热为蒸气状态；压缩机对气态循环工质进行加压；所述膨胀机使循环工质进行膨胀做功；换热器、冷凝器对气态循环工质进行冷凝降温；所述离心泵对循环工质进行加压，将循环工质送入锅炉；所述控制箱用来监测控制整个实验设备。本系统小型化，实验系统中的各个设备放置在实验室内；本系统不需要外界为循环工质蒸发提供额外热源，通过对循环工质进行电加热，方便实验过程的操作；通过锅炉、压缩机组合方式实现生成指定的状态参数的膨胀机入口处循环工质蒸气的目的。

技术领域

本发明涉及一种锅炉、压缩机、膨胀机、换热器、离心泵综合实验系统，属于能源与化工实验应用领域。

背景技术

过程装备与控制工程在国民经济和社会发展中起着极其重要作用。首先，化工、石油化工、能源、动力是国家的支柱产业，这些行业的发展以工艺过程为先导，以先进的装备和控制技术为保障，而过程装备与控制工程正是这些产业的支柱。过程装备与控制工程专业课程包括控制科学与工程、化工原理及化工工艺等基础理论和知识，工业生产过程检测与控制的专业知识，仪器仪表开发与微型计算机应用的专业知识，本专业培养从事工业生产过程检测与控制系统设计、智能仪器仪表设计、微计算机应用及其软件开发工作的高级工程技术人才。目前，在实际的教学过程中，大部分适用于过程装备与控制工程专业的实验设备功能单一、教学实验设备简单，只能满足单一的教学任务以及通过实验设备了解化工单元的基本原理、基本结构，不能使实验者深刻理解化工过程的工艺流程与设备的监测、控制原理。这些都阻碍了学生全面、直观立体地认识化工流程与掌握过程控制原理与方法。

有机朗肯循环技术是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要由蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵四大部件组成，有机工质在蒸发器中吸收来自加热工质的热量，产生具有一定温度和压力的蒸气，然后进入膨胀机做功，膨胀机带动发电机或拖动其它动力机械。从膨胀机排出的乏气在冷凝器中冷凝结成液态，最后利用工质泵将工质重新送回蒸发器中，如此循环往复下去。显然有机朗肯循环中蒸发器需要有热流体对有机工质加热，在实验室条件下不易获得持续稳定的热流体，同时实际中蒸发器产生的有机物蒸气压力可调节范围较小，满足不了复杂的实验要求。

综合考虑以上技术问题，采用循环工质的热力循环进行驱动，同时设计一种小型并且能够对过程装备与控制工程实验装备进行综合演示及状态监测控制的系统，对提升教学质量非常重要。

发明内容

为了深化对化工过程工艺流程与设备的监测、控制原理的理解，同时方便实验教学，本发明结合有机朗肯循环系统，并综合考虑实验室空间相对较小、对实验安全有特殊要求的实际情况，提供了一套教学用的实验系统。本发明实现了能够生成指定的、不同的状态参数的膨胀机入口处循环工质蒸气的目的；实现了在实验室条件下对锅炉、压缩机、膨胀机、换热器、离心泵等进行综合实验设备的目的；另外，本发明所设计的系统还能监测研究循环工质在不同状态参数情况下，锅炉、压缩机、膨胀机、换热器、冷凝器、离心泵等设备的运行特性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种过程装备与控制工程综合实验系统，本系统小型化，实验系统中的各个设备放置在实验室内；本系统不需要外界为循环工质蒸发提供额外热源，通过对循环工质进行电加热，方便实验过程的操作。本系统还能用一个循环工质的热力循环同时对锅炉、压缩机、膨胀机、换热器、冷凝器、离心泵等多种设备的状态进行监测控制实验。