论文部分内容阅读
【摘要】本文介绍了一种模拟工作环境测试塑料填料高温稳定性的方法及其专用装置，提供了一种结构及使用方法简单，并可模拟工作环境测试塑料填料高温变形量的方法及其专用装置，解决了以往测试方法中存在的只能检测单个塑料填料在无任何承载下的热变形值，从而使检测到的塑料填料变形值与实际不符，由此直接导致床层阻力大，热、质交换效果降低等的技术问题。
【关键词】空气分离装置 塑料填料 高温稳定性测试
我公司设计制造的空分装置中使用了一种混合式换热器，为了使冷却水与空气充分接触、强烈混合，以增大传热面积，强化传热，通常采用的是“填料塔’，而选择合格的塑料填料对我公司的空气分离装置来说尤为重要，其中塑料填料的高温稳定性测试直接可以发现塑料填料的是否符合质量要求，关系到我公司空气分离装置运行性能，因此我们研究了一种模拟工作环境测试塑料填料高温稳定性的方法及其专用装置，提供了一种结构及使用方法简单，并可模拟工作环境测试塑料填料高温变形量的方法及其专用装置，解决了原有测试方法中存在的各种技术问题。
化工领域中的空气分离装置填料塔床层的结构一般是：在床层下部设置支撑结构，上部设置格栅盖，中部是散堆塑料填料，床层高度一般为3米到10米，其中散堆塑料填料的作用是提供界面，供下降的液体和上升的气体在该界面进行热、质交换。但由于塑料在高温状态下存在热变形，而工作状态下的塑料填料还要承受填料床层重量，因此相对其在无任何载荷的自由状态下的热变形值增加，尤其是位于床层下部的塑料填料变形值最大，由此增加了床层的阻力，降低了热、质交换效果。为此对塑料填料的长期热变形量有一定的要求，而普通的测试方法只能检测单个塑料填料在无任何承载自由状态下的热变形值，无法检测塑料填料在工作状态下的实际变形值。
我公司以前曾使用过的测试装置是包括温度控制箱和位于温度控制箱上方的光学探头，温度控制箱包括基座和扣合于基座上、顶部设有耐热透光板的盖体，基座包括内设非封闭循环室的支撑部和组设于支撑部上的隔板，隔板和盖体共同围成加热室，隔板设有贯通加热室和循环室的排气孔，排气孔上方设有悬置载物台，载物台设有平坦基准面，载物台两侧设有若干出风口朝向载物台的送风管，光学探头可于温度控制箱上方移动，自光学探头发出的入射光束透过耐热透光板照射平坦基准面和置于平坦基准面上的待测样品，通过检测自待测样品和平坦基准面反射的反射光束可测量出待测样品的几何公差和尺寸变化。虽然此装置具有使用方便、变形量测量精度高等优点，但装置结构复杂，而且同样存在只能检测单个塑料填料在无任何承载自由状态下热变形值的技术问题。
而现在我公司实际过程中用的塑料填料高温稳定性测试方法，是一种可模拟工作环境测试塑料填料高温变形量的方法，并使用专用的测试装置，解决了以往测试方法中存在的只能检测单个塑料填料在无任何承载下的热变形值，从而使检测到的塑料填料变形值与实际不符，由此直接导致床层阻力大，热、质交换效果降低等的技术问题，测试方法具体如下步骤：
（1）预选一个竖直放置的直壁容器，在直壁容器内填充预定高度的塑料填料，并使塑料填料在直壁容器内形成平整表面；
（2）预制专用装置，使其与待测的塑料填料所承受的床层重量相同，再将专用装置平行放置在直壁容器内的塑料填料表面上；
（3）设定烘箱温度及烘箱烘烤时间，将装有塑料填料和专用装置的直壁容器平置在烘箱内启动烘箱；
4）烘烤结束后取出直壁容器，测量直壁容器内的塑料填料的热变形值。
首先在一个直立的直壁容器内填充一定高度的塑料填料，并使塑料填料的表面保持平整，然后选定专用装置重量，使其与待测的塔底部塑料填料所承受的床层重量相同，并将其平行放置在塑料填料表面上，再将三者同时置入烘箱进行烘烤，烘烤结束后取出塑料填料进行变形量测量，过程方法简单，塑料填料所处的环境温度及负重状态与工作时相同，即完全模拟塑料填料的工作环境测定其变形量，测量值真实可靠；其中直壁容器是指容器的内侧壁面与底面保持垂直，这样一方面方便了专用装置的取放，另一方面使直壁容器内的塑料填料在同一层面上载荷相同，即保证了塑料填料的变形量一致，保证测量值的真实有效；根据上述方法测出的塑料填料的变形量即为塑料填料在真实工作状态下变形量，为此即可通过上述方法选定合格的塑料填料，使床层阻力降低，保证床层热、质交换效果。
我们在测试过程中特别注意保持塑料填料在直壁容器内形成水平表面，且此水平表面上任意一点所承受的专用装置载荷均匀一致。塑料填料在直壁容器内形成水平表面时，一方面使直壁容器内的塑料填料在同一水平层面上载荷相同，使塑料填料在同一水平层面上的变形量一致，另一方便保证放置在表面上的专用装置不会发生偏斜，方便专用装置的加工制作，保证测试结果的可靠性。
同时我们所用的测试专用装置的重量可增减。通过增减专用装置的重量，即可根据不同床层重量增减专用装置重量，从而模拟测量不同床层的塑料填料变形量，通用性好。
这种专用装置，主要包括平置在直壁容器内的水平压板，在所述水平压板的表面上设有若干个可放置配重块的容纳槽，所述容纳槽在水平压板的表面上均匀分布。通过设置一块可平置在直壁容器内的水平压板，即可通过水平压板平置在直壁容器内的塑料填料表面上来模拟床层重量，在水平压板上设置若干个容纳槽，即可通过容纳槽放置配重块，并通过配重块的增减来改变专用装置的重量，以此满足不同的使用要求，容纳槽在水平压板的表面上均布时，防止水平压板侧斜，使塑料填料表面载荷一致，确保测结果真实有效，结构简单，使用方便。
容纳槽可以是设置在水平压板表面的凹槽，作为优选，所述容纳槽为垂直设于水平压板表面上的圆筒。将竖直的圆筒固定在水平压板表面上，加工制作简单。
我们选用的水平压板的横截面形状与直壁容器容纳腔的横截面形状一致并与直壁容器间隙配合。水平压板的截面形状与直壁容器容纳腔的截面形状一致并与直壁容器间隙配合时，使用时水平压板沿直壁容器容纳腔内壁上下滑动，由此可确保直壁容器内的塑料填料均得到相同的负载，提高测试精度。 下面通过实例，并结合图1，对本公司模拟工作环境测试塑料填料高温稳定性测试方法和专用装置作进一步具体的说明。
如图1和图2所示，本文介绍的模拟工作环境测试塑料填料高温稳定性的方法及其专用装置，包括如下顺序步骤：
（1）预选一个竖直放置的直壁容器1，直壁容器1为一个内径为510mm圆柱形钢筒，在直壁容器1内填充100mm厚散堆的塑料填料2，并使塑料填料2在直壁容器1内形成水平平整表面；
（2）预制一个专用装置3，如图3所示，它包括一个水平压板31，水平压板31是一块直径为500mm、厚度为10mm的圆形钢板，水平压板31与直壁容器1内腔间隙配合，在水平压板31的上表面有七个容纳槽 32，容纳槽32为竖直焊接在水平压板31表面的圆形钢筒，其中一个容纳槽32同轴位于水平压板31的中部，另外六个容纳槽32围绕水平压板31的中心轴在圆周内均布，在七个容纳槽32内分别放置了四块等重的配重块4，使专用装置3与待测的塑料填料所承受的床层重量相同，再将专用装置3平行放置在直壁容器1内的塑料填料2表面上；
（3）设定烘箱温度为110℃及烘箱烘烤时间2小时，将装有塑料填料2和专用装置3的直壁容器1平置在烘箱内启动烘箱；
（4）烘烤结束后取出直壁容器1，测量直壁容器1内的塑料填料2的热变形值。
综上所述，模拟工作环境测试塑料填料高温稳定性的方法及其专用装置具有下述优点：通过带有容纳槽的水平压板平压在塑料填料表面上来替代床层重量，并通过在容纳槽内增减配重块来改变其重量，升温后塑料填料所处的环境温度及负重状态与工作时相同，因此其变形量真实可靠；直壁容器保证了塑料填料的变形量一致，使测量值真实有效；因此可通过上述方法及专用装置选定合格的塑料填料，使床层阻力降低，保证床层热、质交换效果，这种模拟工作环境测试塑料填料高温稳定性的方法及其专用装置在公司的多个空气分离装置项目中得到成功应用，保证了我公司塑料填料的质量，从而充分确保了我公司空气分离装置的运行性能，满足了客户需求，赢得了客户的好评。
作者简介
傅黎航，林德工程（杭州）有限公司质量管理部经理、质量管理者代表、注册质量工程师。
【关键词】空气分离装置 塑料填料 高温稳定性测试
我公司设计制造的空分装置中使用了一种混合式换热器，为了使冷却水与空气充分接触、强烈混合，以增大传热面积，强化传热，通常采用的是“填料塔’，而选择合格的塑料填料对我公司的空气分离装置来说尤为重要，其中塑料填料的高温稳定性测试直接可以发现塑料填料的是否符合质量要求，关系到我公司空气分离装置运行性能，因此我们研究了一种模拟工作环境测试塑料填料高温稳定性的方法及其专用装置，提供了一种结构及使用方法简单，并可模拟工作环境测试塑料填料高温变形量的方法及其专用装置，解决了原有测试方法中存在的各种技术问题。
化工领域中的空气分离装置填料塔床层的结构一般是：在床层下部设置支撑结构，上部设置格栅盖，中部是散堆塑料填料，床层高度一般为3米到10米，其中散堆塑料填料的作用是提供界面，供下降的液体和上升的气体在该界面进行热、质交换。但由于塑料在高温状态下存在热变形，而工作状态下的塑料填料还要承受填料床层重量，因此相对其在无任何载荷的自由状态下的热变形值增加，尤其是位于床层下部的塑料填料变形值最大，由此增加了床层的阻力，降低了热、质交换效果。为此对塑料填料的长期热变形量有一定的要求，而普通的测试方法只能检测单个塑料填料在无任何承载自由状态下的热变形值，无法检测塑料填料在工作状态下的实际变形值。
我公司以前曾使用过的测试装置是包括温度控制箱和位于温度控制箱上方的光学探头，温度控制箱包括基座和扣合于基座上、顶部设有耐热透光板的盖体，基座包括内设非封闭循环室的支撑部和组设于支撑部上的隔板，隔板和盖体共同围成加热室，隔板设有贯通加热室和循环室的排气孔，排气孔上方设有悬置载物台，载物台设有平坦基准面，载物台两侧设有若干出风口朝向载物台的送风管，光学探头可于温度控制箱上方移动，自光学探头发出的入射光束透过耐热透光板照射平坦基准面和置于平坦基准面上的待测样品，通过检测自待测样品和平坦基准面反射的反射光束可测量出待测样品的几何公差和尺寸变化。虽然此装置具有使用方便、变形量测量精度高等优点，但装置结构复杂，而且同样存在只能检测单个塑料填料在无任何承载自由状态下热变形值的技术问题。
而现在我公司实际过程中用的塑料填料高温稳定性测试方法，是一种可模拟工作环境测试塑料填料高温变形量的方法，并使用专用的测试装置，解决了以往测试方法中存在的只能检测单个塑料填料在无任何承载下的热变形值，从而使检测到的塑料填料变形值与实际不符，由此直接导致床层阻力大，热、质交换效果降低等的技术问题，测试方法具体如下步骤：
（1）预选一个竖直放置的直壁容器，在直壁容器内填充预定高度的塑料填料，并使塑料填料在直壁容器内形成平整表面；
（2）预制专用装置，使其与待测的塑料填料所承受的床层重量相同，再将专用装置平行放置在直壁容器内的塑料填料表面上；
（3）设定烘箱温度及烘箱烘烤时间，将装有塑料填料和专用装置的直壁容器平置在烘箱内启动烘箱；
4）烘烤结束后取出直壁容器，测量直壁容器内的塑料填料的热变形值。
首先在一个直立的直壁容器内填充一定高度的塑料填料，并使塑料填料的表面保持平整，然后选定专用装置重量，使其与待测的塔底部塑料填料所承受的床层重量相同，并将其平行放置在塑料填料表面上，再将三者同时置入烘箱进行烘烤，烘烤结束后取出塑料填料进行变形量测量，过程方法简单，塑料填料所处的环境温度及负重状态与工作时相同，即完全模拟塑料填料的工作环境测定其变形量，测量值真实可靠；其中直壁容器是指容器的内侧壁面与底面保持垂直，这样一方面方便了专用装置的取放，另一方面使直壁容器内的塑料填料在同一层面上载荷相同，即保证了塑料填料的变形量一致，保证测量值的真实有效；根据上述方法测出的塑料填料的变形量即为塑料填料在真实工作状态下变形量，为此即可通过上述方法选定合格的塑料填料，使床层阻力降低，保证床层热、质交换效果。
我们在测试过程中特别注意保持塑料填料在直壁容器内形成水平表面，且此水平表面上任意一点所承受的专用装置载荷均匀一致。塑料填料在直壁容器内形成水平表面时，一方面使直壁容器内的塑料填料在同一水平层面上载荷相同，使塑料填料在同一水平层面上的变形量一致，另一方便保证放置在表面上的专用装置不会发生偏斜，方便专用装置的加工制作，保证测试结果的可靠性。
同时我们所用的测试专用装置的重量可增减。通过增减专用装置的重量，即可根据不同床层重量增减专用装置重量，从而模拟测量不同床层的塑料填料变形量，通用性好。
这种专用装置，主要包括平置在直壁容器内的水平压板，在所述水平压板的表面上设有若干个可放置配重块的容纳槽，所述容纳槽在水平压板的表面上均匀分布。通过设置一块可平置在直壁容器内的水平压板，即可通过水平压板平置在直壁容器内的塑料填料表面上来模拟床层重量，在水平压板上设置若干个容纳槽，即可通过容纳槽放置配重块，并通过配重块的增减来改变专用装置的重量，以此满足不同的使用要求，容纳槽在水平压板的表面上均布时，防止水平压板侧斜，使塑料填料表面载荷一致，确保测结果真实有效，结构简单，使用方便。
容纳槽可以是设置在水平压板表面的凹槽，作为优选，所述容纳槽为垂直设于水平压板表面上的圆筒。将竖直的圆筒固定在水平压板表面上，加工制作简单。
我们选用的水平压板的横截面形状与直壁容器容纳腔的横截面形状一致并与直壁容器间隙配合。水平压板的截面形状与直壁容器容纳腔的截面形状一致并与直壁容器间隙配合时，使用时水平压板沿直壁容器容纳腔内壁上下滑动，由此可确保直壁容器内的塑料填料均得到相同的负载，提高测试精度。 下面通过实例，并结合图1，对本公司模拟工作环境测试塑料填料高温稳定性测试方法和专用装置作进一步具体的说明。
如图1和图2所示，本文介绍的模拟工作环境测试塑料填料高温稳定性的方法及其专用装置，包括如下顺序步骤：
（1）预选一个竖直放置的直壁容器1，直壁容器1为一个内径为510mm圆柱形钢筒，在直壁容器1内填充100mm厚散堆的塑料填料2，并使塑料填料2在直壁容器1内形成水平平整表面；
（2）预制一个专用装置3，如图3所示，它包括一个水平压板31，水平压板31是一块直径为500mm、厚度为10mm的圆形钢板，水平压板31与直壁容器1内腔间隙配合，在水平压板31的上表面有七个容纳槽 32，容纳槽32为竖直焊接在水平压板31表面的圆形钢筒，其中一个容纳槽32同轴位于水平压板31的中部，另外六个容纳槽32围绕水平压板31的中心轴在圆周内均布，在七个容纳槽32内分别放置了四块等重的配重块4，使专用装置3与待测的塑料填料所承受的床层重量相同，再将专用装置3平行放置在直壁容器1内的塑料填料2表面上；
（3）设定烘箱温度为110℃及烘箱烘烤时间2小时，将装有塑料填料2和专用装置3的直壁容器1平置在烘箱内启动烘箱；
（4）烘烤结束后取出直壁容器1，测量直壁容器1内的塑料填料2的热变形值。
综上所述，模拟工作环境测试塑料填料高温稳定性的方法及其专用装置具有下述优点：通过带有容纳槽的水平压板平压在塑料填料表面上来替代床层重量，并通过在容纳槽内增减配重块来改变其重量，升温后塑料填料所处的环境温度及负重状态与工作时相同，因此其变形量真实可靠；直壁容器保证了塑料填料的变形量一致，使测量值真实有效；因此可通过上述方法及专用装置选定合格的塑料填料，使床层阻力降低，保证床层热、质交换效果，这种模拟工作环境测试塑料填料高温稳定性的方法及其专用装置在公司的多个空气分离装置项目中得到成功应用，保证了我公司塑料填料的质量，从而充分确保了我公司空气分离装置的运行性能，满足了客户需求，赢得了客户的好评。
作者简介
傅黎航，林德工程（杭州）有限公司质量管理部经理、质量管理者代表、注册质量工程师。