(设备管理)第六章换热设备

第六章换热设备

换热器或称热交换器，是石油、化工、生产中重要的化工设备之一。它在石油、化工厂建设总投资中约占20％，在全厂化工设备总重量中约占40％。

第一节换热设备的分类及工作原理

1、换热设备的分类

将一温度较高的热流体的热量传给另一温度较低的冷流体的设备叫换热设备。两种温度不同的流体通过热量的交换，使一种流体降温而另一种流体升温。以满足各自的需要，例如在柴油加氢精制装置中，冷的原料油及冷氢经高压换热器，从反应流出物及热高分气体中获得热量而升高温度送入反应器，热的反应流出物和热高分气体冷却进入下一工序，这样就充分回收了热量。

炼油厂换热设备的形式很多，按用途可分为加热器、冷却器、冷凝器和重沸器。主要用于加热物料的叫加热器；用水等冷却剂来冷却物料的则叫冷却器，象分馏塔的馏出线冷却器等；热的流体是气态，经过换热后被冷凝成为液态的称为冷凝器，如分馏塔塔顶汽油冷凝器等；一种液体被加热而蒸发成为气态的叫重沸器(再沸器)或汽化器。

按换热设备的结构可分为管式换热器和板式换热器。管式换热器的传热面由管子表面构成，即冷热流体之间以管壁做间壁，如管壳式、套管式、翅管式等。板式换热器的传热面由板面构成，即冷热流体之间以板做间壁，如螺旋板式、平板式等。

换热设备的常用材料主要是钢材，其次是铝、铜等。也有一些是用非金属材料制造的换热设备，如石墨、聚四氟乙烯等，它们大多具有耐高、低温及耐腐蚀等特殊性能。

2、热设备的工作原理

热量从高温物体传送给低温物体称为传热。传热的方式有三种：传导、对流和辐射。在换热设备中主要是以传导和对流两种方式进行换热的，如图6.1所示，热流体(温度t1)先以对流传热方式将热量Q(kJ/h)传给管(板)壁的一侧(温度为t2)，再以传导传热方式将热量传过管(板)壁(温度由t2变成t3)，最后管(板)壁另一侧又将热量以对流传热方式传给了冷

流体(温度为t4)。对于稳定传热过程，上述的传换过程可表示为：

Q＝K·F·(及F(t1一t4)

式中Q---热负荷，换热器每单位小时传递的热量，kcal／h；

F---传热表面积，m3；

K---换热器的传热系数，表示冷热流体温差为1℃，单位小时内穿过1m2的管(板)壁面积所传递的热量。它是一个与流体的性质、流速、管(板)材料、管(板)壁结垢情况及流体状态有关的量。一般工业用换热器的K值的大致范围见表6-1。

图6.1 经过器壁的传热

表6.1 传热系数K

第二节总体结构与壳程流路

典型的管壳式换热器如图6.2、6—3所示，图中与各件号相应的零部件名称见表6.2。

图6.2 AES、BES浮头式换热器（零件名称见表6.2）

图6.3 BEM立式固定管板式换热器（零件名称见表6.2）

表6.2 零部件名称

我们把设有管程进出口接管的一端称为前端管箱（对于浮头式换热器，也称为固定端管箱），与此相对的另一端称为后端（但有时也在后端设管程的进出口）。

图6.2为卧式浮头换热器。图左边的固定端管箱部分，以中心线为界表示了两种不同的结构，上半部是平盖式管箱，平盖用法兰与管箱相连，可以拆卸；下半部是封头式管箱，封头不能单独拆卸。圈6—3为立式固定管板换热器。

管壳式换热器的壳程，设有多个折流板（图6.2件号11），其目的是使壳程流体循序横向掠过管束，充分的与管内流体作错流换热。由于结构与制造上的原因，折流板管孔与换热管之间存有间隙，折流板与壳体之间亦有间隙。此外，换热管排列在管板上不可能完全均匀，在外周以及与管程的分程隔板相对应的地方要排得稀疏一些。因此，壳程流体除了横掠管束的主流—一错流流路B（见图6.4）之外，还存在着A、C、E、F四种漏流流路与旁流流路。在这些流路中的流体，较少与换热管接触，没有足够的换热条件，因此影响了整个换热器的效率。

图6.4 壳程流路

第三节管壳式换热器

1、管壳式换热器的结构类型

管壳式换热器也叫管束式换热器，或叫列管式换热器。它由胀接(或焊接)在管板上的管束装于圆筒形外壳内组成．见图6.2。一种流体(设为高温载体)由管程进口进入管箱，沿管束的管内流动再经过管箱由管程出口排出；另一种流体(设为低温热载体)由壳程进口进人，穿过装满管束的壳体空间经壳程出口排出，两种流体在换热器内通过管束的管壁传送热量。按照结构特点管壳式换热器可分为固定管板式、浮头式、填函式、U型管式和釜式五种，各有其优缺点与适用场合。

（1）固定管板式换热器

这种换热器（图6.3）的特点是壳体与管板直接焊接，结构简单而紧凑。在壳体直径相

同时，排管数最多。因为两管板之间有管子互相支撑，得到了加强，所以管板可以较薄，因此造价比较便宜，应用也较广。但这种换热器的管束不能抽出进行机械请洗；有时为了减少换热器壳体与管子上在工作时产生的温度应力，要在壳体上设膨胀节（见图6.3件号44），而膨胀节的强度不高，此时壳程承受的压力就不能太大。

固定管板式换热器适用于壳程介质不易结垢，或虽有垢但可进行化学清洗的场合；壳壁与管壁因温度差而引起的膨胀量之差不大，或膨胀差虽大但壳程压力不高的情况。

（2）浮头式换热器

这种换热器（图6.2）的特点是管束可以自由膨胀，并可从壳体内抽出，以清洗壳方管间。但这种换热器的结构比较复杂，造价要比固定管板式高约20％。而且管束和壳体的环隙较大，增大了管束外围的旁流流路，影响了换热器的传热效率。

（3）填函式换热器

这种换热器（图6.5）的功能与浮头式相向，在后端设填料函见图6.5件号49，以容许管束自由胀缩，又保证壳程的密封。但填函式密封的性能不如法兰密封可靠；所以壳程压力不能很高。

图6.5 APF填料函双壳程换热器（零件名称见表6.2）

图6.6 AJW填料函分流式换热器（零件名称见表6.2）

图6.6是填料函分流式换热器，或称活动管板换热器。管板是填料函的组成部分，在两

组填科函中间设套环（见图6.6中的件号58），管程或壳程泄漏的流体可从套环引出，以避免互相窜混。这种换热器的适用温度与压力更低。

浮头式和两种填函式换热器，都可以抽出管束清洗壳方管间，因而宜于让易结垢的流体走壳程，而让压力高的腐蚀性介质，或流量较少的介质走管程，对于节省材料，提高流速也比较有利。

（4）U型管式换热器

这种换热器（图6.7）的管束可以自由膨胀，也可抽出来清洗管间。因为只有一块管板，没有浮头，所以造价比较便宜，管程也可承受较高的压力。但因缺乏相互支承作甩，要求管板的厚度较大。还要求采用壁厚较大的换热管，以补偿弯管时引起的管壁减薄。

图6.7 BIU U形管式换热器（零件名称见表6.2）

在后端带管箱的各种换热器中，管程流体在后端管箱中都有重新分配问题，当在换热过程中伴有相变化的情况下，介质在返回管程时会形成汽液分层现象，U形管换热器却不存在这种问题。

（5）釜式换热器

这种换热器（图6.8）的壳体直径为管束直径的1.5—2.0倍，管束偏置于壳体的下方，液面淹没管束，使管束上部形成一定的汽液分离空间。釜式换热器多用来做蒸发器、精馏塔的重沸器或简单的废热锅炉。根据需要，管束可以是固定管板型、浮头型或U型管型。

图6.8 AKT釜式重沸器（零件名称见表6.2）

2、管壳式换热器的结构特点

（1）管板

管扳是管壳式换热器的主要零件。绝大多数管板是圆形平板，板上开很多管孔，每孔还固定连接着换热管，板的周边则与壳体的管箱相连。管板是管程流体分布到各换热管的集散处，还对管程与壳程起隔离作用，同时承受着管程与壳程压力；此外，管板还承受加热管与壳体在操作条件下热膨胀差所产生的轴向力。平管板一般都比较厚(常见有厚达50mm，个别情况还有500mm厚管板)，大多是用厚钢板加工而成，也有用锻件加工的。

①管子与管板的连接

换热管与管板的连接方式有胀接、焊接、胀焊并用等型式：胀接、焊接和胀焊联合连接。胀接法工艺较简单，管子更换和修补方便，但严密性较差，适用于管、壳程压差不大的场合。当对管子与管板连接紧密性有严格要求时，可采用焊接连接。由于焊接工艺简单，在换热器制造中所占比重日益增加。焊接连接的缺点是产生焊接应力，且管扳孔与管子存在间隙，易引起应力腐蚀等。因此．对高温高压换热器可采用胀焊联合的方法。该连接方法不仅能提高连接强度，还可以避免应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。这种方法已得到广泛地应用。

②管板与壳体、管箱的连接

管板与壳体、管箱的连接与换热器的形状有关，分可拆和不可拆两大类。固定管板式换热器的管板兼做法兰，与壳体间采用不可拆的焊接连接；而浮头式、填函式和U形管式换热器的固定端管板被夹持在壳体法兰和管箱法兰之间，是可拆连接。因此，管束可以抽出进行清洗和检修。各结构的密封形式可根据使用压力、温度、介质特性、气密性要求等条件决定。（图6.9）

图6.9 管板与壳体、管箱的连接方式

a型：管板通过垫片与壳体法兰和管箱法兰连接；

b型：管板直接与壳程圆筒和管箱圆筒形成整体结构；

c型：管板与壳程圆筒连为整体，其延长部分形成凸缘被夹持在活套环与管箱法兰之间；

d型：管板与管箱圆筒连为整体，其延长部分形成凸缘被夹持在活套环与壳体法兰之间；

e型：管板与壳程圆筒连为整体，其延长部分兼作法兰，与管箱用螺柱、垫片连接；

f型：管板与管箱圆筒连为整体，其延长部分兼作法兰，与壳体法兰用螺柱、垫片连接。（2）管束

①管束分程

换热器的管箱内设置隔板，将全部管子平均分隔成若干组，称管程数，使流体在管内依次径返多次，从而提高管程流速，改善传热效果。通常把流体在管束内由管箱到另一端(如浮头)，或由另一端到管箱的流动次数叫管程数。管程数太多，流体的阻力增加，平均温差降低，不利于传热过程的进行。管程数一般有1、2、4、6、8、10、12等七种。常用的管程布置形式可参照图6.10。

图6.10 管程布置形式

②管子

在管壳式换热器中，由换热管来组成传热表面，它是换热器的核心。常用的换热器，一般采用内外表面光滑，截面为圆形的无缝管。常用的碳钢无缝管规格见表6.3。当采用不锈钢或有色金属管材料时，管壁厚度可按表6.3的尺寸减薄0.5—1.0mm。

表6.3 常用碳钢换热管的规格

换热管的管子长度大，则换热器单位传热面的材料消耗量低。但是管子过长时，清洗运输、安装都不方便。推荐采用的系列长度为1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0、

12.0m。6m以上的管长只用在大面积换热器中。对于U型管束换热器，管长是指从管端到弯管的直段长度。

③换热管的排列

换热管常用的排列形式为正三角形或正方形排列，此外也有采用同心圆排列形式的。

正三角形排列（图 6.10）适用于壳程介质污垢少，不需要进行机械清洗的场合。在相同直径的管板上，同样的管间距下正三角形的排管数比正方形的多。

图6.10 管子的排列形式

正方形排列能使管间小桥形成一条直的通道，能够用机械方法进行清洗。

（3）管箱

管箱的作用是使管程流体均匀分配与集中，在多管程换热器中，管箱还起分隔管程，改变流向的作用。

①固定端管箱：主要有三类结构，见图6.11，结构（b）装有管箱盖板，拆下平盖板可以检查胀口与管子内部，并清洗管程，不必拆卸接管法兰，是最常用的型式。平盖板要有足够的刚度，以保证与分程隔板间的密封，避免介质短路。封头管箱（a）适甩介质压力较高时，其缺点是检查管子及清洗时必需拆下接管法兰。结构（c）是把管箱与管板直接焊住，但胀管或焊管时施工不便。其中（c）（ⅰ）（上半部）是完全不可拆的，（c）（ⅱ）还可以抽出管束。

图6.11 管箱结构

②浮头管箱

浮头式换热器多采用偶数管程，浮头管箱上没有接管引出。

拉拔型浮头如图 6.12，整个浮头能和管束一起抽出，由于浮头管板兼作法兰，外直径比较大，换热器外壳的内径比法兰外径还要大一些。而管板上可以排管的区域却比较小，因此排管区与壳体间形成了一个较大的不排管环隙a，壳程流体容易在环隙形成旁流短路，不参加热交换。

图6.12 拉拔型浮头

内浮头结构如图6.12所示，在这种结构中，管板的外直径只比排管圆略大，因而壳体的内径可以比外头盖内径小得多，以利于防止流体在环隙旁流短路。管板与浮头盖的密封借助于钩圈4，钩圈沿直径剖分为两半，在卸除螺栓9后可以从两侧分别拿开，管束就可以从壳体抽出。

图6.12 内浮头结构

钩圈有图6.12所示的两种典型结构。A型是常用的整体锻造钩圈。B型钩圈的内径与相配的管板外径之间的间隙，控制在0．4mm之内，在上紧螺栓时，间隙因钩圈变形而消失，此时管板的圆柱面对钧圈的内壁起到支撑与加固作用，从而保证有效的密封。

③滑动管箱

在滑动管板上设软填料密封盒，在轴向压缩软填科，使填料作径向膨胀，从而抱紧管板的外圆柱面，以保证密封。管板的厚度不足以补偿膨胀量时，可在管板上设浮动管板裙。

图6.13（a）为常用结构，对于管程与壳程介质严禁互混时可采用结构（b），如果任一侧发生泄漏，流体可从套环的检查孔引出。图6.14是双重填料结构，外层填料有助于漏出液的收集。

图6.13 滑动管板

图6.14 双填料盒

（4）壳程结构

壳程结构分为两大部分，一部分是为了保证流体在壳程中合理流动，以提高传热效果的导流装置，如折流板、纵向隔板、旁路挡板等。另一部分是为了管束的安装和保护管束的辅助装置，如支承板、管束导轨、缓冲板及膨胀节等。

①折流板、支持板与折流杆

折流板主要是为了增加管间流速，使流体横扫管排，增加湍动，提高管间的传热效果。同时也对细长的管子起支承与加固作用。

常用的折流板有弓形和圆环形，如图6.15所示，而以前者应用较多。折流板间距为壳体内径的0.2~1倍之间。在大直径的换热器中，如折流板的间距较大，在折流板背后接近壳体处，会造成液体停滞，形成对传热不利的“死区”。为了消除这一缺陷，可采用双弓形折流板。此时流体分为两股流动，在折流板之间的流速相同时，其间距只是单弓形的一半，不仅减少了死区，还有利于防止流体诱发的振动。同样，也可采用三重弓形的折流扳，如图6.16所示。

图6.15 折流板形状

图6.16 各种弓形折流板

②纵向隔板

当壳程流体的流量较小，而流体温度变化较大时，要求采用多壳程结构。图6.17就是双壳程的结构，其特点是平行于管轴方向设有纵向隔板，壳程流体从换热器的左端进入壳体后，在隔板的上侧，沿轴向折流到换热器的右端，从隔板右端的回流口进入隔板下侧，再返回换热器的左端，由下部出口管引出。

在双壳程结构中，壳程流体进出口端的纵向隔板，承受全部壳程压降，必须保证密封，并有足够的强度。

图6.17 双壳程的纵向隔板

③旁路挡板与假管

在换热器管束的外围，总有一圈不布管的环隙。在浮头式换热器中环隙可能比较大。在管程分程隔板的对应位置是不设换热管的，这不设管的区域形成了管间通道。壳程中横扫管排的流体，可能从环隙与管间通道短路，不参与热交换。为了减少流体的短路，可在环隙设旁路挡板（图6.18），在管间通道设假管（图6.19）。旁路挡板可以焊在折流板上。假管实际上是一种两头堵死的盲管，它不起换热作用，而是像旁路挡板一样强制介质流向换热管。假管位于两管板的隔板槽之间但不穿过管板，一般每隔4~6排管布置一根，也可安装定距管代替假管。

图6.18 旁路挡板

（a）无假管时介质流动情况（b）有假管时介质的流动情况

图6.19 假管

④扩大管与防冲挡板

壳程进口处的管束，受高速流体的冲蚀，容易被冲蚀或产生振动。蒸汽入口管应采用扩大管以起缓冲作用（图6.20）。也可在壳程进出口处设防冲挡板（图6.21）。

图6.20 进口扩大管图6.21 防冲挡板

⑤导流筒

壳程的进出口接管，由于法兰或开孔补强等尺寸限制，不能紧靠管板。这样，容易在接管与管板之同造成滞流死区，使这一区域的传热面积不能充分发挥传热作用。此时宜设置导流筒。

当管束与壳体之间的环隙比较大时，可采用图6.22所示的内导流筒。

图6.22 内导流筒

外导流筒是在壳体之外，套设一段直径较大的导流筒（图6.23），此时导流筒还兼有膨胀节的功能。

图6.23 外导流筒

⑥滑道

对于直径较大或管束较长的卧式换热器，为减少装配或检修时抽装管束的困难，应在管束下方安装滑道。

3、壳式换热器型号的表示方法

注：其中前三个字母意义见图6.24

图6.24 主要部件的分类及代号

示例：

（1）浮头式换热器

平盖管箱，公称直径500mm，管程和壳程设计压力均为1.6Mpa，公称换热面积54m2，碳素钢较高级冷拔换热管外径25mm，管长6m，4管程，单壳程的浮头式换热器，其型号为：AES500-1.6-54-6/25-4I

（2）固定管板式换热器

封头管箱，公称直径700mm，管程设计压力2.5Mpa，壳程设计压力1.6Mpa，公称换热面积200m2，碳素钢较高级冷拔换热管外径25mm，管长9m，4管程，单壳程的固定管板式换热器，其型号为：

BEM700-2.5/1.6-200-9/25-4I

（3）U型管式换热器

封头管箱，公称直径500mm，管程设计压力4.0Mpa，壳程设计压力1.6Mpa，公称换热面积75m2，不锈钢冷拔换热管外径19mm，管长6m，2管程，单壳程的U形管式换热器，其型号为：

BIU500-4.0/1.6-75-6/19-2

第四节套管式和水浸式换热器

1、套管式换热器

套管式换热器的结构如图6.25所示，它是由两根不同直径的管子同心相套，再由弯管连接而成。冷、热两种流体分别经由内管和管间相互逆向通过，以进行换热。它结构简单，便于拆卸清洗；两种流体完全逆向流动，传热效果好。缺点是金属用量较大，占地面积大，接头处易发生泄漏。所以它适用于热负荷不大，高粘度易凝固的重油和渣油的废热回收，且两种流体的温差应小于70℃，否则会因内外管热膨胀量不同而造成接头破裂。

1—内管 2—外观 3—回弯头

图6.25 套管式换热器

2、水浸式换热器

水浸式换热器结构示意图见图 6.26，在矩形水箱内放置几组蛇形盘管，整个盘管浸没在水里，使管内流体被冷凝冷却。这种冷却器内储水量较大，使用较安全，结构简单，也便于清洗检修。缺点是金属用量大，占地面积大，传热效果差，故在炼油厂内应用已不多。

1—进口 2—集合管 3—蛇管 4—出口

图6.26 水浸式换热器

第五节空气冷却器

1、分类

空气冷却器又称空冷器，通常按以下几种形式进行分组：

(1)按管束布置方式：立式、水平式、斜顶式(人字式，A形)、V形、圆环式、多边形；

(2)按通风方式：鼓风式、引风式和自然通风式；

(3)按冷却方式：干式空冷、湿式空冷(包括增湿型、喷雾蒸发型、湿面型)、联合型；

(4)按防寒方式：热风内循环式、热风外循环式、蒸汽伴热式。

图6.27示出最常用的鼓风式、吸风式和斜顶式空冷器示意。

章节练习第6章设备管理

操作系统章节练习第6章设备管理 一、单项选择题 题目1 1．下列设备中，不属于独占设备的是（）。 A. 磁带 B. 终端 C. 打印机 D. 磁盘 题目2 2．过硬件和软件的功能扩充，把原来独占的设备改造成为能为若干用户共享的设备，这种设备称为（）设备。 A. 存储 B. 共享 C. 虚拟 D. 块 题目3 3．在操作系统中，用户在使用I/O设备时，通常采用（）。 A. 设备名 B. 设备的绝对号 C. 虚拟设备号 D. 设备的相对号 题目4 4．通道是一种（）。 A. I/O专用处理机 B. I/O端口 C. 数据通道 D. 软件工具 题目5 5．CPU启动通道后，设备的控制工作由（）。 A. 通道执行用户程序来控制 B. 通道独立执行预先编好的通道程序来控制 C. CPU执行通道程序来控制 D. CPU执行程序来控制 题目6 6．用户编制的程序与实际使用的物理设备无关是由（）功能实现的。 A. 设备分配

B. 虚拟设备 C. 设备驱动 D. 设备独立性 题目7 7．下列描述中，不是设备管理的功能的是（）。 A. 实现缓冲区管理 B. 完成I/O操作 C. 进行设备分配 D. 实现中断处理 题目8 8．下列不属于设备分配技术的是（）。 A. 通道分配技术 B. 独占分配技术 C. 共享分配技术 D. 虚拟分配技术 题目9 9．采用SPOOLing技术的目的是（）。 A. 提高主机效率 B. 提高独占设备的利用率 C. 减轻用户编程负担 D. 提高程序的运行速度 题目10 10．SPOOLing技术可以实现设备的（）分配。 A. 物理 B. 独占 C. 虚拟 D. 共享 题目11 11．设备的打开、关闭、读、写等操作是由（）完成的。 A. 编译程序 B. 用户程序 C. 设备驱动程序 D. 设备分配程序 题目12 12．下列关于设备驱动程序的描述，错误的是（）。 A. 设备驱动程序应可以动态装卸 B. 设备驱动程序可使用系统调用 C. 设备驱动程序可实现请求I/O进程与设备控制器之间的通信

第6章：设备管理

第六章 基本题6 一．单项选择题******************************* 1.缓冲技术中的缓冲池在______中. A.内存 B.外存 C.ROM D.寄存器 2.引入缓冲的主要目的是_______ A.改善CPU和I/O设备之间速度不匹配的情况 B.节省内存 C.提高CPU的利用率 D.提高I/O设备的效率 3.CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度,为了解决这一矛盾,可采用_________ A. 并行技术 B. 通道技术 C. 缓冲技术 D. 虚存技术 4.为了使多个进程能有效地同时处理输入和输出,最好使用_______结构的缓冲技术. A. 缓冲池

B. 闭缓冲区环 C. 单缓冲区 D. 双缓冲区 5.通过硬件和软件的功能扩充,把原来独立的设备改造成能为若干用户共享的设备,这种设备称为_________. A. 存储设备 B. 系统设备 C. 用户设备 D. 虚拟设备 6.如果I/O设备与存储设备进行数据交换不经过CPU来完成,这种数据交换方式是_______ A. 程序查询 B. 中断方式 C. DMA方式 D. 无条件存取方式 7.中断发生后,应保留______. A. 缓冲区指针 B. 关键寄存器内容 C. 被中断的程序 D. 页表 8.在中断处理中,输入/输出中断是指__________. I.设备出错II.数据传输结束

A. I B. II C. I和II D. 都不是 9.中断矢量是指________. A. 中断处理程序入口地址 B. 中断矢量表起始地址 C. 中断处理程序入口地址在中断矢量表中的存放地址 D. 中断断点的地址 10.如果有多个中断同时发生,系统将根据中断优先级响应优先级最高的中断请求. 若要调整中断时间的响应次序,可以利用______. A. 中断向量 B. 中断嵌套 C. 中断响应 D. 中断屏蔽 11.设备管理程序对设备的管理是借助一些数据来进行的,下面的______不属于设备管理数据结构. A. JCB B. DCT C. COCT D. CHCT

_设备管理习题及答案

第六章设备管理习题 一、填空题 1．磁带是一种①的设备，它最适合的存取方法是②。磁盘是一种③的设备，磁盘在转动时经过读／写磁头所形成的圆形轨迹称为④。 【答案】①顺序存取，②顺序存取，③直接存取，④磁道（或柱面） 【解析】顺序存取的设备只有在前面的物理块被存取访问过之后，才能存取后续物理块的内容。如果按随机方式或按键存取方式存取磁带上的文件信息的话，其效率反而会更低，所以顺序存取方法更能发挥磁带这种设备的效率。磁盘设备是一种典型的直接存取设备，它允许文件系统直接存取磁盘上的任意物理块。 2．从资源分配的角度看，可以把设备分为①设备和②设备；打印机是一种典型的③设备，而磁盘是一种④设备。 【答案】①独享，②共享，③独享，④共享 【解析】独享设备：为了保证传递信息的连贯性，通常这类设备一经分配给某个作业，就在作业整个运行期间都为它独占。多数的低速设备都属于独享设备。 共享设备：是指允许若干个用户同时共享使用的设备。 3．虚拟设备是通过①技术，把②变成能为若干用户③的设备。 【答案】①SPOOLING，②独享，③共享 【解析】虚拟设备的提出是为了把原为独享的设备改造成便于共享的设备，以提高设备的利用率。这种改造就是通过SPOOLING技术来实现的。SPOOLING可以译为外围设备同时联机操作的意思。 4．UNIX系统中，所有的输入／输出设备都被看成是①。它们在使用形式上与②相同，但它们的使用是和设备管理程序紧密相连的。 【答案】①特殊文件，②普通文件 【解析】在一些操作系统中，常常把设备也看成是文件。这样的好处是：用户可以用统一的观点去使用设备，并处理存放在设备上的信息。从这个意义上来说，文件系统在用户和外设之间提供了一个接口。 5．系统中，象键盘、终端、打印机等以①为单位组织和处理信息的设备称为②；而磁盘、磁带等以③为单位组织和处理信息的设备称为④。 【答案】①字符，②字符设备，③块，④块设备 6．一个进程只有获得了①、②和所需设备三者之后，才具备了进行I／O操作的物质条件。 【答案】①通道，②控制器 7．设备分配应保证设备有高的利用率并应注意避免。 【答案】死锁问题 【解析】设备分配的总原则是要充分发挥设备的使用效率，尽可能地让设备忙，而同时又要避免由于不合理的分配方法造成进程死锁。因为进程发生死锁将使得进程中的进程处于无休止的相互等待状态，使系统的效率下降。 8．通道是一个独立于CPU、专门负责①，它控制②与内存之间的信息交换（传输）。 【答案】①输入／输出的处理机，②外设或外存 【解析】通道是一个独立于CPU的专管输入和输出控制的处理机，它有自己的通道指令，以驱动外设进行读写操作。不过这些指令需要CPU执行相应的“启动通道”指令来启动信号之后才开始执行，并在操作结束时向CPU发中断信号。 9．缓冲区可分为①、②、③和④。 【答案】①单缓冲区、②双缓冲区、③多缓冲区、④缓冲池 【解析】单缓冲是在设备和处理机之间设置一个缓冲区。设备和处理机交换数据时，先把被交换的数据写入缓冲区，然后，需要数据的设备或处理机从缓冲区取走数据。 双缓冲区是一种能够实现设备和设备、CPU和设备并行操作的简单模型，当其中一个缓冲区数据装满后，可向另一个缓冲区写入数据，同时前一个缓冲区可被访问。 多缓冲区是把多个缓冲区连接起来组成两部分，一部分专门用于输入，另一部分专门用于输出的缓冲结构。 缓冲他是把多个缓冲区连接起来统一管理，既可用于输入，又可用于输出的缓冲结构。 10．对磁盘上一物理块信息的访问要经过：①、②、③三个过程。 【答案】①寻找时间、②延迟时间、③传送时间 【解析】对移动臂磁盘的存取访问一般要经过三部分时间：首先要将磁头移动至相应的柱面上，这个时间叫做寻找时间；一旦磁头到达指定柱面，等待所访问的扇区旋转到读／写头下，叫延迟时间；实际传送所需时间叫传送时间。一次磁盘访问的时间就是以上三者之和，其中“寻找时间”所花费的时间最长。 二、单项选择题 1．通道是一种。 （A）保存I／O信息的部件（B）传输信息的电子线路

操作系统第6章(设备管理习题与解答)

第6章设备管理习题与解答 6.1 例题解析 例6.2.1 何谓虚拟设备？请说明SPOOLing系统是如何实现虚拟设 备的。 解本题的考核要点是虚拟设备的实现方法。 虚拟设备是指利用软件方法，比如SPOOLing系统，把独享设备分割 为若干台逻辑上的独占的设备，使用户感受到系统有出若干独占设 备在 运行。当然，系统中至少一台拥有物理设备，这是虚拟设备技术的 基础。 SPOOLing系统又称“假脱机I/O系统”，其中心思想是，让共享的、高速的、大容量外存储器（比如，磁盘）来模拟若干台独占设备， 使 系统中的一台或少数几台独占设备变成多台可并行使用的虚拟设备。 SPOOLing系统主要管理外存上的输入井和输出井，以及内存中的输 入缓冲区和输出缓冲区。其管理进程主要有输入和输出进程，负责 将输 入数据装入到输入井，或者将输出井的数据送出。它的特点是：提 高了 I/O操作的速度；将独占设备改造为共享设备；实现了虚拟设 备功 能。 例 6.2.2 有关设备管理要领的下列叙述中，( )是不正确的。A．通道是处理输入、输出的软件 B．所有外围设备都由系统统一来管理

C．来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理 D．编制好的通道程序是存放在主存贮器中的 E．由用户给出的设备编号是设备的绝对号 解本题的考核要点是设备管理的基本概念。 (1) 通道是计算机上配置的一种专门用于输入输出的设备，是硬件的组成部分。因此A是错误的。 (2) 目前常见I/O系统其外部设备的驱动和输入输出都由系统统一管理。因此B是对的。 (3) 设备管理模块中的底层软件中配有专门处理设备中断的处理程序。通道中断属于设备中断的一种。因此C是对的。 (4) 通道设备自身只配有一个简单的处理装置（CPU），并不配有存储器，它所运行的通道程序全部来自内存。因此D是对的。 (5) 系统在初启时为每台物理设备赋予一个绝对号，设备绝对号是相互独立的。由用户给出的设备号只能是逻辑编号，由系统将逻辑 号映射为绝对号。因此E是错误的。 例6.2.3 在关于SPOOLING的叙述中，描述是不正确的。A．SPOOLING系统中不需要独占设备 B．SPOOLING系统加快了作业执行的速度 C．SPOOLING系统使独占设备变成共享设备 D．SPOOLING系统利用了处理器与通道并行工作的能力。 本题的考核要点是SPOOLING技术。涉及的概念有4方面： (1) 该项技术应有外存空间作为物质基础，同时应当至少有一台独占设备实现输入或输出，因此选项A错误。 (2) SPOOLING技术又称“脱机输入输出系统”。它将独享设备改造成与共享设备，使进程避免长期等待I/O操作的完成，因此加快了

★第6章 设备运行状态的趋势分析与劣化管理解析

设备综合诊断技术讲座 设备运行状态的趋势分析与劣化管理 主讲人: 谷立臣教授 2006年9月

1引言 设备诊断技术主要解决的问题是： ①监测设备的运行状态，判断是否处于正常； ②积累和建立设备运行状态的数据库，为维修提供科学依据； ③诊断设备异常（故障）的部位、原因和程度； ④运行状态的趋势分析与预测预报。 因此，设备运行状态变化的趋势分析和预测预报是设备诊断技术的重要目标之一，也是工矿企业设备现代化管理内容的重要组成部分。 设备运行状态的趋势分析和劣化管理主要是，通过反映运行状态的特征参数和技术性能的变化，找出其特性和发展趋势，从而确定设备的检测周期和维修项目及时间表。

设备状态监测与诊断往往是利用设备运行的“二次效应”提取状态信息。典型的二次效应如振动、噪声、温度、磨屑等。设备诊断工程中常用的是振动的方法，其趋势分析多采用振动的总量、频谱分量和无量纲指标等。 2特征参数的趋势分析 2.1振动总量分析 机械振动总量值直接反映设备振动状态的程度。振动总量值可以直接用测点的实测振动值，也可以参照国际标准（ISO ）用振动烈度，即 2 y x z m x y z V V V V N N N ??????=++ ? ? ? ? ? ????? ??∑∑∑（1） 式中： x V ∑y V ∑z V ∑,,x y z —— 三个方向上测得的振动速度有效值； x N y N z N —— ,,x y z 三个方向的测点数目。

图1所示，为某发电厂300MW汽轮发电机组自1998年6月至1999年3月时间内各轴瓦振动总量的趋势分析图。这台机组投人运行时间不长，从状态趋势分析图上看，比较平稳。

(设备管理)第六章换热设备

第六章换热设备 换热器或称热交换器，是石油、化工、生产中重要的化工设备之一。它在石油、化工厂建设总投资中约占20％，在全厂化工设备总重量中约占40％。 第一节换热设备的分类及工作原理 1、换热设备的分类 将一温度较高的热流体的热量传给另一温度较低的冷流体的设备叫换热设备。两种温度不同的流体通过热量的交换，使一种流体降温而另一种流体升温。以满足各自的需要，例如在柴油加氢精制装置中，冷的原料油及冷氢经高压换热器，从反应流出物及热高分气体中获得热量而升高温度送入反应器，热的反应流出物和热高分气体冷却进入下一工序，这样就充分回收了热量。 炼油厂换热设备的形式很多，按用途可分为加热器、冷却器、冷凝器和重沸器。主要用于加热物料的叫加热器；用水等冷却剂来冷却物料的则叫冷却器，象分馏塔的馏出线冷却器等；热的流体是气态，经过换热后被冷凝成为液态的称为冷凝器，如分馏塔塔顶汽油冷凝器等；一种液体被加热而蒸发成为气态的叫重沸器(再沸器)或汽化器。 按换热设备的结构可分为管式换热器和板式换热器。管式换热器的传热面由管子表面构成，即冷热流体之间以管壁做间壁，如管壳式、套管式、翅管式等。板式换热器的传热面由板面构成，即冷热流体之间以板做间壁，如螺旋板式、平板式等。 换热设备的常用材料主要是钢材，其次是铝、铜等。也有一些是用非金属材料制造的换热设备，如石墨、聚四氟乙烯等，它们大多具有耐高、低温及耐腐蚀等特殊性能。 2、热设备的工作原理 热量从高温物体传送给低温物体称为传热。传热的方式有三种：传导、对流和辐射。在换热设备中主要是以传导和对流两种方式进行换热的，如图6.1所示，热流体(温度t1)先以对流传热方式将热量Q(kJ/h)传给管(板)壁的一侧(温度为t2)，再以传导传热方式将热量传过管(板)壁(温度由t2变成t3)，最后管(板)壁另一侧又将热量以对流传热方式传给了冷