化工設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí) (2)

1、. 化工設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié)、 第一節(jié)、化工靜設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí) 一、化工設(shè)備的概念 化工設(shè)備是指化工生產(chǎn)中靜止的或配有少量傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的裝置， 主要用于完成 傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)等過(guò)程，或用于儲(chǔ)存物料。 二、化工設(shè)備的分類 1、按結(jié)構(gòu)特征和用途分為容器、塔器、換熱器、反應(yīng)器（包括各種反應(yīng)釜、固定床 或液態(tài)化床）和管式爐等。 2、按結(jié)構(gòu)材料分為金屬設(shè)備（碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鋁、銅等）、非金屬設(shè)備（陶 瓷、玻璃、塑料、木材等）和非金屬材料襯里設(shè)備（襯橡膠、塑料、耐火材料及搪瓷 等）其中碳鋼設(shè)備最為常用。 3、按受力情況分為外壓設(shè)備（包括真空設(shè)備）和內(nèi)壓設(shè)備，內(nèi)壓設(shè)備又分為常壓設(shè) 備（操作壓力小于 1k

2、gf/cm2）、低壓設(shè)備（操作壓力在 116 kgf/cm2 之間）、中壓 設(shè)備 （操作壓力在 16100 kgf/cm2 之間） 高壓設(shè)備 、 （操作壓力在 1001000 kgf/cm2 之間）和超高壓設(shè)備（操作壓力大于 1000 kgf/cm2） 三、化工容器結(jié)構(gòu)與分類 1、基本結(jié)構(gòu) 在化工類工廠使用的設(shè)備中， 有的用來(lái)貯存物料， 如各種儲(chǔ)罐、 計(jì)量罐、 高位槽； 有的用來(lái)對(duì)物料進(jìn)行物理處理，如換熱器、精餾塔等；有的用于進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，如聚 合釜，反應(yīng)器，合成塔等。盡管這些設(shè)備作用各不相同，形狀結(jié)構(gòu)差異很大，尺寸大 小千差萬(wàn)別， 內(nèi)部構(gòu)件更是多種多樣， 但它們都有一個(gè)外殼， 這個(gè)外殼就叫化

3、工容器。 所以化工容器是化工生產(chǎn)中所用設(shè)備外部殼體的總稱。由于化工生產(chǎn)中，介質(zhì)通常具 有較高的壓力，故化工容器痛常為壓力容器?；と萜饕话阌赏搀w、封頭、支座、法 蘭及各種開(kāi)孔所組成，見(jiàn)圖1-1。 圖11化工容器的總體結(jié)構(gòu) 1法蘭； 2支座； 3封頭拼接焊縫； 4封頭； 5環(huán)焊縫； 6補(bǔ)強(qiáng)圈； 7人孔； 8縱焊縫； 9筒體； 10壓力表； 11安全閥； 12液面計(jì) 1）筒體 筒體是化工設(shè)備用以儲(chǔ)存物料或完成傳質(zhì)、傳熱或化學(xué)反應(yīng)所需要的工作空間， 是化工容器最主要的受壓元件之一，其內(nèi)直徑和容積往往需由工藝計(jì)算確定。圓柱形 筒體（即圓筒）和球形筒體是工程中最常用的筒體結(jié)構(gòu)。 2）封頭 根據(jù)幾何形狀的

4、不同，封頭可以分為球形、橢圓形、碟形、球冠形、錐殼和平蓋 等幾種，其中以橢圓形封頭應(yīng)用最多。封頭與筒體的連接方式有可拆連接與不可拆連 1 接（焊接）兩種，可拆連接一般采用法蘭連接方式。 3）密封裝置 化工容器上需要有許多密封裝置，如封頭和筒體間的可拆式連接，容器接管與外 管道間可拆連接以及人孔、手孔蓋的連接等，可以說(shuō)化工容器能否正常安全地運(yùn)行在 很大程度上取決于密封裝置的可靠性。 4）開(kāi)孔與接管 化工容器中，由于工藝要求和檢修及監(jiān)測(cè)的需要，常在筒體或封頭上開(kāi)設(shè)各種大 小的孔或安裝接管，如人孔、手孔、視鏡孔、物料進(jìn)出口接管，以及安裝壓力表、液 面計(jì)、安全閥、測(cè)溫儀表等接管開(kāi)孔。 5）支座 化工容

5、器靠支座支承并固定在基礎(chǔ)上。隨安裝位置不同，化工容器支座分立式容 器支座和臥式容器支座兩類，其中立式容器支座又有腿式支座、支承式支座、耳式支 座和裙式支座四種。大型容器一般采用裙式支座。臥式容器支座有支承式、鞍式和圈 式支座三種；以鞍式支座應(yīng)用最多。而球形容器多采用柱式或裙式支座。 6）安全附件 由于化工容器的使用特點(diǎn)及其內(nèi)部介質(zhì)的化學(xué)工藝特性， 往往需要在容器上設(shè)置 一些安全裝置和測(cè)量、控制儀表來(lái)監(jiān)控工作介質(zhì)的參數(shù)，以保證壓力容器的使用安全 和工藝過(guò)程的正常進(jìn)行。 化工容器的安全裝置主要有安全閥、爆破片、緊急切斷閥、安全聯(lián)鎖裝置、壓力 表、液面計(jì)、測(cè)溫儀表等。 上述筒體、封頭、密封裝置、開(kāi)孔

6、接管、支座及安全附件等即構(gòu)成了一臺(tái)化工設(shè) 備的外殼。對(duì)于儲(chǔ)存用的容器，這一外殼即為容器本身。對(duì)用于化學(xué)反應(yīng)、傳熱、分 離等工藝過(guò)程的容器而言，則須在外殼內(nèi)裝入工藝所要求的內(nèi)件，才能構(gòu)成一個(gè)完整 的產(chǎn)品。 2、分類 從不同的角度對(duì)化工容器及設(shè)備有各種不同的分類方法， 常用的分類方法有以下 幾種。 1）按壓力等級(jí)分 按承壓方式分類，化工容器可分為內(nèi)壓容器與外壓容器。內(nèi)壓容器又可按設(shè)計(jì)壓 力大小分為四個(gè)壓力等級(jí)，具體劃分如下： 低壓（代號(hào)L）容器 0.1MPap<1.6 MPa； 中壓（代號(hào)M）容器 1.6MPap<10.0 MPa； 高壓（代號(hào)H）容器 10.0MPap<100

7、MPa； 超高壓（代號(hào)U）容器 p 100Mpa。 外壓容器中， 當(dāng)容器的內(nèi)壓小于一個(gè)絕對(duì)大氣壓 （約0.1Mpa） 時(shí)又稱為真空容器。 2）按原理與作用分 根據(jù)化工容器在生產(chǎn)工藝過(guò)程中的作用， 可分為反應(yīng)容器、 換熱容器、 分離容器、 儲(chǔ)存容器。 反應(yīng)容器（代號(hào)R）主要是用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的容器，如反應(yīng)器、 反應(yīng)釜、聚合釜、合成塔、蒸壓釜、煤氣發(fā)生爐等。 換熱容器（代號(hào)E）主要是用于完成介質(zhì)熱量交換的容器。如管殼式余熱鍋爐、 熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器等。 分離容器（代號(hào)S）主要是用于完成介質(zhì)流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的 容器。如分離器、過(guò)濾器、蒸發(fā)器、集油器、緩

8、沖器、干燥塔等。 儲(chǔ)存容器（代號(hào)C,其中球罐代號(hào)B）主要是用于儲(chǔ)存、盛裝氣體、液體、液化 氣體等介質(zhì)的容器。如液氨儲(chǔ)罐、液化石油氣儲(chǔ)罐等。 2 在一臺(tái)化工容器中，如同時(shí)具備兩個(gè)以上的工藝作用原理時(shí)，應(yīng)按工藝過(guò)程的主 要作用來(lái)劃分品種。 3）按相對(duì)壁厚分 按容器的壁厚可分為薄壁容器和厚壁容器，當(dāng)筒體外徑與內(nèi)徑之比小于或等于 1.2mm 時(shí)稱為薄壁容器，大于1.2mm 時(shí)稱厚壁容器。 4）按支承形式分 當(dāng)容器采用立式支座支承時(shí)叫立式容器，用臥式支座支承時(shí)叫臥式容器。 5）按材料分 當(dāng)容器由金屬材料制成時(shí)叫金屬容器；用非金屬材料制成時(shí)，叫非金屬容器。 6）按幾何形狀分 按容器幾何形狀，可分為圓柱形、

9、球形、橢圓形、錐形、矩形等容器。 7）按安全技術(shù)管理分 上面所述的幾種分類方法僅僅考慮了壓力容器的某個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)或使用狀況， 還不 能綜合反應(yīng)壓力容器面臨的整體危害水平。 例如儲(chǔ)存易燃或毒性程度中度以及上危害 介質(zhì)的壓力容器，其危害性要比相同幾何尺寸、儲(chǔ)存毒性程序輕度或非易燃介質(zhì)的壓 力容器大得多。壓力容器的危害性還與其設(shè)計(jì)壓力p和全容積V的乘積有關(guān)， pV值愈 大，則容器破裂時(shí)爆炸能量愈大，危害性也愈大，對(duì)容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、使用 和管理的要求愈高。為此，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程采用既考慮容器壓力與容 積乘積大小，又考慮介質(zhì)危害程度以及容器品種的綜合分類方法，有利于安全技術(shù)監(jiān) 督和管理。該

10、方法將壓力容器分為三類。 （1）、第三類壓力容器 具有下列情況之一的為第三類壓力容器。 高壓容器； 中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）； 中壓儲(chǔ)存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于10 MPam3) 中 壓 反 應(yīng) 容 器 （ 僅 限 易 燃 或 毒 性 程 度 為 中 度 危 害 介 質(zhì) ， 且 pV 乘 積 0.5 MPa .m3）； 低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且pV乘積 0.2 MPa m3）； 高壓、中壓管殼式余熱鍋爐； 中壓搪玻璃壓力容器； 使用強(qiáng)度級(jí)別較高（指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限大于等于540 MPa ） 的材料制造的壓力

11、容器； 移動(dòng)式壓力容器， 包括鐵路罐車 （介質(zhì)為液化氣體、 低溫液體） 罐式汽車 液 、 化氣體運(yùn)輸（半掛）車、低溫液體運(yùn)輸（半掛）車、永久氣體運(yùn)輸（半掛）車 和 罐式集裝箱（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）等； 球形儲(chǔ)罐（容積大于等于50m3）； 低溫液體儲(chǔ)存容器（容積大于5 m3）。 （2）、第二類壓力容器 具有下列情況之一的為第二類壓力容器。 中壓容器； 低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）； 低壓反應(yīng)容器和低壓儲(chǔ)存容器（僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)）； 低壓管殼式余熱鍋爐； 低壓搪玻璃壓力容器。 3 （3）、第一類壓力容器 除上述規(guī)定以外的低壓容器為第一類壓力容器。 四、化工

12、塔設(shè)備的分類和結(jié)構(gòu) （一）塔設(shè)備的分類 1、按操作壓力分類 1）加壓塔；2）減壓塔；3）常壓塔。 2、按化工單元操作分類 1）精餾塔； 2）吸收塔和解吸塔； 3）萃取塔； 4）反應(yīng)塔； 5）再生塔； 6）干燥塔。 3、按氣液接觸的基本構(gòu)件分類 1）填料塔； 2）板式塔 （二） 塔設(shè)備的結(jié)構(gòu) 1、塔設(shè)備的基本部件 填料塔和板式塔結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖12圖13。從圖中可看出，兩種不同的塔結(jié)構(gòu)，均包 括一些基本部件，如塔體、支座及塔體附件。而其不同的內(nèi)件結(jié)構(gòu)則在介紹兩種塔型 時(shí)分別介紹。 圖12填料塔結(jié)構(gòu)圖 1支座； 2液體出口； 3填料支承； 4卸料孔； 5塔體； 6填料； 7液體再分布器； 8噴淋裝置 1）

13、塔體 塔體是塔設(shè)備的主要部件，大多數(shù)塔體是等直徑、等壁厚的圓筒體，頂蓋以橢圓 形封頭為多。但隨著裝置的大型化，不等直徑、不等壁厚的塔體已逐漸增多。塔體除 滿足工藝條件對(duì)它提出的強(qiáng)度、剛度要求外，還應(yīng)考慮風(fēng)力、地震、偏心載荷所帶來(lái) 的影響，以及吊裝、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、開(kāi)停工等情況。 塔體材質(zhì)常采用的有：鑄鐵、碳素鋼、低合金鋼、不銹耐酸鋼（復(fù)層、襯里）等。 2）塔體支座 塔設(shè)備常采用裙式支座。它應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，來(lái)承受塔體操作重量、 風(fēng)力、地震等引起的載荷。 塔體支座的材質(zhì)常采用碳素鋼，也有采用鑄鐵的。 3）塔體附件 接管；人孔和手孔；吊耳；吊柱；平臺(tái)和爬梯。 2、填料塔 4 圖13板式塔總體結(jié)

14、構(gòu)圖 1裙座； 2裙座人孔； 3塔底液體出口； 4裙座氣孔； 5塔體； 6人孔； 7蒸汽入口； 8塔板； 9回流入口； 10吊柱； 11塔頂蒸汽出口； 12進(jìn)料口 填料塔是化學(xué)工業(yè)中最常用的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一， 在塔內(nèi)設(shè)置填料使氣液兩相能 夠達(dá)到良好傳質(zhì)所需的接觸面積。填料塔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于用耐腐蝕材料制造，適 應(yīng)性較好。 填料塔廣泛的應(yīng)用在蒸餾、吸收和解吸操作，而在大型裝置中，填料塔的使用范 圍正在擴(kuò)大。六十年代后期，直徑超過(guò)3米的填料塔已十分普遍。目前，填料塔不僅 可以大型化，而且在某些方面超過(guò)了板式塔的規(guī)模。所以，近代化學(xué)、石油工業(yè)中， 填料塔的地位變得日益重要。近來(lái)，由于塔內(nèi)采用接觸面

15、積較大的矩鞍型或聚丙烯鮑 爾環(huán)填料，經(jīng)實(shí)踐證明，已克服大型填料塔的不足，顯示出效率高，處理量大，壓力 降小等優(yōu)點(diǎn)。 1）填料 、填料的選擇 填料塔操作的好壞與選用填料的正確與否有很大關(guān)系。選擇填料的原則如下：?jiǎn)?位體積填料的表面積要大；使氣液相接觸的自由體積要大；對(duì)氣相阻力要小，即空隙 截面積大；重量要輕；機(jī)械強(qiáng)度要高；耐介質(zhì)腐蝕，經(jīng)久耐用；價(jià)格低廉。填料的選 擇， 應(yīng)根據(jù)操作壓力和介質(zhì)來(lái)選擇填料的材質(zhì)， 根據(jù)操作工藝要求， 選擇填料的型式， 根據(jù)填料塔徑選擇填料尺寸。 、填料的分類 工業(yè)用填料大致分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料兩大類。 、填料材質(zhì) 選擇填料要根據(jù)被處理物料的腐蝕性及操作壓力，確定使用

16、填料的材質(zhì)。 、填料尺寸選擇 5 填料尺寸選定與塔徑尺寸有關(guān)，一般要求塔徑與填料直徑之比不能太小，否則， 填料與塔壁的間隙過(guò)大，易使液體沿塔壁空隙流下，使截面上液體分布不均。 、常用填料的特性 拉西環(huán) 拉西環(huán)使用歷史悠久，各種參數(shù)比較完整；設(shè)計(jì)與操作經(jīng)驗(yàn)豐富，外形簡(jiǎn)單、制 造方便；取材容易、造價(jià)低廉，適用于非金屬耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)。但拉西環(huán)由于 表面積利用率低，因而使塔的生產(chǎn)能力降低，阻力較大，加上自身的形狀決定了它溝 流和壁流嚴(yán)重，使氣液分布不均勻，氣液接觸不良。 鮑爾環(huán) 鮑爾環(huán)除鋼制外，還有用陶瓷和塑料制成的。具有如下優(yōu)點(diǎn)： 對(duì)于同樣的空隙率而言， 阻力比拉西環(huán)小， 因而可提高氣速， 生

17、產(chǎn)能力可以提高。 由于小窗葉片向環(huán)中心彎， 液體分布較為均勻， 所以溝流和壁流情況比拉西環(huán)好。 開(kāi)小窗后表面積比拉西環(huán)要大，且環(huán)內(nèi)表面得以充分利用，以進(jìn)行氣液傳質(zhì)，而 拉西環(huán)內(nèi)表面利用率較低。 操作彈性范圍大。 在一般情況下，當(dāng)同樣壓降時(shí)，處理量比拉西環(huán)大50以上；在同樣處理量時(shí)， 壓降可降低，傳質(zhì)效率能提高20左右。 、鞍形填料 鞍形填料又分弧鞍形和矩鞍形兩種。 此種填料常用于吸收操作，處理腐蝕性介 質(zhì)較為適宜，且成本低。近來(lái)，又對(duì)矩鞍形填料予以改進(jìn)。它是目前瓷制填料中處理 量大，效率較高的一種。 2）塔設(shè)備噴淋裝置 在塔頂部裝設(shè)噴淋裝置，可使塔頂引入的液體能沿塔截面均勻分布進(jìn)入填料層， 避

18、免部分填料得不到濕潤(rùn)，降低填料層的有效利用率，影響傳質(zhì)效果。噴淋裝置的類 型很多，常用的如下表： 管式 噴淋型 蓮蓬頭式 盤式 溢流式 槽式 噴淋裝置類型 反射板式 沖擊式 寶塔式 離心式 機(jī)械式 管式噴淋器 小直徑的填料塔（300mm以下）可以采用管式噴淋器，如圖1-4（a）、（b）所 示。直徑小于600mm的塔可采用多孔直管式如圖1-4（c）。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，缺點(diǎn)是噴淋面積小而且不均勻。 6 圖1-4管式噴淋器 （a）直管；（b）彎管；（c）多孔直管式 對(duì)于直徑稍大的填料塔（1200mm以下），可以采用多孔環(huán)管噴淋器，如圖1-5 所示。環(huán)狀管的下面開(kāi)有小孔，小孔直徑為48mm，共

19、有35排，小孔面積總和約與 管截面積相等， 環(huán)管中心圓直徑D1一般為塔徑Dg的6080。 這種噴淋器優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，制造及安裝方便，但缺點(diǎn)是噴淋面積小，不夠均勻，而且液體要清潔，否則小 孔易堵塞。 蓮蓬頭式噴淋器 這種結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最普遍的一種噴淋裝置， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 噴淋較均勻， 如圖16所示。 蓮蓬頭可以作成半球形、 碟形或杯形， 它懸于填料上方中央處， 液體經(jīng)小孔分股噴出， 蓮蓬頭直徑一般為塔徑的2030， 小孔直徑為315mm， 它的安裝位置離填料表面 此種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是容易堵塞， 液體分布情況與壓頭有關(guān)， 的距離一般約為(0.51)Dg， 所以適用于料液清潔且料液壓頭不變或變化不大的情況，

20、一般用于直徑600mm以下的 塔設(shè)備。 溢流型噴淋器 盤式分布器是常用的一種溢流型噴淋裝置，液體經(jīng)過(guò)進(jìn)液管加到噴淋盤內(nèi)，然后 從噴淋盤內(nèi)的降液管溢流，噴淋到填料上。中央進(jìn)料的盤式分布器如圖17所示。降 液管一般按等邊三角形排列，焊接在噴淋盤的分布板上。 圖15環(huán)管多孔噴淋器 7 圖16蓮蓬頭式 噴淋器 圖17盤式分布器 沖擊型噴淋器 反射板式噴灑器為沖擊 型的一種， 利用液流沖擊 反射板（可以是平板、凸板或錐形板）以飛濺分布液體。最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)為平板，液體 循中心管流下，沖擊后分成液滴并向各方飛濺。 3）液體再分布裝置 由于工藝條件的要求，需要的填料層總高度較大，當(dāng)噴淋液體噴到填料表面后， 液體

21、有流向塔壁造成“壁流”的傾向，稱為“干錐體”現(xiàn)象，使液體分布不均，降低了填 料塔的效率。為避免產(chǎn)生“干錐體”現(xiàn)象，必須在塔結(jié)構(gòu)上采取措施，即沿填料層每隔 一段距離，裝設(shè)液體再分布器，使其在整個(gè)高度的填料層內(nèi)部都得到噴淋液的均勻分 布。分配錐是最簡(jiǎn)單的一種結(jié)構(gòu)，如圖18所示。（b）圖為具有通孔的分配錐，適 用塔徑在600800mm的塔，為3545，D1（0.70.8）Dg。圖1-9所示為槽形液 體再分配器，器上的通孔是增加氣體通過(guò)的截面積，使氣體通過(guò)再分配器時(shí)，速度變 化不大，該分布器適用塔徑600mm以上的塔。 圖1-8 分配錐 圖1-9 槽形再分配器 8 4）填料的支承結(jié)構(gòu) 填料的支承結(jié)構(gòu)不

22、但要有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且須有足夠的自由截面積，否則 會(huì)增大塔的壓力降，使在支承處不致首先發(fā)生液泛。 在工業(yè)填料塔中，最常用的填料支承是柵板，它是用豎扁鋼制成，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 1-10。 5）除沫器 除沫器是用來(lái)捕集夾帶在氣相中液滴的裝置，裝在塔內(nèi)頂部，它能起到保證傳質(zhì) 效率，降低物料損失，改善塔后壓縮機(jī)或真空泵的操作狀況以及減少對(duì)環(huán)境污染的作 用。 圖1-10填料支承結(jié)構(gòu) 圖1-11 小型除沫器 常見(jiàn)的除沫器有折板除沫器、填料除沫器及絲網(wǎng)除沫器，其中絲網(wǎng)除沫器采用最 多，它適用于分離5微米的液滴，其除沫率可達(dá)99%。絲網(wǎng)由一定規(guī)格編織成的絲網(wǎng)帶 卷制成盤狀物，再用支承板加以固定，絲網(wǎng)帶可用金屬

23、或非金屬材料制成，絲網(wǎng)支承 柵板的自由截面積應(yīng)大于90%。適用于潔凈氣體。若在氣液中含有粘結(jié)物時(shí)，則易堵 塞網(wǎng)孔，影響塔的正常操作。 圖1-11是一種小型除沫器，該結(jié)構(gòu)適用于除沫器直徑與塔徑相近的情況。若塔體 直徑大于1000mm以上時(shí)，將采取分塊結(jié)構(gòu)型式，便于絲網(wǎng)的安裝與檢修。 （三）板式塔 板式塔因空塔速度比填料塔高，所以生產(chǎn)強(qiáng)度比填料塔大。板式塔的塔板結(jié)構(gòu)有 多種，它是決定塔特性的主要因素。 1、塔板的主要部件 塔板的主要部件有： 1）降液管 降液管的作用是使液體由上一層塔板流到下一層塔板。 2）出口堰 出口堰具有維持板上液層高度及使液流均勻的作用。 3）入口堰 其作用是使上一層板流入的

24、液體能在板上均勻分布，并減少進(jìn)入處液體水平?jīng)_ 出。 降液管與下層塔板至入口堰處稱為受液盤，這種結(jié)構(gòu)便于液體的側(cè)線抽出。在低 液流量時(shí)，仍能造成正液封，具有改變液體流向的緩沖作用。 4）塔板 9 塔板有整塊式或分塊式兩種。 （1）整塊式塔板 此種塔板一般用于塔徑小于800mm，人不便進(jìn)入安裝和檢修的塔內(nèi)。塔體由若干 塔節(jié)組成，塔節(jié)與塔節(jié)之間用法蘭連接。塔板與塔板之間用管子支承。塔板與塔壁間 隙用填料來(lái)密封。 （2）分塊式塔板 分塊式塔板用于塔徑在900mm以上，人可以進(jìn)入的塔內(nèi)。塔體為一焊制整體圓筒， 不分塔節(jié)， 而塔板是分成數(shù)塊， 通過(guò)人孔送入塔內(nèi)， 裝到焊在塔內(nèi)壁的塔板固定件上。 為了進(jìn)行塔

25、內(nèi)清洗和檢修，在塔板中央設(shè)置一塊內(nèi)部通道板，通道板應(yīng)為上、下 均可拆的。 塔板上的鼓泡構(gòu)件型式很多，常用鼓泡構(gòu)件為泡罩、浮閥等。下節(jié)分別敘述。 （3）泡罩塔板 泡罩塔板所用的泡罩有圓形和條形兩類，其主要特點(diǎn)是鼓泡元件各具有升氣管。 上升氣體經(jīng)升氣管由泡罩齒縫吹入液層，兩相接觸密切，加之板上液層較高，兩相接 觸時(shí)間較長(zhǎng)，分離效果較好。但由于氣體通過(guò)泡罩的路線曲折及液層較高，導(dǎo)致壓降 及霧沫夾帶增高等缺點(diǎn)。同時(shí)，由于塔板上液面梯度較大，氣相分布不均，影響傳質(zhì) 效率，這也是泡罩結(jié)構(gòu)所造成的。 （4）浮閥塔板及特點(diǎn) 生產(chǎn)能力大，比泡罩塔板約提高2040，與篩板塔相近。 操作彈性大，在較寬的氣速變化范圍

26、內(nèi)，板效率變化較小，其彈性范圍（即最 大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比）為79。 由于氣液接觸狀態(tài)良好，以及氣體為水平方向吹出，霧沫夾帶量小，因此塔 板效率高，比泡罩塔效率可提高15左右。 液面梯度小，蒸汽分配比較均勻，塔板壓降比泡罩塔小。 塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易。 浮閥塔板結(jié)構(gòu)與泡罩塔板類同。操作時(shí)氣流自下而上吹起浮閥，從浮閥周邊水平 方向吹入塔板上液層，進(jìn)行兩相接觸。液體則由上一層塔板的降液管流入，經(jīng)進(jìn)口堰 均布， 再橫向流過(guò)塔板與氣相接觸傳質(zhì)后， 再經(jīng)溢流堰進(jìn)入降液管， 流入下一層塔板。 五、化工換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)和分類 化工換熱設(shè)備是在化工生產(chǎn)過(guò)程中即化學(xué)反應(yīng)物中實(shí)現(xiàn)熱能傳遞的設(shè)備， 使熱量 從溫度較

27、高的流體傳給另一種溫度較低的流體。 在化肥、化工、煉油工業(yè)生產(chǎn)中，常常進(jìn)行著各種不同的換熱過(guò)程，特別是近年 開(kāi)發(fā)的各種化工工藝，充分進(jìn)行了熱能的綜合利用，各種型式的高效、節(jié)能換熱設(shè)備 不斷推出，應(yīng)用到不同的冷換操作單元中。例如：加熱或冷卻、蒸發(fā)或冷凝。換熱設(shè) 備就是在生產(chǎn)過(guò)程即化學(xué)反應(yīng)或物理反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)熱能傳遞的設(shè)備， 使熱量從溫度較高 的流體傳給另一種溫度較低的流體。根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，為達(dá)到熱量的充分利用和 滿足工藝參數(shù)，換熱設(shè)備可以是熱交換器（如兩流體介質(zhì)相互換熱）、冷凝器（如用 水蒸汽冷凝）、加熱器（如高溫工藝氣加熱水）、冷卻器（如水或液體氨作冷載體） 等。在化工生產(chǎn)中，換熱設(shè)備不但作為

28、一個(gè)單獨(dú)的化工設(shè)備，而且在其他設(shè)備中也常 附有換熱設(shè)備或換熱部分，如蒸餾設(shè)備中的回流冷凝器，蒸發(fā)設(shè)備中的加熱，高低變 爐和氨合成塔中觸媒的換熱等，均為重要的不可缺少的化工操作設(shè)備。 化工生產(chǎn)流程中，用于汽液、汽氣、氣氣、液液之間的換熱設(shè)備，按熱 量的授受方式可分為表面式換熱器；蓄熱式換熱器；液體間接式換熱器；直 接接觸式換熱器。 表面式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開(kāi)的空間里流動(dòng)，通過(guò)壁面 的導(dǎo)熱和流體在壁表面對(duì)流，兩種流體之間進(jìn)行換熱。表面式換熱器有管殼式、套管 10 式和其他型式的熱交換器。 蓄熱式換熱器是借助于由固體構(gòu)成的蓄熱體，把熱量從高溫流體傳遞給低溫流 體，蓄熱體與高溫流體接

29、觸一定時(shí)間，接受和儲(chǔ)蓄了一定熱量，然后與低溫流體接觸 一定時(shí)間，把熱量釋放給低溫流體。蓄熱式換熱器有用在一段爐對(duì)流段上的旋轉(zhuǎn)換熱 器，回收煙氣溫度用于預(yù)熱燃燒空氣；還有閥門切換式換熱器等。 流體連接間接式換熱器， 是把兩個(gè)表面式換熱器由在其中循環(huán)的熱載體連接起來(lái) 的換熱器，熱載體在高溫流體熱交換器和低溫流體之間循環(huán)，在高溫流體換熱器接受 熱量，在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流體。 直接接觸式熱交換器是兩種流體直接接觸進(jìn)行換熱的設(shè)備，例如：冷水塔、氣體 冷凝器等。另外，換熱器按用途還可分為： 加熱器把流體加熱到必要的溫度，但加熱流體沒(méi)有發(fā)生相的變化。 預(yù)熱器預(yù)先加熱流體，為后序操作提供標(biāo)準(zhǔn)的工

30、藝參數(shù)； 過(guò)熱器用于把流體（工藝氣或蒸汽）加熱到過(guò)熱狀態(tài)； 蒸發(fā)器用于加熱流體，達(dá)到沸點(diǎn)以上溫度，使其流體蒸發(fā)，一般有相 的變化。 （一）化工裝置常用換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)、性能和特點(diǎn) 1、管殼式換熱器 管殼式換熱器的類型和優(yōu)缺點(diǎn) 常用的管殼式換熱器有固定管板式、浮頭式和“U”形管式。 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，制造容易，管程清洗檢修方便。殼程清洗 困難，管束制造后有溫差應(yīng)力存在，當(dāng)冷熱兩流體的平均溫差較大，或殼體和傳熱管 材料熱膨脹系數(shù)相差較大、熱應(yīng)力超過(guò)材質(zhì)的許用應(yīng)力時(shí)，在殼體上應(yīng)設(shè)膨脹節(jié)，由 于膨脹節(jié)不能承受較大內(nèi)壓，所以換熱器殼程壓力不能太高。 固定管板式換熱器適用于兩種介質(zhì)溫差不大（一

31、般應(yīng)低于30），或溫差較大但 殼程壓力不高的條件。 浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是殼體和管束的溫差不受限制，管束清洗和檢修較為方便， 管程、殼程均容易清掃。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封要求較高，一旦泄漏在線處理較為困 難。一般在溫差較大的化工單元操作中設(shè)置浮頭式換熱器。 U形管式換熱器，克服了固定管板式和浮頭式換熱器的缺點(diǎn)，但在U形拐彎處很難 清洗干凈，更換管子較為困難，特別是管板中心部的U形管，泄漏后只能堵管，要想 更換管子必須從管板處全部切除，造成很大浪費(fèi)。U形管換熱器適用于兩種流體溫差 較大，且殼程易結(jié)垢的條件。 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 、固定管板式換熱器 固定管板式換熱器主要有外殼、管板、管束、封頭壓蓋

32、等部件組成，如圖112 所示。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在殼體中設(shè)置有管束，管束兩端用焊接或脹接的方法將管子固定 在管板上，兩端管板直接和殼體焊接在一起，殼程的進(jìn)出口管直接焊在殼體上，管板 外圓周和封頭法蘭用螺栓緊固，管程的進(jìn)出口管直接和封頭焊在一起。管束內(nèi)根據(jù)換 熱管的長(zhǎng)度設(shè)置了若干塊折流板。這種換熱器，管程可以用隔板分成任何程數(shù)。應(yīng)用 極為廣泛。近年來(lái)，也有設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出固定管板的撓性管板，即薄管板式換熱器，這是 根據(jù)彈性薄圓板理論， 在均勻載荷作用下周邊固定支承的圓平板產(chǎn)生的撓度可被看作 在管板布管區(qū)的變形，無(wú)論是熱應(yīng)力還是管殼溫差應(yīng)力撓性變形薄管板均能承受，它 的應(yīng)用比常規(guī)的固定管板式換熱器更具有優(yōu)點(diǎn)。

33、 11 圖112固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)圖 1排氣口 2封頭 3法蘭 4管板 5排氣口 6殼體 7列管 8 支座 9定距管 10折流板 11膨脹節(jié) 12殼體接管 13排氣口 14封頭 接管 15封頭 16排氣口 17法蘭 18管板 19排液口 20支座 21接管 22排液口 23入口管 薄管板換熱器用于中壓、大直徑換熱設(shè)備上更有滿意的效果。薄管板的結(jié)構(gòu)一般 有三種型式，如圖113。 圖113薄管板結(jié)構(gòu) （a）凸面薄管板；（b）平面薄管板；（c）凹面薄管板 、浮頭式換熱器 浮頭式換熱器主要由殼體、浮動(dòng)式封頭管箱、管束等部件組成，如圖114所示。 它的一端管板固定在殼體與管箱之間，另一端管板可以在殼體

34、內(nèi)自由移動(dòng)，也就是殼 體和管束熱膨脹可自由，故管束和殼體之間沒(méi)有溫差應(yīng)力。一般浮頭設(shè)計(jì)成可拆卸結(jié) 構(gòu)，使管束可自由地抽出和裝入。浮頭式換熱器的浮頭也有不同的結(jié)構(gòu)型式，常用的 如圖115所示，它是用鉗形環(huán)和螺栓使浮頭和管板密封貼合，以使管內(nèi)和管間流體 互不滲漏。這種結(jié)構(gòu)現(xiàn)在用的不多了。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，采用了圖116所示結(jié)構(gòu)，即 浮頭蓋法蘭直接和鉤圈用螺栓緊固，使浮頭法蘭和活動(dòng)的管板密封貼合，雖然減少了 管束的有效傳熱面積，但密封性可靠，整體也較緊湊。 圖1-14浮頭式換熱器 1吊環(huán)； 2平蓋板； 3法蘭； 4接口； 5管線接管； 6分程板； 7殼體；8 排氣口；9接管；10接管； 11封頭；12接

35、管；13排氣口；14接管； 15支座； 16 12 內(nèi)封頭； 17堰板；18吊耳；19浮頭襯托；20浮動(dòng)管板；21列管； 22折流板；23 定距管；24支座；25接管；26排液口； 27法蘭； 28固定管板； 29法蘭；30 排液口；31接管； 32管箱 、“U”形管式換熱器 U形管式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖1-17所示。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是換熱管做成U形，兩端固定在同 一塊管板上，由于殼體和管子分開(kāi)，可以不考慮熱膨脹，管束可以自由伸縮，不會(huì)因 為流體介質(zhì)溫差而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。U形管換熱器只有一塊管板，沒(méi)有浮頭，結(jié)構(gòu)比較 簡(jiǎn)單。管束可以自由抽出和裝入，方便清洗。由于換熱管均做成半徑不等的U形彎， 最外層損壞后可更

36、換外，其余的管子損壞只有堵管。同時(shí)和固定管板式換熱器相比， 它的管束的中心部分存有空隙，流體很容易走短路，影響了傳熱效果，管板上排列的 管子也比固定管板式換熱器少，體積有 些龐大。由于U形管曲率半徑不一樣，也增加了制造程序，加上切管長(zhǎng)短不一，流體 流動(dòng)狀態(tài)下的分布也不均勻，堵管后更減少了換熱面積。 圖1-15浮頭結(jié)構(gòu)之一 圖1-16浮頭結(jié)構(gòu)之二 圖1-17 U形管式換熱器 1吊耳； 2蓋板； 3法蘭； 4接管； 5接管； 6隔板； 7接管；8短管； 9殼體；10折流板； 11擋板； 12拉桿； 13列管；14放氣管； 15封頭； 16接管； 17支座；18支座； 19接管；20短管；21法蘭；

37、22管板;23接管；24 接管；25管箱 U形管換熱器，一般使用于高溫高壓的場(chǎng)合，在壓力高時(shí)，須加厚管子彎管段的 壁厚。為增加流體介質(zhì)在殼程內(nèi)的流速，可在殼體內(nèi)設(shè)置折流板和縱向隔板，以提高 傳熱效果。 2、板式換熱器 板式換熱器是一種高效換熱器，在工廠應(yīng)用中有傘板換熱器和平板換熱器，化工 裝置中常用后一種。工作原理如圖1-18。 板式換熱器的特點(diǎn): 、體積小，占地面積少。 13 、傳熱效率高，可使在低速下強(qiáng)化傳熱。 圖118 板式換熱器工作原理圖 、組裝方便，當(dāng)增加換熱面積時(shí)，只多裝板片，進(jìn)出口管口方位不需變動(dòng)。 、熱損失小，不需保溫，熱損失只為1左右。 、拆卸、清洗方便，檢修容易在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

38、特別對(duì)于易結(jié)垢的介質(zhì)，板片隨時(shí) 拆下清洗。 、使用壽命長(zhǎng)。一組板式換熱器，一般可使用58年，而后常因橡膠板條老化 而泄漏，拆下后重新粘結(jié)板條，組裝板片可繼續(xù)使用。 、板式換熱器的缺點(diǎn)是密封周邊較長(zhǎng)，容易泄漏，使用溫度只能低于150， 承受壓差較小，處理量較小，一旦發(fā)現(xiàn)板片結(jié)垢必須拆開(kāi)清洗。 板式換熱器的結(jié)構(gòu)及部件性能： 板式換熱器的整體結(jié)構(gòu)如圖119，主要有傳熱板片、密封板條、兩端壓板、固 定螺栓、支架、進(jìn)出口管等部件組成。 14 圖119板式換熱器結(jié)構(gòu)圖 1固定板； 2進(jìn)口； 3孔； 4支架； 5螺栓； 6孔； 7螺桿；8夾緊螺栓； 9 螺母； 10防松螺母；11下導(dǎo)桿； 12立柱；13緊固

39、壓板； 14上滑桿； 15板片； 16膠墊； 17板片； 18壓緊板 、傳熱板片傳熱板片是換熱器主要起換熱作用的元件，一般波紋做成人字形， 但A板和B板人字相反，如圖120。按照流體介質(zhì)的不同，傳熱板片的材質(zhì)也不一樣， 大多采用不銹鋼和鈦材制作而成。制作工藝為平板沖壓，大多壓成矩形板片。 、密封板條 板式換熱器的泄漏多是因?yàn)槊芊獍鍡l壓制錯(cuò)位或者老化引起的， 所以在開(kāi)始組裝 或者解體時(shí)必須選擇合適的密封板條，以適用流體介質(zhì)的性能。一般選用乙丙膠、丁 腈橡膠、氯丁橡膠等，然后用401號(hào)粘結(jié)劑粘牢固化后組裝。對(duì)于使用的密封板條應(yīng) 有嚴(yán)格的技術(shù)要求，例如：耐溫、彈性好，抗大氣腐蝕、抗陽(yáng)光紫外線、抗老化

40、等性 能。 、端蓋 兩端蓋主要是夾緊壓住所有的傳熱板片，保證流體介質(zhì)不泄漏，一般為碳素，端 蓋應(yīng)平滑，不應(yīng)有變形、腐蝕、銹蝕等缺陷。 、固定螺栓 固定螺栓一般是通桿螺紋， 預(yù)緊螺栓時(shí)， 一定用力矩扳手， 使固定板片的力均勻。 螺紋裸露部分，一定用塑料套管保護(hù)，防止銹蝕。 、支架 支架是掛傳換板片的，對(duì)于不同型號(hào)的換熱器，支架的高度、長(zhǎng)度也不一樣，同 時(shí)，支架下部有和基礎(chǔ)固定的螺栓。吊裝和安裝換熱器時(shí)，嚴(yán)格選擇吊點(diǎn)，防止支架 變形。 、進(jìn)出口管 進(jìn)出口管和兩端壓蓋聯(lián)在一起，值得注意的是在進(jìn)出口管內(nèi)襯有橡膠襯套，安裝 15 時(shí)不能被外部壓變形，否則很容易造成泄漏。 圖120 傳熱板片 1人字形板片

41、； 2密封板條 六、化工管路與閥門 化工管路與閥門是化工生產(chǎn)中不可缺少的組成部分，是各類化工設(shè)備的紐帶，其 主要作用是輸送和控制各種流體，如氣體、液體等。 （一） 、化工用管的種類： 按材質(zhì)分： 1、金屬用管 、 鑄鐵管， 鑄鐵管是化工管路中常用的管道之一。 由于性脆及連接緊密性較差， 只適用于輸送低壓介質(zhì)，不宜輸送高溫高壓蒸汽及有毒、易爆性物質(zhì)。常用于地下給 水管、煤氣總管和下水管道。鑄鐵管的規(guī)格以內(nèi)徑×壁厚（mm）表示。 、有縫鋼管，有縫鋼管按使用壓力分普通水煤氣管（耐壓0.11.0MPa）和加 厚管（耐壓1.01.5MPa）。一般用于輸送水、煤氣、取暖蒸汽、壓縮空氣、油等壓力

42、流體。鍍鋅的叫白鐵管或鍍鋅管。不鍍鋅的叫黑鐵管。其規(guī)格以公稱直徑表示。最小 公稱直徑6mm，最大公稱直徑150mm。 、無(wú)縫鋼管，無(wú)縫鋼管的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量均勻強(qiáng)度較高。其材質(zhì)有碳鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、 低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼。因制造方法不同，分為熱軋無(wú)縫鋼管和冷拔無(wú)縫鋼管兩 種。管道工程中管徑超過(guò)57mm時(shí)，常用熱軋管，57mm以下時(shí)常用冷拔管。無(wú)縫鋼管 常用于輸送各種受壓氣體、蒸氣和液體，能耐較高溫度（約435）。合金鋼管用于 輸送腐蝕性介質(zhì)，其中耐熱合金管耐溫可達(dá)900950。無(wú)縫鋼管的規(guī)格以內(nèi)徑× 壁厚（mm）表示。冷拔管最大外徑為200mm，熱軋管最大外徑630mm。無(wú)縫鋼管按 用途分為

43、一般無(wú)縫管和專用無(wú)縫管， 如石油裂化無(wú)縫管、 鍋爐無(wú)縫管、 化肥無(wú)縫管等。 、銅管，銅管傳熱效果好，因此主要應(yīng)用于換熱設(shè)備和深冷裝置的管路，儀表 測(cè)壓管或傳送有壓力的流體，但溫度高于250時(shí)，不宜在壓力下使用。因價(jià)格較貴， 一般使用在重要場(chǎng)所。 、鋁管，鋁具有很好的耐蝕性。鋁管常用于輸送濃硫酸、醋酸、硫化氫及二氧 化碳等介質(zhì)，也常用于換熱器。鋁管不耐堿，不能用于輸送堿性溶液及含氯離子的溶 液。由于鋁管的機(jī)械強(qiáng)度隨著溫度的升高而顯著降低，故鋁管的使用溫度不能超過(guò) 200，對(duì)于受壓管路，使用溫度將更低。鋁在低溫下具有較好的機(jī)械性能，故在空 氣分離裝置中大都采用鋁及鋁合金管。 、鉛管，鉛管常用作輸送

44、酸性介質(zhì)的管路，可輸送0.515的硫酸、二氧 化碳、60的氫氟酸及濃度低于80的醋酸等介質(zhì)，不宜輸送硝酸、次氯酸等介質(zhì)。 鉛管最高使用溫度為200。 2、非金屬用管 、塑料管，塑料管的優(yōu)點(diǎn)是耐蝕性好、質(zhì)量輕、成型方便、容易加工。缺點(diǎn)是 16 強(qiáng)度低， 耐熱性差。 目前最常用的塑料管有硬聚氯乙烯管、 軟聚氯乙烯管、 聚乙烯管、 聚丙烯管以及金屬管表面噴涂聚烯、聚三氟氯乙烯等。 、橡膠管，橡膠管具有較好的耐腐蝕性能，質(zhì)量輕，有良好的可塑性，安裝、 拆卸靈活方便。常用的橡膠管一般由天然橡膠或合成橡膠制成，適用于對(duì)壓力要求不 高的場(chǎng)合。 、玻璃管，玻璃管具有耐腐蝕、透明、易于清洗、阻力小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)

45、，缺 點(diǎn)是性脆、不耐壓。常用于檢測(cè)或?qū)嶒?yàn)性工作場(chǎng)合。 、陶瓷管，化工陶瓷與玻璃相近，耐腐蝕性好，除氫氟酸、氟硅酸和強(qiáng)堿外， 能耐各種濃度的無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸和有機(jī)溶劑的腐蝕，由于強(qiáng)度低、性脆，一般用于排 除腐蝕性介質(zhì)的下水道和通風(fēng)管道。 、水泥管，主要用于對(duì)壓力要求、接管密封不高的場(chǎng)合，如地下排污、排水管 等。 （二） 、管件與閥門 管路中除管子以外，為滿足工藝生產(chǎn)和安裝檢修等需要，管路中還有許多其他構(gòu) 件如短管、彎頭、三通、異徑管、法蘭、盲板、閥門等。我們通常稱這些構(gòu)件為管路 附件簡(jiǎn)稱管件。管件是組成管路不可缺少的部分。這里簡(jiǎn)單介紹幾種常用管件。 圖121 彎頭 1、彎頭 圖 121 彎頭主要用

46、來(lái)改變管路的走向，可根據(jù)彎頭彎曲的程度不同來(lái)分類，常見(jiàn)的有 90、45、180、360彎頭。180、360彎頭又稱U形彎管。另外還有工藝配管需要 的特定角度的彎頭。彎頭可用直管彎曲或用管子拼焊而成，也可用模壓后焊接而成， 或用鑄造和鍛造等方法制成， 如在高壓管路中的彎頭大都是優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼鍛制而 成的。 圖122三通 圖 122 2、三通 當(dāng)兩條管路之間相互連通或需要有旁路分流時(shí)，其接頭處的管件稱為三通。根據(jù) 接入管的角度不同，有垂直接入的正接三通、斜接三通。斜接三通按斜接角度來(lái)定名 17 稱，如45斜三通等。此外按出入口的口徑大小分別稱謂，如等徑三通等。 除常見(jiàn)的三通管件外，還常以接口的多

47、少稱，例如四通、五通、斜接五通等。常 見(jiàn)的三通管件，除用管子拼焊外，還有用模壓組焊、鑄造和鍛造而成。 圖123 短接管和異徑管 3、短接管和異徑管圖123 當(dāng)管路裝配中短缺一小段，或因檢修需要在管路中置一小段可拆的管段時(shí)，經(jīng)常 采用短接管。短接管有帶連接頭（如法蘭、絲扣等），或僅僅是一直短管，也稱為管 墊。 將兩個(gè)不等管徑的管口連通起來(lái)的管件稱為異徑管。通常叫大小頭。這種管件有 鑄造異徑管，也有用管子割焊而成或用鋼板卷焊而成。高壓管路中的異徑管是用鍛件 或用高壓無(wú)縫鋼管縮制而成。 4、法蘭、盲板 圖124 為便于安裝和檢修，管路中常采用可拆連接，法蘭就是一種常用的連接零件。 圖124 法蘭、盲

48、板 為清理和檢查需要在管路上設(shè)置手孔盲板或在管端裝盲板。 盲板還可以用來(lái)暫時(shí) 封閉管路的某一接口或?qū)⒐苈分械哪骋欢喂苈分袛嗯c系統(tǒng)的聯(lián)系。 在一般中低壓管路 中，盲板的形狀與實(shí)心法蘭相同，所以這種盲板又叫法蘭蓋，這種盲板同法蘭一樣都 已標(biāo)準(zhǔn)化，具體尺寸可以在有關(guān)手冊(cè)中查到。 另外在化工設(shè)備和管路的檢修中，為確保安全，常采用鋼板制成的實(shí)心圓片插入 兩個(gè)法蘭之間，用來(lái)暫時(shí)將設(shè)備或管路與生產(chǎn)系統(tǒng)隔絕。這種盲板習(xí)慣叫插入盲板。插入盲板的大小可與插入處法蘭的密封面外徑相同。 5、閥門 用來(lái)控制流體在管路內(nèi)流動(dòng)的裝置稱為閥門。其主要作用有： 啟閉作用切斷或溝通管路中的流體流動(dòng)； 調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)管路內(nèi)流體流速、

49、流量； 節(jié)流作用流體流過(guò)閥門后，產(chǎn)生很大壓力降。 根據(jù)閥門在管路的作用不同，可分為切斷閥（又稱截止閥）、節(jié)流閥、止回閥、 安全閥等；根據(jù)閥門的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為閘閥、旋塞（常稱考克）、球閥、蝶閥、 隔膜閥、襯里閥等。此外，根據(jù)制作閥門的材料不同，又分為不銹鋼閥、鑄鋼閥、鑄 鐵閥、塑料閥、陶瓷閥等。各種閥門的選用可查有關(guān)手冊(cè)和樣本，這里僅介紹最常見(jiàn) 的幾種閥門。 （1）截止閥（圖1-25），因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便，在中低壓管路中應(yīng)用廣 泛。它是利用裝在閥桿下面圓形閥盤（閥頭）與閥體內(nèi)凸緣部分（閥座）相配合來(lái)達(dá) 到截止流體流動(dòng)的目的。閥桿靠螺紋升降可調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)啟程度，起到一定的調(diào)節(jié)作 用。

50、由于閥門的截流作用是依靠閥頭與閥座平面接觸密封， 不適合用于含有固體顆粒 流體的管路上。截止閥可按使用介質(zhì)特性選用合適的閥頭、閥座、殼體的材料。對(duì)于 使用中因密封不好或閥頭、閥座等零件損壞的閥門，可以采取光刀、研磨、堆焊鑲套 18 等辦法修復(fù)使用，以延長(zhǎng)閥門使用壽命。 圖1-25 截止閥 （2）閘閥（圖1-26），是靠與介質(zhì)流動(dòng)方向垂直的一塊或兩塊平板，同閥體密封 面相配合達(dá)到封閉的目的。閥板的升起就使閥門開(kāi)啟。平板隨閥桿的旋轉(zhuǎn)而升降，用 開(kāi)啟的大小調(diào)節(jié)流體的流量。這種閥門阻力小、密封性能好、開(kāi)關(guān)省力，特別適用于 大口徑的管路上，但閘閥的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、種類較多。根據(jù)閥桿結(jié)構(gòu)不同，有明桿和 暗桿

51、之分；根據(jù)閥板的結(jié)構(gòu)形式又分為楔式、平行式等。一般楔式閥板為單閥板，平 行式多用兩塊閥板。平行式比楔式容易制造，好修理，使用中不易變形，但不宜用于 輸送含有雜質(zhì)的流體管路中，多用于輸送水、干凈氣體，油類等管路中。 （3）旋塞（圖1-27），旋塞俗稱考克，它是利用閥體內(nèi)插入一個(gè)中央帶孔的錐形 栓塞啟閉管路。旋塞根據(jù)密封形式不同，可分填料旋塞、油密封式旋塞和無(wú)填料旋塞 等。 旋塞的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形尺寸小，啟閉迅速，操作方便，流體阻力小，便于制成三 通路或四通路的分配或切換閥門。旋塞的密封面大，容易磨損，開(kāi)關(guān)時(shí)費(fèi)力，不易調(diào) 節(jié)流量，但切斷迅速。旋塞可用于壓力和溫度較低或介質(zhì)中含有固體顆粒的流體管路 中

52、，但不宜用于壓力較高、溫度較高或蒸汽管路中。 （4）節(jié)流閥（圖1-28），屬于截止閥的一種。其閥頭的形狀為圓錐形或流線形， 可以較好的控制調(diào)節(jié)流體的流量或進(jìn)行節(jié)流調(diào)壓等。該閥制作精度要求較高，密封性 能好。主要用于儀表控制或取樣等管路中，但不宜用于粘度大和含固體顆粒介質(zhì)的管 路中。 （5）球閥（圖1-29），又稱球心閥，是近幾年發(fā)展較快的一種閥門。它利用一個(gè) 中間開(kāi)孔的球體作閥心，依靠球體的旋轉(zhuǎn)來(lái)控制閥門的開(kāi)或關(guān)。它和旋塞相仿，但比 旋塞的密封 19 圖1-26 閘板閥 圖127 旋塞 面小，結(jié)構(gòu)緊湊，開(kāi)關(guān)省力，遠(yuǎn)比旋塞應(yīng)用廣泛。隨著球閥制造精度的提高，球閥不 僅在中低壓管路中使用，而且已在高

53、壓管路中應(yīng)用。但由于密封材料的限制，目前還 不宜用于高溫管路中。 （6）隔膜閥（圖1-30），常見(jiàn)的有膠膜閥。這種閥門的啟閉是一塊特制的橡膠膜片， 膜片夾置在閥體與閥蓋之間，關(guān)閉時(shí)閥桿下的圓盤把膜片壓緊在閥體上達(dá)到密封。這 種閥門結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封可靠，便于檢修，流體阻力小。適用于輸送酸性介質(zhì)和帶懸浮 物的流體管路中，但一般不宜用于較高壓力或溫度高于60的管路，不宜用于輸送有 機(jī)溶劑和強(qiáng)氧化介質(zhì)的管路中。 20 圖1-28 節(jié)流閥 圖129 球閥 （7）止回閥（圖1-31），又稱止逆閥或叫單向閥。安在管路中使流體只能向一個(gè) 方向流動(dòng)，不允許反向流動(dòng)。它是一種自動(dòng)關(guān)閉閥門，在閥體內(nèi)有一個(gè)閥瓣或搖板。

54、 當(dāng)介質(zhì)順流時(shí)流體將閥瓣自動(dòng)頂開(kāi)；當(dāng)流體倒流時(shí)，流體（或彈簧力）自動(dòng)將閥瓣關(guān) 閉。 圖130 21 隔膜閥 圖131 止回閥 按止回閥結(jié)構(gòu)的不同，分為升降式和旋啟式二類。升降式止回閥瓣是垂直于閥體 通道升降運(yùn)動(dòng)的，一般用于水平或垂直管道上；旋啟式止回閥的閥瓣常稱為搖板，搖 板一側(cè)與軸連接，搖板可繞軸旋轉(zhuǎn)，旋啟式止回閥一般安裝在水平管道上，對(duì)于小口 徑的也可以安裝于垂直的管道上，但要注意流量不宜太大。 止回閥一般適用于清潔介質(zhì)的管路中， 對(duì)含有固體顆粒和粘度較大的介質(zhì)管路中 不宜采用。升降式的止回閥封閉性能比旋啟式的好，但旋啟式的止回閥流體阻力比升 降式的小。一般情況下旋啟式止回閥適用于大口徑的

55、管路中。 （8）蝶閥（ 圖132），是靠管內(nèi)一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤（或橢圓盤）來(lái)控制管路 啟閉。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形尺寸小。由于密封結(jié)構(gòu)及材料問(wèn)題，該閥門封閉性能較差， 只適用于低壓、大口徑管路中的調(diào)節(jié)，常用在輸送水、空氣、煤氣等介質(zhì)的管路中。 （9）減壓閥（圖133），是將介質(zhì)壓力降低到一定數(shù)值的自動(dòng)閥門，一般閥后 壓力要小于閥前壓力的50%，它主要靠膜片、彈簧、活塞等零件利用介質(zhì)的壓差來(lái)控 制閥瓣與閥座的間隙達(dá)到減壓的目的。減壓閥的種類很多，常見(jiàn)的有活塞式和薄膜式 二種。 （10）襯里閥（圖134），為防止介質(zhì)的腐蝕，有的閥門需要在閥體和閥頭等襯 耐腐蝕的材料（如鉛、橡膠、搪瓷等），襯里材料應(yīng)根據(jù)

56、介質(zhì)的性質(zhì)來(lái)選用。為襯里 方便，襯里閥門大多制成直角式或直流式。 圖132 22 蝶閥 （11）安全閥（圖1-35），為確?；どa(chǎn)的安全，在有壓力的管路系統(tǒng)中，常 設(shè)有安全裝置，即選用一定厚度的金屬薄片，像插入盲板一樣裝在管路的端部或三通 接口上。 當(dāng)管路內(nèi)壓力升高時(shí)， 薄片被沖破從而達(dá)到泄壓目的。 爆破板一般用于低壓、 大口徑的管路中，但在大多數(shù)化工管路中則用安全閥，安全閥的種類很多，大致可分 為兩大類，即彈簧式和杠桿式。 圖134 襯里閥 23 圖135 安全閥 彈簧式安全閥，主要依靠彈簧的作用力來(lái)達(dá)到密封。當(dāng)管內(nèi)壓力超過(guò)彈簧的彈力 時(shí)，閥門被介質(zhì)頂開(kāi)，管內(nèi)流體排出，使壓力降低。一旦管內(nèi)

57、壓力降到低于彈簧彈力 時(shí)，閥門重新關(guān)閉。 杠桿式安全閥主要靠杠桿上重錘的作用力達(dá)到密封，作用原理同彈簧式。 安全閥的選用，是根據(jù)工作壓力和工作溫度決定公稱壓力的等級(jí)，其口徑大小可 參考有關(guān)規(guī)定計(jì)算確定。安全閥的結(jié)構(gòu)型式、閥門的材質(zhì)均應(yīng)按介質(zhì)的性質(zhì)、工作條 件選用。安全閥的起跳壓力、試驗(yàn)及驗(yàn)收等均有專門規(guī)定，由安全部門定期校驗(yàn)、鉛 封打印。在使用中不得任意調(diào)節(jié)，以確保安全。 6、管路的連接 管路的連接包括管道與管道的連接、管道與各種管件、閥門及設(shè)備接口等處的連 接。目前普遍采用的有：法蘭連接、螺紋連接、焊接及填料式連接等。（圖1-36） （1）法蘭連接 這是一種可拆式的連接，它與設(shè)備法蘭相同。法蘭盤與管道固定在一起，且采用 與設(shè)備法蘭相同的密封面型式及墊片實(shí)現(xiàn)可靠的密封。 （2）螺紋連接 這種連接常用白漆加麻絲或四氟