第五章 設(shè)備的工藝設(shè)計.

1、中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院離心泵離心泵 漩渦泵漩渦泵 單級漩渦泵單級漩渦泵 雙級漩渦泵雙級漩渦泵 平平板板式式換換熱熱器器換熱器設(shè)計的一般原則換熱器設(shè)計的一般原則1.1.基本要求基本要求 換熱器要滿足工藝操作條件，在工藝條件下長期運轉(zhuǎn)，換熱器要滿足工藝操作條件，在工藝條件下長期運轉(zhuǎn)，安全可靠，不泄漏；維修清洗方便，滿足工藝要求的傳熱面安全可靠，不泄漏；維修清洗方便，滿足工藝要求的傳熱面積，盡量有較高的傳熱效率，流體阻力盡量??；滿足工藝布積，盡量有較高的傳熱效率，流體阻力盡量小；滿足工藝布置的安裝尺寸。置的安裝尺寸。2.2.介質(zhì)流程介質(zhì)流程 何種介質(zhì)走管程，何種介質(zhì)走殼程，應(yīng)先

2、根據(jù)特殊要求何種介質(zhì)走管程，何種介質(zhì)走殼程，應(yīng)先根據(jù)特殊要求的介質(zhì)綜合選擇，通常有下述情況：的介質(zhì)綜合選擇，通常有下述情況：（1 1）腐蝕性介質(zhì)宜走管程，可以降低對外殼材質(zhì)的要求。）腐蝕性介質(zhì)宜走管程，可以降低對外殼材質(zhì)的要求。（2 2）毒性介質(zhì)走管程，漏洞的幾率小。）毒性介質(zhì)走管程，漏洞的幾率小。（3 3）宜結(jié)垢的介質(zhì)走管程，便于清洗和打掃；）宜結(jié)垢的介質(zhì)走管程，便于清洗和打掃；（4 4）壓力較高的介質(zhì)走管程，這樣可以減小對殼體機械強）壓力較高的介質(zhì)走管程，這樣可以減小對殼體機械強度的要求；度的要求；（5 5）溫度高的介質(zhì)走管程，可以改變材質(zhì)，滿足介質(zhì)要求；）溫度高的介質(zhì)走管程，可以改變材質(zhì)

3、，滿足介質(zhì)要求；（6 6）由于流體在殼程容易達到湍流，因而主張粘度較大，）由于流體在殼程容易達到湍流，因而主張粘度較大，流量小的介質(zhì)選在殼程，可提高傳熱系數(shù)。從壓降考慮，也流量小的介質(zhì)選在殼程，可提高傳熱系數(shù)。從壓降考慮，也是雷諾數(shù)小的走殼程有利。是雷諾數(shù)小的走殼程有利。3.3.終端溫差終端溫差 換熱器兩端冷熱流體的溫差大，可以使換熱器的傳熱面換熱器兩端冷熱流體的溫差大，可以使換熱器的傳熱面積減小，節(jié)省設(shè)備投資。但要使冷熱流體溫差大，冷卻劑積減小，節(jié)省設(shè)備投資。但要使冷熱流體溫差大，冷卻劑（加熱劑）的出口溫度就要低（高），導(dǎo)致冷卻劑用量大，（加熱劑）的出口溫度就要低（高），導(dǎo)致冷卻劑用量大，增

4、大了操作費用。所以，當換熱器中有一方流體是冷卻劑時，增大了操作費用。所以，當換熱器中有一方流體是冷卻劑時，換熱器兩端冷熱流體溫差的取值應(yīng)考慮其經(jīng)濟合理性，即，換熱器兩端冷熱流體溫差的取值應(yīng)考慮其經(jīng)濟合理性，即，要選擇適宜的換熱器兩端冷熱流體溫差，使投資和操作費用要選擇適宜的換熱器兩端冷熱流體溫差，使投資和操作費用之和最小。之和最小。一般認為，采用下述原則是比較經(jīng)濟合理的：一般認為，采用下述原則是比較經(jīng)濟合理的：（1 1）換熱器熱端冷、熱流體溫差應(yīng)在）換熱器熱端冷、熱流體溫差應(yīng)在2020以上。以上。（2 2）用水或其它冷卻介質(zhì)時，冷端溫差可以小些，但不）用水或其它冷卻介質(zhì)時，冷端溫差可以小些，但

5、不要低于要低于55。（3 3）冷凝含有惰性氣體的流體時，冷卻劑出口溫度要至）冷凝含有惰性氣體的流體時，冷卻劑出口溫度要至少比冷凝液的露點低少比冷凝液的露點低55。（4 4）空冷器冷熱流體溫差應(yīng)大于）空冷器冷熱流體溫差應(yīng)大于1515，最好大于，最好大于20202525。（5 5）用水作冷卻介質(zhì)時，冷卻水進、出口溫差一般?。┯盟骼鋮s介質(zhì)時，冷卻水進、出口溫差一般取5 51010。缺水地區(qū)用比較大的溫差，而水資源豐富地區(qū)用比較。缺水地區(qū)用比較大的溫差，而水資源豐富地區(qū)用比較小的溫差。小的溫差。4.4.流速流速 流速提高，流體湍動程度增加，可以提高傳熱效率，有流速提高，流體湍動程度增加，可以提高傳熱

6、效率，有利于沖刷污垢和沉積，但流速過大，對管路及設(shè)備的磨損嚴利于沖刷污垢和沉積，但流速過大，對管路及設(shè)備的磨損嚴重，甚至造成設(shè)備振動，影響操作和使用壽命，能量消耗變重，甚至造成設(shè)備振動，影響操作和使用壽命，能量消耗變將增加，因此，在工程設(shè)計中有一個經(jīng)驗的、合理的流速。將增加，因此，在工程設(shè)計中有一個經(jīng)驗的、合理的流速。參考手冊上列出了常用流體的經(jīng)驗流速范圍，可用來指導(dǎo)我參考手冊上列出了常用流體的經(jīng)驗流速范圍，可用來指導(dǎo)我們的工程設(shè)計。們的工程設(shè)計。5.5.壓力降壓力降 增加工藝物料流速，可增加傳熱系數(shù)，使換熱器結(jié)構(gòu)緊增加工藝物料流速，可增加傳熱系數(shù)，使換熱器結(jié)構(gòu)緊湊。但是，增加流速會增加壓力降

7、，增加動力消耗，并使腐湊。但是，增加流速會增加壓力降，增加動力消耗，并使腐蝕和振動的破壞加劇。因此，有一個最大允許壓力降范圍。蝕和振動的破壞加劇。因此，有一個最大允許壓力降范圍。壓力降一般考慮隨操作壓力不同而有一個大致的范圍?？蓞毫狄话憧紤]隨操作壓力不同而有一個大致的范圍?？蓞⒖枷嚓P(guān)的手冊及文獻?？枷嚓P(guān)的手冊及文獻。6.6.傳熱系數(shù)傳熱系數(shù) 相關(guān)手冊上可查到各種類型換熱器的總傳熱系數(shù)推薦值，相關(guān)手冊上可查到各種類型換熱器的總傳熱系數(shù)推薦值，供初步計算換熱面積時使用。供初步計算換熱面積時使用。7.7.污垢系數(shù)污垢系數(shù) 換熱器使用中，會在壁面產(chǎn)生污垢，這是很正常的事，換熱器使用中，會在壁面產(chǎn)生

8、污垢，這是很正常的事，在設(shè)計換熱器時要予以認真考慮。由于目前對于污垢造成的在設(shè)計換熱器時要予以認真考慮。由于目前對于污垢造成的熱阻尚無可靠公式，不能進行定量的計算，要設(shè)計時要慎重?zé)嶙枭袩o可靠公式，不能進行定量的計算，要設(shè)計時要慎重考慮流速和壁溫的影響。手冊上列出了水、工藝物料、油類考慮流速和壁溫的影響。手冊上列出了水、工藝物料、油類的污垢系數(shù)經(jīng)驗值。的污垢系數(shù)經(jīng)驗值。8.8.盡量選用標準設(shè)計和換熱器的標準系列。盡量選用標準設(shè)計和換熱器的標準系列。立式貯罐立式貯罐臥式貯罐臥式貯罐錐頂、錐底貯罐錐頂、錐底貯罐特殊材質(zhì)貯罐特殊材質(zhì)貯罐設(shè)計貯罐的一般程序設(shè)計貯罐的一般程序 (1) (1)匯集工藝設(shè)計數(shù)

9、據(jù)。包括物料衡算和熱量衡算，貯匯集工藝設(shè)計數(shù)據(jù)。包括物料衡算和熱量衡算，貯存物料的溫度、壓力，最大使用壓力、最高使用溫度、最低存物料的溫度、壓力，最大使用壓力、最高使用溫度、最低使用溫度，腐蝕性、毒性、蒸汽壓、進出量、貯罐的工藝方使用溫度，腐蝕性、毒性、蒸汽壓、進出量、貯罐的工藝方案等。案等。 (2) (2)選擇容器材料。對有腐蝕性的物料可選用不銹鋼等選擇容器材料。對有腐蝕性的物料可選用不銹鋼等金屬材料，在溫度壓力允許時可用非金屬貯罐、搪瓷容器或金屬材料，在溫度壓力允許時可用非金屬貯罐、搪瓷容器或由鋼制壓力容器襯膠、搪瓷、襯聚四氟乙烯等。由鋼制壓力容器襯膠、搪瓷、襯聚四氟乙烯等。 (3) (3

10、)容器型式的選用。我國已有許多化工貯罐實現(xiàn)了系容器型式的選用。我國已有許多化工貯罐實現(xiàn)了系列化和標準化。在貯罐型式選用時，應(yīng)盡量選擇已經(jīng)標準化列化和標準化。在貯罐型式選用時，應(yīng)盡量選擇已經(jīng)標準化的產(chǎn)品。的產(chǎn)品。 (4) (4)容積計算。容積計算是貯罐工藝設(shè)計和尺寸設(shè)計的容積計算。容積計算是貯罐工藝設(shè)計和尺寸設(shè)計的核心，它隨容器的用途而異。核心，它隨容器的用途而異。 裝填系數(shù)：裝填系數(shù)：氣體容器取氣體容器取1 1；液體容器??；液體容器取0.80.8。 (5) (5)確定貯罐基本尺寸根據(jù)物料密度、臥式或立式的基確定貯罐基本尺寸根據(jù)物料密度、臥式或立式的基本要求、安裝場地的大小，確定貯罐的大體直徑。

11、依據(jù)國家本要求、安裝場地的大小，確定貯罐的大體直徑。依據(jù)國家規(guī)定的設(shè)備零部件即筒體與封頭的規(guī)范，確定一個尺寸。據(jù)規(guī)定的設(shè)備零部件即筒體與封頭的規(guī)范，確定一個尺寸。據(jù)此計算貯罐的長度，核實長徑比，如長徑比太大（即偏長）此計算貯罐的長度，核實長徑比，如長徑比太大（即偏長）或太小（即偏圓），應(yīng)重新調(diào)整，直到大體滿意?；蛱。雌珗A），應(yīng)重新調(diào)整，直到大體滿意。 (6) (6)選擇標準型號各類容器有通用設(shè)計圖系列。根據(jù)計選擇標準型號各類容器有通用設(shè)計圖系列。根據(jù)計算初步確定它的直徑、長度和容積，在有關(guān)手冊中查出與之算初步確定它的直徑、長度和容積，在有關(guān)手冊中查出與之符合或基本相符的標準型號。符合或基本

12、相符的標準型號。 (7 (7）開口和支座在選擇標準圖紙之后，要設(shè)計并核對設(shè)）開口和支座在選擇標準圖紙之后，要設(shè)計并核對設(shè)備的管口。備的管口。 (8) (8)繪制設(shè)備草圖（條件圖），標注尺寸，提出設(shè)計條繪制設(shè)備草圖（條件圖），標注尺寸，提出設(shè)計條件和訂貨要求。件和訂貨要求。填料支承裝置填料支承裝置液體分布裝置液體分布裝置填料壓緊裝置填料壓緊裝置陶瓷規(guī)整波紋板填料的特性數(shù)據(jù)陶瓷規(guī)整波紋板填料的特性數(shù)據(jù)型號 Type比表面積 Surrsce aream2/m3空隙率 Voidfraction%堆積重度 Bulk densityKg/m3蜂高 Wave heightmm波距 Wavesnmm片厚 Th

13、icknessmm理論板數(shù) Ntm-1最大F-因子 Max.F-tactorM/s(kg/m3)0.5壓力降 PPa/m45045075520-5506.00.5120.51.01.3341.82.020025040040076500-5207.00.5140.51.01.32.83.22.02.218026035035078480-5208.00.5160.51.21.52.52.82.22.620026025025082420-45011.00.5220.51.21.52.32.52.62.8220280 操操作作連連續(xù)續(xù)性性溫溫度度均均勻勻情情況況反反應(yīng)應(yīng)物物相相態(tài)態(tài)反反應(yīng)應(yīng)器器形形狀狀

14、 化工設(shè)備的施工圖一般包括化工設(shè)備的施工圖一般包括總裝配圖、設(shè)備裝配圖、部件裝總裝配圖、設(shè)備裝配圖、部件裝配圖、零件圖配圖、零件圖?；ぴO(shè)備的設(shè)計和施工圖的繪制是按照化工工藝的要求進化工設(shè)備的設(shè)計和施工圖的繪制是按照化工工藝的要求進行的，化工工藝設(shè)計人員根據(jù)工藝要求，以及所選定的化工單行的，化工工藝設(shè)計人員根據(jù)工藝要求，以及所選定的化工單元操作，提出元操作，提出“設(shè)備設(shè)計條件單設(shè)備設(shè)計條件單”，對設(shè)備的結(jié)構(gòu)、大小、材，對設(shè)備的結(jié)構(gòu)、大小、材料、技術(shù)特性，以及設(shè)備開口方位等列出具體要求。設(shè)備設(shè)計料、技術(shù)特性，以及設(shè)備開口方位等列出具體要求。設(shè)備設(shè)計人員根據(jù)此設(shè)計設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸，對零部件進行必要的

15、強度計人員根據(jù)此設(shè)計設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸，對零部件進行必要的強度計算，選用有關(guān)標準和提出制造技術(shù)要求等，最終繪出該設(shè)備的算，選用有關(guān)標準和提出制造技術(shù)要求等，最終繪出該設(shè)備的施工圖。施工圖?；ぴO(shè)備圖的表達方法化工設(shè)備圖的表達方法 化工設(shè)備圖的基本內(nèi)容包括：視圖、尺寸、零部件編號化工設(shè)備圖的基本內(nèi)容包括：視圖、尺寸、零部件編號及管口表、技術(shù)特性表、技術(shù)要求、標題欄、其它。及管口表、技術(shù)特性表、技術(shù)要求、標題欄、其它?；ぴO(shè)備圖的繪制步驟化工設(shè)備圖的繪制步驟 （1）選定視圖表達方法，繪圖比例和圖面安排；（）選定視圖表達方法，繪圖比例和圖面安排；（2）繪制視圖繪制視圖； （3）標注尺寸和焊縫代號；（）標

16、注尺寸和焊縫代號；（4）編制零部件件）編制零部件件號和管口符號；（號和管口符號；（5）編制零部件件號和管口表、技術(shù)特性）編制零部件件號和管口表、技術(shù)特性表和明細欄；（表和明細欄；（6）編寫圖面技術(shù)要求；（）編寫圖面技術(shù)要求；（7）填寫附注、圖）填寫附注、圖紙目錄等內(nèi)容；（紙目錄等內(nèi)容；（8）校核、審定。）校核、審定。 化工設(shè)備圖是化工設(shè)備設(shè)計、制造、使用和化工設(shè)備圖是化工設(shè)備設(shè)計、制造、使用和維修過程中的重要技術(shù)文件，是技術(shù)思想交流的維修過程中的重要技術(shù)文件，是技術(shù)思想交流的工具。因此，讀圖能力的培養(yǎng)對于化工專業(yè)來講，工具。因此，讀圖能力的培養(yǎng)對于化工專業(yè)來講，尤為重要。尤為重要。所謂所謂讀圖

17、讀圖，就是從圖紙中所表達的全部內(nèi)容，就是從圖紙中所表達的全部內(nèi)容來認識和理解所表達設(shè)備的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、來認識和理解所表達設(shè)備的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、技術(shù)要求等等信息。技術(shù)要求等等信息。化工設(shè)備圖的閱讀化工設(shè)備圖的閱讀對于化工設(shè)備圖來說，通過讀圖要達到以下要求：對于化工設(shè)備圖來說，通過讀圖要達到以下要求： （1）了解設(shè)備的性能、作用和工作原理；）了解設(shè)備的性能、作用和工作原理； （2）了解各零部件之間的裝配連接關(guān)系和有關(guān)尺寸；）了解各零部件之間的裝配連接關(guān)系和有關(guān)尺寸； （3）了解各主要零部件的結(jié)構(gòu)形狀；、）了解各主要零部件的結(jié)構(gòu)形狀；、 （4）了解設(shè)備上的開口方位以及制造、檢驗、安裝等）了解設(shè)備上的開口方位以及制造、檢驗、安裝等方面的技術(shù)要求。方面的技術(shù)要求。讀圖的一般方法讀圖的一般