設(shè)備設(shè)計(jì)與選擇培訓(xùn)課件

11三月2024設(shè)備設(shè)計(jì)與選擇培訓(xùn)課件本章內(nèi)容選擇設(shè)備的基本要求設(shè)備設(shè)計(jì)—定型設(shè)備的選擇設(shè)備設(shè)計(jì)—非定型設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)與選擇的目的決定車間內(nèi)所有工藝設(shè)備的臺(tái)數(shù)，型式和主要尺寸，據(jù)此，著手進(jìn)行車間布置設(shè)計(jì)，并為下一步施工圖設(shè)計(jì)以及其他非工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)目提供足夠的相關(guān)條件?；ぴO(shè)備設(shè)計(jì)與選擇的主要任務(wù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備或定型設(shè)備選擇（規(guī)格、型號(hào)）非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備或非定型設(shè)備的設(shè)計(jì)（主要尺寸、給設(shè)備設(shè)計(jì)人員提條件）編制化工設(shè)備一覽表表4.1工藝設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備位號(hào)設(shè)備名稱及規(guī)格型號(hào)材質(zhì)操作參數(shù)單位數(shù)量重量來源備注溫度壓力1234567891011124.1選擇設(shè)備的基本要求原則：技術(shù)先進(jìn)、操作安全、經(jīng)濟(jì)合理技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)設(shè)備結(jié)構(gòu)的要求技術(shù)先進(jìn)設(shè)備必須滿足工藝的一般要求；與工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、工藝操作條件、工藝控制水平相適應(yīng)，并充分發(fā)揮設(shè)備的能力要求設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，控制水平、生產(chǎn)能力、轉(zhuǎn)化率、收率、效益等要盡可能的達(dá)到先進(jìn)水平操作安全設(shè)備要運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、操作穩(wěn)定、彈性好、無事故隱患，對(duì)工藝和建筑、地基、廠房等無苛刻要求工人在操作時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度要小，盡量避免高溫高壓高空作業(yè)，盡量不用有毒有害的設(shè)備附件輔料經(jīng)濟(jì)合理設(shè)備投資省，易于加工、維修和更新，沒有特殊的維護(hù)要求，運(yùn)行費(fèi)用少引進(jìn)設(shè)備要考察設(shè)備性能及報(bào)價(jià)，考慮是否易于被國(guó)內(nèi)吸收和改造利用，避免盲目性4.1.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)單位生產(chǎn)能力消耗系數(shù)設(shè)備價(jià)格管理費(fèi)用產(chǎn)品總成本單位生產(chǎn)能力設(shè)備在單位體積（單位重量或單位面積）上單位時(shí)間內(nèi)完成的任務(wù)。設(shè)備的生產(chǎn)能力要與流程設(shè)計(jì)的生產(chǎn)能力相適應(yīng)，且效率高。設(shè)備的生產(chǎn)能力越高越好。消耗系數(shù)指生產(chǎn)單位重量或單位體積產(chǎn)品消耗的原料和能量，其中包括原材料、燃料、蒸汽、機(jī)電等。一般消耗系數(shù)越低越好。設(shè)備價(jià)格設(shè)備價(jià)格直接影響建設(shè)工程的投資。在滿足生產(chǎn)要求的條件下，一般要選擇價(jià)格便宜、制造容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的設(shè)備。管理費(fèi)用設(shè)備的管理費(fèi)用包括勞動(dòng)工資、維護(hù)檢修費(fèi)用。要盡量選擇管理費(fèi)用低的設(shè)備，以降低產(chǎn)品的成本。產(chǎn)品總成本是化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的綜合反映，也是上述各項(xiàng)指標(biāo)的綜合反映。一般要求產(chǎn)品的總成本越低越好。4.1.2設(shè)備結(jié)構(gòu)的要求強(qiáng)度：合理的強(qiáng)度，保證設(shè)備的安全運(yùn)行剛度：設(shè)備及其構(gòu)件在外壓的作用下，保持原有狀況的能力耐久性：設(shè)備的使用年限，一般化工設(shè)備的使用年限為10-12年，高壓設(shè)備為20-25年密封性：根據(jù)有毒物質(zhì)在車間內(nèi)允許的濃度來確定。它對(duì)處理易燃易爆及有毒介質(zhì)非常重要用材和制造：盡量少用貴重材料，避免復(fù)雜的加工工序操作和檢修：考慮操作、安裝和日常維修的方便運(yùn)輸方便：尺寸與形狀設(shè)計(jì)時(shí)要注意運(yùn)輸方便與否，設(shè)備的直徑、長(zhǎng)度、重量要符合公路、鐵路、水運(yùn)的運(yùn)輸規(guī)定4.2設(shè)備設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容定型設(shè)備的選擇非定型設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算定型設(shè)備的選擇方法及原則根據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目規(guī)定的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)周期考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)，設(shè)備選型依據(jù)有關(guān)手冊(cè)和生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄在選用設(shè)備同時(shí)，要注意設(shè)備備件的供應(yīng)情況，對(duì)供應(yīng)緊張的備件，最好在訂貨時(shí)也訂購備件定型設(shè)備的選擇，按其生產(chǎn)能力，一般偏高一個(gè)等級(jí)選用，也可以按工廠的近期發(fā)展要求選配設(shè)備的設(shè)計(jì)與選擇4.2.1物料輸送設(shè)備的選擇4.2.2容器類設(shè)備的選擇4.2.3換熱設(shè)備的選擇4.2.4塔器設(shè)備的選型與設(shè)計(jì)4.2.5反應(yīng)器的選型與設(shè)計(jì)4.2.6非定型設(shè)備設(shè)計(jì)的主要程序4.2.1物料輸送設(shè)備的選擇液體物料輸送設(shè)備：常規(guī)的設(shè)備為各種泵氣體物料輸送、壓縮、制冷設(shè)備：常規(guī)的設(shè)備為風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空泵、制冷機(jī)等固體物料輸送設(shè)備：常規(guī)的設(shè)備為各種給料機(jī)械設(shè)備、氣流輸送設(shè)備其他：惰性氣體壓送或真空吸送液體以及氣體輸送固體等4.2.1.1液體物料輸送設(shè)備--泵的選擇泵按其作用于液體原理的不同，分三類：容積式流體輸送泵葉片式輸送泵流體動(dòng)力泵圖4.1泵的分類圖4.2幾種典型泵的圖片水環(huán)式真空泵高壓水泵污物潛水泵電子隔膜計(jì)量泵雙缸隔膜泥漿泵容積式流體輸送泵利用泵內(nèi)活塞或轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)，使泵內(nèi)工作室的容積產(chǎn)生周期性變化，對(duì)流體產(chǎn)生擠壓作用，進(jìn)而將其吸入或壓出。如往復(fù)泵、齒輪泵、轉(zhuǎn)子泵電動(dòng)往復(fù)泵齒輪泵轉(zhuǎn)子泵葉片式輸送泵利用泵內(nèi)葉片在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心作用，給流體以離心力或軸向力將液體吸入或壓出。如離心泵、軸流泵、旋渦泵單級(jí)離心泵立式軸流泵系列產(chǎn)品離心旋渦泵流體動(dòng)力泵依靠另一種所謂“工作流體”作為動(dòng)力來輸送液體。如噴射泵水噴射泵大氣噴射泵機(jī)組各類泵的特點(diǎn)離心泵：流量大、揚(yáng)程低往復(fù)泵、旋流泵：流量較小、揚(yáng)程較高轉(zhuǎn)子泵：可輸送粘度較高的液體噴射泵：可用來抽吸液體或氣體表4.2各種泵的性能對(duì)比類型離心泵往復(fù)泵轉(zhuǎn)子泵旋流泵流體動(dòng)力泵流量

均勻量大流量隨管路情況而變化

不均勻量不大流量恒定，幾乎不隨壓頭變化而變化

比較均勻量小流量恒定，與往復(fù)泵同

均勻量小流量隨管路的情況而變化

量小間斷排送

揚(yáng)程

一般不高對(duì)一定流量只能供給一定的揚(yáng)程

較高對(duì)一定的流量可供給不同的揚(yáng)程，由管路系統(tǒng)確定

同往復(fù)泵

較高對(duì)一定流量只能供給一定的揚(yáng)程

壓力不宜過高，壓力越高效率越低

表4.2各種泵的性能對(duì)比續(xù)1類型離心泵往復(fù)泵轉(zhuǎn)子泵旋流泵流體動(dòng)力泵效率最高為70%左右在設(shè)計(jì)點(diǎn)最高，偏離越遠(yuǎn)，效率越低

在80%左右供應(yīng)不同的揚(yáng)程時(shí)，效率仍保持較大值

在60-90%揚(yáng)程高時(shí)泄漏，使效率降低

在25-50%

一般僅15-20%

結(jié)構(gòu)

簡(jiǎn)單、價(jià)廉、安裝容易高速旋轉(zhuǎn)，可直接與電動(dòng)機(jī)相連同一流量體積小軸封裝置要求高，不能漏氣

零件多，構(gòu)造復(fù)雜震動(dòng)很大，不可快速，安裝較難體積大，占地多需吸入排出活門沒有活門可與電動(dòng)機(jī)直接相連零件較少，但制造精度要求較高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊高速旋轉(zhuǎn)，可直接與電動(dòng)機(jī)相連葉輪與泵殼之間要求間隙很小軸封裝置要求高，不漏氣

無活動(dòng)部分簡(jiǎn)單

表4.2各種泵的性能對(duì)比續(xù)2類型離心泵往復(fù)泵轉(zhuǎn)子泵旋流泵流體動(dòng)力泵操作

有氣縛現(xiàn)象，開車前要灌泵，運(yùn)轉(zhuǎn)中不能漏氣維護(hù)操作方便可用閥很方便的調(diào)節(jié)流量不因管路堵塞而發(fā)生損壞現(xiàn)象

零件多，易出故障，檢修麻煩不能用出口閥而只能用支路閥調(diào)節(jié)流量揚(yáng)程流量改變時(shí)能保持高效率

檢查比離心泵復(fù)雜，比往復(fù)泵容易不能用出口閥而只能用支路閥調(diào)節(jié)流量

功率隨流量的減小而增大，開車時(shí)應(yīng)打開出口閥同理，調(diào)節(jié)流量用支路閥

只能間歇操作，麻煩可裝備自動(dòng)化設(shè)備，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜流量很難調(diào)節(jié)

適用范圍

輸送腐蝕性或懸浮液，粘度大的流體不適用

高揚(yáng)程、小流量的清潔液體

高揚(yáng)程、小流量、特別適用于輸送油類等粘性液體

特別適用于流量小而壓頭較高的液體，但不能輸送污穢的液體

間歇地輸送腐蝕性大的液體

泵的選擇泵的選擇依據(jù)選擇泵的一般步驟泵的選擇經(jīng)驗(yàn)確定泵的臺(tái)數(shù)和備用率（1）泵的選擇依據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)液體輸送量的要求裝置揚(yáng)程的高度要求液體的性質(zhì)操作條件地理位置(裝置系統(tǒng)的管路布置條件)等流量泵在單位時(shí)間抽排液體的體積數(shù)。它是泵選擇的重要依據(jù)之一，與整個(gè)裝置的生產(chǎn)能力要求相協(xié)調(diào)葉片式泵的流量與揚(yáng)程有關(guān)，這種關(guān)系叫做離心泵的特征曲線容積式泵的流量與揚(yáng)程無關(guān)，幾乎為常數(shù)泵的操作流量指泵的揚(yáng)程流量特征曲線與管網(wǎng)系統(tǒng)所需的揚(yáng)程、流量曲線相交處的流量值揚(yáng)程指泵在輸送單位液體時(shí)，泵的進(jìn)口至出口的能量增加值，包括液體靜壓力、動(dòng)壓頭和幾何位能的總和。是裝置系統(tǒng)所需的揚(yáng)程，與管路系統(tǒng)的具體布置情況有關(guān)選泵的揚(yáng)程值應(yīng)該注意：最低吸入液面和最高送液高度，同時(shí)留有余量，一般取系統(tǒng)揚(yáng)程的1.05-1.1倍作為依據(jù)液體的性質(zhì)液體的性質(zhì)包括物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)物理性質(zhì)指溫度、重度、粘度、以及介質(zhì)中固體顆粒的直徑和含量、氣體的含量等，涉及到泵的類型選擇、揚(yáng)程的確定化學(xué)性質(zhì)指介質(zhì)的化學(xué)腐蝕性和毒性，是考慮泵的材質(zhì)和軸封形式的重要依據(jù)系統(tǒng)的管路布置條件指送液高度、送液路線、送液走向、吸入側(cè)的最低液面、排出側(cè)的最高液面及管道規(guī)格、材料、管件規(guī)格、數(shù)量等是計(jì)算系統(tǒng)揚(yáng)程的依據(jù)，當(dāng)已經(jīng)給定系統(tǒng)的揚(yáng)程時(shí)，可以不必進(jìn)行計(jì)算操作條件操作條件的內(nèi)容包括：操作溫度、飽和蒸氣壓、吸入側(cè)容器內(nèi)的壓力、排出側(cè)容器內(nèi)的壓力、環(huán)境溫度、操作是連續(xù)還是間斷、泵的地理位置等（2）選擇泵的一般步驟選擇類型選擇系列和材料確定泵的具體型號(hào)確定泵的臺(tái)數(shù)和備用率（3）泵的選擇經(jīng)驗(yàn)流量較大，揚(yáng)程較低，液體粘度小，液體中氣體體積含量低于5%時(shí)，宜選用離心泵流量較小，揚(yáng)程較高，介質(zhì)粘度大，且有潤(rùn)滑性可選用轉(zhuǎn)子泵粘度特別大的液體，應(yīng)選用高粘度齒輪泵、螺桿泵或往復(fù)泵等容積泵對(duì)易燃易爆的液體，應(yīng)考慮用蒸汽驅(qū)動(dòng)的往復(fù)泵或電機(jī)防爆的其它類型的泵對(duì)劇毒、有放射性物品、貴重介質(zhì)，宜用密封性能很好的屏蔽泵（4）確定泵的臺(tái)數(shù)和備用率作為正常運(yùn)行時(shí)使用的泵，一般只用一臺(tái)。在下列情況時(shí)，可以考慮兩臺(tái)泵并聯(lián)在流量很大，一臺(tái)泵達(dá)不到所需流量對(duì)于需要50%備用率的大型泵可改用兩臺(tái)泵并聯(lián)，一臺(tái)備用（共三臺(tái)）對(duì)某些更大型的泵，可選用能滿足70%流量要求的泵并聯(lián)工作，不用備用泵。對(duì)于重要場(chǎng)合泵的備用率50-100%；對(duì)一般連續(xù)操作的泵35-50%備用率即可；間歇式操作的泵，一般不用備用泵

圖4.3各類泵的性能范圍4.2.1.2氣體輸送、壓縮設(shè)備風(fēng)機(jī)按其作用原理可以分為容積式和透平式兩類。前者靠活塞作用在氣缸內(nèi)作往復(fù)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使氣體體積縮小而提高壓力，后者靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪提高氣速和壓力，然后在擴(kuò)壓器中使速度降下來，把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。風(fēng)機(jī)的分類風(fēng)機(jī)的分類2按機(jī)械所能達(dá)到的壓力大小分類為通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空泵通風(fēng)機(jī)：排氣壓力小于0.115MPa,輸送氣體鼓風(fēng)機(jī)：排氣壓力0.115-0.4MPa,輸送氣體壓縮機(jī)：排氣壓力大于0.4MPa,提高壓力真空泵：排氣壓力接近0MPa風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)軸流風(fēng)機(jī)斜流風(fēng)機(jī)鍋爐引風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)的選擇選擇風(fēng)機(jī)依據(jù)工藝條件、物料特性（腐蝕、爆炸、有無毒性、含塵量）、排氣溫度、排氣量、排氣壓力等參數(shù)選擇在同一型號(hào)中，效率最高、能耗最小、價(jià)格便宜為最優(yōu)風(fēng)機(jī)選擇注意事項(xiàng)選擇風(fēng)機(jī)時(shí)，風(fēng)壓的計(jì)算要考慮從管路的吸入口至排出口的壓力降，并加必要的安全系數(shù)，3%風(fēng)機(jī)標(biāo)牌上標(biāo)明的風(fēng)量大小為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的值，選擇是應(yīng)注意將使用工況下的參數(shù)換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的值風(fēng)機(jī)并聯(lián)或串聯(lián)使用時(shí)，性能會(huì)有所降低，設(shè)計(jì)時(shí)不宜采用，當(dāng)必須使用時(shí)，要選擇同型號(hào)同性能的風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)選擇一般經(jīng)驗(yàn)一般低壓操作，排氣壓力<50mmH2O時(shí)，宜用軸流式風(fēng)機(jī)風(fēng)壓0.15-0.5kg/cm2時(shí)采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓<0.15kg/cm2時(shí)采用離心鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓>0.5kg/cm2時(shí)采用往復(fù)式壓縮機(jī)，大流量時(shí)采用離心式壓縮機(jī)4.2.2容器類設(shè)備的選擇立式儲(chǔ)罐

平底平蓋系列(HG5-1572-85)立式球形封頭系列(HG5-1578-85)900折邊錐形底橢圓形蓋系列(HG5-1577-85)臥式儲(chǔ)罐臥式有折邊橢圓封頭系列(HG5-1580-85)

立式圓筒形固定頂儲(chǔ)罐系列(HG21502.1-92)低壓濕式氣柜系列(HG21549-92)儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)容積儲(chǔ)罐尺寸的確定管口方位的確定確定容器的支撐方式繪制設(shè)備草圖（條件圖）設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)壓力，由工藝提出設(shè)計(jì)溫度，由工藝提出公稱容積，通常根據(jù)儲(chǔ)存物料的流量及儲(chǔ)存時(shí)間，加上20%的安全系數(shù)公稱直徑，參照常規(guī)儲(chǔ)罐的高徑比或查閱已有的儲(chǔ)罐系列腐蝕裕度，根據(jù)儲(chǔ)罐介質(zhì)決定設(shè)計(jì)載荷，包括風(fēng)載、雪載荷、灌頂附加載荷及抗震烈度材質(zhì)選擇，根據(jù)介質(zhì)物性、工藝條件選擇碳鋼、不銹鋼、搪瓷、或非金屬材料儲(chǔ)罐形式，根據(jù)介質(zhì)物性、工藝條件及容積確定儲(chǔ)罐臺(tái)數(shù)容積確定容積的依據(jù)物料的流量?jī)?chǔ)存時(shí)間原料的來源與運(yùn)輸方法儲(chǔ)罐使用的場(chǎng)合不同的工藝要求儲(chǔ)罐的容量?jī)?chǔ)存原料或產(chǎn)品，全廠性的儲(chǔ)罐至少一個(gè)月的儲(chǔ)量；車間儲(chǔ)罐至少半個(gè)月的儲(chǔ)量液體產(chǎn)品儲(chǔ)罐一般設(shè)計(jì)至少一周的產(chǎn)品量氣柜可以設(shè)計(jì)兩天或多天的產(chǎn)量中間產(chǎn)品儲(chǔ)罐一般考慮一晝夜的儲(chǔ)量計(jì)量罐：一般用于間歇生產(chǎn)，容積根據(jù)每一批次物料的存放量及存放時(shí)間定回流罐：一般考慮5-10min左右的液體保存量,做冷凝液封用儲(chǔ)罐尺寸的確定定型設(shè)備：根據(jù)計(jì)算的容積，手冊(cè)中查標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備的有關(guān)尺寸非定型設(shè)備：根據(jù)計(jì)算容積，考慮裝料系數(shù)和高徑比裝料系數(shù)與高徑比裝料系數(shù)是防止物料溢出的安全系數(shù)，與物料種類和操作條件相關(guān)。一般儲(chǔ)槽、計(jì)量槽取0.8-0.9，攪拌反應(yīng)器取0.7-0.85，對(duì)沸騰操作或易發(fā)泡的反應(yīng)器取0.4-0.6。高徑比一般取H:D=1-2管口方位的確定儲(chǔ)罐的管口方位主要有：進(jìn)料、出料、溫度、壓力（真空）、放空、液面計(jì)、排液、以及人控、手孔等根據(jù)儲(chǔ)罐的大小及進(jìn)出口流量決定各管口尺寸與數(shù)量管口方位的安排應(yīng)該有利于工藝管道的布置確定容器的支撐方式立式或臥式裙座、鞍座、三角支座等繪制設(shè)備草圖（條件圖）標(biāo)注尺寸對(duì)非標(biāo)設(shè)備，繪制設(shè)備的外形輪廓圖，標(biāo)注一切相關(guān)尺寸，填寫設(shè)計(jì)條件表，向設(shè)備設(shè)計(jì)人員提出設(shè)計(jì)條件對(duì)定型設(shè)備，可以選用標(biāo)準(zhǔn)圖系列的有關(guān)圖紙，將工藝要求的管口方位、支座等與標(biāo)準(zhǔn)的管口方位及支座圖進(jìn)行對(duì)照，如有不符，按工藝要求的管口方位訂貨，提出相應(yīng)的訂貨要求4.2.3換熱設(shè)備的選擇換熱器的分類換熱器設(shè)計(jì)的基本原則換熱器圖示夾套式換熱器列管式換熱器螺旋板式換熱器套管式換熱器噴淋管式換熱器換熱器的分類按工藝用途分類：加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、再沸器、空冷器等根據(jù)冷熱流體的熱量交換方式分類：間壁式、直接式、蓄熱式等三類間壁式換熱器可分為管式換熱器（承壓能力高）及板式換熱器（承壓能力低）換熱器設(shè)計(jì)的基本原則基本要求介質(zhì)流程終端溫差流速壓力降傳熱系數(shù)污垢系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化原則基本要求換熱器設(shè)計(jì)要滿足工藝操作條件，能長(zhǎng)期運(yùn)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要求經(jīng)濟(jì)上合理介質(zhì)流程腐蝕性介質(zhì)走管程，可以降低對(duì)外殼材質(zhì)的要求；毒性介質(zhì)走管程，泄漏的幾率??；易結(jié)垢的介質(zhì)走管程便于清洗和清掃；壓力較高的介質(zhì)走管程，這樣可以減少對(duì)殼體的機(jī)械強(qiáng)度要求；溫度高的介質(zhì)走管程，可以改變材質(zhì)，滿足介質(zhì)要求；粘度較大、流量小的介質(zhì)走殼程，可提高傳熱系數(shù)。從壓力降考慮，雷諾數(shù)小的走殼程終端溫差熱端的溫差應(yīng)在200C以上；用水或其它冷卻介質(zhì)冷卻時(shí)，冷端溫差可以小一些，但不要低于50C；當(dāng)用冷卻劑冷凝工藝流體時(shí)，冷卻劑的進(jìn)口溫度應(yīng)當(dāng)高于工藝流體中最高凝點(diǎn)組分的凝點(diǎn)50C以上；空冷器的最小溫差應(yīng)大于200C；冷凝含有惰性氣體的流體時(shí)，冷卻劑出口溫度至少比冷凝組分的露點(diǎn)低50C。流速在換熱器內(nèi)，一般希望采用較高的流速，這樣可以提高傳熱效率，有利于沖刷污垢和沉積。但流速過大，磨損嚴(yán)重，甚至造成設(shè)備震動(dòng)，影響操作和使用壽命，能量消耗也將增加。因此，比較適宜的流速應(yīng)該經(jīng)過經(jīng)濟(jì)核算來確定。流體在直管內(nèi)常見的流速流體流速冷卻水（淡水）0.7-3.5m/s冷卻用海水0.7-2.5m/s低粘度油類0.5-1.8m/s粘度油類0.5-1.5m/s油類蒸氣5.0-15m/s氣液混合流體2.0-6.0m/s殼程內(nèi)常見適宜流速流體流速水及水溶液0.5-1.5m/s低粘度油0.4-1.0m/s高粘度油0.3-0.8m/s油蒸氣3.0-6.0m/s氣液混合流體0.5-3.0m/s壓力降壓力降一般隨著操作壓力的不同而有一個(gè)大致的范圍，壓力降的影響因素有很多傳熱系數(shù)傳熱面兩側(cè)的傳熱膜系數(shù)α1、α2如相差很大時(shí)，α較小的一側(cè)將成為控制傳熱效果的主要因素，設(shè)計(jì)換熱器時(shí)，應(yīng)該設(shè)法增大該側(cè)的傳熱膜系數(shù)。計(jì)算傳熱膜面積時(shí)，常以α小的一側(cè)為準(zhǔn)。污垢系數(shù)換熱器在使用過程中，會(huì)在壁面上產(chǎn)生污垢，在設(shè)計(jì)換熱器時(shí)要慎重考慮流速和壁溫的影響。從工藝上降低污垢系數(shù)，如改進(jìn)水質(zhì)，消除死區(qū)，增加流速，防止局部過熱等。標(biāo)準(zhǔn)化原則盡量選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)或標(biāo)準(zhǔn)系列，這樣可以提高工程的工作效率，縮短施工周期，降低工程投資。換熱器的性能比較根據(jù)熱交換器的傳熱效率、工藝性、操作性能、緊湊性和金屬用量等可以作為選擇熱交換器形式時(shí)的參考指標(biāo)。間壁式換熱器性能比較分類名稱特性相對(duì)費(fèi)用耗用金屬量kg/m2管殼式固定管板式浮頭式填料式U形管式使用廣泛，一系列化，殼程不易清洗，最大使用溫差<120oC殼程易清洗，管殼兩物料溫差>120oC，內(nèi)墊片易滲漏同浮頭式，制造成本高，不宜制造大直徑制造安裝方便，造價(jià)低，管程耐高溫；結(jié)構(gòu)不緊湊，管子不易更換、不易清洗1.01.221.281.013046板式螺旋板式波紋板式制造簡(jiǎn)單，緊湊，可用于帶顆粒物料，不易檢修緊湊，效率高，易清洗，使用溫度<150oC,使用壓力<1.5MPa0.65016管式空冷式噴淋管式投資和操作費(fèi)用較水冷低，易維修，但受周圍空氣溫度影響大制造方便，可用海水冷卻，造價(jià)較套管低，對(duì)周圍環(huán)境有水霧腐蝕0.8-1.80.8-1.160其它板殼式熱管結(jié)構(gòu)緊湊,傳熱好,成本低,壓降小,難制造高熱導(dǎo)性,導(dǎo)溫性,熱流密度大,制造要求高24熱交換器的設(shè)計(jì)方法匯總設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、分析設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)換熱流程選擇換熱器的材質(zhì)選擇換熱器的類型確定換熱器中冷熱流體的流向確定和計(jì)算平均溫差?tm

計(jì)算熱負(fù)荷Q、流體給熱系數(shù)α估計(jì)污垢熱阻系數(shù)并初步估算傳熱系數(shù)K計(jì)算總傳熱面積A調(diào)整溫差再計(jì)算一次傳熱面積選用系列換熱器驗(yàn)算換熱器的壓力降畫出換熱器設(shè)備草圖匯總設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、分析設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)物料衡算和工藝物料的要求、特性，得到物料流量、溫度、壓力和化學(xué)性質(zhì)、物性參數(shù)，取得有關(guān)設(shè)備的負(fù)荷、流程中的地位，與流程中其它設(shè)備的關(guān)系等數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)換熱流程在換熱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該仔細(xì)探討換熱的工藝流程，以利于充分利用熱量，充分利用熱源選擇換熱器的材質(zhì)根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性能和其他相關(guān)性能，按照操作壓力、溫度、材料規(guī)格和制造價(jià)格，綜合選擇4.2.4塔器設(shè)備的選型與設(shè)計(jì)根據(jù)氣液兩相的接觸方式不同，塔器設(shè)備可分類為：

噴淋塔：液體被噴成細(xì)霧或雨滴狀分散于氣流中，氣液接觸在液滴的表面上進(jìn)行。這類塔多用于氣體的除塵、凈化和吸收等操作。

填料塔：噴淋的液體沿填料表面呈膜狀下降，氣液兩相就在填料的濕表面上進(jìn)行接觸。這類塔多用于吸收和洗滌凈化操作，也可用于蒸餾和萃取，塔的填料有環(huán)形、螺絲型、旋槳型、鞍型、柵板型等多種。

泡罩塔：氣液兩相間接觸是氣體小泡穿過液層進(jìn)行的。這類塔多用于精餾操作，也可用于吸收操作。不適于液體萃取。泡罩有圓形、槽形、S型和長(zhǎng)條形等多種。各種塔型的性能比較塔型噴淋塔填料塔泡罩塔優(yōu)點(diǎn)壓力降小，構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)廉、重量輕，可處理污濁氣體壓力降小、適于減壓下操作，構(gòu)造簡(jiǎn)單易于制造、金屬消耗量小，可處理腐蝕性強(qiáng)的流體，穩(wěn)定性較好。塔板效率高，操作穩(wěn)定，適應(yīng)性大。氣液量變化較大時(shí)，仍能保證高的效率；可處理污濁流體，較易避免贓污及阻塞，可從人孔或手孔方便地清理塔的內(nèi)部；如需在塔內(nèi)加熱或冷卻時(shí)，可在塔板上裝置蛇管；噴淋密度較小時(shí)仍適用，可用于少量液體處理大量氣體；攔液量較大,可在塔的中段抽出產(chǎn)品。缺點(diǎn)能耗大、不宜在地噴淋密度下操作，接觸面積小，傳質(zhì)系數(shù)低不宜處理污濁流體需大量填料，造價(jià)大；不適宜用少量液體處理大量氣體。同一情況下塔徑小于時(shí)，填料塔較經(jīng)濟(jì)壓力降大；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易處理腐蝕性介質(zhì)，金屬消耗量大，設(shè)備投資大；不適于液體萃取。

塔設(shè)備設(shè)計(jì)選擇的基本原則技術(shù)上可靠，能滿足工藝要求，產(chǎn)品合乎規(guī)格，生產(chǎn)能力大。效率高、適應(yīng)性好。在氣液量變化時(shí)，仍能穩(wěn)定地進(jìn)行操作，并維持高的效率。構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于制造和安裝，價(jià)廉，機(jī)械性能可靠。操作管理方便，易于清理和檢修。塔壓降要小。各種塔的選用順序因素選用順序塔徑<800mm>800mm填料塔有降液管的板式塔有強(qiáng)腐蝕性物料1填料塔2穿流板塔3篩板塔4固舌板塔有污垢物料1大孔篩板塔2穿流板塔3固舌板塔4浮閥塔5泡罩塔高操作彈性1浮閥板塔2泡罩塔3篩板塔因素選用順序真空塔1填料塔2浮閥板塔3篩板塔4泡罩塔5其他斜噴式板塔大液氣比1導(dǎo)向板塔2多降液管板式塔3浮閥板塔4篩板塔5條形泡罩塔液相分層1穿流板塔2填料塔4.2.5反應(yīng)器的選型與設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)過程，將原料轉(zhuǎn)變?yōu)樗枰a(chǎn)品的關(guān)鍵設(shè)備，是整個(gè)化工過程的核心部分。由于化學(xué)反應(yīng)的多樣性，反應(yīng)器的類型也是多種多樣的。常用的化學(xué)反應(yīng)器的類型管式反應(yīng)器：長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于直徑，中空，無任何構(gòu)件釜式反應(yīng)器：又稱為攪拌釜塔式反應(yīng)器：高徑比大固定床反應(yīng)器：內(nèi)部有靜止的固體床層流化床反應(yīng)器：固體顆粒在反應(yīng)器內(nèi)處于流化狀態(tài)幾種反應(yīng)器的示意圖a-管式換熱器c-板式塔d-填料塔e-鼓泡塔f-噴霧塔g-固定床反應(yīng)器h-流化床反應(yīng)器b-釜式反應(yīng)器反應(yīng)相態(tài)與反應(yīng)器形式氣相液相氣固催化氣固氣液氣液固液液液固固固固定床ABAABA移動(dòng)床BABB流化床AAB攪拌釜AAAAA鼓泡塔AA加熱爐ABBB氣液兩相流AB火焰反應(yīng)器AB板式塔AB轉(zhuǎn)窯AA-適用B-少用反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與選擇熟悉化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律性反應(yīng)速率：反應(yīng)類型，特征，反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)速率選擇性：反應(yīng)的選擇性，進(jìn)而得到原料的消耗能量的消耗：反應(yīng)的熱效應(yīng)掌握傳遞過程情況熱量傳遞：解決傳熱和移出熱量的方式和裝置質(zhì)量傳遞：各點(diǎn)濃度均勻，反應(yīng)接觸好了解設(shè)備設(shè)計(jì)要求反應(yīng)器設(shè)計(jì)要點(diǎn)保證物料轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)時(shí)間滿足反應(yīng)的熱傳遞要求設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臄嚢杵骰蝾愃谱饔玫臋C(jī)構(gòu)主要材質(zhì)的選用和機(jī)械加工的要求4.2.5.1反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)程序確定反應(yīng)釜的操作方式匯總設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)釜的體積確定反應(yīng)釜設(shè)計(jì)體積和臺(tái)數(shù)反應(yīng)釜直徑和筒體高度、封頭確定傳熱面積計(jì)算和校對(duì)攪拌器設(shè)計(jì)管口和開孔設(shè)計(jì)畫出反應(yīng)器設(shè)計(jì)草圖（條件圖）或選型型號(hào)計(jì)算反應(yīng)釜的體積連續(xù)反應(yīng)：由工藝規(guī)定的生產(chǎn)能力，確定全年的工作時(shí)數(shù)，算出每小時(shí)反應(yīng)釜需要處理（或生產(chǎn)）的物料量Vh。根據(jù)物料的平均停留時(shí)間t和設(shè)備的臺(tái)數(shù)就可以算出每臺(tái)釜的物料體積。在選用反應(yīng)釜時(shí)，一般把選用的臺(tái)數(shù)與實(shí)際操作的臺(tái)數(shù)之間，用設(shè)備備用系數(shù)n關(guān)聯(lián)，n通常為1.05-1.3由物料體積Vp和裝料系數(shù)Φ計(jì)算釜的體積。液相反應(yīng)時(shí)通常取Φ=0.4-0.5，視具體情況而定計(jì)算反應(yīng)釜的體積2間歇反應(yīng)：從工藝設(shè)計(jì)要求的年產(chǎn)量決定日投料量Vc,再從每釜反應(yīng)所用時(shí)間（包括輔助時(shí)間等）t釜，算出24小時(shí)內(nèi)釜的反應(yīng)周期數(shù)（α=24/t釜）、每釜處理的物料體積Vp=Vc/α，得到每釜的實(shí)際體積V=Vp/Φ。間歇釜的裝料系數(shù)Φ，可以比連續(xù)操作再適當(dāng)放寬，取上限或略大。確定反應(yīng)釜設(shè)計(jì)體積和臺(tái)數(shù)根據(jù)計(jì)算得到的反應(yīng)釜的實(shí)際體積和反應(yīng)釜臺(tái)數(shù)都是理論計(jì)算值，應(yīng)該加以圓整?；蜻x用系列產(chǎn)品的反應(yīng)釜。根據(jù)規(guī)定的反應(yīng)釜系列（如500L，1000L，1500L）加以圓整，連同設(shè)備臺(tái)數(shù)m，一并確定。一般說，反應(yīng)釜體積越小，相對(duì)傳熱面積越大，攪拌效果越好，物料反混激烈等，但停留時(shí)間未必符合要求。對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的反應(yīng)釜，還要決定長(zhǎng)徑比之后再校算，但可以初步確定為一個(gè)尺寸，即將直徑確定為一個(gè)國(guó)家規(guī)定的容器系列尺寸。反應(yīng)釜直徑和筒體高度、封頭確定首先確定長(zhǎng)徑比r(r=H/D)，一般取r=1-3，R越接近1，單位體積內(nèi)消耗的鋼材量少，液體表面大，適于間歇反應(yīng)。增大r釜趨向瘦長(zhǎng)型，當(dāng)r=3時(shí)，就是常見的半塔式反應(yīng)釜，單位體積釜內(nèi)傳熱面積可以加大。r越大，傳熱比表面積越大，可以減少反混，對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)較為有利，停留時(shí)間較長(zhǎng)，但設(shè)備加工困難，材料耗費(fèi)較高，攪拌支撐也有一定的難度。根據(jù)工藝條件和經(jīng)驗(yàn)r值大體確定后，先將釜的直徑確定下來（圓整結(jié)果）,再確定封頭型式，查出封頭的體積，則釜的體積為V=

/4D2H+V封頭，當(dāng)V不合適時(shí)，可重新假定直徑再試算到滿意為止。傳熱面積計(jì)算和校對(duì)反應(yīng)釜最常見的冷卻和加熱形式是夾套。它制造簡(jiǎn)單，不影響釜內(nèi)的物流的流型，但傳熱面積小，傳熱系數(shù)也不大，釜的長(zhǎng)徑比直接影響到傳熱面積，傳熱面積計(jì)算公式和方法同一般的傳熱體系。如果計(jì)算的傳熱面積（須以投料高度計(jì)算）足夠，就認(rèn)為所確定的長(zhǎng)徑比合適或所選設(shè)備合適。否則要調(diào)整尺寸。如計(jì)算傳熱面積不夠，則應(yīng)該再釜內(nèi)設(shè)置盤管、列管、回形管以增大傳熱面積。但釜內(nèi)構(gòu)件增加，將影響物料流動(dòng)。易粘壁、結(jié)垢或有結(jié)晶沉淀產(chǎn)生的反應(yīng)通常不主張?jiān)O(shè)置內(nèi)冷卻（或傳熱）器。攪拌器設(shè)計(jì)一般根據(jù)液體粘度、釜的體積、操作目的和主要影響因素來選擇4.2.5.2固定床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)匯總物料衡算和物性數(shù)據(jù)計(jì)算床體體積計(jì)算床高和直徑驗(yàn)算流體阻力和傳熱系數(shù)k繪制反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件圖計(jì)算床體體積根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，確定催化劑的時(shí)空速率U,則催化劑的體積VcVc=Vh/U式中Vc–催化劑體積，m3Vh—工藝要求氣體流量，m3/hU—催化劑時(shí)空速率,m3物料/(m3催化劑h)。床體體積V