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1、第五章 化工设备的常用零部件,5.1 标准零部件,5.2 典型化工设备常用零部件,5.1 标准零部件,化工设备采用的标准零部件较多，主要有筒体、封头、法兰、支座、视镜、液面计和补强圈等。5.1.1 筒体筒体是化工设备的主体构件，一般使用钢板卷制后焊接成形。当筒体直径小于500mm时，可直接采用无缝钢管制作筒体。筒体较长时，可卷焊多段筒体焊接成型。筒体的主要几何尺寸为直径、长度及厚度。直径和长度由工艺条件给出，厚度由工程设计确定。卷制筒体的公称直径是筒体的内径如表5-1所列；无缝钢管制筒体的公称直径是无缝钢管的外径如表5-2所列。,5.1 标准零部件,5.1.2 封头封头是化工设备的重要构件，它
2、与筒体组合后构成化工设备的外壳。封头与筒体可采用焊接，构成不可拆结构；也可以采用法兰连接，构成可拆结构。化工设备设计中常用的封头有半球形封头、椭圆形封头、碟形封头、锥形封头和平板形封头。化工设备设计中采用的标准为JB/T4736-2002钢制压力容器封头，较常用的是椭圆形封头，其设计标准见附录5。,5.1 标准零部件,5.1.3 法兰法兰是法兰连接的主要构件。在化工设备设计中，是应用较多的构件，已经标准化了。目前，化工设备应用的法兰标准有两类：一类是管法兰标准；另一类是压力容器法兰标准。标准法兰设计的主要参数是公称通径(DN)和公称压力(PN)。管法兰。管法兰用于管道之间或设备的接管与管道之间
3、的连接。按其整体性程度可分为松式法兰、整体法兰和任意式法兰。标准法兰的基本形式如图5-1所示,5.1 标准零部件,为了保证密封，法兰必须有合适的密封面，法兰密封面应根据温度、压力、装配要求设计，标准管法兰密封面的形式如图5-2所示。管法兰的标准为HG(20592-20635)-97，详见附录6。管法兰在化工设备图中按下述方法标注：公称通径为200mm，工称压力为0.6MPa，配用公制管的突面板式钢制管法兰，材料为Q235-A,标注为:HG20592法兰 PL200(B)-RFQ235A。,5.1 标准零部件,压力容器法兰。压力容器法兰主要用于筒体与封头的连接。压力容器法兰分为甲型平焊法兰、乙型
4、平焊法兰和整体法兰。其密封面形式如图5-3所示。压力容器法兰的标准为JB/T(47004707)2000压力容器法兰，详见附录7。压力容器法兰在化工设备图中的标注如下。例如，公称压力为0.6MPa，公称直径为800mm的衬环榫槽密封面乙型平焊法兰，且考虑腐蚀余度为3mm（应增加短节厚度为2mm，1改为18mm）。标注示例：法兰C-T800-1.6 JB/T4702-2000。,5.1 标准零部件,5.1.4 支座支座是用来承受化工设备的质量载荷、风载荷和地震载荷，并把设备固定在一定的位置上。根据设备的安装位置，标准化支座主要分为两大类：立式设备支座和卧式设备支座。1、立式设备支座立式设备支座主
5、要有耳式支座、支撑式支座、腿式支座。,5.1 标准零部件,耳式支座耳式支座又叫悬挂式支座，主要用于支撑质量较小的立式设备。这种支座是2块立板和1块底板构成。结构简单、轻便，但当设备较大或设备壁厚较薄时，会在器壁上产生较大的局部应力，这种情况下可在设备与支座之间加垫板，如图5-4所示。根据结构要求，耳式支座又分为A型、AN型、B型、BN型。,5.1 标准零部件,耳式支座的的设计标准是JB/T4725-92耳式支座，详见附录8。耳式支座在设备装配图上的标注如下。例如，A型、不带垫板，单个支座允许载荷为30kN的耳式支座，材料Q235-A。标注为:JB/4725-92 耳座AN3 材料Q235-A,
6、5.1 标准零部件,支撑式支座对于高度不是很大的立式设备，可采用支撑式支座。支撑式支座可以用钢板焊接，也可用钢管、角钢、槽钢或负板焊接制造，如图5-5所示。这种支座结构简单、高度较小，常焊在设备底部，用角钢或槽钢制造时，可焊在设备下部。当设备壁厚较小时，必须在支座与设备之间加垫板；不锈钢设备采用碳钢支座时，也应在支座与设备器壁之间加垫板。,5.1 标准零部件,这种支座在装配图上的标注如下。例如，钢板焊制的A型3号支撑式支座，支座材料和垫板材料均为Q235-A。标记示例：JB/4725-92耳座AN3；材料Q235-A/Q235-A,5.1 标准零部件,腿式支座对于设备的安装位置相对较高的化工设
7、备，如较大型的立式设备、球形容器等。这类设备由于质量相对较大，支座设置在底部，由于较大的局部应力可能使设备在支座支撑的局部部位发生失稳，因此，可采用腿式支座支撑。这种支座的支腿可采用钢管、型号钢制造，其结构如图5-6所示。设计标准为JB/T4713-92腿式支座。,5.1 标准零部件,这种支座在装配图中的标注如下。标记示例：设备公称直径DN800，角钢支腿，不带垫板，材料Q235-A，支撑高度H=800。JB/4713-92，支腿AN3-800，材料在明细表中标注。,5.1 标准零部件,2、卧式设备支座卧式设备支座主要有鞍式支座、圈座和支撑式支座，如图5-7所示。其中应用比较广泛的主要是鞍式支
8、座。一般的卧式设备用两个鞍式支座，若设备比较长，可增加支座的数量。根据设备质量可分为轻型和重型两种。鞍式支座的结构如图5-8所示。,5.1 标准零部件,该支座的设计标准为JB/T471292鞍式支座。详见附录9。鞍式支座在装配图中的标注如下。例如，DN1600，1500包角重型滑动鞍座，鞍座材料Q235-A，垫板材料0Cr19Ni9，鞍座高度400mm，垫板厚度12mm，滑动长孔长度60mm。标注示例：JB/T4712-92，鞍座B1600-S，h=400，4=12，L=60。材料栏内标注：Q235-A/0Cr19Ni9。,5.1 标准零部件,5.1.5 补强圈补强圈是为了弥补设备壳体因开孔而
9、造成的强度削弱。其结构如图5-9所示。图5-9(a)为补强圈零件结构，图5-9(b)为补强圈与壳体及接管的焊接结构。,5.1 标准零部件,补强圈应同时焊在设备壳体和接管上，并使其紧密贴紧设备表面，可使补强圈与设备壳体同时受力，减小因开孔引起的应力集中。补强圈上的螺栓孔是信号孔，主要用于通入压缩空气，检验焊缝是否焊透。该零件的设计标准为JB/T47362002补强圈。详见附录10。在设备中的标注如下。例如，接管公称直径DN100的补强圈，厚度为8mm，坡口形式为D型，材料为Q235B。标记示例：dNDN1008-D-Q235-B JB/T4736-2002。材料：16MnR,5.1 标准零部件,
10、5.1.6 人孔与手孔为了满足化工设备安装、清洗和检修的要求，在化工设备上需要设置人孔或手孔。人孔的基本结构如图5-10所示。化工设备的结构设计规定，当筒体的公称直径超过700mm时，应设置人孔。人孔的形状有圆形和椭圆形两种。圆形人孔结构如图5-10所示。圆形人孔加工方便，应用比较广泛；椭圆形人孔加工比较困难，但对于壳体的强度削弱较小。,5.1 标准零部件,圆形人孔的公称直径有DN400、DN450、DN500、DN600。椭圆形人孔的最小尺寸为300400。人孔的选择应根据设备结构和强度条件，以检修人员进出方便为原则。人孔的标准较常用的有HG/(21514-21535)-2005钢制人孔和手
11、孔。当设备的直径较小，不能开设人孔时，可设手孔。手孔直径一般为150mm-250mm，标准手孔为DN150、DN250两种，选择时应使工人带手套并握工具能方便通过为原则。手孔的基本结构如图5-11所示。手孔的标准有HG/T（21514-21535）-2005钢制人孔和手孔。,5.1 标准零部件,5.1.7 视镜为了观察设备内部的操作或物料反应情况，在化工设备上应设置视镜，其结构主要由钢化硅硼玻璃、接缘、压紧环及螺栓连接结构组成。如图5-12所示。视镜的标准有视镜HGJ501、带颈视镜HGJ502、烧结视镜HGJ21605、带灯视镜HGJ21575。视镜HGJ501见附录11。,5.1 标准零部
12、件,5.1.8 液面计液面计也叫液位计，液面计主要用于观察设备内部的液位，液面计的种类较多，国家已制定了相应标准，常用的标准有HG21592、HG21589、HG21590、HG/T2158495等。磁性液位计如图5-13所示。,5.1 标准零部件,其标注方法如下：PN6.3MPa，测量范围为1100,接口法兰密封面为凸面，带上、下限位警报器，本体材料为0Cr18Ni9Ti的翻板式带夹套磁性液位计，所测介质密度为0.7g/cm3，标记为：HG/T21584-95 UZ6.3M-1100-0.7 BF321C常用液位计的形式及应用范围如表5-3所列。,5.2 典型化工设备常用零部件,在化工设备中
13、除了上述零部件之外，还有一部分典型化工设备，如换热器、塔器和搅拌反应器，了解这些设备的零部件，对正确绘制这些设备的装配图是十分重要的。5.2.1 管壳式换热器常用零部件管壳式换热器是化工过程中应用最多的换热设备。其基本结构形式有固定管板式（代号为BEM）、浮头式（AFS）、U形管式（AFP）和填料函式（UBIU）。这些换热器的总体结构由3部分组成，即前端管箱、壳体和后端结构。这3部分的结构及代号如表5-4所列。,5.2 典型化工设备常用零部件,管壳式换热器的设计、制造和检验可参照GB151-1999钢制管壳式换热器。管板管板是管壳式换热器的主要部件。管板的形式较多，有平板形管板、椭圆互相爱护薄
14、管板，管壳式换热器中应用较多的是平板形圆管板。管板是多孔，如图5-14所示。,5.2 典型化工设备常用零部件,管板上的每一个孔都连接着换热管，管板的两侧分别与壳体及管箱连接。管板上管孔的排列有正三角形排列、正方形排列、转角正三角形排列、转角正方形排列，如图5-14(b)所示。换热管与管板的连接方式有胀接、焊接、胀焊结合3种方式，采用胀接时管板上的开孔应开槽，如图5-14(c)所示。,5.2 典型化工设备常用零部件,管板与壳体的连接有不可拆性连接和可拆性连接两大类，如图5-15所示。其中图5-15(a)和图5-15(b)为不可拆性连接，图5-15(c)和图5-15(d)为可拆性连接。固定管板式换
15、热器采用不可拆性连接，这种连接密封性好，但存在热应力。U形管式换热器、浮头式换热器、填料函式换热器采用可拆性连接，管束可抽出，便于壳程清洗，但密封性差。,5.2 典型化工设备常用零部件,折流板为了提高壳程流体的传热膜系数，可在管壳式换热器的壳程设置折流板。另一方面，换热管是从折流板中穿过的，折流板对换热管起支撑作用。折流板的形式有弓形折流板和圆板和圆环-圆盘形折流板，如图5-16所示。工程中较常用的是弓形折流板。其缺口高度为壳体内径的10%-40%，较常用的是壳体内径的20%-25%。弓形折流板在卧置管壳式换热器的排列分为缺口在上下方向和左右方向两种，设计时可根据物料性质选用。折流板的下部分应
16、开小缺口，以便检修时排净壳程物料。,5.2 典型化工设备常用零部件,膨胀节为了缓解固定管板换热器因壳程和管程由温差而产生的热应力，在固定管板式换热器的壳体上应设置膨胀节。工程中较常用的是波形膨胀节。波形膨胀节分为立式（L型）和卧式（W型）。膨胀节内部可加衬套，带衬套的膨胀节分为（LI型）和（WI型），如图5-17所示。,5.2 典型化工设备常用零部件,5.2.2 塔式容器常用零部件塔式容器广泛用于化工、石油化工和轻工食品等工艺过程中，塔式容器可分为板式塔和填料塔两大类，其总体结构如图5-18所示。图5-18(a)为填料塔，图5-18(b)为板式塔。这两类塔的外部结构基本相同，都是由塔体、裙座、
17、吊柱、人孔、液面计、接管等构件组成。只是内件不同，下面介绍这两类塔的主要构件。,5.2 典型化工设备常用零部件,除沫器除沫器设置在塔顶，主要用于扑捉塔顶出口汽相中的液滴。工程中常见的除沫器有丝网除沫器、折流板式除沫器和旋流板式除沫器。丝网除沫器的结构如图5-19所示。丝网除沫器的设计标准为HG/T21618丝网除沫器,5.2 典型化工设备常用零部件,填料支撑板填料支撑板是填料塔中的构件，其作用是支撑填料塔中的填料。按整体性分析，支撑板可分为整块式支撑板和分块式支撑板；从结构形式上分，可分为栅板式（图5-20）、波纹式（图5-21），还有驼峰式和孔管式。结构较简单的是栅板支撑。,5.2 典型化工
18、设备常用零部件,液体分布器液体分布器是设置在填料塔上部的部件，其作用是将塔顶的液相物料均匀喷洒在上层填料上。液体分布器可分为压力型（图5-22）、重力型（图5-23）。重力型是靠液位管的静压力使液体流入布液管后均匀地分布到填料上；压力型是用泵加压使液体从布液管均匀地分布至填料上。,5.2 典型化工设备常用零部件,塔盘塔盘是板式塔的主要构件，是汽液两相接触进行传热和传质的场所。塔盘结构包括塔板、降液管、溢流堰和紧固件等组成。塔盘分为整块式塔盘和分块式塔盘，分块式塔盘如图5-24所示。一般直径为300mm-800mm可采用整块式。塔径大于800mm采用分块式。,5.2 典型化工设备常用零部件,浮阀
19、浮阀是板式塔的重要构件，它直接关系到板式塔传热和传质的效率。工程中常用的有圆形浮阀和条形浮阀两种浮阀，如图5-25所示。裙式支座塔式容器的支座采用裙式支座，根据塔承受载荷的情况不同和稳定性要求，裙座筒体可分为圆筒形和圆锥形两种，裙座结构如图5-26所示。,5.2 典型化工设备常用零部件,5.2.3 搅拌反应器常用零部件搅拌反应器是过程装备中的重要设备，是完成物料物理、化学反应的主要设备，它广泛用于化工、医药、食品、能源等行业中。搅拌反应器的总体结构如图5-27所示。下面介绍搅拌反应器的主要部件。,5.2 典型化工设备常用零部件,搅拌器搅拌器是搅拌反应器的关键部件。其功能是提供过程所需的能量和适
20、宜的流动状态。搅拌器旋转时，把机械能传给流体，在搅拌附近形成湍动的充分混合区，并产生一股射流推动液体在反应器内循环流动。搅拌器的结构形式如图5-28所示。工程中常用的搅拌器有桨式搅拌器、涡轮式搅拌器、推进式搅拌器、锚式搅拌器和框式搅拌器等。设计时参考国家相应标准。,5.2 典型化工设备常用零部件,轴封装置搅拌轴的密封是一种密封，主要的结构形式有机械密封和填料箱密封。下面介绍这两各密封结构。填料箱密封。填料箱密封简单，制造、安装、检修方便。在密封要求不高、介质无腐蚀性的情况下，被广泛采用。为了适应各种工况的要求，填料箱密封又分为一般填料箱、带衬填料箱、带油杯及水冷套的填料箱密封，如图5-29所示
21、。填料箱的设计标准为HG21537。,5.2 典型化工设备常用零部件,机械密封。机械密封是一种密封性能较好的端面密封，泄漏量少，使用寿命长，消耗的摩擦功率小，工作过程中不损伤轴。但结构复杂、零部件的加工及装配的精度要求高，拆装、检修不方便，成本比填料箱高。主要用于密封要求严格，高温、高压的场合。机械密封的结构如图5-30所示。,5.2 典型化工设备常用零部件,机械密封一般有4个密封点。密封点1是动环与静环间的密封，是机械密封的主要密封点，是动密封。密封点2是动环与轴的密封是静密封，密封元件可用O形环。密封点3是静环与静环座间的密封，是垫片密封。在该点，动静环之间由弹簧施加一个适宜的压紧力，使动静环紧密接触且相对运动。阻止介质泄漏。密封点4是静环座与设备间的密封，是垫片密封。根据设备结构和密封要求，机械密封有多种形式，如单面密封、双面密封、平衡性和非平衡性等。设计时参考相应标准。,本章结束,
