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1、第五章：化工设备的选型主要内容：介绍典型设备的选择与设计程 序，化工制图和化工阅图。教学方法：以讲课为主教学手段：多媒体计划学时：6学时,化工设备选用的一般原则（1）合理性:即设备必须满足工艺一般要求，设备与工艺流程、生产规模、工艺操作 条件、工艺控制水平相适应，又能充分 发挥设备的能力；（2）先进性:要求设备的运行可靠性、自控 水平、生产能力、转化率、效率要尽可 能达到先进水平；（3）安全性:在求安全可靠、操作稳定、弹 性好。（4）经济性:设备投资少，易于加工、维修、更新。,5.1 物料输送设备,输送设备,输送设备,固态,液态,气态,皮带式，滚筒式，斗式，风力输送，真空泵等,泵,风机，压缩机
2、，真空泵等,5.1.1 液体输送设备,泵的分类 叶片泵和容积泵,容积式泵,容积泵,往复泵,齿轮泵,螺杆泵,旋涡泵,适用于气体，高压，不宜液体，,可用于气体和液体,适用于液体，高压，不宜气体,适用于气体，低压,2 泵的结构；,4 泵的技术参数,5、几个名词（1）、扬程（2）、流量（3）、必需汽蚀余量（4）、功率与效率,常用液体输送泵（1）、油泵；（2）、耐蚀泵；（3）、液下泵；（4）、屏蔽泵；（5）、隔膜泵；（6）、计量泵；（7）、齿轮泵；（8）、螺杆泵。,气体输送泵通风机：简称为风机，压力0.115MPa以下，它又可分为铀流风机和离心风机 用于通风、干燥等过程。鼓风机：压力在0.115-0.4
3、MPa，它又可分为 罗茨鼓风机和离心鼓风机。压缩机：压力在0.4PMa以上，又可分为离心 式、螺杆式和往复式压缩机。真空泵：用于减压，出口极限压力接近0。,选择泵的方法和步骤(1)列出基础数据。(2)确定流量及扬程。(3)选择泵的型号。(4)选择驱动机。(5)选择泵的轴封。(6)确定泵的备用率和台数。(7)填写泵的规格表。,泵的类型选择,泵型号的确定(1)、液体介质的性质：水泵、油泵、耐腐 蚀泵等。(2)、流量：单吸泵或双吸泵。(3)、扬程：单吸泵或多吸泵。(4)、操作温度：一般泵、低温泵、高温泵。(5)、化学性质：耐腐蚀泵、液下耐腐蚀泵、屏蔽泵,泵的台数及备用率确定 泵的台数及备用率主要根据
4、工艺要求，例如大型化工、石油化工装置，为确保装置的运转，泵的备用率应提高。,压缩机的选用原则(1)、选择压缩机时，通常根据要求的排气量、进排气温度、压力以及流体的性质等重要参数来决定。(2)、各种压缩机常用气量、压力范围。活塞式空气压缩机单机容量通常量100m3min，排压力0.1-32MPa。螺杆式空气压缩机单机容量通常50-250 m3min，排压0.1-2.0MPa 离心式空气压缩机单机容量通常，100 m3min，排压0.1-0.6MPa。(3)、确定空压机时，重要因素之一是考虑空气的含湿量。确定空压机的吸气温度时，应考虑四季中最高、最低和正常温度条件，以便计算标准状态下的干空气量。,
5、1、基本概念(1)真空度(2)抽气速率(3)极限真空(4)抽气时间 2、真空泵的形式往复真空泵水环真空泵液环真空泵旋片真空泵喷射真空泵,贮罐一、贮罐容器的选型和设计立式贮罐、卧式贮罐，球形贮罐、低压湿式气柜贮罐。贮罐的选择按使用目的的不同，可分为贮存容器的计量、回流、中间周转、缓冲、混合等工艺容器。二、设计贮罐的一般程序(1)、汇集工艺设计数据(2)、选择容器材料(3)、容器型式的选用,(4)、容积计算、单纯用于贮存原料和成品的贮罐、中间贮罐。、计量罐、回流罐、缓冲罐、汽化罐。、混合、拼料罐。、包装罐。(5)、确定贮罐基本尺寸(6)、选择标准型号(7)、开口和支座(8)、绘制设备草图(条件图)
6、标注尺寸，提出设计条件和订货要求,换热器用途分类：加热器、冷却器、冷凝 器、蒸发器、再沸器、空冷器等。结构分类：管式换热器、板式换热器。冷、热流体热量交换方法分类：间壁式、直接式和蓄热式。,管式换热器(1)蛇管式或沉浸式(2)套管式：(3)列管式：a)带绕性构件的换热器 b)管束可以自由伸缩的换热器。,板式换热器(1)螺旋板式(2)成形板式(3)板翅式,1换热器设计的一般原则：(1)、基本要求(2)、介质流程(3)、终端温差(4)、流速(5)、压力降(6)、传热系数(7)、污垢系数(8)、尽量选用标准设计和标准系列,2管壳式换热器的设计和系列选用(1)、汇总设计数据、分析设计任务(2)、设计换
7、热流程(3)、选择换热器的材质(4)、选择换热器类型(5)、确定换热器中冷热流体的流向(6)、确定和计算平均温差,(7)、计算热负荷、流体给热系数(8)、估计污垢热阻系数并初步算出传热 系数(9)、算出总传热面积A。(10)、调整温度差，再算一次传热面积。(11)、选用系列换热器(12)、验算换热器的压力降。(13)、画出换热器设备草图。,螺旋板式换热器,搪玻璃换热器1 搪玻璃碟片式冷凝器2 搪玻璃套筒式换热器,石墨换热器,1 列管式换热器2 列管式石墨降膜吸收器3 矩形块孔式石墨换热器4 圆孔式石墨换热器,冷却塔分类,5.4、分离设备通常有将气-液、气-固、液-液分离无传质分离为机械分离过程
8、，有传质分离称为传质分离过程。液固分离：浮悬、重力沉降、离心沉降、过滤等气固分离设备：干式除尘器和湿式除尘器两大类,A、离心机 常用离心机有过滤式、沉降式、高速分离、台式、生物冷冻和旁滤式六种类。过滤式离心机：间隙卸料、连续卸料和活塞推料。沉降式离心机高速分离机,B、过滤机1、压滤机（1）板式压滤机（2）箱式压滤机2、转鼓真空过滤机3、盘式过滤机4、带式过滤机,分离设备的选择(1)以原液的性质、状态为选择基准。a)当固体颗粒在1um以下时，一般宜用具有大离心力的沉降管式离心机。b)固体颗粒在10um左右的，适合用沉降式离心机.c)固体颗粒在100um或更大时，沉降式离心机或过滤式离心机都可采用
9、。d)当原液的粘度及温度均适用于各种离心机时，原液压力高的选用沉降式离心机,1MPa以下的选用碟式分离机、螺旋卸料式离心机。e)选型时，还须考虑固体的浓度即渣量的多少、溶液的杂质等。,(2)以产品要求为选择基准a)对分离产品的要求分离液的澄清度、分离固体的脱水率、洗涤程度，分离固体的破损、分级和原液的浓缩度等等，是离心机选型时的重要依据之一。b)用于固体颗粒分级，宜用沉降式离心机。c)要求获得干燥滤渣的，宜用过滤式离心机 d)要求洗净滤渣的，宜用过滤式离心机或鼓式过滤机。处理结晶液并要求不破坏结晶时，不宜用螺旋型离心脱水机。e)通常原液量大而固体含量少时，适宜用喷嘴卸料型碟式分离机将原液浓缩。
10、当要求高浓缩度时，宜用自动卸料型碟式分离机。,B沉降式离心机的选择,气固分离设备干式除尘器：a)重力除尘器：b)惯性除尘器：c)旋风除尘器：d)脉冲袋式除尘器：e)电除尘器：,湿式净化设备。凡借用水(或其他液体)与含尘气体接触，利用液滴或液膜捕获尘粒使气体得到净化的设备，统称为湿式净化设备。湿式除尘器的形式很多，最有代表性的有湍球塔，泡沫除尘器自激式除尘器，文氏管除尘器等。,五、传质设备-塔器的选型板式塔和填料塔蒸馏塔设计的程序如下：(1)、列出分离要求：达到产品的质量标准；(2)、操作条件选择间歇或连续，操作压力；(3)、设备选型：板式塔或填料塔；(4)、塔板数和回流比确定：理论板数或级数；
11、(5)、塔尺寸确定：直径，实际塔板数或级数；(6)、塔内部构件设计：塔板，分布器，填料支承板；(7)、机械设计：塔容器和内部构件。,板式塔或填料塔的选择A在进行板式塔和填料塔选型时，优先选用填料塔的情况(1)、新型填料具有很高的传质效率在分离程度要求高的情况下，采用新型填料的填料塔可降低塔的高度。(2)、新型填料的压降较低，因此适于真空操作及热敏性物料的分离。(3)、填料塔可用非金属材料制造，因此适合处理腐蚀性物料系统。(4)、填料塔中是液相分散，气相不是以气泡形式通过液相，因此适用于处理易发泡的物系，以减少发泡的危险。(5)、由于填料塔持液量较小，因此为了安全起见，对于有毒或易燃物系需要维持
12、较小的液量。(6)、当塔径小于0.7m时，选用填料塔。,B优先考虑板式塔的情况(1)、板式塔内液体滞料量放大，操作负荷范围较宽，操作易于稳定，对进料浓度的变化也不敏感。(2)、适于液相负荷较小的情况，因为这时填料塔中填料的润湿小而难保证分离效果。(3)、对易结垢、有结晶或少量固体颗粒的物料，板式塔堵塞的危险性小。(4)、对于需要设置内部换热元件(如蛇管)或需要多个侧线进料或出料口时，板式塔结构易于实现。(5)、安装、检修、清洗方便。(6)、高压操作时，塔内气液比过小，采用板式塔较多。,六、常用的干燥设备 A箱式(间歇式)干燥器,B带式干燥器,C喷雾干燥器 喷雾干燥是一种使液体物料经过雾化，进入
13、热的干燥介质后转变成粉状或颗粒状固体的工艺过程。D气流干燥器气流干燥装置主要由空气加热器、加料器、干燥管、旋风分离器、风机等设备组成。E流化床干燥器F立式通风移动床干燥器G回转干燥器 H真空干燥器,干燥设备的选型与计算A、选型原则干燥设备的操作性能必须适应被干燥物料的特性，满足干燥产品质量要求，符合安全、环境和节能要求。因此，干燥器的选型要从被干燥物料的特性、产品质量要求等方面着手，选型条件如下。,(1)与干燥操作有关的物料持性。a)物料形态，被干燥的湿物料除液体、泥浆状外，尚有卫生瓷器，高压绝缘陶瓷，木材以及粉状，片状，纤维状，长带状等各种形态的物料。物料形态是考虑干燥器类型的一大前提b)物
14、料的物理性能c)物料的热敏性能d)物料与水分结合状态,(2)对产品品质的要求。a)产品外观形态，如染料、乳制品及化工中间体，要求产品呈空心颗粒，可以防止粉尘飞扬，改善操作环境，同时在水中可以速溶，分散性好。b)产品终点水分的含量和干燥均匀性。c)产品品质及卫生规格，如对食品的香味保存和医药产品的灭菌处理等特殊要求。,(3)使用者所处地理环境及能源状况的考虑。地理环境及建设场地的考虑；环保要求，若干燥产品的排风中有含毒粉尘或恶臭等，从环保出发要考虑到后处理的可能性和必要性；能源状况，这是影响到投资规模及操作成本的首要问题，这也是选型不可忽视的问题。(4)其他。,七、化学反应器,A、反应器的选择
15、在反应器设计时，除了通常所说“合理、先进、安全、经济”原则，在落实到具体问题时，考虑下列设计要点：(1)、保证物料转化率和反应时间(2)、满足反应的热传递要求(3)、设计适当的搅拌器或类似作用的机构(4)、注意材质选用和机械加工要求,B、化学反应器的工艺特点(1)、固定床反应器。a)、径向或轴向固定床反应器，大多数反 应器为轴向固定床反应器。b)、多段间接换热式或多段直接换热式(冷激式).c)、间接换热式和冷激式。d)、多个固定床反应器串联。e)、薄层反应器，f)、列管式固定床反应器，,(2)、流化床反应器 a)、气相催化反应，b)、气相非催化反应，c)、特殊形式的流化床。,(3)、搅拌釜式反
16、应器。搅拌釜式反应器借助于搅拌桨叶充分混合釜内流体，尽量使釜内各点的浓度和温度均匀。搅拌釜式反应器除了均匀液相反应外，也广泛用于液液相反应、气液相反应、气液固催化反应等非均相反应,(4)、气液相反应。鼓泡反应器是最常用的气液反应器。各种有机化合物的氧化、各种生化反应、废水处理和氨水碳化等过程，常采用鼓泡反应器。它具有较大的持液量和较高的传质传热效率，适于缓慢化学反应和高速放热的情况。鼓泡反应器主要有空塔式、内置水箱式、内置筛板式、气提式和喷射式。另外还有发生化学反应的吸收过程(吸收塔)，可以是填料塔，也可以是板式塔。气液搅拌反应器适合于气体与粘性液体或悬浮性溶液反应系统。,反应器的选型,搅拌釜
17、式反应器搅拌釜式反应器的特性(1)由于物料性质的不同，搅拌釜式反应器的釜体、搅拌桨、挡板的结构形式也不同，反应器的差别也较大。(2)搅拌釜式反应器常设加热或冷却装置。,第四节 化工设备图一、化工设备图的基本知识 1、化工设备图的分类(1)、总图(2)、装配图(3)、部件图(4)、零件图(5)、管口方位图(6)、表格图(7)、标淮图(8)、通用图,2、化工设备图的基本内容(1)、标题栏(2)、明细表(3)、管口表(4)、技术特性表(5)、技术要求 通用技术条件 焊接要求 设备的检验 其他要求（6）、其他,化工设备图的绘制1、化工设备图的视图选择(1)、选择主视图，拟定表达方案(2)、确定其他基本
18、视图(3)、选择辅助视图和各种表达方法,2、化工设备图的绘制方法及步骤（1）、确定绘图比例、选择图幅、布图(2)、画图(3)、尺寸的标注（特性尺寸、装配尺寸、安装尺寸、外形尺寸）(4)、编写零部件序号和管口符号(5)、填写明细栏和接管表填写技术特性表、编写技术要求、填标题栏。,三、化工设备图的阅读(一)、化工设备图读图的基本要求、了解设备的性能，作用和工作原理。、了解各零件之间的装配关系和各零部 件的装拆顺序；、了解设备各零部件的主要形状、结构 和作用、进而了解整个设备的结构；、了解设备在设计、制造、检验和安装 等方面的技术要求。,(二)、阅读化工设备图的方法和步骤1概括了解(1)、看标题栏(2)、看明细栏、接管表、技术特性表及 技术要求等(3)、对视图进行分析 2、视图分析3、零部件分析 4、设备分析,作业：1、液体、气体和固体输送各有那些主要设备，和有什么特点？2、用离心泵输送液体时，选择泵型应考虑哪些问题？3、气固分离设备有哪些形式？和适用的条件是什么？4、板式塔和填料塔选择时主要考虑哪些情况？5、一张化工设备图应包括哪些主要部份？如何读图？6、设备图中包括哪四类尺寸？,
