化工设计概论第四章设备的工艺设计与选型.ppt
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1、第四章 设备的工艺设计与选型 分类:1 1)一类称标准设备或定型设备;)一类称标准设备或定型设备;2 2)一类称非标准设备或非定型设备。)一类称非标准设备或非定型设备。化工化工设备设备工工艺设计艺设计,对对于定型和于定型和标标准准设备设备来来说说就是就是选选型,型,对对于非于非标标准准设备设备来来说说就是通就是通过过化工化工计计算,提出型算,提出型式、材料、尺寸和其它一些要求,由化工式、材料、尺寸和其它一些要求,由化工设备专业进设备专业进行行工程机械加工工程机械加工设计设计,由有关机械加工厂制造。,由有关机械加工厂制造。设备工艺设计与选型原则 1合理性;2可靠性,先进性;3安全性:4经济性。全
2、面贯彻先进、适用、高效、安全、可靠、经济俭省的原则,审慎地研究,认真地设计。设备工艺设计的主要工作和方法 1 1结合流程确定化工单元操作所需结合流程确定化工单元操作所需设备类型设备类型;2 2确定确定设备材质设备材质;3 3确定设备的确定设备的设计参数设计参数;4 4确定确定标准设备的型号和台数;标准设备的型号和台数;5 5确定确定标准图标准图的图号和型号;的图号和型号;6 6非标设备,向非标设备,向(机械设计机械设计)专业专业提设计条件提设计条件;7 7汇总汇总列出列出设备设备一一览览表表。8.8.同设备专业设计人员进行图纸会签。同设备专业设计人员进行图纸会签。第二节 化工设备的材料和选材原
3、则材料分类:1金属;2非金属;3复合材料。第二节 化工设备的材料和选材原则选材一般原则:1满足工艺及设备要求;2材质可靠,使用安全;3易于加工;4立足市场,立足国内,立足当地资源;5综合经济指标核算。第三节 泵的设计与选型1.泵的分类;各种泵的特性第三节 泵的设计与选型2.泵的技术指标:1型号;2扬程;3流量;4必需汽蚀余量;5功率与效率。2、化工生产常用泵螺杆泵往复泵塑料泵喷射器(左)液下泵(右)屏蔽泵屏蔽泵由于没有转轴密封,可以做到绝对无泄漏,因而在化工装置中的使用已愈来愈普遍。屏蔽泵的原理和结构特点普通离心泵的驱动是通过联轴器将泵的叶轮轴与电动轴相连接,使叶轮与电动机一起旋转而工作,而屏
4、蔽泵是一种无密封泵,泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内,此压力容器只有静密封,并由一个电线组来提供旋转磁场并驱动转子。这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置,故能做到完全无泄漏。屏蔽泵把泵和电机连在一起,电动机的转子和泵的叶轮固定在同一根轴上,利用屏蔽套将电机的转子和定子隔开,转子在被输送的介质中运转,其动力通过定子磁场传给转子。隔膜泵隔膜泵是利用螺杆的回转来吸排液体的。隔膜泵中间螺杆为主动螺杆,由原动机带动回转,两边的螺杆为从动螺杆,随主动螺杆作反向旋转。主、从动螺杆的螺纹均为双头螺纹。由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬筒内壁的紧密配合,在泵的吸入口和排出口之间,就会被
5、分隔成一个或多个密封空间。随着螺杆的转动和啮合,这些密封空间在泵的吸入端不断形成,将吸入室中的液体封入其中,并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端,将封闭在各空间中的液体不断排出。二、选泵的原则 1、基本泵型和泵的材料;2、扬程和流量要求;3、有效汽蚀余量和安装高度;4、泵的台数和备用率。选泵的工作方法和基本程序 1 1列出选泵的岗位和介质的基础数据;列出选泵的岗位和介质的基础数据;2.2.确定确定选泵选泵的流量和的流量和扬扬程程;3 3选择泵选择泵的的类类型,确定具体型号型,确定具体型号;4 4换换算算泵泵的性能的性能;5 5确定确定泵泵的安装高度的安装高度;6 6确定确定泵泵的台数和的台数
6、和备备用率用率;7 7校核泵的轴功率选定泵的材料及轴封;校核泵的轴功率选定泵的材料及轴封;8 8确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量;确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量;9 9选用电动机;选用电动机;10 10填写选泵规格表。填写选泵规格表。第四节 气体输送、压缩设备的设计与选型 一、分类一、分类一、分类一、分类 (1)(1)通风机通风机(压力压力0.115MPa,0.4MPa,0.4MPa,离心式、螺杆式、往复式)离心式、螺杆式、往复式)(4)(4)制冷机制冷机(压力压力0.4MPa,0.4MPa,活塞式、离心式、螺杆式、溴化锂活塞式、离心式、螺杆式、溴化锂 吸收式、氨吸收式)吸收式、氨吸收式)(5)(5
7、)真空泵真空泵(压力接近压力接近0MPa,0MPa,往复式、水环、液环、旋片、喷射)往复式、水环、液环、旋片、喷射)通风机通风机的选用 一、主要用途一、主要用途一、主要用途一、主要用途 用用于于通通风风、干干燥燥过过程程;轴轴流流风风机机因因风风压压小小,流流量量大大,只只用用于于通通风风换换气气,如如凉凉水水塔塔,空空冷冷器器的的通风。通风。二、主要技术参数二、主要技术参数二、主要技术参数二、主要技术参数 1 1)风量)风量m m3 3/h/h 2)2)风压风压PaPa 3)3)功率功率kwkw 4)4)效率效率%离心通风机的选择步骤(1)(1)了解工程工况、输送气体性质了解工程工况、输送气
8、体性质(如清洁空气、烟如清洁空气、烟 气、含尘空气或易燃易爆气体气、含尘空气或易燃易爆气体)等。等。(2)(2)根据柏努利方程式,计算输送系统所需的实际风压,根据柏努利方程式,计算输送系统所需的实际风压,再加上一个附加值,并换算成试验条件下的风压再加上一个附加值,并换算成试验条件下的风压PP0 0。(3)(3)把实际风量把实际风量Q(Q(以风机进口状态计以风机进口状态计)乘一安全因数,并乘一安全因数,并 换算成试验条件下的风量换算成试验条件下的风量Q Q0 0。(4)(4)按试验条件下的风量按试验条件下的风量Q Q0 0和风压和风压PP0 0,从风机的产品样,从风机的产品样 本中的特性曲线或性
9、能表选择合适的机号。本中的特性曲线或性能表选择合适的机号。(5)(5)根据风机安装位置,确定风机旋转方向和风口角度。根据风机安装位置,确定风机旋转方向和风口角度。(6)(6)若所输送气体的密度大于若所输送气体的密度大于1.2 kg/m1.2 kg/m3 3时,则须核算轴时,则须核算轴 功率。功率。鼓风机鼓风机罗茨风机的选用 一、工作原理一、工作原理一、工作原理一、工作原理 工工作作原原理理与与齿齿轮轮泵泵相相识识,两两个个旋旋转转方方向向相相反的反的“8”“8”字轮。气体一侧吸入,另一侧排出。字轮。气体一侧吸入,另一侧排出。二、注意事项二、注意事项二、注意事项二、注意事项 1 1)出口安装气柜
10、与安全阀)出口安装气柜与安全阀 2)2)流量用旁路调节流量用旁路调节 3)3)出口阀不可完全关闭出口阀不可完全关闭三、选用方法三、选用方法三、选用方法三、选用方法 同通风机同通风机 压缩机压缩机分类 一、按结构形式分类一、按结构形式分类一、按结构形式分类一、按结构形式分类 活塞式和离心式。活塞式和离心式。二、常用压缩机二、常用压缩机二、常用压缩机二、常用压缩机 1 1)活塞式压缩机)活塞式压缩机 2)2)离心式压缩机离心式压缩机 3)3)螺杆式压缩机螺杆式压缩机 三、压缩机的选择三、压缩机的选择三、压缩机的选择三、压缩机的选择 1 1)压缩机的选用原则)压缩机的选用原则 2)2)离心式压缩机的
11、型号选择离心式压缩机的型号选择 3)3)活塞式压缩机的型号选择活塞式压缩机的型号选择 制冷机真空泵 一、主要技术指标一、主要技术指标一、主要技术指标一、主要技术指标 1 1)真空度)真空度 2)2)抽气速率抽气速率 3)3)极限真空极限真空 4 4)抽气时间)抽气时间 二、常用真空泵二、常用真空泵二、常用真空泵二、常用真空泵 1 1)往复式真空泵)往复式真空泵 2)2)水环真空泵水环真空泵 3)3)液环真空泵液环真空泵 4 4)旋片真空泵)旋片真空泵 5 5)喷射真空泵)喷射真空泵真空泵真空泵水环泵第五节 换热设备的设计与选型 一、换热器的分类一、换热器的分类一、换热器的分类一、换热器的分类
12、1 1按工艺功能分类按工艺功能分类 (1)(1)冷却器冷却器(2)(2)加热器加热器(3)(3)再沸器再沸器(4)(4)冷凝器冷凝器 (5)(5)蒸蒸发发器器 (6)(6)过热过热器器 (7)(7)废热锅废热锅炉炉(8)(8)换热换热器器 2 2按传热方式和结构分类按传热方式和结构分类 根根据据热热量量传传递递方方法法不不同同,可可以以分分间间壁壁式式,直直接接式和蓄式和蓄热热式。式。二、常用的换热器二、常用的换热器二、常用的换热器二、常用的换热器 夹套式夹套式换热换热器器,蛇管式,蛇管式换热换热器器,套管式,套管式换热换热器器,管壳式管壳式换热换热器器,板式,板式换热换热器器,螺旋板式等。,
13、螺旋板式等。换热器换热器换热器三、管壳式换热器的选用 标准换热器型式:固定管板式,浮头式,标准换热器型式:固定管板式,浮头式,U U形管式和填料函式。形管式和填料函式。标准换热器型号的表示方法:标准换热器型号的表示方法:DN-P1/P2-A-LN/d-Nt/Ns(DN-P1/P2-A-LN/d-Nt/Ns(或或)由由三三个个字字母母组组成成,第第一一个个字字母母表表示示前前端端管管箱箱形形式式;第第二二个个字字母代表管壳形式;第三个字母代表后端结构形式,参见图例母代表管壳形式;第三个字母代表后端结构形式,参见图例(图图4.2)4.2)。DNDN公公称称直直径径(mm)(mm)对对重重沸沸器器用
14、用分分数数表表示示,分分子子为为管管箱箱内内直直径径,分分母母为为圆筒内直径。圆筒内直径。P P1 1P P2 2管管程程壳壳程程设设计计压压力力(MPa)(MPa)、压压力力相相等等时时,只只写写管管程程设设计计压压力力(MPa)(MPa)。AA公称换热面积公称换热面积(m(m2 2)。LNLNdLNdLN为公称长度为公称长度(m)(m),d d为换热管外径为换热管外径(mm)(mm)。N Nt t/N/Nt t管程壳程数,单程时只写管程壳程数,单程时只写N Nt t。I(I(或或)I)I级级(或或级级)换热器。换热器。部件分类三、管壳式换热器的型号表示 例例1 1 固固定定管管板板换换热热
15、器器,封封头头管管箱箱,公公称称直直径径700mm700mm,设设计计管管程程压压力力2.5MPa2.5MPa,壳壳程程压压力力1.6Mpa1.6Mpa,公公称称换换热热面面积积200m200m2 2,较较高高级级冷冷拔拔换换热热管管外外径径25mm25mm,管管长长9m9m,4 4管程,单壳程,其型号为:管程,单壳程,其型号为:BEM700-2.5/1.6-200-9/25-4第六节 贮罐容器的设计与选型一、贮罐的类型一、贮罐的类型 1.1.根据形状来划分(方方形形贮贮罐罐、圆圆筒筒形形罐罐、球球形形罐罐和和特特殊殊形形贮贮罐罐(如如椭椭圆圆形形、半半椭椭圆圆形形)每每种种型型式式又又按按封
16、封头头形形式式不不同同,分分为为若若干干种种型型式式。常常见见的的封封头头有有平平板板、锥锥形形、球球形形、碟碟形形、椭椭圆圆形形等等。有有些些容容器器如如气气柜柜、浮浮顶顶式式贮罐、其顶部贮罐、其顶部(封头封头)是可以升降浮动的。)是可以升降浮动的。)2.2.按制造材质分按制造材质分(有钢,有色金属和非金属材质之分。)(有钢,有色金属和非金属材质之分。)3.3.按用途分按用途分(贮存,计量,回流,中间周转,缓冲,混合等)(贮存,计量,回流,中间周转,缓冲,混合等)平底平盖贮罐例如:立式平底平盖容器,设计压力为常压,公称容积VN0.06m2,公称直径DN400。标记为:R21A-00-1平底锥
17、盖贮罐立式圆底圆盖贮罐立式锥底椭圆盖贮罐卧式椭圆封头贮罐卧式椭圆封头贮罐卧式无折边球形贮罐贮罐设计的一般程序1.1.汇集工艺设计数据汇集工艺设计数据2.2.选择容器材料选择容器材料3.3.容器型式的选用容器型式的选用4.4.容积计算容积计算5.5.确定贮罐基本尺寸确定贮罐基本尺寸6.6.选择标准型号选择标准型号7.7.开口和支座开口和支座8.8.绘制设备草图绘制设备草图(条件图条件图)标注尺寸,提出设计标注尺寸,提出设计条件和订货要求条件和订货要求第七节 塔设备的设计与选型(一)塔的分类(一)塔的分类(一)塔的分类(一)塔的分类 1 1板式塔板式塔 诸诸如如筛筛板板塔塔、栅栅板板塔塔、舌舌形形
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- 化工 设计 概论 第四 设备 工艺 选型
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