(中职)化工设备机械基础(绪论+1章+2章)1电子课件.ppt
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1、正版可修改PPT 课件(中职)化工设备机械基础(绪论+1章+2章)1电子课件设备基础篇绪 论 现代社会离不开化工 化工机械化工生产中的各种机械 炼油、石油化工、轻化工、农药、医药原料、涂料、橡胶、塑料、合成纤维,以及各种精细化工行业,都是化工化工机械应用广泛不?热电、核工业、冶金、城市供水供气、环境保护等都属于过程工业。化学工业典型的过程工业;化工机械典型的过程机械。化工生产可以不用、不要化工机械吗?不可以化工生产需要在化工设备及其管路中才能进行的 良好的化工机械能够满足、保证化工生产的需要,甚至能促进、推动化工生产的发展。化工机械分为“化工设备”(即静设备)和“化工机器”(即动设备)两大部分
2、 反应类设备 化工设备 换热类设备 分离类设备 存储类设备 液体输送与压缩机械泵化工机械 气体输送与压缩机械风机、压缩机 化工机器 固体破碎与输送机械破碎机、输送机 固体分离机械离心机 固体干燥机械回转窑 阀门、管路进行化工生产操作的人需要具有化工设备维护等机械知识和能力吗?化工操作员工,包括化学反应工、分离工、聚合工、化工司机工、化工司泵工等,其等级工技术标准中,很多要求直接与化工设备有关(主要列于表1)。对于机、泵岗位的操作员工(指压缩机、泵等运转设备),还需要具有相应的零配件、轴承、润滑等知识。在化工厂化工生产离不开化工机械,化工厂的工艺人员必须具有一定的化工机械知识和能力,与机械工作人
3、员有共同语言,以便更好地开展工作和协调合作。在课程学习中尽可能结合化工工艺实际,结合已有知识,结合实习、参观,多见实物、模型,注意实际效果,注意实际能力的提高。可灵活安排学习内容1 化工设备基础知识1 1 容器的基本结构 钢制圆筒形结构 主要包含:圆筒、封头、接管、人孔、法兰、支座等1.1.2化工容器的分类 凡是分类需注意按什么分按照压力容器在生产过程中的作用分类 1)反应压力容器(代号为R)主要用于完成介质的化学反应,如反应釜、分解塔、合成塔、变换炉等;2)换热压力容器(代号为E)主要完成介质的热量交换,如热交换器、冷凝器、蒸发器、冷却器等;3)分离类容器(代号为S)主要完成介质的净化分离,
4、如分离器、洗涤塔、过滤器、吸收塔、干燥塔等。4)储存类容器(代号为C,其中球罐的代号为B)主要用于盛装生产用的原料气体、液体、液化气体,以及气态、液态的产品等,如各种形式的储罐。按照容器的压力等级分类 分为低压、中压、高压和超高压容器四个压力等级:1)低压容器(代号为L):0.1MPaP1.6MPa;2)中压容器(代号为M):1.6MPaP10MPa;3)高压容器(代号为H):10MPaP100MPa;4)超高压容器(代号为U):P100MPa。按照安全管理等级分类固定式压力容器安全技术监察规程(TSG212016国家质量监督检验检疫总局颁布)目的:安全管理、监督检查,做到安全使用,避免事故
5、主要考虑影响安全的重要因素,有:压力、介质类型(毒性和易燃易爆程度)、容器用途、压力体积等 第三类压力容器压力高、最危险、最高 第二类压力容器 第一类压力容器除第二类、第三类 压力容器外的所有低压容器。1.2 化工生产对化工设备的基本要求1.2.1安全方面(1)强度 设备及其零部件抵抗外力破坏的能力。(2)刚度 容器及其零部件抵抗外力作用下变形的能力。(3)稳定性 设备或零部件在受到压缩时维持原有形状的能力。(4)耐蚀性 设备材料抵抗腐蚀的能力。(5)密封性 密封性是指设备阻止介质泄漏的能力。1.2.2经济方面(1)尽量降低设备成本(2)操作、维修方便 2 化工设备结构与管道2.1 换热器换热
6、器换热设备。流体加热、冷却、液体汽化、蒸汽冷凝等过程,都需要交换热量,因而都需要换热器。换热器的种类:一类是板式换热器,另一类是管式换热器。其中,列管式(管壳式)使用最多。对于列管式,学习任务:换热器的作用?列管式换热器的工作原理?特点?列管式换热器的类型?各类列管式换热器的结构?为维护检修列管式换热器作技术准备2 1 1 列管式换热器的基本结构形式 主要有管箱、管板、壳体、换热管、折流板及附件等。A、B两流体通过管壁换热。注意:复习和应用制图技术中的剖视图 化工设备视图多数采用剖视2.1.2列管式换热器的主要类型 由于管束、管板和壳体的结构和连接方式不同,列管式换热器可分为固定管板式、浮头式
7、、填料函式和U型管式四种。固定管板式是最基本的结构形式。南京科技职业学院化工实训基地现场直立安装的换热器 有外部保温层 换热器穿过二楼楼板且安装在二楼楼板上2.1.2.1固定管板式换热器基本型,应用广 优点:结构紧凑、简单、造价低;同壳径内换热管数多;管内清洗方便;更换、维修管子方便 缺点:管外清洗困难(壳程流体宜清洁);可能产生较大的“温差应力”(管束、壳体、管板被“固定”联接在一起,管、壳程介质温差较大时,换热管与壳体的温差也可能增大,使二者的热膨胀伸长量不同,但不能自由伸长,从而有“温差应力”存在。改进办法之一:设置膨胀节。2.1.2.2浮头式换热器 如果管束能“自由浮动”,则管壳之间的
8、温差应力无从产生。于是产生了“浮头式”换热器。2.1.2.3填料函式换热器 结构与浮头式换热器相似,只是浮头伸到了壳外,且浮头与壳体之间采用了“填料函”式密封,所以,又可称为外浮头式换热器。2.1.2.4 U型管式换热器 只有一块管板,换热管弯成U型,两端固定在同一块管板上;管束可以抽出来,因而管外清洗方便。2.1.3列管式换热器的结构 2.1.3.1 换热管主要换热元件 通过管壁,内外传热。管子直径、长度、数量和材料是影响换热管传热的几个因素。换热所需要的传热面积决定了管子的数量、长度和直径。小直径管子,换热器单位体积内的换热面积大,设备紧凑,传热系数高,但制造麻烦,管内容易结垢,清洗不便,
9、多用于清洁的流体。大直径的管子管内清洗较方便,多用于粘性大或较污浊的流体。换热管在管板上的排列:常用正六角形(或称正三角形)。另有正方形和同心圆。这是哪一种排列?与工学交替的同学亲切交流2.1.3.2 管子与管板的连接方式 这个连接跟关键!常用焊接、胀接和胀焊结合(1)焊接应用日渐广泛 它连接可靠,具有良好的“气密性”,承受压力的能力高,且在高温高压下也能保证连接的紧密性和抗拉脱能力。为了保证焊接质量,管板孔边上应开斜口,称为“焊接坡口”。(2)胀接 管子伸进管板孔后,用胀管器挤压伸入管子的端部,使管端产生“塑性变形”,同时使管板产生“弹性变形”,这时管端直径增大,紧贴在管板孔壁上。当取出胀管
10、器,管板孔弹性收缩,使管板与管子间产生一定的挤压力而紧紧贴合在一起。(3)胀焊并用 单独采用胀接或焊接都有一定的局限性,当胀、焊结构不能满足要求时,可采用胀焊结合的结构形式。胀焊并用有两种形式:一种是强度胀加密封焊,另一种是强度焊加密封胀。2.1.3.3 管板与壳体的连接(1)不可拆连接结构 固定管板式换热器两端管板通常直接焊在壳体上,并兼作“法兰”。管板也可不兼作法兰,如图2-11所示。(2)可拆连接结构 将管板夹于壳体法兰与管箱法兰之间,管板和管束可以一起从壳体中抽出进行清洗。浮头式、U型管式及填料函式换热器都需要这样。2.1.3.4 管箱、折流板、支持板及拉杆 管箱:在换热器的两端1、均
11、匀分布管程流体到各换热管或汇集起来一起送出2、多管程时还能分隔管程,改变流向 横向折流板:垂直于壳体轴线安装的挡板1、提高壳程流体流速,增加湍流程度,提高传热效率2、支撑管束 常用:单弓形、双弓形和三弓形。另一种折流板:圆环形 拉杆和定距管:实现折流板和支持板的固定2.1.3.5壳程接管壳程流体进出口 对换热器的传热效率和换热管的使用寿命有很大影响。尤其液相流体进出口速度较高或流体内夹杂有固体颗粒时,会剧烈冲刷换热管。怎么办?2.1.4.其它类型的换热器(1)套管式换热器同心圆套筒,用管子做成。可适当增减套筒的数量,来满足换热要求。每一段套筒为一程,各程内管用U形短接管依次连接;外管之间也用管
12、子连接。(2)翅片管式换热器特点:换热管内外有许多金属翅片,以增加传热速度。其它似列管式换热器。翅片管轧片机正在工作翅片管(3)螺旋板式换热器 两块薄金属板卷成螺旋形,中心先焊接在一块挡板上,构成两条螺旋形通道,分别走两冷、热两股流体。主要用在气液两相或液相之间传质传热过程,如萃取、精馏、解吸、吸收及吸附等 按生产操作过程中的作用,可分为精馏塔、解吸塔、吸收塔和萃取塔等;按内部压力,可分为“加压塔”、“常压塔”和“减压塔”;按内件,可分为板式塔和填料塔。2.2 塔设备2.2.1 板式塔总体结构(1)塔顶部分气液分离段。须具有较大空间,降低气体上升速度,使气液充分分离。(2)塔体部分 内装板式塔
13、的主要结构元件塔盘,气-液或液-液两相在塔盘上充分接触,完成传质和传热。(3)裙座部分 最下部分为裙座,其上端与塔体下封头焊接,下端通过地脚螺栓固定在基础上。种类(1)泡罩塔 这是工业生产上最早出现的典型板式塔,最主要的传质元件是泡罩。(2)浮阀塔 二十世纪五十年代发展起来的。大型浮阀塔直径可达10m,塔高达83m,塔板可有数百块,目前应用最广泛。浮阀的类型也很多,有盘形浮阀和条形浮阀等,其中盘形浮阀应用最广,而F-1型盘形浮阀最常用(国外通称V-1型)。(3)筛板塔 结构类似浮阀塔,不同之处是塔板上只是开设许多直径35的筛孔,因此,结构非常简单。2.2.1.3塔盘的结构 操作要求:塔盘承受一
14、定液体重量时也要保持水平,要具有一定刚度;与塔壁之间有密封结构,避免气、液走短路;机械要求:便于制造、安装和维修,并且造价要低。安装上,1000以上的大直径塔采用分块式塔盘,从人孔送进塔内拼装;800-900以内的小直径塔采用整块式塔盘,的结构主要有两种形式:整块式和分块式。整块式塔盘通常用在直径在内,分块式塔盘一般用在内。2.2.1.3塔盘的结构 操作要求:塔盘承受一定液体重量时也要保持水平,要具有一定刚度;与塔壁之间有密封结构,避免气、液走短路;机械要求:便于制造、安装和维修,并且造价要低。安装上,1000以上的大直径塔采用分块式塔盘。各块塔板从人孔送进塔内拼装;800-900以内的小直径
15、塔采用整块式塔盘,且塔分成若干节。塔盘整块装入塔节内,多个塔节连接成塔。2.2.1.4溢流装置包括溢流堰、降液管和受液盘等。根据塔径大小、液体的回流量、气液比,液体在塔板上的流动形式分别采取三种形式。受液盘:平板形、凹形一般采用凹形。凹形受液盘的优点:缓冲降液管流下的液体冲击,减小液体飞溅;回流量较小时也具有较好的“液封”作用;使回流液均匀地流入鼓泡区。2.2.2 填料塔板式塔在塔盘上进行气液传质;填料塔在填料内外表面上进行气液传质。填料塔的主要结构:塔体、喷淋装置、填料、再分布器、栅板等。2.2.2.1填料 传统的单个填料(散装填料)有实体填料:包括拉西环及其衍生型如鲍尔环、鞍形填料等;网体
16、填料:包括由丝网体制成的各种填料如鞍形网等。几种不同类型、大小、材料制作的填料 整块式填料,类似于整块式塔盘的塔板那样,整块整块的装入塔内,或像分块式塔盘中的塔板,一块块由人孔送入塔内拼装成整块,并一层一层叠加。2.2.2.2液体喷淋装置(也叫液体分布装置)作用:将液体均匀地喷洒在填料上,使填料表面能够全部被淋湿,增加液体与气体的接触表面积。喷淋装置的类型很多,常用:(1)喷洒型 直径较小的填料塔使用管式喷洒器。直径较大的塔体,采用多支管(或排管)喷洒器,环管多孔喷洒器,甚至多圈环管,以及莲蓬头喷洒器(2)溢流型 两种:中央进料的盘式分布器 溢流型喷洒器 液体由顶槽进入各分槽,然后沿分槽的开口
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