化工设计第四章1 设备的工艺设计及化工设备图

第四章 设备的工艺设计及化工设备图?化工设计化工设计?根本要求：掌握化工设备选用设计原那么 熟练进行化工设备的选用或设计 掌握化工设备图的绘制及表示方法 设备工艺及设备图的计算机辅助设计精选ppt第一节第一节 化工设备选用的一般原那么化工设备选用的一般原那么?化工设计化工设计?化工设备分为两类：标准设备或定型设备 非标准设备或非定型设备化工设备选用选型和工艺设计精选ppt第一节第一节 化工设备选用的一般原那么化工设备选用的一般原那么?化工设计化工设计?一、设备分类两类一、设备分类两类标准设备或定型设备标准设备或定型设备 是成批系列生产的设备，是成批系列生产的设备，可现成购置。标准设备有产品目录或手册样可现成购置。标准设备有产品目录或手册样本，有各种型号，有不同生产厂家。工艺设本，有各种型号，有不同生产厂家。工艺设计的任务是根据生产需要，计算并选择某种计的任务是根据生产需要，计算并选择某种型号，以便订货。型号，以便订货。非标准设备或非定型设备非标准设备或非定型设备 需专门设计和特殊设需专门设计和特殊设备。非标准设备也是化工厂生产中大量存在备。非标准设备也是化工厂生产中大量存在的设备，它是化工厂生产的一种特色，非标的设备，它是化工厂生产的一种特色，非标准设备工艺设计就是根据工艺要求，通过工准设备工艺设计就是根据工艺要求，通过工艺计算提出、材料、尺寸和其他一些具体要艺计算提出、材料、尺寸和其他一些具体要求。再由化工设备专业进行机械设计，由有求。再由化工设备专业进行机械设计，由有关工厂进行制造。在设计非标准设备时，应关工厂进行制造。在设计非标准设备时，应尽量采用已经标准化的图纸。尽量采用已经标准化的图纸。精选ppt第一节第一节 化工设备选用的一般原那么化工设备选用的一般原那么?化工设计化工设计?二、选型和工艺设计的原那么：合理性：即设备必须满足工艺要求，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。先进性：要求设备的运转可靠性、自控水平、生产能力、转化率、收率、效率要尽可能到达先进水平。精选ppt第一节第一节 化工设备选用的一般原那么化工设备选用的一般原那么平安性：要求平安可靠、操作稳定、弹性好、无平安性：要求平安可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐患。对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻事故隐患。对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求；工人在操作时，劳动强度小，尽量防止高要求；工人在操作时，劳动强度小，尽量防止高温高压高空作业，尽量不用有毒有害的设备附件温高压高空作业，尽量不用有毒有害的设备附件附料。附料。经济性：设备投资节省，设备易于加工、维修、经济性：设备投资节省，设备易于加工、维修、更新，没有特殊的维护要求，运行费用减少。引更新，没有特殊的维护要求，运行费用减少。引进先进设备，亦应反复比照报价，考察设备性能，进先进设备，亦应反复比照报价，考察设备性能，并易于被国内消化吸收改进利用，防止盲目性。并易于被国内消化吸收改进利用，防止盲目性。?化工设计化工设计?精选ppt第一节第一节 化工设备选用的一般原那么化工设备选用的一般原那么?化工设计化工设计?系统性：化工过程是一个完整的系统，设备系统性：化工过程是一个完整的系统，设备设计时不能仅关注单一设备，防止因个别设设计时不能仅关注单一设备，防止因个别设备阻碍整个系统优化；注重经济性的同时，备阻碍整个系统优化；注重经济性的同时，还应通盘考虑，保存适当裕量，以免在日后还应通盘考虑，保存适当裕量，以免在日后扩产和工艺调整时成为系统扩产和工艺调整时成为系统“瓶颈。瓶颈。设备选型和工艺设计的原那么：设备选型和工艺设计的原那么：综合考虑合理性、先进性、平安性、经济综合考虑合理性、先进性、平安性、经济性和系统性的原那么，审慎研究，认真设计。性和系统性的原那么，审慎研究，认真设计。精选ppt第二节第二节 化工设备的选用化工设备的选用?化工设计化工设计?标准设备或定型设备标准设备或定型设备 是成批系列生产的设备，有产品目录或手册样本，有各种型号，有不同生产厂家。工艺设计的任务是根据生产需要，计算并选择和确定某种型号。为正确、方便地进行化工设备的工艺设计，为正确、方便地进行化工设备的工艺设计，介绍常用的化工设备的选用及设计介绍常用的化工设备的选用及设计方法方法:精选ppt第二节第二节 化工设备的选用化工设备的选用?化工设计化工设计?一、泵的选用与设计程序一、泵的选用与设计程序(1 确定泵型确定泵型(2 确定选泵的流量和扬程确定选泵的流量和扬程(3 确定泵的安装高度。确定泵的安装高度。(4 确定泵的台数和备用率。确定泵的台数和备用率。5校核泵的功率校核泵的功率6确定驱动形式确定驱动形式7选用电动机选用电动机8填写选泵规格表填写选泵规格表精选ppt第二节第二节 化工设备的选用化工设备的选用?化工设计化工设计?二二 换热设备的设计和选用换热设备的设计和选用1 换热器设计的一般原那么换热器设计的一般原那么：(1 根本要求根本要求；(2 介质流程介质流程；(3 终端温差终端温差；(4 流速流速；(5 压力降压力降；(6 传热系数传热系数；(7 污垢系数污垢系数；(8 尽量选用标准设计和尽量选用标准设计和标准系列标准系列精选ppt第二节第二节 化工设备的选用化工设备的选用?化工设计化工设计?2 管壳式换热器的设计和系列选用管壳式换热器的设计和系列选用 1 汇总设计数据、分析设计任务汇总设计数据、分析设计任务 根据工艺根据工艺衡算和工艺物料的要求、特性，获得物料流量、衡算和工艺物料的要求、特性，获得物料流量、温度、压力和化学性质、物性参数，取得有关温度、压力和化学性质、物性参数，取得有关设备的负荷、流程中的地位与流程中其他设备设备的负荷、流程中的地位与流程中其他设备的关系等数据。的关系等数据。2 设计换热流程设计换热流程 在换热设计时，应将换热在换热设计时，应将换热的工艺流程仔细探讨，以利于充分利用热量，的工艺流程仔细探讨，以利于充分利用热量，充分利用热源。充分利用热源。精选ppt第二节第二节 化工设备的选用化工设备的选用?化工设计化工设计?3 选择换热器的材质选择换热器的材质 根据介质的腐蚀性能根据介质的腐蚀性能和其他有关性能，按照操作压力，温度，材和其他有关性能，按照操作压力，温度，材料规格和制造价格，综合选择。料规格和制造价格，综合选择。4 选择换热器类型选择换热器类型 根据热负荷和选用的换根据热负荷和选用的换热器材料，选定某一种类型。热器材料，选定某一种类型。5 确定换热器中冷热流体的流向确定换热器中冷热流体的流向 据热载体据热载体的性质，换热任务和换热器的结构，决定采的性质，换热任务和换热器的结构，决定采用并流，逆流或错流折流等。用并流，逆流或错流折流等。精选ppt第二节第二节 化工设备的选用化工设备的选用?化工设计化工设计?6 确定和计算平均温差确定和计算平均温差Atm 确定终端温确定终端温差，根据化学工程有关公式，算出平均温差。差，根据化学工程有关公式，算出平均温差。7 计算热负荷计算热负荷Q、流体给热系数、流体给热系数a 可用粗可用粗略估计的方法，估算管内和管间流体的给热略估计的方法，估算管内和管间流体的给热系数系数a 1、a2。8 估计污垢热阻系数并初算出传热系数估计污垢热阻系数并初算出传热系数K 在有关书中已详细表达，利用现有各种工艺在有关书中已详细表达，利用现有各种工艺算图，将公式和经验聚集在一起，可以方便算图，将公式和经验聚集在一起，可以方便地求取地求取K。在许多设计工作中，。在许多设计工作中，K 常常选取常常选取一些经验值，作为粗算或试算的依据，许多一些经验值，作为粗算或试算的依据，许多手册书籍中都罗列出各种条件下的手册书籍中都罗列出各种条件下的K 的经验的经验值。但经验值所列的数据范围较宽，应作试值。但经验值所列的数据范围较宽，应作试算，并与算，并与K 值的计算公式结果参照比较。值的计算公式结果参照比较。精选ppt第二节第二节 化工设备的选用化工设备的选用?化工设计化工设计?9 算出总传热面积算出总传热面积A。10 调整温度差，再算一次传热面积。调整温度差，再算一次传热面积。在工艺的允许范围内，调整介质的进出口温在工艺的允许范围内，调整介质的进出口温度，或者考虑到生产的特殊情况，重新计算度，或者考虑到生产的特殊情况，重新计算Atm，并重新计算，并重新计算A 值。值。11 选用系列换热器。根据两次或三次改变选用系列换热器。根据两次或三次改变温度算出的传热面积温度算出的传热面积A，并考虑有，并考虑有10 一一25%的平安系数，确定换热器的选用传热面积的平安系数，确定换热器的选用传热面积A。从国家标准系列换热器型号中，选择符合。从国家标准系列换热器型号中，选择符合工艺要求和车间布置立式或卧式的换热工艺要求和车间布置立式或卧式的换热器，并确定设备的台数。器，并确定设备的台数。精选ppt第二节第二节 化工设备的选用化工设备的选用?化工设计化工设计?12 验算换热器的压力降。一般利用工艺算验算换热器的压力降。一般利用工艺算图或由摩擦系数通过化学工程的公式计算。如图或由摩擦系数通过化学工程的公式计算。如果核算的压力降不在工艺的允许范围之内，应果核算的压力降不在工艺的允许范围之内，应重选设备。重选设备。13 校核传热系数校核传热系数K 14 画出换热器设备草图。由设备机械设计画出换热器设备草图。由设备机械设计人员完成换热器的详细部件设计人员完成换热器的详细部件设计。精选ppt第二节第二节 化工设备的选用化工设备的选用?化工设计化工设计?三、贮罐容器的选型和设计三、贮罐容器的选型和设计一贮罐的选择一贮罐的选择 按使用目的的不同，可分为贮存容器的计量、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。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二设计贮罐的一般程序1聚集工艺设计数据。包括物料衡算和热聚集工艺设计数据。包括物料衡算和热量衡算，贮存物料的温度、压力，最大使用量衡算，贮存物料的温度、压力，最大使用压力、最高使用温度、最低使用温度，腐蚀压力、最高使用温度、最低使用温度，腐蚀性、毒性、蒸汽压、进出量、贮罐的工艺方性、毒性、蒸汽压、进出量、贮罐的工艺方案等。案等。精选ppt第二节第二节 化工设备的选用化工设备的选用?化工设计化工设计?2 选择容器材料。对有腐蚀性的物料可选选择容器材料。对有腐蚀性的物料可选用不锈钢等金属材料，在温度压力允许时可用不锈钢等金属材料，在温度压力允许时可用非金属贮罐、搪瓷容器或由钢制压力容器用非金属贮罐、搪瓷容器或由钢制压力容器衬胶、搪瓷、衬聚四氟乙烯等。衬胶、搪瓷、衬聚四氟乙烯等。(3 容器型式的选用。我国已有许多化工贮容器型式的选用。我国已有许多化工贮罐实现了系列化和标准化。在贮罐型式选用罐实现了系列化和标准化。在贮罐型式选用时，应尽量选择已经标准化的产品。时，应尽量选择已经标准化的产品。(4 容积计算。容积计算是贮罐工艺设计和尺容积计算。容积计算是贮罐工艺设计和尺寸设计的核心，它随容器的用途而异。寸设计的核心，它随容器的用途而异。精选ppt第二节第二节 化工设备的选用化工设备的选用?化工设计化工设计?(5 确定贮罐根本尺寸确定贮罐根本尺寸 根据物料密度、卧式根据物料密度、卧式或立式的根本要求、安装场地的大小，确定或立式的根本要求、安装场地的大小，确定贮罐的大体直径。依据国家规定的设备零部贮罐的大体直径。依据国家规定的设备零部件即筒体与封头的标准，确定一个尺寸。据件即筒体与封头的标准，确定一个尺寸。据此计算贮罐的长度，核实长径比，如长径比此计算贮罐的长度，核实长径比，如长径比太大，应重新调整，直到大体满意。太大，应重新调整，直到大体满意。(6 选择标准型号选择标准型号 各类容器有通用设计图系列。各类容器有通用设计图系列。根据计算初步确定它的直径、长度和容积，根据计算初步确定它的直径、长度和容积，在有关手册中查出与之符合或根本相符的标在有关手册中查出与之符合或根本相符的标准型号。准型号。精选p