化工设备设计与选择课件.pptx

1、化工设备设计与选择原则：原则：技术先进技术先进、操作安全操作安全、经济合理经济合理 技术经济指标技术经济指标 设备结构的要求设备结构的要求 主要考虑技术经济指标和设备结构要求。设备主要考虑技术经济指标和设备结构要求。设备结构特点首先要满足工艺要求，符合工艺特点，运结构特点首先要满足工艺要求，符合工艺特点，运行操作过程中能够发挥设备的优势。行操作过程中能够发挥设备的优势。一、技术先进一、技术先进 要求设备要求设备运转可靠运转可靠，控制水平、生产能力、转，控制水平、生产能力、转化率、收率、效益等要尽可能的达到先进水平化率、收率、效益等要尽可能的达到先进水平 设备必须设备必须满足工艺的一般要求满足工

2、艺的一般要求；与工艺流程、；与工艺流程、生产规模、工艺操作条件、工艺控制生产规模、工艺操作条件、工艺控制水平相适水平相适应，并充分发挥设备的能力应，并充分发挥设备的能力二、操作安全二、操作安全 工人在操作时，工人在操作时，劳动强度要小劳动强度要小，尽量避免高温高，尽量避免高温高压高空作业，压高空作业，尽量不用有毒有害的设备附件辅料尽量不用有毒有害的设备附件辅料 设备要设备要运转可靠运转可靠、操作稳定操作稳定、弹性好弹性好、无事故隐无事故隐患，患，对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求三、经济合理三、经济合理 设备投资省设备投资省，易于加工、维修和更新，没有特殊

3、的维，易于加工、维修和更新，没有特殊的维护要求，护要求，运行费用少运行费用少。 引进设备要考察设备引进设备要考察设备性能及报价性能及报价，考虑是否易于被国，考虑是否易于被国内吸收和改造利用，避免盲目性内吸收和改造利用，避免盲目性1. 单位生产能力单位生产能力2. 消耗系数消耗系数3. 设备价格设备价格4. 管理费用管理费用5. 产品总成本产品总成本化工设备的主要技术经济指标有以上五项化工设备的主要技术经济指标有以上五项 设备在单位体积（单位重量或单位面积）上，单设备在单位体积（单位重量或单位面积）上，单位时间内完成的任务。位时间内完成的任务。 设备的生产能力要与流程设计的生产能力相适应，设备的

4、生产能力要与流程设计的生产能力相适应，且效率高且效率高。设备的生产能力越高越好。设备的生产能力越高越好。2. 指生产指生产单位重量或单位体积产品单位重量或单位体积产品消耗的消耗的原料和能原料和能量量，其中包括原材料、燃料、蒸汽、机电等。一，其中包括原材料、燃料、蒸汽、机电等。一般消耗系数越低越好。般消耗系数越低越好。3. 设备价格设备价格 设备价格直接影响建设工程的投资。在满足生产设备价格直接影响建设工程的投资。在满足生产要求的条件下，一般要选择要求的条件下，一般要选择价格便宜、制造容易、价格便宜、制造容易、结构简单结构简单的设备。的设备。4. 管理费用管理费用 设备的管理费用包括设备的管理费

5、用包括劳动工资、维护检修费用劳动工资、维护检修费用。要。要尽量选择管理费用低的设备，以降低产品的成本。尽量选择管理费用低的设备，以降低产品的成本。5. 产品总成本产品总成本 是化工企业经济效益的综合反映，也是上述各项指是化工企业经济效益的综合反映，也是上述各项指标的综合反映。一般要求产品的总成本越低越好。标的综合反映。一般要求产品的总成本越低越好。：合理的强度，保证设备的安全运行：合理的强度，保证设备的安全运行：设备及其构件在外压的作用下，保持原有：设备及其构件在外压的作用下，保持原有状况的能力状况的能力：设备的使用年限，一般化工设备的使用：设备的使用年限，一般化工设备的使用年限为年限为10-

6、1210-12年，高压设备为年，高压设备为20-2520-25年年：根据有毒物质在车间内允许的浓度来确：根据有毒物质在车间内允许的浓度来确定。它对处理易燃易爆及有毒介质非常重要定。它对处理易燃易爆及有毒介质非常重要：尽量：尽量少用贵重材料少用贵重材料，避免复杂的加避免复杂的加工工工序工序：考虑操作、安装和日常维修的方便：考虑操作、安装和日常维修的方便：尺寸与形状设计时要注意运输方便与：尺寸与形状设计时要注意运输方便与否，设备的否，设备的直径、长度、重量要符合公路、铁路、直径、长度、重量要符合公路、铁路、水运的运输规定水运的运输规定 定型（或标准）设备的选择定型（或标准）设备的选择 非定型设备的

7、设计与计算非定型设备的设计与计算 设备设计的基本内容是定型设备的选择、非定型设备设计的基本内容是定型设备的选择、非定型设备的工艺设计计算，在设计过程中，应根据设备设备的工艺设计计算，在设计过程中，应根据设备设计计算的结果尽量选用定型设备设计计算的结果尽量选用定型设备 根据设计项目规定的根据设计项目规定的生产能力和生产周期生产能力和生产周期考虑考虑设备台数设备台数，设备选型依据有关手册和生产厂家的产品目录设备选型依据有关手册和生产厂家的产品目录 在选用设备同时，要注意设备在选用设备同时，要注意设备备件的供应备件的供应情况，对供应紧情况，对供应紧张的备件，最好在订货时也订购备件张的备件，最好在订货

8、时也订购备件 定型设备的选择，按其生产能力，一般偏高一个等级选用，定型设备的选择，按其生产能力，一般偏高一个等级选用，也可以按工厂的近期发展要求选配也可以按工厂的近期发展要求选配 4.2.1 物料输送设备的选择物料输送设备的选择 4.2.2 容器类设备的选择容器类设备的选择4.2.3 换热设备的选择换热设备的选择4.2.4 塔器设备的选型与设计塔器设备的选型与设计4.2.5 反应器的选型与设计反应器的选型与设计4.2.6 非定型设备设计的主要程序非定型设备设计的主要程序4.2.1 物料输送设备的选择物料输送设备的选择 液体物料输送设备液体物料输送设备：常规的设备为各种泵：常规的设备为各种泵 气

9、体物料输送、压缩、制冷设备气体物料输送、压缩、制冷设备：常规的设备为风机、压：常规的设备为风机、压缩机、真空泵、制冷机等缩机、真空泵、制冷机等 固体物料输送设备固体物料输送设备：常规的设备为各种给料机械设备、气：常规的设备为各种给料机械设备、气流输送设备流输送设备 其它其它：惰性气体压送或真空吸送液体以及气体输送固体等：惰性气体压送或真空吸送液体以及气体输送固体等4.2.1.1 液体物料输送设备-泵的选择 泵按其作用于液体原理的不同，分三类：泵按其作用于液体原理的不同，分三类： 1. 容积式流体输送泵容积式流体输送泵 2. 叶片式输送泵叶片式输送泵 3. 流体动力泵流体动力泵 也可以按泵的用途

10、命名，如水泵、油泵、泥浆也可以按泵的用途命名，如水泵、油泵、泥浆泵、砂泵、耐腐蚀泵、冷凝泵；或以其结构特点命泵、砂泵、耐腐蚀泵、冷凝泵；或以其结构特点命名如：悬臂水泵、齿轮泵、螺杆泵、液下泵等名如：悬臂水泵、齿轮泵、螺杆泵、液下泵等图图4.1 泵的分类泵的分类图图4.2 几种典型泵的图片几种典型泵的图片水环式真空泵水环式真空泵高压水泵高压水泵污物潜水泵污物潜水泵电子隔膜计量泵电子隔膜计量泵双双 缸缸 隔隔 膜膜 泥泥 浆浆 泵泵高温磁力泵高温磁力泵自动搅匀排污泵自动搅匀排污泵D型系列多级离心泵型系列多级离心泵W型水力喷射器型水力喷射器2X型双级旋片式型双级旋片式系列真空泵系列真空泵GF型不锈钢

11、单型不锈钢单螺杆泵螺杆泵容积式流体输送泵容积式流体输送泵 利用利用泵内活塞或转子运动，使泵内工作室的容积产生周期泵内活塞或转子运动，使泵内工作室的容积产生周期性变化，性变化，对流体产生挤压作用，进而将其吸入或压出。如对流体产生挤压作用，进而将其吸入或压出。如往复泵、齿轮泵、转子泵往复泵、齿轮泵、转子泵电动往复泵电动往复泵齿轮泵齿轮泵转子转子泵泵叶片式输送泵叶片式输送泵利用利用泵内叶片在旋转时产生的离心作泵内叶片在旋转时产生的离心作用，给流体以离心力或轴向力将液体用，给流体以离心力或轴向力将液体吸入或压出吸入或压出。如离心泵、轴流泵、旋。如离心泵、轴流泵、旋涡泵涡泵单级离心泵单级离心泵立式轴流泵

12、系列产品立式轴流泵系列产品离心旋涡泵离心旋涡泵流体动力泵流体动力泵依靠另一种所谓依靠另一种所谓“工作流体工作流体”作为作为动力来输送液体动力来输送液体。如喷射泵。如喷射泵水喷射泵水喷射泵大气喷射泵机组大气喷射泵机组各类泵的特点 离心泵：离心泵：流量大流量大、扬程低扬程低 往复泵、旋流泵：往复泵、旋流泵：流量较小流量较小、扬程较高扬程较高 转子泵：转子泵：可输送粘度较高的液体可输送粘度较高的液体 喷射泵：喷射泵：可用来抽吸液体或气体可用来抽吸液体或气体表表4.2 各种泵的性能对比各种泵的性能对比类类型型离心泵离心泵往复泵往复泵转子泵转子泵旋流泵旋流泵流体动流体动力泵力泵流流量量 均匀均匀量大量大

13、流量随管路流量随管路情况而变化情况而变化 不均匀不均匀量不大量不大流量恒定，流量恒定，几乎几乎不随压头变化而不随压头变化而变化变化 比较均匀比较均匀量小量小流量恒定流量恒定，与往复泵同与往复泵同 均匀均匀量小量小流量随管路流量随管路的情况而变的情况而变化化 量小量小间断排送间断排送 扬扬程程 一般不高一般不高对一定流量对一定流量只能供给一只能供给一定的扬程定的扬程 较高较高对一定的流量可对一定的流量可供给不同的扬程，供给不同的扬程，由管路系统确定由管路系统确定 同往复泵同往复泵 较高较高对一定流量对一定流量只能供给一只能供给一定的扬程定的扬程 压力不宜压力不宜过高，压过高，压力越高效力越高效率

14、越低率越低 表表4.2 各种泵的性能对比续各种泵的性能对比续1类类型型离心泵离心泵往复泵往复泵转子泵转子泵旋流泵旋流泵流体动流体动力泵力泵效效率率最高为最高为70%左右左右在设计点最高，在设计点最高，偏离越远，效率偏离越远，效率越低越低 在在80%左右左右供应不同的供应不同的扬程时，效扬程时，效率仍保持较率仍保持较大值大值 在在60-90%扬程高时扬程高时泄漏，使泄漏，使效率降低效率降低 在在25-50% 一般仅一般仅15-20% 结结构构 简单、价廉、安简单、价廉、安装容易装容易高速旋转，可直高速旋转，可直接与电动机相连接与电动机相连同一流量体积小同一流量体积小轴封装置要求高，轴封装置要求高

15、，不能漏气不能漏气 零件多，构零件多，构造复杂造复杂震动很大，震动很大，不可快速，不可快速，安装较难安装较难体积大，占体积大，占地多地多需吸入排出需吸入排出活门活门没有活门没有活门可与电动可与电动机直接相机直接相连零件较连零件较少，但制少，但制造精度要造精度要求较高求较高结构简单，紧凑结构简单，紧凑高速旋转，可直高速旋转，可直接与电动机相连接与电动机相连叶轮与泵壳之间叶轮与泵壳之间要求间隙很小要求间隙很小轴封装置要求高，轴封装置要求高，不漏气不漏气 无 活 动无 活 动部分部分简单简单 表表4.2 各种泵的性能对比续各种泵的性能对比续2类类型型离心泵离心泵往复泵往复泵转子泵转子泵旋流泵旋流泵流

16、体动力流体动力泵泵操操作作 有气缚现象，有气缚现象，开车前要灌泵，开车前要灌泵，运转中不能漏运转中不能漏气气维护操作方便维护操作方便可用阀很方便可用阀很方便的调节流量的调节流量不因管路堵塞不因管路堵塞而发生损坏现而发生损坏现象象 零件多，易零件多，易出故障，检出故障，检修麻烦修麻烦不能用出口不能用出口阀而只能用阀而只能用支路阀调节支路阀调节流量流量扬程流量改扬程流量改变时能保持变时能保持高效率高效率 检 查 比 离检 查 比 离心泵复杂，心泵复杂，比 往 复 泵比 往 复 泵容易容易不能用出不能用出口阀而只口阀而只能用支路能用支路阀调节流阀调节流量量 功率随流量的功率随流量的减小而增大，减小而

17、增大，开车时应打开开车时应打开出口阀出口阀同理，调节流同理，调节流量用支路阀量用支路阀 只能间歇只能间歇操作，麻操作，麻烦烦可装备自可装备自动化设备，动化设备，但结构复但结构复杂杂流量很难流量很难调节调节 适适用用范范围围 输送腐蚀性或输送腐蚀性或悬浮液，粘度悬浮液，粘度大的流体不适大的流体不适用用 高扬程、小高扬程、小流量的清洁流量的清洁液体液体 高 扬 程 、高 扬 程 、小 流 量 、小 流 量 、特 别 适 用特 别 适 用于 输 送 油于 输 送 油类 等 粘 性类 等 粘 性液体液体 特别适用于流特别适用于流量小而压头较量小而压头较高的液体，但高的液体，但不能输送污秽不能输送污秽的

18、液体的液体 间歇地输间歇地输送腐蚀性送腐蚀性大的液体大的液体 泵的选择依据泵的选择依据 选择泵的一般步骤选择泵的一般步骤 泵的选择经验泵的选择经验 确定泵的台数和备用率确定泵的台数和备用率（1）泵的选择依据泵的选择依据 生产工艺对液体生产工艺对液体输送量输送量的要求的要求 装置装置扬程扬程的高度要求的高度要求 液体的性质液体的性质 操作条件操作条件 地理地理位置位置(装置系统的管路布置条件装置系统的管路布置条件)等等流量流量 泵在泵在单位时间抽排液体的体积数单位时间抽排液体的体积数。它是泵选择的重要依据。它是泵选择的重要依据之一，与整个装置的生产能力要求相协调之一，与整个装置的生产能力要求相协

19、调 叶片式泵的流量与扬程有关，这种关系叫做离心泵的特征叶片式泵的流量与扬程有关，这种关系叫做离心泵的特征曲线曲线 容积式泵的流量与扬程无关，几乎为常数容积式泵的流量与扬程无关，几乎为常数 泵的操作流量指泵的扬程流量特征曲线与管网系统所需的泵的操作流量指泵的扬程流量特征曲线与管网系统所需的扬程、流量曲线相交处的流量值扬程、流量曲线相交处的流量值扬程扬程指泵在输送单位液体时，指泵在输送单位液体时，泵的进口至泵的进口至出口的能量增加值出口的能量增加值，包括液体静压力、，包括液体静压力、动压头和几何位能的总和。是装置系动压头和几何位能的总和。是装置系统所需的扬程，与管路系统的具体布统所需的扬程，与管路

20、系统的具体布置情况有关置情况有关选泵的扬程值应该注意：最低吸入液选泵的扬程值应该注意：最低吸入液面和最高送液高度，同时留有余量，面和最高送液高度，同时留有余量，一般取系统扬程的一般取系统扬程的1.05-1.1倍作为依据倍作为依据液体的性质液体的性质 液体的性质包括液体的性质包括物理性质和化学性质物理性质和化学性质 物理性质指物理性质指温度、重度、粘度温度、重度、粘度、以及、以及介质中固体颗介质中固体颗粒的直径和含量、气体的含量粒的直径和含量、气体的含量等，涉及到等，涉及到泵的类型泵的类型选择、扬程选择、扬程的确定的确定 化学性质指化学性质指介质的化学腐蚀性和毒性介质的化学腐蚀性和毒性，是考虑泵

21、的，是考虑泵的材质和轴封形式材质和轴封形式的重要依据的重要依据系统的管路布置条件系统的管路布置条件 指送液指送液高度高度、送液、送液路线路线、送液、送液走向走向、吸入侧的、吸入侧的最低最低液面液面、排出侧的、排出侧的最高液面最高液面及管道及管道规格、材料、管件规格、材料、管件规格、数量规格、数量等等 是是计算系统扬程的依据计算系统扬程的依据，当已经给定系统的扬程时，当已经给定系统的扬程时，可以不必进行计算可以不必进行计算操作条件操作条件 操作条件的内容包括：操作温度、饱和蒸气压、吸操作条件的内容包括：操作温度、饱和蒸气压、吸入侧容器内的压力、排出侧容器内的压力、环境温入侧容器内的压力、排出侧容

22、器内的压力、环境温度、操作是连续还是间断、泵的地理位置等度、操作是连续还是间断、泵的地理位置等 化工用泵的类型有很多，每一类泵只能适用化工用泵的类型有很多，每一类泵只能适用于一定的范围和操作条件，各类泵的性能以及于一定的范围和操作条件，各类泵的性能以及适用范围在一般的化工手册以及产品样本中均适用范围在一般的化工手册以及产品样本中均有说明可供选择时参考。有说明可供选择时参考。（2）选择泵的一般步骤选择泵的一般步骤 选择类型选择类型 选择系列和材料选择系列和材料 确定泵的具体型号确定泵的具体型号 确定泵的台数和备用率确定泵的台数和备用率（3）泵的选择经验泵的选择经验 流量较大，扬程较低，液体粘度小

23、，液体中气体流量较大，扬程较低，液体粘度小，液体中气体体积含量低于体积含量低于5%5%时，宜选用离心泵时，宜选用离心泵 流量较小，扬程较高，介质粘度大，且有润滑性流量较小，扬程较高，介质粘度大，且有润滑性可选用转子泵可选用转子泵 粘度特别大的液体粘度特别大的液体，应选用高粘度，应选用高粘度齿轮泵、螺杆齿轮泵、螺杆泵或往复泵等容积泵泵或往复泵等容积泵 对对易燃易爆的液体易燃易爆的液体，应考虑用，应考虑用蒸汽驱动的往复泵蒸汽驱动的往复泵或或电机防爆的其它类型的泵电机防爆的其它类型的泵 对对剧毒、有放射性物品、贵重介质剧毒、有放射性物品、贵重介质，宜用密封性，宜用密封性能很好的能很好的屏蔽泵屏蔽泵（

24、4）确定泵的台数和备用率确定泵的台数和备用率 作为正常运行时使用的泵，一般只用一台作为正常运行时使用的泵，一般只用一台。 在下列情况时，可以考虑两台泵并联在下列情况时，可以考虑两台泵并联 1. 在流量很大，一台泵达不到所需流量在流量很大，一台泵达不到所需流量 2. 对于需要对于需要50%50%备用率的大型泵可改用两备用率的大型泵可改用两台泵并联，一台备用（共三台）台泵并联，一台备用（共三台） 3. 对某些更大型的泵，可选用能满足对某些更大型的泵，可选用能满足70%70%流量要求的泵并联工作，不用备用泵。流量要求的泵并联工作，不用备用泵。对于重要场合泵的备用率对于重要场合泵的备用率50-100%

25、50-100%；对一般连；对一般连续操续操作的泵作的泵35-50%35-50%备用率即可；间歇式操作的泵，备用率即可；间歇式操作的泵，一般一般不用备用泵不用备用泵 在一台大泵与并联工作（泵并联工作时，能增加在一台大泵与并联工作（泵并联工作时，能增加流量）的两台小泵在流量和扬程相当时，大泵的效率流量）的两台小泵在流量和扬程相当时，大泵的效率高于小泵的效率，故从能量的角度讲，宁可选用一台高于小泵的效率，故从能量的角度讲，宁可选用一台大泵而不用两台小泵。大泵而不用两台小泵。 泵的备用率可以从该泵的工艺流程中的重要型、泵的备用率可以从该泵的工艺流程中的重要型、操作的连续与间歇、泵产品的长期运转可靠性（

26、相对操作的连续与间歇、泵产品的长期运转可靠性（相对于操作条件的苛刻程度）以及维修能力、泵的价格等于操作条件的苛刻程度）以及维修能力、泵的价格等各方面加以考虑。对工作条件恶劣的泵、纯度要求高各方面加以考虑。对工作条件恶劣的泵、纯度要求高的产品的泵、加热炉进料泵、燃料油泵等，需要的产品的泵、加热炉进料泵、燃料油泵等，需要100%100%的备用率；对其他一般连续操作的产品泵、回流泵、的备用率；对其他一般连续操作的产品泵、回流泵、循环泵等，要有循环泵等，要有33-50%33-50%的备用率。对于间歇操作的泵，的备用率。对于间歇操作的泵，一般可以不设备用泵，以减少投资，充分利用现有设一般可以不设备用泵，

27、以减少投资，充分利用现有设备。备。图图4.3 4.3 各类泵的性能范围各类泵的性能范围按水介按水介质绘制质绘制4.2.1.2 风机按其作用原理可以分为风机按其作用原理可以分为容积式容积式和和透平式透平式两类。两类。 容积式容积式：靠活塞作用在气缸内作往复或旋转：靠活塞作用在气缸内作往复或旋转运运 动，使气体体积缩小而提高压力。动，使气体体积缩小而提高压力。 透平式透平式：靠高速旋转的叶轮提高气速和压力，：靠高速旋转的叶轮提高气速和压力，然然 后在扩压器中使速度降下来，把动能后在扩压器中使速度降下来，把动能转转 化为静压能。化为静压能。风机的分类风机的分类1风机的分类风机的分类2 按机械所能达到

28、的压力大小分类为通风机、鼓风按机械所能达到的压力大小分类为通风机、鼓风机、压缩机、真空泵机、压缩机、真空泵 通风机：通风机：排气压力小于排气压力小于0.115MPa, 输送气体输送气体鼓风机：鼓风机：排气压力排气压力0.115-0.4MPa, 输送气体输送气体压缩机：压缩机：排气压力大于排气压力大于0.4MPa, 提高压力提高压力真空泵：真空泵：排气压力接近排气压力接近0MPa 在化工厂中，常常根据风机在生产工艺中的位置和在化工厂中，常常根据风机在生产工艺中的位置和作用以及输送介质的不同而命名，如引风机、排风机、作用以及输送介质的不同而命名，如引风机、排风机、空气鼓风机等。目前，风机类产品已经

29、标准化，除特空气鼓风机等。目前，风机类产品已经标准化，除特殊要求外，一般都根据产品样本选型。殊要求外，一般都根据产品样本选型。风机风机离心风机离心风机罗茨风机罗茨风机轴流风机轴流风机斜流风机斜流风机锅炉引风机锅炉引风机无动力风机无动力风机往复式空气压缩机往复式空气压缩机往复式空气压缩机往复式空气压缩机往复式空气压缩机往复式空气压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机风机的选择风机的选择 选择风机依据选择风机依据工艺条件、物料特性工艺条件、物料特性（腐蚀、爆炸、（腐蚀、爆炸、有无毒性、含尘量）、有无毒性、含尘量）、排气温度、排气量、排气压排气温度、排

30、气量、排气压力等力等参数选择参数选择 在同一型号中，效率最高、能耗最小、价格便宜为在同一型号中，效率最高、能耗最小、价格便宜为最优最优风机选择注意事项风机选择注意事项 选择风机时，选择风机时，风压的计算风压的计算要考虑从管路的要考虑从管路的吸入口吸入口至排出口的压力降至排出口的压力降，并加必要的，并加必要的安全系数安全系数，3% 风机风机标牌上标明的风量大小为标牌上标明的风量大小为标准状态标准状态下的值下的值，选择是应注意将使用工况下的参数选择是应注意将使用工况下的参数换算换算成标准状成标准状态下的值态下的值 风机风机并联或串联使用时，性能会有所降低，设计并联或串联使用时，性能会有所降低，设计

31、时不宜采用时不宜采用，当必须使用时，要选择同型号同性，当必须使用时，要选择同型号同性能的风机能的风机风机选择一般经验风机选择一般经验 一般低压操作，排气压力一般低压操作，排气压力50mmH2O时，宜用轴流时，宜用轴流式风机（流量大）式风机（流量大） 风压风压0.15-0.5kg/cm2时采用罗茨鼓风机时采用罗茨鼓风机 风压风压0.5kg/cm2时采用往复式压缩机，大流量时采用时采用往复式压缩机，大流量时采用离心式压缩机离心式压缩机 立式储罐立式储罐 平底平盖系列平底平盖系列(HG5-1572-85) 立式球形封头系列立式球形封头系列(HG5-1578-85) 900折边锥形底椭圆形盖系列折边锥

32、形底椭圆形盖系列(HG5-1577-85) 卧式储罐卧式储罐 卧式有折边椭圆封头系列卧式有折边椭圆封头系列(HG5-1580-85) 立式圆筒形固定顶储罐系列立式圆筒形固定顶储罐系列(HG21502.1-92) 低压湿式气柜系列低压湿式气柜系列(HG21549-92) 在化工生产中，原料、中间体、产品都需要储存，容器类在化工生产中，原料、中间体、产品都需要储存，容器类设备包括各种型式的储罐、储槽、计量罐、气柜等。这些设设备包括各种型式的储罐、储槽、计量罐、气柜等。这些设备已经有标准设计可供设计者选用。备已经有标准设计可供设计者选用。1. 设计参数设计参数2. 容积容积3. 储罐尺寸的确定储罐尺

33、寸的确定4. 管口方位的确定管口方位的确定5. 确定容器的支撑方式确定容器的支撑方式6. 绘制设备草图（条件图）绘制设备草图（条件图）1. 设计参数设计参数 设计压力设计压力: 由工艺提出由工艺提出 设计温度设计温度: 由工艺提出由工艺提出 公称容积公称容积: 通常根据储存物料的通常根据储存物料的流量流量及及储存时间，加上储存时间，加上 20% 的安全系数的安全系数 公称直径公称直径: 参照常规储罐的高径比或查阅已有的储罐系列参照常规储罐的高径比或查阅已有的储罐系列 腐蚀裕度腐蚀裕度: 根据储罐介质决定根据储罐介质决定 设计载荷设计载荷: 包括风载、雪载荷、灌顶附加载荷及抗震烈度包括风载、雪载

34、荷、灌顶附加载荷及抗震烈度 材质选择材质选择: 根据介质物性、工艺条件选择碳钢、不锈钢、根据介质物性、工艺条件选择碳钢、不锈钢、 搪瓷、或非金属材料搪瓷、或非金属材料 储罐形式储罐形式: 根据介质物性、工艺条件及容积确定根据介质物性、工艺条件及容积确定 储罐台数储罐台数: 由生产产量决定由生产产量决定2. 容积容积确定容积的依据确定容积的依据 物料的流量物料的流量 储存时间储存时间 1) 原料的来源与运输方法原料的来源与运输方法 2) 储罐使用的场合储罐使用的场合 容积设计的依据流量容积设计的依据流量M3/ /H, ,储存时间，影响储存时间，影响储存时间的因素储存时间的因素 ， 不同的工艺要求

35、储罐的容不同的工艺要求储罐的容量差别很大量差别很大不同的工艺要求储罐的容量不同的工艺要求储罐的容量1. 储存储存原料或产品原料或产品，全厂性全厂性的储罐至少的储罐至少一个月一个月的储的储量；量；车间车间储罐至少储罐至少半个月半个月的储量的储量2. 液体产品液体产品储罐一般设计储罐一般设计至少一周至少一周的产品量的产品量3. 气柜气柜可以设计可以设计两天或多天两天或多天的产量的产量4.中间产品中间产品储罐一般考虑储罐一般考虑一昼夜一昼夜的储量的储量5. 计量罐计量罐：一般用于间歇生产，：一般用于间歇生产，容积根据每一批次容积根据每一批次 物料的存放量及存放时间定物料的存放量及存放时间定6. 回流

36、罐回流罐：一般考虑：一般考虑5-10min左右的液体保存量左右的液体保存量, ,做做冷凝液封用冷凝液封用3. 储罐尺寸的确定储罐尺寸的确定1) 定型设备定型设备：根据计算的容积，手册中查标准化设备：根据计算的容积，手册中查标准化设备的有关尺寸的有关尺寸2) 非定型设备非定型设备：根据：根据计算容积计算容积，考虑，考虑装料系数和高径装料系数和高径比比装料系数与高径比装料系数与高径比 装料系数是防止物料溢出的安全系数，与物料种类和操作装料系数是防止物料溢出的安全系数，与物料种类和操作条件相关。一般储槽、计量槽取条件相关。一般储槽、计量槽取0.8-0.9，搅拌反应器取，搅拌反应器取0.7-0.85，

37、对沸腾操作或易发泡的反应器取，对沸腾操作或易发泡的反应器取0.4-0.6。 高径比一般取高径比一般取 H:D = 1 2椭圆封头椭圆封头锥形封头锥形封头4. 管口方位的确定管口方位的确定 储罐的管口主要有：储罐的管口主要有：进料、出料、温度、压力（真进料、出料、温度、压力（真空）、放空、液面计、排液、以及人孔、手孔等空）、放空、液面计、排液、以及人孔、手孔等 根据储根据储罐的大小及进出口流量罐的大小及进出口流量决定各管口尺寸与数决定各管口尺寸与数量量 管口方位的安排应该有管口方位的安排应该有利于工艺管道的布置利于工艺管道的布置管口方位管口方位5. 确定容器的支撑方式确定容器的支撑方式 容器分为

38、容器分为立式立式和和卧式卧式 裙座：裙座：支撑重量较大的立式容器支撑重量较大的立式容器 鞍座：鞍座：支撑重量较大的卧式容器支撑重量较大的卧式容器 三角支座：三角支座：支撑重量较小的立式容器支撑重量较小的立式容器 悬挂式支座：悬挂式支座：支撑重量、容积小的立式支撑重量、容积小的立式 容器容器群座群座鞍式支座鞍式支座悬挂式支座悬挂式支座7. 绘制设备条件图绘制设备条件图 标注尺寸标注尺寸 对对非标设备非标设备，绘制设备的绘制设备的外形轮廓图外形轮廓图，标注标注一切相关尺寸，填写设计条件表一切相关尺寸，填写设计条件表，向设备设，向设备设计人员提出设计条件计人员提出设计条件 对对定型设备定型设备，可以

39、选用，可以选用标准图系列的有关图标准图系列的有关图纸纸，将工艺要求的管口方位、支座等与标准，将工艺要求的管口方位、支座等与标准的管口方位及支座图进行的管口方位及支座图进行对照对照，如有不符，如有不符，按工艺要求的管口方位订货，提出相应的订按工艺要求的管口方位订货，提出相应的订货要求货要求 设备条件图（设备条件图（视图视图）设备条件图（设备条件图（技术特性表技术特性表） 换热器的分类换热器的分类 换热器设计的基本原则换热器设计的基本原则 化工生产中，传热是十分普遍的，传热设备占化工生产中，传热是十分普遍的，传热设备占据极为重要的地位，它是应用最为广泛的设备之一。据极为重要的地位，它是应用最为广泛

40、的设备之一。物料的加热、冷却、蒸发、冷凝、蒸馏等都要通过物料的加热、冷却、蒸发、冷凝、蒸馏等都要通过传热设备进行热交换。换热器的种类很多，大都已传热设备进行热交换。换热器的种类很多，大都已有标准设计，可供设计者设计时选用有标准设计，可供设计者设计时选用 按按工艺用途分类工艺用途分类：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、空冷器等沸器、空冷器等 根据冷热流体的根据冷热流体的热量交换方式分类热量交换方式分类：间壁式、直接式、蓄：间壁式、直接式、蓄热式等三类热式等三类 间壁式换热器可分为管式换热器（间壁式换热器可分为管式换热器（承压能力高承压能力高）及板式换）及

41、板式换热器（热器（承压能力低承压能力低） -1 换热器分类换热器分类A.间壁间壁式换热器两股流体被一种金属或非金属隔开，彼式换热器两股流体被一种金属或非金属隔开，彼此不接触，热量传递通过设备壁面进行，间壁式换热此不接触，热量传递通过设备壁面进行，间壁式换热器的结构形式有很多，可以分为板式和管式两种，管器的结构形式有很多，可以分为板式和管式两种，管式换热器有列管式、蛇管式、套管式、喷淋式、翅片式换热器有列管式、蛇管式、套管式、喷淋式、翅片式等，板式换热器有夹套式、平板式、螺旋板式式等，板式换热器有夹套式、平板式、螺旋板式 等。等。B. 直接直接式换热器冷热两股流体直接接触，在混合过程中式换热器冷

42、热两股流体直接接触，在混合过程中进行热交换，这种换热器传热效果好，设备简单，使进行热交换，这种换热器传热效果好，设备简单，使用方便，一般用于气体冷却、水蒸气冷凝。用方便，一般用于气体冷却、水蒸气冷凝。C. 蓄热蓄热式换热器冷热两股流体交替通过蓄热层，以达到式换热器冷热两股流体交替通过蓄热层，以达到传热的目的，这种设备简单，可耐高温，但设备体积传热的目的，这种设备简单，可耐高温，但设备体积较大，一般用于气体的余热利用。较大，一般用于气体的余热利用。 其中其中间壁间壁式换热器是目前应用最多的。式换热器是目前应用最多的。换热器图示换热器图示列管式换热器列管式换热器螺旋板式换热器螺旋板式换热器套管式换

43、热器套管式换热器喷淋管式换热器喷淋管式换热器板式换热器板式换热器夹套式换热器夹套式换热器螺旋板式换热器螺旋板式换热器卧式安装卧式安装立式安装立式安装 -2 换热器设计的基本原则换热器设计的基本原则1. 基本要求基本要求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. 标准化原则标准化原则工艺要求的传热面积工艺要求的传热面积较高的传热效率较高的传热效率小流体阻力小流体阻力1. 基本要求基本要求 换热器设计要换热器设计要满足工艺操作条件满足工艺操作条件，能长期运转，能长期运转，安安全可靠全可靠，不泄漏，不泄漏，维修清洗方便

44、，满足工艺要求的维修清洗方便，满足工艺要求的传热面积，尽量有较高的传热效率，流体阻力尽量传热面积，尽量有较高的传热效率，流体阻力尽量小，满足工艺布置的安装尺寸要求小，满足工艺布置的安装尺寸要求 经济上合理经济上合理2. 介质流程介质流程 腐蚀性介质走管程腐蚀性介质走管程，可以降低对外壳材质的要求；，可以降低对外壳材质的要求； 毒性介质走管程毒性介质走管程，泄漏的几率小；，泄漏的几率小；易结垢的介质易结垢的介质走管程走管程便于清洗和清扫；便于清洗和清扫； 压力较高的介质走管程压力较高的介质走管程，这样可以减少对壳体的，这样可以减少对壳体的机械强度要求；机械强度要求； 温度高的介质走管程温度高的介

45、质走管程，可以改变材质，满足介质，可以改变材质，满足介质要求；要求； 粘度较大、流量小的介质走壳程粘度较大、流量小的介质走壳程，可提高传热系，可提高传热系数；数； 从压力降考虑，雷诺数小的走壳程从压力降考虑，雷诺数小的走壳程3. 终端温差终端温差（经济合理和传热效率经济合理和传热效率） 热端的热端的温差温差应在应在200C以上；以上； 用水或其它冷却介质冷却时，冷端用水或其它冷却介质冷却时，冷端温差温差可以小一些，但不要可以小一些，但不要低于低于50C； 当用冷却剂冷凝工艺流体时，冷却剂的进口温度应当高于工当用冷却剂冷凝工艺流体时，冷却剂的进口温度应当高于工艺流体中最高凝点组分的凝点艺流体中最

46、高凝点组分的凝点50C以上；以上； 空冷器的最小温差应大于空冷器的最小温差应大于200C； 冷凝含有惰性气体的流体时，冷却剂出口温度至少比冷凝组冷凝含有惰性气体的流体时，冷却剂出口温度至少比冷凝组分的露点低分的露点低50C。4. 流速流速 在换热器内，一般希望采用较在换热器内，一般希望采用较高高的的流速流速，这样可以，这样可以提高传热效率提高传热效率，有利于冲刷污垢和沉积。但，有利于冲刷污垢和沉积。但流速过流速过大，磨损严重大，磨损严重，甚至造成，甚至造成设备震动设备震动，影响影响操作和使操作和使用用寿命寿命，能量消耗能量消耗也将增加。因此，比较适宜的流也将增加。因此，比较适宜的流速应该经过经

47、济核算来确定。速应该经过经济核算来确定。a. 流体在流体在直管内直管内常见的流速常见的流速流体流体流速流速冷却水（淡水）冷却水（淡水）0.7-3.5m/s冷却用海水冷却用海水0.7-2.5m/s低粘度油类低粘度油类0.5-1.8m/s粘度油类粘度油类0.5-1.5m/s油类蒸气油类蒸气5.0-15m/s气液混合流体气液混合流体2.0-6.0m/sb. 壳程内壳程内常见适宜流速常见适宜流速流体流体流速流速水及水溶液水及水溶液0.5-1.5m/s低粘度油低粘度油0.4-1.0m/s高粘度油高粘度油0.3-0.8m/s油蒸气油蒸气3.0-6.0m/s气液混合流体气液混合流体0.5-3.0m/s5.

48、压力降压力降 压力降一般随着操作压力的不同而有一个大致的范压力降一般随着操作压力的不同而有一个大致的范围，压力降的影响因素有很多围，压力降的影响因素有很多, 视具体工艺要求而定。视具体工艺要求而定。6. 传热系数传热系数 传热面两侧的传热膜系数传热面两侧的传热膜系数1、2如相差很大时，如相差很大时，较小的一侧较小的一侧将成将成为控制传热效果的主要因素为控制传热效果的主要因素，设，设计换热器时，应该设法增大该侧的传热膜系数。计换热器时，应该设法增大该侧的传热膜系数。 计算传热面积时，常以计算传热面积时，常以小的一侧为准。小的一侧为准。 增加传热膜系数的方法通常是：缩小通道截面积，增加传热膜系数的

49、方法通常是：缩小通道截面积，以增大流速；增设挡板或促进产生湍流的插入物；以增大流速；增设挡板或促进产生湍流的插入物；管壁上增加翅片，提高湍流程度也增大了传热面积；管壁上增加翅片，提高湍流程度也增大了传热面积；糙化传热表面，用沟槽或多孔表面，对于冷凝沸腾糙化传热表面，用沟槽或多孔表面，对于冷凝沸腾等有相变的传热过程来说，可以获得很大的膜系数。等有相变的传热过程来说，可以获得很大的膜系数。7. 污垢系数污垢系数 换热器在使用过程中，会在壁面上产生污垢，在换热器在使用过程中，会在壁面上产生污垢，在设计换热器时要慎重考虑流速和壁温的影响。从设计换热器时要慎重考虑流速和壁温的影响。从工艺上工艺上降低污垢

50、系数降低污垢系数，如，如改进水质，消除死区，改进水质，消除死区，增加流速，防止局部过热增加流速，防止局部过热等。等。 污垢系数污垢系数又称为污垢热阻，我根据对对流传热系数的物理又称为污垢热阻，我根据对对流传热系数的物理意义的理解，个人理解污垢系数的物理意义是单位时间内每意义的理解，个人理解污垢系数的物理意义是单位时间内每传递传递1 1焦耳的能量，在焦耳的能量，在1 1平方米的污垢两侧所形成的温度差。平方米的污垢两侧所形成的温度差。污垢系数污垢系数增加会造成传热速率下降，计算传热系数增加会造成传热速率下降，计算传热系数K时，一时，一般不可以忽略般不可以忽略污垢系数污垢系数 。污垢系数污垢系数大小