第六章-设备的选型及其工艺设计.课件.ppt
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- 第六 设备 选型 及其 工艺 设计 课件
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1、21:44设计概论化工制图 121:44设计概论化工制图 2工厂基本建设过程工厂基本建设过程 1 1、可、可行行性研究性研究 2 2、初步设计、初步设计 3 3、施工图设计、施工图设计 4 4、施工、试车、施工、试车、 验收验收 1 1、厂址选择、厂址选择 2 2、总平面设计、总平面设计 3 3、工艺设计、工艺设计1 1、工艺流程设计、工艺流程设计2 2、化工计算、化工计算3 3、设备的选型与设计、设备的选型与设计4 4、车间布置设计、车间布置设计5 5、管道设计、管道设计6 6、公用工程、公用工程7 7、向有关专业提供条件、向有关专业提供条件8 8、工程概预算、工程概预算9 9、技术经济分析
2、、技术经济分析1010、安全生产与环境保护、安全生产与环境保护21:44设计概论化工制图 3 工艺流程设计是工厂设计的核心工艺流程设计是工厂设计的核心;而;而设备设备选型及其工艺设计选型及其工艺设计,是工艺流程设计的主体是工艺流程设计的主体。 本章主要从工艺设计的角度对本章主要从工艺设计的角度对设备的选型设备的选型原则原则、设计计算的一般程序及有关注意问题设计计算的一般程序及有关注意问题作扼要介绍作扼要介绍。以确定。以确定设备的类型设备的类型、规格、尺、规格、尺寸和台数。寸和台数。 关于关于设备设计的方法可参考有关化学工程设备设计的方法可参考有关化学工程书籍书籍。 第六章第六章 设备选型及其工
3、艺设计设备选型及其工艺设计21:44设计概论化工制图 4 第一节第一节 设备分类与选型原则设备分类与选型原则一、设备分类一、设备分类1 1、专用设备、专用设备: :主物料主物料, ,半成品半成品, ,产品直接经过的产品直接经过的, ,有技术参数要求的设备。有技术参数要求的设备。2 2、通用设备、通用设备: :机械工业部主管生产的泵机械工业部主管生产的泵, ,通风机通风机, ,压缩机压缩机, , 离心机离心机, ,输送机。输送机。3 3、非标准设备、非标准设备: :规格和材质都不固定的辅助设备。规格和材质都不固定的辅助设备。二、选型原则二、选型原则1 1、满足工艺要求、满足工艺要求: :力求技术
4、先进力求技术先进, ,经济合理。经济合理。2 2、设备成熟可靠、设备成熟可靠: :设备成熟设备成熟, ,设备材质可靠。设备材质可靠。3 3、尽量采用国产设备、尽量采用国产设备: :节约外汇节约外汇, ,促进机械制造促进机械制造业发展。业发展。21:44设计概论化工制图 5 第二节第二节 泵的选择泵的选择21:44设计概论化工制图 6一一、泵的分类和特性、泵的分类和特性1 1、泵的分类、泵的分类 1)1)根据作用于液体的原理根据作用于液体的原理, ,泵可分为两种类型泵可分为两种类型 容积式类型容积式类型: :如往复泵如往复泵, ,齿轮泵齿轮泵, ,螺杆泵螺杆泵, ,水环泵水环泵 叶片式类型叶片式
5、类型: :离心泵离心泵, ,旋涡泵旋涡泵, ,轴流泵。轴流泵。 2)2)按使用性能分类按使用性能分类 水泵水泵, ,油泵油泵, ,砂泵砂泵, ,泥浆泵。泥浆泵。 3)3)按结构特点分类按结构特点分类 齿轮泵齿轮泵, ,螺杆泵螺杆泵, ,立式泵立式泵, ,卧式泵。卧式泵。还有一种喷射泵还有一种喷射泵: :特点无运动部件特点无运动部件, ,结构简单不易损坏。结构简单不易损坏。21:44设计概论化工制图 7 2 2、泵的特性、泵的特性( (离心泵离心泵) ) 1) 1)液体排出状态液体排出状态: :流率的均匀性。流率的均匀性。 2) 2)液体品质液体品质: :流体的均匀性。流体的均匀性。 3) 3)
6、允许吸入真空高度允许吸入真空高度:4-8:4-8米。米。 4) 4)扬程扬程:6-600:6-600米。米。 5) 5)体积流量体积流量: :流量的大小。流量的大小。 6) 6)流量与扬程的关系流量与扬程的关系: :流量小扬程大。流量小扬程大。 7) 7)构造特点构造特点: :体积大小体积大小, ,运行平稳运行平稳, ,简单易修。简单易修。 8) 8)流量与轴功率关系流量与轴功率关系: :流量减小流量减小, ,轴功率减小。轴功率减小。21:44设计概论化工制图 8二、选二、选泵的原则和程序泵的原则和程序1 1、选、选泵原则泵原则1)1)综合考虑泵流量综合考虑泵流量: :变化范围富裕能力最大流量
7、变化范围富裕能力最大流量。2)2)根据要求确定扬程根据要求确定扬程: :取正常扬程的取正常扬程的1.05-1.11.05-1.1倍倍。3)3)根据流体输送设备的特性曲线确定泵型根据流体输送设备的特性曲线确定泵型: : 离心泵离心泵: :流量大流量大, ,扬程低扬程低, ,粘度不大于粘度不大于6.56.5 旋涡泵旋涡泵: :流量小流量小, ,扬程低扬程低, ,粘度不大于粘度不大于0.350.35 容积泵容积泵: :流量小流量小, ,扬程高扬程高, ,粘度不大于粘度不大于0.010.014)4)计算装置的有效气蚀余量计算装置的有效气蚀余量: :必须使泵入口的压必须使泵入口的压头高于物料在输送条件下
8、的饱和蒸汽压相应头高于物料在输送条件下的饱和蒸汽压相应的压头的压头, ,减压塔塔底泵气蚀安全系数至少取减压塔塔底泵气蚀安全系数至少取1.31.3。sm /1024sm /2sm /102421:44设计概论化工制图 9 需要效气蚀余量计算公式需要效气蚀余量计算公式: :hZgPP00需要气蚀余量0pZ21:44设计概论化工制图 102 2、选、选泵的方法及步骤泵的方法及步骤( (参考附录参考附录2 2选选泵泵) ) 1) 1)确定基本参数确定基本参数: :介质物性介质物性, ,操作条件操作条件, ,位置位置。 2) 2)确定确定流量和扬程流量和扬程: :流量流量1.21.2倍倍, ,大于所需扬
9、程。大于所需扬程。 3) 3)选择泵型和型号选择泵型和型号: :根据样本和说明书选泵型。根据样本和说明书选泵型。 4) 4)核算泵的性能核算泵的性能: :符合工艺要求符合工艺要求。 5) 5)确定泵的安装高度确定泵的安装高度: :不发生气蚀不发生气蚀。 6) 6)选择泵的材料和轴封选择泵的材料和轴封: :根据根据介质腐蚀性介质腐蚀性选择。选择。 7) 7)计算泵的计算泵的轴功率轴功率: : 8) 8)确定冷却水耗用量确定冷却水耗用量: : 9) 9)选用电动机选用电动机: : 10) 10)确定泵的台数确定泵的台数: :考虑备台考虑备台。 11) 11)填写泵规格表填写泵规格表: :各项数据汇
10、总各项数据汇总。21:44设计概论化工制图 11 第三节第三节 换热器的选型及其工艺设计换热器的选型及其工艺设计 21:44设计概论化工制图 12一、换热器的结构特点一、换热器的结构特点 1 1、管壳式换热器、管壳式换热器: :应用最广泛应用最广泛, ,最成熟的换热器最成熟的换热器, ,管管 板板, ,浮头浮头,U,U型管。耐高温高压但结构复杂。型管。耐高温高压但结构复杂。 2 2、夹套式换热器、夹套式换热器: :结构简单结构简单, ,传热面积及系数小。传热面积及系数小。 3 3、套管式换热器、套管式换热器: :结构简单结构简单, ,连接处易泄漏。连接处易泄漏。 4 4、板式换热器、板式换热器
11、: :传热系数大传热系数大, ,但不耐高温高压。但不耐高温高压。 5 5、螺旋板式换热器、螺旋板式换热器: :传热系数大传热系数大, ,但不易检修。但不易检修。二、管壳式换热器选择中应注意的问题二、管壳式换热器选择中应注意的问题 1 1、流体在管内外的选择、流体在管内外的选择 管程管程:1):1)不清洁粘度大流体不清洁粘度大流体 2)2)腐蚀性强流体腐蚀性强流体 3)3)有压力的流体有压力的流体 4)4)流量小流体流量小流体 5)5)与外界温差大的流体与外界温差大的流体 壳程壳程: :饱和蒸汽宜走壳程饱和蒸汽宜走壳程21:44设计概论化工制图 13 2 2、热补偿的选择、热补偿的选择 补偿方法
12、补偿方法: :补偿圈补偿圈,U,U形管形管, ,浮头浮头, ,一般采用一般采用U U形形 膨胀节。膨胀节。3 3、管程数、壳程数的选择、管程数、壳程数的选择 管程数管程数:1,2,4,6,8,10,12:1,2,4,6,8,10,12七种。七种。 壳程数壳程数: :多达多达6 6 管壳。管壳。4 4、管壳长径比的选择、管壳长径比的选择 卧式卧式:6-10:6-10最常见最常见 立式立式:4-6:4-6为宜为宜5 5、折流板的选择、折流板的选择 折流板有弓型和圆型两种折流板有弓型和圆型两种, ,弓型分单弓弓型分单弓, ,双弓双弓, ,三弓三种三弓三种, ,高度为直径的高度为直径的20-4520-
13、45, ,折流板间距折流板间距不应小于圆筒内径的五分之一不应小于圆筒内径的五分之一, ,且不小于且不小于50mm50mm。21:44设计概论化工制图 14三、管壳式换热器设计中有关参数的确定三、管壳式换热器设计中有关参数的确定 1 1、传热系数、传热系数K:K-AK:K-A给热给热校核校核K K。 2 2、传热面积、传热面积A:A:应比计算值大应比计算值大10-2010-20。 3 3、污垢热阻系数、污垢热阻系数R RS S : :尽可能引用经验数据。尽可能引用经验数据。 4 4、传热壁温与定性温度、传热壁温与定性温度: :壁温决定定性温度。壁温决定定性温度。 5 5、流速选择、流速选择: :
14、参照常用速度范围参照常用速度范围, ,高振动耗能。高振动耗能。 6 6、流体进、出口温度的确定、流体进、出口温度的确定: :冷却水进、出冷却水进、出 温升温升5-105-10。 21:44设计概论化工制图 15四、管壳式换热器的选用四、管壳式换热器的选用 1 1、标准换热器型号的表示方法、标准换热器型号的表示方法 AES500-1.6-54-6/25-4IAES500-1.6-54-6/25-4I 2 2、标准换热器的选用程序、标准换热器的选用程序 1) 1)确定基本参数确定基本参数: :流量流量, ,温度温度, ,压力压力, ,物性数据。物性数据。 2)2)选择换热器类型选择换热器类型 3)
15、3)确定流体在空间的流向确定流体在空间的流向 4)4)计算定性温度及在该温度下的有关物性数据计算定性温度及在该温度下的有关物性数据 5) 5)计算热负荷计算热负荷 6) 6)选用传热系数选用传热系数K K值或计算值或计算K K值值 7) 7)计算有效平均温差计算有效平均温差 8)8)计算所需传热面积计算所需传热面积:10-20:10-20的安全系数的安全系数 9) 9)确定所需设备台数确定所需设备台数: :根据传热面积确定设备台数。根据传热面积确定设备台数。 10) 10)计算压力降计算压力降: :在工艺允许范围内。在工艺允许范围内。21:44设计概论化工制图 16五、管壳式换热器的工艺设计五
16、、管壳式换热器的工艺设计 1 1、计算定性温度、查出定性温度下有关物性、计算定性温度、查出定性温度下有关物性数据。数据。 2 2、计算热负荷、计算热负荷Q Q 3 3、确定在空间的流向、确定在空间的流向 4 4、计算有效平均温差、计算有效平均温差 5 5、选取传热系数或假设一个传热系数、选取传热系数或假设一个传热系数K K值值 6 6、计算传热面积、计算传热面积 7 7、由传热面积初定设备结构尺寸、由传热面积初定设备结构尺寸 1)1)选用换热管规格选用换热管规格, ,算出换热管总长。算出换热管总长。 2) 2)确定换热管段长确定换热管段长, ,求出换热管数。求出换热管数。 3) 3)已知管程流
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