化工设计第2章设备的工艺设计及化工设备图课件.ppt

1、19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院119:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院24 设备的工艺设计及化工设备图设备的工艺设计及化工设备图 化工设备选用及工艺设计的一般原则化工设备选用及工艺设计的一般原则 化工设备的选用化工设备的选用 非定型设备设计的主要程序非定型设备设计的主要程序 化工设备图化工设备图 19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学

2、院34-1 化工设备选用及工艺设计的一般原则化工设备选用及工艺设计的一般原则 化工设备类型：化工设备类型：标准设备（定型设备）标准设备（定型设备）非标准设备（非定型设备非标准设备（非定型设备）19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院工艺设备的设计与选择的目的工艺设备的设计与选择的目的 决定决定车间内所有工艺设备的车间内所有工艺设备的台数，型式台数，型式和主要尺寸和主要尺寸 据此，着手进行据此，着手进行车间布置设计车间布置设计，并为下，并为下一步一步施工图设计施工图设计以及以及其他非工艺设计其他非工艺设计项项目目

3、提供提供足够的相关足够的相关条件条件。19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院化工设备设计与选择的主要任务化工设备设计与选择的主要任务 标准设备或定型设备选择（规格、型标准设备或定型设备选择（规格、型号）号）非标准设备或非定型设备的设计（主非标准设备或非定型设备的设计（主要尺寸、给设备设计人员提条件）要尺寸、给设备设计人员提条件）编制化工设备一览表编制化工设备一览表19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院表表4.1 工艺设备一览

4、表工艺设备一览表序号设备位号设备名称及规格型号材质操 作参 数单位数量重量来源备注温度压力12345678910 111219:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院7 选型和工艺设计的原则：选型和工艺设计的原则：(1)合理性合理性。(2)先进性先进性。(3)安全性安全性。(4)经济性。经济性。19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院经济合理经济合理 设备投资省设备投资省，易于加工、维修和更新，易于加工、维修和更新，没有特殊的维护要

5、求，没有特殊的维护要求，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，考虑是否易于被国内吸收和改造利用，避免是否易于被国内吸收和改造利用，避免盲目性盲目性19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院技术先进技术先进 设备必须设备必须满足工艺的一般要求满足工艺的一般要求；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、工艺控制水平相水平相适应，并充分发挥设备的能力适应，并充分发挥设备的能力 要求设备要求设备运转可靠运转可靠，控制水平、生产能力、

6、，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转化率、收率、效益等要尽可能的达到先进水平水平19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院操作安全操作安全 设备要运转可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐设备要运转可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐患，对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求患，对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求 工人在操作时，劳动强度要小，尽量避免高温高工人在操作时，劳动强度要小，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19:17化工设计

7、（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院设备的技术经济指标设备的技术经济指标 单位生产能力单位生产能力 消耗系数消耗系数 设备价格设备价格 管理费用管理费用 产品总成本产品总成本19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院设备结构的要求设备结构的要求 强度强度：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 刚度刚度：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 耐久性耐久性：设备的使

8、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10-12年，高压设备为年，高压设备为20-25年年 密封性密封性：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 用材和制造用材和制造：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 操作和检修操作和检修：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 运输方便运输方便：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

9、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19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院134-2 化工设备的选用化工设备的选用 定型设备的选择方法及原则定型设备的选择方法及原则 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，设备选型依据有关手册和生产厂家的产品目录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，对供应紧张的备件，最好在订货时情况，对供应紧张的备件

10、，最好在订货时也订购备件也订购备件 定型设备的选择，按其生产能力，一般偏定型设备的选择，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高一个等级选用，也可以按工厂的近期发展要求选配展要求选配 19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院14一、物料输送设备的选择一、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：常规的设备为各种泵种泵 气体物料输送、压缩、制冷设备气体物料输送、压缩、制冷设备：常：常规的设备为风机、压缩机、真空泵、规的设备为风机、压缩机、真空泵、制冷机等制冷机等 固体

11、物料输送设备固体物料输送设备：常规的设备为各：常规的设备为各种给料机械设备、气流输送设备种给料机械设备、气流输送设备 其他其他：惰性气体压送或真空吸送液体：惰性气体压送或真空吸送液体以及气体输送固体等以及气体输送固体等19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院（一）液体物料输送设备（一）液体物料输送设备-泵的选择泵的选择 泵按其作用于液体原理的不同，分三泵按其作用于液体原理的不同，分三类：类：容积式流体输送泵容积式流体输送泵 叶片式输送泵叶片式输送泵 流体动力泵流体动力泵19:17化工设计（2005-2006学年

12、)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院图图4.1 泵的分类泵的分类19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院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作室的容积产生周期性变化，对流体，对流体产生挤压作用，进而将其吸入或压出。产生挤压作用，进而将其吸入或压出。如往复泵、齿轮泵、转子泵如往复泵、齿轮泵、转子泵电动往复泵齿轮泵齿轮泵转子转子泵泵19:17化工设计（2005-2006学年)Desig

13、n of Chemical Engineering 化工与生物技术学院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系列产品立式轴流泵系列产品离心旋涡泵离心旋涡泵19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院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”作为动作为动力来输送液体力来输送液

14、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19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院各类泵的特点各类泵的特点 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19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院泵的选择泵的选择 泵的选择依据泵的

15、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19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院（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装置系统的管路布置条件条件)等等19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院流量流量

16、 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。它是泵选择的重要依据之一，与整个装置的生产选择的重要依据之一，与整个装置的生产能力要求相协调能力要求相协调 叶片式泵的流量与扬程有关，这种关系叫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做离心泵的特征曲线 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、流量曲线相交处的管网系统所需的扬程、流量曲线相交处的流量值流量值19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical E

17、ngineering 化工与生物技术学院扬程扬程 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19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chem

18、ical Engineering 化工与生物技术学院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、以及介质介质中固体颗粒的直径和含量、气体的含量中固体颗粒的直径和含量、气体的含量等，等，涉及到涉及到泵的类型选择、扬程泵的类型选择、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，是考虑泵的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19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生

19、物技术学院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、吸入侧的侧的最低液面最低液面、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、数量规格、材料、管件规格、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，当已经给定系统的扬程时，可以不必进行计算的扬程时，可以不必进行计算19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院操作条件操作条件 操作条件的内容包括：操作温度、饱和蒸操作条件的内容包括：操作温度、饱和蒸气压、吸入侧

20、容器内的压力、排出侧容器气压、吸入侧容器内的压力、排出侧容器内的压力、环境温度、操作是连续还是间内的压力、环境温度、操作是连续还是间断、泵的地理位置等断、泵的地理位置等19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院（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19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院（4）确定泵的台数和

21、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 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 对于需要对于需要50%备用率的大型泵可改用两台泵备用率的大型泵可改用两台泵并联，一台备用（共三台）并联，一台备用（共三台）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%流量流量要求的泵并联工作，不用备用泵。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%；对一般连续操；对一般连续操作的泵作的泵35-50

22、%备用率即可；间歇式操作的泵，一般备用率即可；间歇式操作的泵，一般不用备用泵不用备用泵 19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院（二）气体输送、压缩设备（二）气体输送、压缩设备 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和透平容积式和透平式式两类。两类。前者靠活塞作用在气缸内作往复或旋转运前者靠活塞作用在气缸内作往复或旋转运动，使气体体积缩小而提高压力，后者靠动，使气体体积缩小而提高压力，后者靠高速旋转的叶轮提高气速和压力，然后在高速旋转的叶轮提高气速和压力，然后在扩压器中使速度降下来，把动能转化为

23、压扩压器中使速度降下来，把动能转化为压力能。力能。19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院风机的分类风机的分类19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院风机的分类风机的分类2 按机械所能达到的压力大小分类为通风机、按机械所能达到的压力大小分类为通风机、鼓风机、压缩机、真空泵鼓风机、压缩机、真空泵 通风机：排气压力小于通风机：排气压力小于0.115MPa,输送气体输送气体 鼓风机：排气压力鼓风机：排气压力0.115-0.4MPa,输

24、送气体输送气体 压缩机：排气压力大于压缩机：排气压力大于0.4MPa,提高压力提高压力 真空泵：排气压力接近真空泵：排气压力接近0MPa19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院风机风机离心风机罗茨风机轴流风机斜流风机锅炉引风机19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院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、（腐蚀、爆炸、有无毒性、含尘量）、爆炸、有无毒性、含尘量）、排气温度、排气温

25、度、排气量、排气压力等排气量、排气压力等参数选择参数选择 在同一型号中，效率最高、能耗最小、价在同一型号中，效率最高、能耗最小、价格便宜为最优格便宜为最优19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院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至排出口的压力降吸入口至排出口的压力降，并加必要的，并加必要的安安全系数全系数，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下的值的值，选择是应注意将使用工况下的参数，选择是应注意

26、将使用工况下的参数换算换算成标准状态下的值成标准状态下的值 风机风机并联或串联使用时，性能会有所降低，并联或串联使用时，性能会有所降低，设计时不宜采用设计时不宜采用，当必须使用时，要选择，当必须使用时，要选择同型号同性能的风机同型号同性能的风机19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院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，时，宜用轴流式风机宜用轴流式风机 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

27、往复式压缩机，大时采用往复式压缩机，大流量时采用离心式压缩机流量时采用离心式压缩机19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院二、容器类设备的选择二、容器类设备的选择 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(HG2150

28、2.1-92)低压湿式气柜系列低压湿式气柜系列(HG21549-92)19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院储罐设计储罐设计 设计参数设计参数 容积容积 储罐尺寸的确定储罐尺寸的确定 管口方位的确定管口方位的确定 确定容器的支撑方式确定容器的支撑方式 绘制设备草图（条件图）绘制设备草图（条件图）19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院设计参数设计参数 设计压力，由工艺提出设计压力，由工艺提出 设计温度，由工艺提出设计温度，由工

29、艺提出 公称容积，通常根据储存物料的公称容积，通常根据储存物料的流量流量及及储存时间，储存时间，加上加上20%的安全系数的安全系数 公称直径，参照常规储罐的高径比或查阅已有的公称直径，参照常规储罐的高径比或查阅已有的储罐系列储罐系列 腐蚀裕度，根据储罐介质决定腐蚀裕度，根据储罐介质决定 设计载荷，包括风载、雪载荷、灌顶附加载荷及设计载荷，包括风载、雪载荷、灌顶附加载荷及抗震烈度抗震烈度 材质选择，根据介质物性、工艺条件选择碳钢、材质选择，根据介质物性、工艺条件选择碳钢、不锈钢、搪瓷、或非金属材料不锈钢、搪瓷、或非金属材料 储罐形式，根据介质物性、工艺条件及容积确定储罐形式，根据介质物性、工艺条

30、件及容积确定 储罐台数储罐台数19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院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 原料的来源与运输方法原料的来源与运输方法 储罐使用的场合储罐使用的场合19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院不同的工艺要求储罐的容量不同的工艺要求储罐的容量 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一个月月的储量；的储量；车间车间储罐至少储罐至少半个月半个

31、月的储量的储量 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 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 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 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 回流罐回流罐：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19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院储罐尺寸的确定储罐尺寸

32、的确定 定型设备定型设备：根据计算的容积，手册中查标：根据计算的容积，手册中查标准化设备的有关尺寸准化设备的有关尺寸 非定型设备非定型设备：根据：根据计算容积计算容积，考虑，考虑装料系装料系数和高径比数和高径比19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院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、计物料种类和操作条件相关。一般储槽、计量槽取量槽取0.8-0.9，搅拌反应器取，搅拌反应器取0.7-0.85，对，对沸腾操作或

33、易发泡的反应器取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=1-219:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院管口方位的确定管口方位的确定 储罐的管口主要有：进料、出料、温度、储罐的管口主要有：进料、出料、温度、压力（真空）、放空、液面计、排液、以压力（真空）、放空、液面计、排液、以及人控、手孔等及人控、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决定各管口尺寸与数量尺寸与数量 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利于工艺管道的布置置19:

34、17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院确定容器的支撑方式确定容器的支撑方式 立式或卧式立式或卧式 裙座、鞍座、三角支座等裙座、鞍座、三角支座等19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院绘制设备草图（条件图）绘制设备草图（条件图）标注尺寸标注尺寸 对对非标设备非标设备，绘制设备的外形轮廓图绘制设备的外形轮廓图，标注一切标注一切相关尺寸，填写设计条件表相关尺寸，填写设计条件表，向设备设计人员提，向设备设计人员提出设计条件出设计条件 对对定

35、型设备定型设备，可以选用，可以选用标准图系列的有关图纸标准图系列的有关图纸，将工艺要求的管口方位、支座等与标准的管口方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位及支座图进行对照对照，如有不符，按工艺要求的，如有不符，按工艺要求的管口方位订货，提出相应的订货要求管口方位订货，提出相应的订货要求19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院三、换热设备的选择三、换热设备的选择 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19:17化工设计（2005-2006学年)Design of

36、Chemical Engineering 化工与生物技术学院换热器图示换热器图示夹套式换热器列管式换热器螺旋板式换热器套管式换热器喷淋管式换热器19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院换热器的分类换热器的分类 按按工艺用途分类工艺用途分类：加热器、冷却器、冷凝：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、空冷器等器、蒸发器、再沸器、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：间壁式、直接式、蓄热式等三类式、直接式、蓄热式等三类 间壁式换热器可分为管式换热器（承压能间壁式换热器可分为

37、管式换热器（承压能力高）及板式换热器（承压能力低）力高）及板式换热器（承压能力低）19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院换热器设计的基本原则换热器设计的基本原则 基本要求基本要求 介质流程介质流程 终端温差终端温差 流速流速 压力降压力降 传热系数传热系数 污垢系数污垢系数 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19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院511换热

38、器设计的一般原则换热器设计的一般原则(1)基本要求基本要求 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全可靠安全可靠不泄漏不泄漏维修清洗方便维修清洗方便满足工艺要求的传热面积满足工艺要求的传热面积尽量有较高的传热效率尽量有较高的传热效率流体阻力尽量小流体阻力尽量小满足工艺布置的安装尺寸等要求满足工艺布置的安装尺寸等要求 19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院52(2)介质流程介质流程 19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生

39、物技术学院（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）热端的温差应在热端的温差应在200C以上；以上；用水或其它冷却介质冷却时，冷端温差可用水或其它冷却介质冷却时，冷端温差可以小一些，但不要低于以小一些，但不要低于50C；当用冷却剂冷凝工艺流体时，冷却剂的进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口温度应当高于工艺流体中最高凝点组分的凝点的凝点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温度至少比冷凝组分的露点低5

40、0C。19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院5419:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院55(4）流速）流速 流速较高，可提高传热效率，有利于冲刷污垢和流速较高，可提高传热效率，有利于冲刷污垢和沉积；沉积；但流速不能过大。但流速不能过大。参见：常用流速范围。参见：常用流速范围。19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院流体在流体在直管内直管内常见

41、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/s19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院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

42、合流体气液混合流体0.5-3.0m/s19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院58(5)压力降压力降 随操作压力不同而有一个大致的范围随操作压力不同而有一个大致的范围。参考范围参考范围19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院59(6)传热系数传热系数 应设法增大传热膜系数一侧数值。应设法增大传热膜系数一侧数值。计算传热面积时，常以小的一侧为准。计算传热面积时，常以小的一侧为准。(7)污垢系数污垢系数 在设计换热器时要慎重考虑流速

43、和壁温的在设计换热器时要慎重考虑流速和壁温的影响。影响。从工艺上降低污垢系数，如改进水质，消从工艺上降低污垢系数，如改进水质，消除死区，增加流速，防止局部过热等。除死区，增加流速，防止局部过热等。(8)尽量选用标准设计和标准系列尽量选用标准设计和标准系列19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院热交换器的设计方法热交换器的设计方法 汇总设计数据、分析汇总设计数据、分析设计任务设计任务 设计换热流程设计换热流程 选择换热器的材质选择换热器的材质 选择换热器的类型选择换热器的类型 确定换热器中冷热流确定换热器中冷热流

44、体的流向体的流向 确定和计算平均温差确定和计算平均温差tm 计算热负荷计算热负荷Q、流体给、流体给热系数热系数 估计污垢热阻系数并估计污垢热阻系数并初步估算传热系数初步估算传热系数K 计算总传热面积计算总传热面积A 调整温差再计算一次调整温差再计算一次传热面积传热面积 选用系列换热器选用系列换热器 验算换热器的压力降验算换热器的压力降 画出换热器设备草图画出换热器设备草图19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院汇总设计数据、分析设计任务汇总设计数据、分析设计任务 根据物料衡算和工艺物料的要求、特性，根据物料衡算

45、和工艺物料的要求、特性，得到物料流量、温度、压力和化学性质、得到物料流量、温度、压力和化学性质、物性参数，取得有关设备的负荷、流程中物性参数，取得有关设备的负荷、流程中的地位，与流程中其它设备的关系等数据的地位，与流程中其它设备的关系等数据19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院设计换热流程设计换热流程 在换热设计时，应该仔细探讨换热的工艺在换热设计时，应该仔细探讨换热的工艺流程，以利于流程，以利于充分利用热量充分利用热量，充分利用热，充分利用热源源19:17化工设计（2005-2006学年)Design of

46、 Chemical Engineering 化工与生物技术学院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和其他相关性能，按根据介质的腐蚀性能和其他相关性能，按照操作压力、温度、材料规格和制造价格，照操作压力、温度、材料规格和制造价格，综合选择综合选择19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院64设计与选型的基本步骤设计与选型的基本步骤19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院65四、塔器的选型与设计四、塔器的选型与设计 塔

47、设备是一种应用极为广泛的气液，液液塔设备是一种应用极为广泛的气液，液液传质设备，主要应用于化工、医药等行业传质设备，主要应用于化工、医药等行业中的吸收、精馏、萃取等工段。中的吸收、精馏、萃取等工段。19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院66塔的类型：塔的类型：按接触方式可分为连续（微分）接触式按接触方式可分为连续（微分）接触式（填料塔）和逐级接触式（板式塔）两大（填料塔）和逐级接触式（板式塔）两大类，在吸收和蒸馏操作中应用极广类，在吸收和蒸馏操作中应用极广。19:17化工设计（2005-2006学年)Desi

48、gn of Chemical Engineering 化工与生物技术学院671.塔型选择基本原则塔型选择基本原则生产能力大，弹性好。生产能力大，弹性好。满足工艺要求，分离效率高。满足工艺要求，分离效率高。运转可靠性高，操作、维修方便。运转可靠性高，操作、维修方便。结构简单，加工方便，造价较低。结构简单，加工方便，造价较低。塔压降小。对于真空塔或要求塔压降低的塔压降小。对于真空塔或要求塔压降低的塔来说，压降小的意义更为明显。塔来说，压降小的意义更为明显。u抓住主要矛盾，最大限度满足工艺要求。抓住主要矛盾，最大限度满足工艺要求。19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Che

49、mical Engineering 化工与生物技术学院各种塔的选用顺序各种塔的选用顺序因素选用顺序塔径800mm填料塔有降液管的板式塔有强腐蚀性物料1填料塔2穿流板塔3筛板塔4固舌板塔有污垢物料1大孔筛板塔2穿流板塔3固舌板塔4浮阀塔5泡罩塔高操作弹性1浮阀板塔2泡罩塔3筛板塔因素选用顺序真空塔1填料塔2浮阀板塔3筛板塔4泡罩塔5其他斜喷式板塔大液气比1导向板塔2多降液管板式塔3浮阀板塔4筛板塔5条形泡罩塔液相分层1穿流板塔2填料塔19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院692填料塔设计程序填料塔设计程序(1)

50、汇总设计参数和物性数据处理。汇总设计参数和物性数据处理。(2)选用填料。选用填料。(3)确定塔径确定塔径D(4)计算填料塔压降。计算填料塔压降。(5)验算。验算。(6)计算填料层高度计算填料层高度Z。(7)计算塔的总高度计算塔的总高度H(8)塔的其他附件设计和选定塔的其他附件设计和选定支撑板。支撑板。液体喷淋装置。液体喷淋装置。液体再分布装置。液体再分布装置。气体分布器。气体分布器。除雾器。除雾器。(9)绘制塔设备结构图绘制塔设备结构图.19:17化工设计（2005-2006学年)Design of Chemical Engineering 化工与生物技术学院703板式塔设计程序板式塔设计程序