第五章化工设备设计.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《第五章化工设备设计.ppt》由用户(hyngb9260)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第五 化工设备 设计
- 资源描述:
-
1、化工设计电子课件化工设计化工设计第五章第五章 化工设备设计及设备图化工设备设计及设备图Chart5 The design of chemical equipment化工设计电子课件5.1 概述概述5.2 化工设备的选用和设计方法化工设备的选用和设计方法5.3 化工设备图化工设备图化工设计电子课件5.1 概述概述从设计角度分从设计角度分标准设备标准设备(定型设备定型设备)成批生产,直接订货成批生产,直接订货非标准设备非标准设备由工艺提供设计条件,由设备专业专门由工艺提供设计条件,由设备专业专门设计,由厂家专门制造的设备。设计,由厂家专门制造的设备。化工设备的设计包括标准设备设计和非标准设备设计。
2、化工设备的设计包括标准设备设计和非标准设备设计。一、化工设备设计分类一、化工设备设计分类1.标准设备设计标准设备设计常用标准设备:常用标准设备:泵、风机、冷冻机、过滤机、离心机、搅拌器、压缩泵、风机、冷冻机、过滤机、离心机、搅拌器、压缩机等,生产厂家、型号都很多,可选择范围很大。机等,生产厂家、型号都很多,可选择范围很大。标准设备设计:标准设备设计:根据工艺要求,计算根据工艺要求,计算特征尺寸特征尺寸,查阅相关,查阅相关产品目录或产品目录或样本手册样本手册(列出设备的规格、型号、基本性能参数和厂家列出设备的规格、型号、基本性能参数和厂家),选择,选择合适设备型号。合适设备型号。标准设备选型标准
3、设备选型化工设计电子课件2.非标准设备设计非标准设备设计常用非标准设备:常用非标准设备:容器容器(中压、低压、高压中压、低压、高压)、换热器、塔器、干燥设、换热器、塔器、干燥设备、搅拌设备和除尘设备等。备、搅拌设备和除尘设备等。非标准设备设计:非标准设备设计:根据工艺要求,完成工艺计算,提出根据工艺要求,完成工艺计算,提出设备型式、材设备型式、材料、尺寸和其他要求料、尺寸和其他要求,再经过,再经过机械计算及设计机械计算及设计,由相关工厂制造。,由相关工厂制造。必须遵循设备设计的相关标准和规定。必须遵循设备设计的相关标准和规定。化工设备设计化工设备设计向标准化推进向标准化推进,有些原来属于非标准
4、设备的化工装,有些原来属于非标准设备的化工装置,已置,已逐步走向系列化、定型化逐步走向系列化、定型化,已形成了一些,已形成了一些标准图纸标准图纸,有些还有,有些还有了定点生产厂家,如换热器系列、容器系列、搪玻璃设备系列等。因了定点生产厂家,如换热器系列、容器系列、搪玻璃设备系列等。因此,在非标准设备设计时,应尽量采用已标准化的图纸。此,在非标准设备设计时,应尽量采用已标准化的图纸。3.化工设备标准化化工设备标准化化工设计电子课件二、化工设备设计的原则二、化工设备设计的原则(1)合理性合理性即即满足工艺过程对设备的要求满足工艺过程对设备的要求,设备与工艺流程、生产,设备与工艺流程、生产规模、操作
5、条件、控制水平相适应,同时又能充分发挥设备能力。规模、操作条件、控制水平相适应,同时又能充分发挥设备能力。(2)先进性先进性即设备的生产能力、转化率、收率、效率、自控水平等即设备的生产能力、转化率、收率、效率、自控水平等尽可能达到先进水平尽可能达到先进水平;且设备的;且设备的操作范围宽,易于调节,控制方操作范围宽,易于调节,控制方便便。(3)经济性经济性即即投资省,消耗低投资省,消耗低,生产费用和运行费用低,结构简单,生产费用和运行费用低,结构简单,节约材料,易于制造、安装操作维修方便,三废少。节约材料,易于制造、安装操作维修方便,三废少。(4)安全性安全性即即安全可靠,操作稳定安全可靠,操作
6、稳定,弹性大,劳动强度小,无事故,弹性大,劳动强度小,无事故隐患;对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求;尽量避免高温隐患;对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求;尽量避免高温高压高空作业,尽量不使用有毒有害的设备附件附料。高压高空作业,尽量不使用有毒有害的设备附件附料。化工设计电子课件5.2 典型化工设备的选用和设计方法典型化工设备的选用和设计方法5.2.1 泵的选用与设计程序泵的选用与设计程序1.收集基础数据收集基础数据介质物性:介质物性:介质名称、输送条件下的物理性质介质名称、输送条件下的物理性质(如粘度、蒸汽压、如粘度、蒸汽压、腐蚀性、毒性及易燃易爆等腐蚀性、毒性及易燃易爆等);介质中所含
7、固体颗粒直径和含量;介质中所含固体颗粒直径和含量;介质中气体的含量。介质中气体的含量。操作条件:操作条件:T、p、操作温度下的、操作温度下的ps、间歇或连续操作等。、间歇或连续操作等。泵所在位置情况:泵所在位置情况:环境温度,海拔高度环境温度,海拔高度,装置平立面要求,送液高,装置平立面要求,送液高度,送液路程,进口和排出侧设备液面至泵中心距离及管线当量长度,送液路程,进口和排出侧设备液面至泵中心距离及管线当量长度等。度等。化工设计电子课件(2)扬程的确定和计算扬程的确定和计算按泵的布置情况,液体的输送距离及高度,利用柏努利方程计算按泵的布置情况,液体的输送距离及高度,利用柏努利方程计算泵的扬
8、程,再考虑采用泵的扬程,再考虑采用1.051.1的安全系数的安全系数。如果有现场实际数据应尽可能采用。如果有现场实际数据应尽可能采用。2.确定泵的流量和扬程确定泵的流量和扬程(1)泵的流量泵的流量泵的流量决定于物料衡算,确定泵流量应考虑泵的流量决定于物料衡算,确定泵流量应考虑装置的富余能力装置的富余能力及装及装置置各设备能力的协调平衡各设备能力的协调平衡;如果给出流量范围,选泵时如果给出流量范围,选泵时以最大流量为基础以最大流量为基础;如果只给出正常流;如果只给出正常流量,应选用适当的量,应选用适当的安全系数安全系数1.11.2。流量通常必须换算成。流量通常必须换算成体积流量体积流量。3.选择
9、泵型及泵的具体型号选择泵型及泵的具体型号 根据确定的根据确定的流量、扬程流量、扬程,按泵型的确定原则和泵的工作范围初步,按泵型的确定原则和泵的工作范围初步确定确定泵的类型泵的类型。根据介质特性(腐蚀性)选择。根据介质特性(腐蚀性)选择泵的材质泵的材质。化工设计电子课件从工艺角度选择泵类型:从工艺角度选择泵类型:流量大流量大,扬程不高时,可选单级离心泵;,扬程不高时,可选单级离心泵;流程不大,流程不大,扬程高时扬程高时,宜选往复泵或多级离心泵;,宜选往复泵或多级离心泵;输送输送有腐蚀介质有腐蚀介质,选耐腐蚀泵;,选耐腐蚀泵;输送输送昂贵液体、剧毒或放射性液体昂贵液体、剧毒或放射性液体应用完全不泄
10、漏无轴封的屏蔽应用完全不泄漏无轴封的屏蔽泵;泵;当要求当要求精确进料精确进料时,应选用计量泵或柱塞泵。时,应选用计量泵或柱塞泵。输送输送高温介质高温介质时可考虑选用热油泵。时可考虑选用热油泵。再从有关泵制造厂提供的样本和技术资料再从有关泵制造厂提供的样本和技术资料选择泵的具体型号选择泵的具体型号,列,列出所选型号泵以出所选型号泵以清水为基准的性能参数清水为基准的性能参数。4.核算泵的性能核算泵的性能 若输送液体的物理性质若输送液体的物理性质与水有较大差异与水有较大差异,则应对泵的扬程、流量,则应对泵的扬程、流量进行核算。并与工艺要求进行对比,确定所选泵是否可用。进行核算。并与工艺要求进行对比,
11、确定所选泵是否可用。化工设计电子课件5.确定泵的安装高度确定泵的安装高度确定泵的型号后,计算泵的允许吸上高度,确定泵的型号后,计算泵的允许吸上高度,核对泵的安装高度核对泵的安装高度。泵的安装高度必须低于泵的允许吸上高度。泵的安装高度必须低于泵的允许吸上高度。安装高度应比计算出来的允许吸上高度低安装高度应比计算出来的允许吸上高度低0.51m。6.计算泵的轴功率计算泵的轴功率7.选定选定泵的材料和轴封泵的材料和轴封 8.确定冷却水或加热蒸汽耗量确定冷却水或加热蒸汽耗量 9.选用驱动装置选用驱动装置电动机或蒸汽透平电动机或蒸汽透平 10.确定泵的确定泵的台数和备用率台数和备用率11.填写泵规格表,作
12、为泵订货依据和选泵过程中各项数据的汇总。填写泵规格表,作为泵订货依据和选泵过程中各项数据的汇总。化工设计电子课件5.2.2 贮罐的选型和设计贮罐的选型和设计一、贮罐的分类及存贮量的确定一、贮罐的分类及存贮量的确定根据用途,贮罐可分为:根据用途,贮罐可分为:原料、成品、中间贮罐,回流罐、计量罐、原料、成品、中间贮罐,回流罐、计量罐、缓冲罐、混合罐、闪蒸罐、包装罐等。缓冲罐、混合罐、闪蒸罐、包装罐等。贮罐存贮量:贮罐存贮量:即贮存物料总容积,随贮罐的用途而异。即贮存物料总容积,随贮罐的用途而异。1.原料贮罐原料贮罐 全厂性贮罐全厂性贮罐一般主张至少有一般主张至少有13个月的耗用量个月的耗用量贮存,
13、车间的原料贮存,车间的原料贮罐一般贮罐一般至少半个月至少半个月的用量贮存。的用量贮存。2.成品贮罐成品贮罐 按工厂短期停车仍能保证按工厂短期停车仍能保证满足市场需求满足市场需求来确定存贮量;液体产品来确定存贮量;液体产品贮罐常按至少贮罐常按至少贮存一周的产品产量设计贮存一周的产品产量设计。液体贮罐的。液体贮罐的装载系数一般取装载系数一般取0.8。化工设计电子课件3.中间贮罐中间贮罐 对连续过程视情况贮存对连续过程视情况贮存几小时至几天的用量几小时至几天的用量,对间歇生产过程,对间歇生产过程,至少应考虑至少应考虑存贮一个班存贮一个班的生产用量。的生产用量。4.计量罐计量罐 一般考虑一般考虑最少为
14、最少为1015min,多则,多则2h或或4h产量产量。计量罐的装料系数。计量罐的装料系数一般取一般取0.60.7,刻度的使用度常为,刻度的使用度常为满量程的满量程的80%85%。5.回流罐回流罐 一般考虑一般考虑510min左右的液体保存量左右的液体保存量,作冷凝器液封之用。,作冷凝器液封之用。6.缓冲罐缓冲罐 缓冲罐存贮量常是缓冲罐存贮量常是下游设备下游设备510min的用量的用量,有时可超过,有时可超过15min用用量,以备紧急时有充裕时间处理故障、调节流程或关停机器。量,以备紧急时有充裕时间处理故障、调节流程或关停机器。化工设计电子课件7.汽化罐汽化罐 汽化罐的汽化空间通常是总容积的一半
15、。汽化空间的体积可根据汽化罐的汽化空间通常是总容积的一半。汽化空间的体积可根据物料汽化速度来估计,一般希望物料汽化速度来估计,一般希望汽化空间足够下游岗位汽化空间足够下游岗位3min以上的使以上的使用量,至少在用量,至少在2min左右。左右。8.闪蒸罐闪蒸罐 液体在闪蒸罐的停留时间应考虑使液体在罐内液体在闪蒸罐的停留时间应考虑使液体在罐内有充分时间接近气有充分时间接近气液平衡状态液平衡状态,应视工艺要求选择液体在罐内的停留时间。,应视工艺要求选择液体在罐内的停留时间。9.混合、拼料罐混合、拼料罐 混拼罐的大小,根据工艺条件而定,考虑若干批的产量,装料系混拼罐的大小,根据工艺条件而定,考虑若干批
16、的产量,装料系数约数约70%。10.包装罐包装罐 包装罐可视同于包装罐可视同于中间贮罐。中间贮罐。要根据工艺条件和要求,贮存条件等要根据工艺条件和要求,贮存条件等决定其有效容积。不同场合,装料系数不一样,一般为决定其有效容积。不同场合,装料系数不一样,一般为0.60.8。化工设计电子课件二、贮罐设计的一般程序二、贮罐设计的一般程序1.汇集工艺设计参数汇集工艺设计参数 要贮存物料的温度、压力、最高使用温度、最低使用温度、最大要贮存物料的温度、压力、最高使用温度、最低使用温度、最大使用压力,使用压力,物料的腐蚀性、毒性物料的腐蚀性、毒性、蒸汽压、进出量、贮罐的工艺方案、蒸汽压、进出量、贮罐的工艺方
17、案等数据。等数据。2.贮罐材质的选择贮罐材质的选择 根据根据介质物性及工艺条件介质物性及工艺条件选择碳钢、不锈钢、搪瓷、钢内衬材料选择碳钢、不锈钢、搪瓷、钢内衬材料或非金属等。或非金属等。3.贮罐型式的确定贮罐型式的确定 根据介质物性、工艺条件及容积选择根据介质物性、工艺条件及容积选择卧式还是立式以及封头的型卧式还是立式以及封头的型式式。我国许多化工贮罐已实现。我国许多化工贮罐已实现系列化和标准化系列化和标准化,选用时应从,选用时应从标准系列标准系列贮罐中贮罐中,选出与工艺条件各参数相符的型式。,选出与工艺条件各参数相符的型式。化工设计电子课件4.确定需要贮存的确定需要贮存的物料总体积物料总体
18、积5.确定贮罐的确定贮罐的台数和基本尺寸台数和基本尺寸6.选择选择标准型号标准型号7.贮罐的贮罐的管口方位和支承方式管口方位和支承方式的确定的确定 贮罐的管口:进料、出料、温度、压力、放空、液面计、排液、贮罐的管口:进料、出料、温度、压力、放空、液面计、排液、放净以及人孔、手孔、吊装孔等,并留有一定数量的备用孔。放净以及人孔、手孔、吊装孔等,并留有一定数量的备用孔。8.绘制设备草图绘制设备草图,标注尺寸,提出设计条件和订货要求。,标注尺寸,提出设计条件和订货要求。化工设计电子课件2.安全可靠安全可靠 换热设备是压力容器,应换热设备是压力容器,应按照压力容器按照压力容器和和换热器设计有关规定和换
19、热器设计有关规定和标准标准进行强度、刚度、温差应力以及疲劳寿命的计算与校核。进行强度、刚度、温差应力以及疲劳寿命的计算与校核。3.安装、操作及维修方便安装、操作及维修方便 设备与部件应设备与部件应便于运输与装拆便于运输与装拆,在厂房中移动时不会受到楼梯、,在厂房中移动时不会受到楼梯、梁、柱等的妨碍。梁、柱等的妨碍。4.经济合理经济合理 评定换热器的评定换热器的经济指标是经济指标是:设备费与操作费的总和为最小。设备费与操作费的总和为最小。应根应根据这一指标来选择换热器,并确定适宜的操作条件。据这一指标来选择换热器,并确定适宜的操作条件。5.2.3 换热设备的选用换热设备的选用一、换热设备设计和选
20、用的一般原则一、换热设备设计和选用的一般原则1.符合规定的工艺操作条件符合规定的工艺操作条件 介质流程、流速、终端温差、压降、传热系数、污垢系数。介质流程、流速、终端温差、压降、传热系数、污垢系数。化工设计电子课件二、管壳式换热器的设计步骤二、管壳式换热器的设计步骤1.分析设计任务,汇总设计数据分析设计任务,汇总设计数据 物料流量、温度、压力和物理化学性质,相关物性参数及物料流量、温度、压力和物理化学性质,相关物性参数及设备的设备的负荷、流程中的位置、与其他设备的关系负荷、流程中的位置、与其他设备的关系等数据。等数据。2.设计换热流程设计换热流程 在换热设计时,应仔细探讨在换热设计时,应仔细探
21、讨换热工艺流程换热工艺流程,充分利用热量和热源。,充分利用热量和热源。3.选择换热器的材质选择换热器的材质 根据操作压力、温度、介质腐蚀性及其他有关性能,材料规格,根据操作压力、温度、介质腐蚀性及其他有关性能,材料规格,价格等综合选择换热器材质。价格等综合选择换热器材质。5.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 我国已将多种换热器如管壳式换热器、板式换热器和石墨换热器我国已将多种换热器如管壳式换热器、板式换热器和石墨换热器系列化,系列化,采用标准图纸进行系列化生产采用标准图纸进行系列化生产。化工设计电子课件4.确定换热器类型确定换热器类型 根据热负荷和选用的换热器材料,选定类型
22、。根据热负荷和选用的换热器材料,选定类型。5.确定冷热流体的流向确定冷热流体的流向 根据热载体性质,换热任务和换热器结构,决定采用并流,逆流根据热载体性质,换热任务和换热器结构,决定采用并流,逆流或错流折流等。或错流折流等。6.计算平均传热温差计算平均传热温差 tm 确定终端温差,根据化学工程有关公式,计算平均温差。确定终端温差,根据化学工程有关公式,计算平均温差。7.计算热负荷计算热负荷Q8.估计污垢热阻系数估计污垢热阻系数 初算传热系数初算传热系数K9.初算总传热面积初算总传热面积A化工设计电子课件10.参照标准系列,初选换热器参照标准系列,初选换热器 确定换热器的基本结构参数:确定换热器
展开阅读全文