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1、第六章 化工设备的选型与设计计算6 化工设备的选型与设计计算 流体输送设备 贮罐 换热设备 分离设备 传质设备 化学反应器主要内容：化工设备类型：6 化工设备的选型与设计计算标准设备（定型设备）非标准设备（非定型设备）化工设备设计结果工艺设备一览表序 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 注温度压力化工设备选型和工艺设计的原则：6 化工设备的选型与设计计算 先进性 合理性设备必须满足工艺一般要求，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，充分发挥设备的生产能力。运转可靠，自控水平、生产能力、转化率、 收率、效率要尽可能达到先进水平。化
2、工设备选型和工艺设计的原则：6 化工设备的选型与设计计算 经济性 安全性安全可靠、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；工人在 操作时，劳动强度小，尽量避免高温高压高空作业 ，尽量不用有毒有害的设备附件附料。设备投资省，易于加工、维修、更新，没有特 殊的维护要求，运行费用少。6.1 物料输送设备物料输送设备分类： 液体物料输送设备常规的设备为各种泵。 气体物料的输送、压缩、制冷设备常规的设备为各种风机、压缩机、 真空泵、制冷机等。 固体物料输送设备各种给料机械设备、气流输送设备。6.1.1 液体输送设备泵的分类： 按作用原理叶片式泵轴流泵离心泵旋涡泵容积式泵往复
3、泵转子泵 按用途水泵 油泵 泥浆泵 砂泵耐腐蚀泵 按结构特点悬臂泵立式泵 卧式泵液下泵6.1.1 液体输送设备泵的基本结构： 泵头：主要工作部件（泵体、叶轮、密封等） 电机：提供动力部件 底板 ：安装部件 功率与效率 有效功率指单位时间内泵对液体所作的功；轴功率是指原动机传给泵的功率；效率是指 有效功率和轴功率之比。6.1.1 液体输送设备泵的技术指标： 扬程 泵在输送单位液体量时，泵出口能量的增加值，包括液体静压头、速度头及几何位能等能量增加的 总和，以m液柱表示。 流量 泵单位时间内抽入或排出液体的体积数称 为流量，以m3/h或L/s表示。 必需汽蚀余量 泵进口处必需具有超过输送温度 下液
4、体汽化压力的能量，单位为m。6.1.1 液体输送设备各种形式泵的介绍：立式单级单吸管道离心泵 卧式单级单吸离心泵多级离心泵 轴流泵 双吸泵 漩涡泵 6.1.1 液体输送设备各种形式泵的介绍： 油泵自吸油泵 无水冷却热油泵 齿轮式输油泵 要求具有良好的密封性能，热油泵需在轴承和轴 封处设置冷却装置。6.1.1 液体输送设备各种形式泵的介绍： 耐腐蚀泵采用耐腐蚀材料。6.1.1 液体输送设备各种形式泵的介绍： 液下泵HYF氟合金液下泵 自动自控液下泵 HTCN液下泵 FYB不锈钢液下泵 FY型耐腐蚀液下泵 DHY系列液下泵 安装在液体贮槽内，适于输送腐蚀性液体。6.1.1 液体输送设备各种形式泵的
5、介绍： 屏蔽泵PBG型管道式屏蔽泵 无泄漏泵，叶轮和电机联为一个 整体并密封在同一泵壳内，不需 要轴封，又称无密封泵。用于输 送易燃、易爆、剧毒及具有放射 性的液体。效率较低。6.1.1 液体输送设备各种形式泵的介绍： 隔膜泵借弹性薄膜将活柱与被输送液体隔开，隔膜采用耐腐蚀橡皮或弹性金属膜片制成。QBY气动隔膜泵 DBY型电动隔膜泵 6.1.1 液体输送设备各种形式泵的介绍： 隔膜泵隔膜泵工作原理 6.1.1 液体输送设备各种形式泵的介绍： 计量泵JM系列机械隔膜计量泵 JWM-A隔膜计量泵 JWM系列机械隔膜计量泵 J-XM系列机械隔膜计量泵 J25系列柱塞式计量泵J-DM系列隔膜计量泵 输
6、送流量恒定的液体或按比例输送几种液体。结构与往复泵 类似，但设有可以准确而方便地调节活塞行程的结构。正位移泵的一种，流量小，压头 高。用于输送粘稠液体甚至膏糊 状物料，不宜输送含有固体颗粒 的悬浮液。6.1.1 液体输送设备各种形式泵的介绍： 齿轮泵PD 系列碳钢齿轮泵 磁力驱动无泄漏 齿轮计量泵 N 系列齿轮计量泵 cipex 系列不锈钢齿轮泵 6.1.1 液体输送设备各种形式泵的介绍： 螺杆泵GDG三螺杆泵 I-1B系列螺杆泵(浓浆泵 ) G型单螺杆泵（浓浆泵） 正位移泵的一种，扬程高，效率比齿轮泵高。运转 时无噪音、无振动，流量均匀，适于高粘度液体的 输送。单螺杆、双螺杆、三螺杆、五螺杆
7、等。6.1.1 液体输送设备各种形式泵的介绍： 旋涡泵适于功率小、扬程高（5250m)、流量小(0.111L/s)，夹带气体大于5%(体积)的场合。W型单级直连旋涡泵 W型旋涡泵6.1.1 液体输送设备各种形式泵的介绍： 轴流泵适于大流量、低扬程的情况。FJX型化工轴流泵 6.1.1 液体输送设备各种形式泵的介绍：泵的型号说明: 以IH型单级单吸离心泵为例说明 6.1.1 液体输送设备泵的选择：(1) 列出基础数据介质的物性、操作条件、泵所在位置(2) 确定泵的流量和扬程 流量由物料衡算得到，选泵时按最大流量或 选择安全系数(1.11.2)。 扬程或管路压降根据输送液体的距离及高度 计算，考虑
8、安全系数1.051.10。选泵的方法和步骤6.1.1 液体输送设备泵的选择：(3) 选择泵的型号 根据扬程和流量，按照泵的分类及适用范围初步确定泵的类型。 根据介质的腐蚀性选择材质。 根据泵厂提供的样本及有关技术资料确定泵的型号。选泵的方法和步骤6.1.1 液体输送设备泵的选择：(4) 选择驱动机 大型泵或需调速，可选汽轮机。 中小型泵选用电机。 根据介质特性及车间等级选择防爆或不防爆电机。(5) 选择泵的轴封 (6) 确定泵的备用率和台数(7) 填写泵的规格表，作为订货依据及数据汇总。选泵的方法和步骤6.1.1 液体输送设备泵的选择：每一类泵只能适用于一定的性质范围和操作条件。根据泵的流量和
9、扬程可粗略地确定泵 的类型。教材P107图5-12。泵的类型选择6.1.1 液体输送设备泵的选择：考虑如下因素选择泵的型号。泵的型号选择 流体介质的性质：水泵、油泵、耐腐蚀泵等 流量：单吸或双吸 扬程：单级或多级 操作温度：一般泵、低温泵、高温泵 化学性质：耐腐蚀泵、液下泵、屏蔽泵等6.1.1 液体输送设备泵的选择：化工泵选择时注意问题：泵的型号选择 腐蚀问题根据输送介质的性质和温度选择适用的材料 温度问题105以下无需设置专门的冷却系统 密封问题化工泵以机械密封为主 黏度问题输送高黏度流体时流量和扬程降低6.1.2 气体输送、压缩设备分类 按出口压力大小分为四类，见下表名称压力二级分类 用途
10、压缩比 通风机 0.115MPa以下 轴流风机 离心风机通风、干燥1-1.15鼓风机 0.115-0.4MPa 罗茨鼓风 机；离心 鼓风机原料气的压缩，液 体物料的压送，固 体物料的气流输送小于4压缩机 0.4MPa以上离心式 螺杆式 往复式工艺气体、气动仪 表用风、压料过滤 、吹扫管道大于4真空泵 减压 极限接近06.1.2 气体输送、压缩设备 结构与特点轴流式通风机 离心通风机 轴流式风机排送量大， 产生的风压小，一般用 来通风换气，不用来输 送气体。离心式风机结构与离心 泵类似，按所产生的压 头大小可分为低压、中 压、高压离心通风机。通风机6.1.2 气体输送、压缩设备 离心式风机的主要
11、参数通风机风量、风压、功率和效率 离心式风机型号说明生产厂家提供的特性曲线实验介质为 101.3kPa、20的空气。机号（数字表示叶轮直径 mm/100）919 No7.1A传动方式（A为直联，BC为皮带连接，D为连 轴器连接）型号代号（9-19表示高压离心式通风机）6.1.2 气体输送、压缩设备 结构与特点鼓风机罗茨风机多级离心鼓风机 6.1.2 气体输送、压缩设备 结构与特点鼓风机罗茨鼓风机的工作原理与齿轮泵类似，属于正位移型。 风量与转速成正比，与出口压强无关。该风机的风量范围 2500m3/min，出口表压可达80kPa，40kPa左右效率最高。风机出口应装稳压罐，并设安全阀。流量调节
12、采用旁路 ，出口阀不可完全关闭。操作时，气体温度不能超过85， 否则转子会因受热臌胀而卡住。6.1.2 气体输送、压缩设备 结构与特点鼓风机离心式鼓风机的外形与离心泵相象，内部结构也有许多相同之处。离心式鼓风机的蜗壳形通道亦为圆形，但外壳直 径与厚度之比较大；叶轮上叶片数目较多；转速较高；叶轮 外周都装有导轮。单级出口表压多在30kPa以内，多级可达0.3MPa，压缩 比不大，一般不需冷却装置，各级叶轮尺寸基本相等。离心式鼓风机的选型方法与离心式通风机相同。6.1.2 气体输送、压缩设备 分类压缩机容积式压缩机往复式回转式轴流式离心式混流式活塞式 膜式滑片式 螺杆式 转子式速度式压缩机空压机、
13、电动机、空气过滤器、 中间冷却器、电控设备等1. L型、V型、W型及卧式、立式、对称平衡式 2. 水冷式和空冷式 3. 单级、两级和多级6.1.2 气体输送、压缩设备 活塞式压缩机压缩机类型：结构：6.1.2 气体输送、压缩设备 活塞式压缩机压缩机工作原理：技术指标：吸气、排气 一个工作循环排气量 排气压力 进出口气体温度 冷却水用量 功率6.1.2 气体输送、压缩设备 活塞式压缩机压缩机型号V-6/8-13L-10/8L8-60/7 排气量（m3/min）61060 排气压力（MPa）0.80.80.7 排气温度（）160160160 转速（r/min）980480428 轴功率（kW）37
14、60303 冷却水耗量（m3/h）1.82.414.4 润滑油耗量 (g/h）7070195 压缩 机重量（kg）138017007500 外形尺寸（mm）18501140131018908751813248518002400 电机型号Y250M-6J92-6TDK116/34-14 电机功率（kW）3775350 电机重量（kg）5306803500 贮气罐容积（m3）1.01.28.56.1.2 气体输送、压缩设备 活塞式压缩机压缩机型号：V6/81冷却方式（水冷）排气量，m3/min额定排气压力，0.1MPa（表压）机型代号6.1.2 气体输送、压缩设备 离心式压缩机压缩机结构特点：6.
15、1.2 气体输送、压缩设备 离心式压缩机压缩机结构特点：优点:1. 尺寸较小,占地面积小;2. 结构简单紧凑,运动件少,工作可靠,经久耐用, 运行费用低;3.容易实现多级压缩和多种蒸发温度,容易实现中 间冷却,使得耗功较低;4.离心机组中混入的润滑油极少,对换热器的传热 效果影响较小,机组具有较高的效率。6.1.2 气体输送、压缩设备 离心式压缩机压缩机结构特点：缺点:1.转子转速较高，为了保证叶轮一定的宽度，必须用 于大中流量场合，不适合于小流量场合；2.单级压比低,为了得到较高压比须采用多级叶轮， 一般还要用增速齿轮；3.喘振是离心式压缩机固有的缺点，机组须添加防喘 振系统；4. 工况不能
16、有大的变动，适用的范围较窄。6.1.2 气体输送、压缩设备 螺杆式压缩机压缩机结构特点：6.1.2 气体输送、压缩设备 螺杆式压缩机压缩机结构特点： 兼有活塞式压缩机与离心式压缩机的特点。 1.没有往复运动部件，不存在不平衡惯性力，设备基础要求低。 2.强制输气，排气不受排气压力影响。 3.能在较宽范围内保持较高的效率。适于中低压及中小排气量。6.1.2 气体输送、压缩设备 螺杆式压缩机压缩机基本技术参数：型号功 率 KW 最大 工作 压力 bar 容积 流量 m3/min 噪音 dB(A ) 冷却 水量 m3/h 出口 尺寸机组 重量 kg 外型尺寸 LWH mmSE160A (W)-131601320.579-DN80 250021661616 19586.1.2 气体输送、压缩设备
