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1、化工设计,Design of Chemical Engineering,1 黄璐,王保国编.化工设计. 北京：化学工业出版社，2000 2 娄爱娟,吴志泉,吴叙美编. 化工设计. 华东理工大学出版社，2002 3 王静康主编.化工设计.北京：化学工业出版社，1995,第四章 设备的工艺设计及化工设备图,第一节 化工设备选用的一般原则及选用 第二节 非定型设备设计的主要程序 第三节 化工设备图 第四节 设备工艺及设备图的计算机辅助设计 基本要求 （1） 掌握化工设备的选用和设计的一般原则 （2） 熟练进行化工设备的选用（设计） （3） 熟练掌握化工设备图的绘制和阅读,第一节 化工设备选用的一般原
2、则及选用,化工设备从总体上分为两类： 一类称标准设备或定型设备，是成批成系列生产的设备，可以现成买到。 一类称非标准设备或非定型设备，是化工过程中需要专门设计的特殊设备。,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,一、选型和工艺设计的原则 (1)合理性 (2)先进性 (3)安全性 (4)经济性 (5)系统性,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,二、典型化工设备的选用 （一）泵的选用与设计程序 (1) 确定泵型。 根据工艺条件及泵的特性，首先决定泵的型式再确定泵的尺寸。从被输送物料的基本性质出发，如物料的温度、粘度、挥发性、毒性、化学腐蚀性、溶解性和物料是否均一等因素来确定泵的基本型式。在选择泵的
3、型式时，应以满足工艺要求为主要目标。,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,(2) 确定选泵的流量和扬程 (3) 确定泵的安装高度。 (4) 确定泵的台数和备用率。 (5) 校核泵的轴功率。 (6) 确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量。 (7) 选用电动机。 (8) 填写选泵规格表。,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,（二）换热设备的设计和选用 1换热器设计的一般原则 (1) 基本要求 (2) 介质流程 (3）终端温差 换热器的终端温差通常由工艺过程的需要而定。但在工艺确定温差时，应考虑换热器的经济合理和传热效率，使换热器在较佳范围内操作。,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,(4） 流速,第
4、一节 化工设备选用的一般原则及选用,(5) 压力降,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,(6) 传热系数 (7) 污垢系数 (8) 尽量选用标准设计和标准系列,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,2.管壳式换热器的设计和系列选用 (1) 汇总设计数据、分析设计任务 (2) 设计换热流程 (3) 选择换热器的材质 (4) 选择换热器类型 (5) 确定换热器中冷热流体的流向 (6) 确定和计算平均温差tm,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,(7) 计算热负荷Q、流体给热系数 (8) 估计污垢热阻系数并初算出传热系数K (9) 算出总传热面积A (10) 调整温度差，再算一次传热面积 (11
5、) 选用系列换热器 (12）验算换热器的压力降 (13）画出换热器设备草图,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,（三）贮罐容器的选型和设计 （一）贮罐的选择 按使用目的的不同，可分为贮存容器的计量、回流、中间周转、缓冲、混合等工艺容器。 （二）设计贮罐的一般程序 (1)汇集工艺设计数据 (2)选择容器材料 (3)容器型式的选用,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,(4)容积计算 (5)确定贮罐基本尺寸 (6)选择标准型号 (7)开口和支座 (8)绘制设备草图（条件图）,标注尺寸，提出设计条件和订货要求。,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,（四）塔器的选型与设计 1塔型选择基本原则 生产
6、能力大，弹性好。 满足工艺要求，分离效率高。 运转可靠性高，操作、维修方便。 结构简单，加工方便，造价较低。 塔压降小。,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,2填料塔设计程序 (1) 汇总设计参数和物性数据处理 (2）选用填料 (3) 确定塔径D (4）计算填料塔压降,(8）塔的其他附件设计和选定 支撑板 液体喷淋装置 液体再分布装置 气体分布器 除雾器 (9)绘制塔设备结构图，向设备专业提供工艺设计条件。,H=Hd+Z+(n-1)Hf+Hb,（7）计算塔的总高度H,(5）验算塔内的喷淋密度 (6）计算填料层高度Z,H=1.2Z+Hd+Hb,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,3板式塔设计
7、程序 (1)汇总设计参数和物性数据 (2)选择板式塔的塔板结构 (3)进行工艺计算 (4)塔径计算 (5)塔节上人孔、手孔的确定 (6)塔高确定 (7)塔内流体力学核算，作负荷性能图 (8)辅助装置选型设计 (9)绘制塔设备草图和设备设计条件图,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,（五）反应器的选型和设计 1反应器的设计要点 在反应器设计时，除了通常说的“合理、先进、安全、经济”原则，在落实到具体问题时，考虑下列设计要点： (1)保证物料转化率和反应时间。 (2)满足反应的热传递要求。 (3)设计适当的搅拌器或类似作用的机构。 (4)注意材质选用和机械加工要求。,第一节 化工设备选用的一般原
8、则及选用,2、反应釜设计程序 (1)确定反应釜操作方式根据工艺流程的特点，确定反应釜是连续操作还是间歇操作。 (2)汇总设计基础数据工艺计算依据如生产能力、反应时间、温度、装料系数、物料膨胀比、投料比、转化率、投料变化情况以及物料和反应产物的物性数据、化学性质等。 (3)计算反应釜体积 (4)确定反应釜设计（选用）体积和台数。,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,(5)反应釜直径和筒体高度、封头确定。 (6)传热面积计算和校核。 (7)搅拌器设计。 (8)管口和开孔设计。 (9)画出反应器设计草图（条件图），或选择型号。,第一节 化工设备选用的一般原则及选用,3固定床反应器设计 (1)汇总物
9、料衡算和物性数据。 (2)计算床体体积。 (3)计算床高和直径。 (4)验算流体阻力和传热系数K。 (5)绘制反应器设计条件图，决定床层和床底、床顶的开口方位、标注尺寸等。,第二节 非定型设备设计的主要程序,二、非定型设备的主要工作内容及工作程序 (1)基本设计。 (2)流体力学计算。 (3)按照带控制点工艺流程图和工艺控制的要求，确定设备上的控制仪表或测量元件的种类、种类、数目、安装位置、接头形式和尺寸。,一、设备设计主要工作内容,第二节 非定型设备设计的主要程序,(4)根据设备布置设计确定管口方位、设备安装标高、支撑结构的尺寸和方位以及设备操作平台的结构与尺寸，并留有布置余地，便于管道布置
10、设计时进行修改。 (5)向设备设计人员提非定型设备设计条件单，向土建人员提出设备操作平台等设计条件。 (6) 由设备设计人员根据各种规范进行机械设计、强度设计和检验，并绘制设备施工图纸。 (7) 在管道布置设计完成后，由工艺人员绘制设备管口方位图，并经设备设计人员校核会签后归入设备施工图纸中。,第三节 化工设备图,一、化工设备图的基本知识 1工程图 是表示设备的化工艺特性、使用特性、制造要求的图纸。 依据工艺数据表编成，用于基础工程设计审核、设备询价、订货和制造以及向相关专业提出设计条件。,2施工图,施工图的组成,第三节 化工设备图,3图纸幅面和文字 （1）图纸的幅面GB/T14689 （2）
11、图样的比例GB/T14690 （3）文字、符号、代号的字体GB/T14691,第三节 化工设备图,二、化工设备图的基本内容,标题栏主标题栏（推荐使用）,明细表,第三节 化工设备图,1化工设备的基本结构特点,以回转体为主 尺寸相差悬殊 壳体上开孔、管口多 标准化零件较多 焊接结构多 材料有特殊要求 有防漏、防爆要求,三、化工设备图的表达特点,第三节 化工设备图,2.化工设备图的视图表达特点 (1)视图配置灵活 (2)细部结构的表达方法 局部放大图和夸大画法 (3)断开画法、分段画法及整体图 (4)多次旋转的表达方法 (5)管口方位的表达方法 (6)简化画法。 (7)化工设备镀涂层和衬里剖面的画法
12、,第三节 化工设备图,四、化工设备图的件号和尺寸 （一）化工设备图的件号标注GB44582 （二）化工设备图的件号标注GB44584 1尺寸分析 化工设备图需要标注的尺寸种类： 外形尺寸（总体尺寸） 设备的总长、总宽、总高 功能尺寸（规格性能尺寸） 容器容积尺寸（筒体内径、高或长），换热器换热面积（列管直径、长度、数量） 装配、加工尺寸 零部件之间的相对位置尺寸,第三节 化工设备图,安装尺寸 安装基础上的尺寸,如地脚螺栓位置尺寸 其它尺寸 零部件尺寸：接管尺寸、填料尺寸 不另绘的零部件的尺寸 计算出的尺寸：壁厚、轴径 焊缝连接型式尺寸,第三节 化工设备图,2.化工设备图的尺寸标注 尺寸基准为：
13、 轴线、中心线 封头与筒体的环焊缝 法兰连接面（有时密封面） 支座、裙座的底面 接管轴线与设备外表面的交点,第三节 化工设备图,五、化工设备图的绘制 1化工设备图的视图选择 (1)选择主视图，拟定表达方案 (2)确定其他基本视图 (3)选择辅助视图和各种表达方法,第三节 化工设备图,2.化工设备图的绘制方法及步骤 (1) 确定绘图比例、选择图幅、布图 (2）画图 (3) 尺寸和焊缝代号标注 (4）编写零部件序号和管口符号 (5) 填写明细栏和管口表 (6) 填写设计数据表、标题栏等,第三节 化工设备图,六、化工设备图的阅读 （一）化工设备图读图的基本要求 了解设备的性能，作用和工作原理； 了解
14、设备的总体结构、局部结构及各零件之间的装配关系和安装要求； 了解设备各零部件的主要形状、材料、结构尺寸及强度尺寸和制造要求； 了解设备在设计、制造、检验和安装等方面的技术要求。,第三节 化工设备图,（二）阅读化工设备图的方法和步骤 概括了解 视图分析 零部件分析 设备分析 （三）化工设备图阅读举例 图4-55机械搅拌反应釜装配图,第四节 设备工艺及设备图的计算机辅助设计,计算机辅助设计已成为设备工艺设计的必然手段。 工艺计算和设备的设计选型计算 设备图绘制 一、用SailorCAM进行设备选型与计算 二、用PVCAD绘制化工设备图,第四章 作业,1、化工设备的分类。 2、化工设备选型和工艺设计的原则。 3、非定型设备的主要工作内容及工作程序。 4、装配图的基本内容和视图表达特点。,
