化工设备图教学设计

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1、化工设备图【教学目标】1 了解化工设备的种类、结构特点和常用的标准化零部件。2熟悉化工设备图的内容和表达特点。3 了解化工设备图的尺寸标注方法； 了解焊缝代号及标注方法。4了解绘制化工设备图的方法和步骤。5掌握阅读化工设备图的方法和步骤。【重点、难点】重点：化工设备图的内容和表达特点；化工设备图的阅读。难点：焊缝代号及其标注；化工设备图的阅读。【能力训练】课后练习 ：根据规定标记，查表标注标准化零部件尺寸；阅读化工设备图并回答问题。尺规图作业 （多学时） ：根据示意图和零部件图画化工设备图。第一节概述【教学目标】（1） 了解化工设备的作用，熟悉化工设备图的内容。（2） 了解化工 设备的类型。（

2、3）掌握化工设备常见的标准化零部件的类型，熟悉查阅标 准的方法。【重点】化工设备常见标准化零部件的结构及标准的查阅。【难点】标准化零部件的结构。【课时分配】2学时。【教学内容】化学工业的产品有多种多样，它们的生产方法也各有不同。但是，化工生产过程大都可 归纳为一些基本操作，如蒸发、冷凝、吸收、蒸储及干燥等，称为单元操作。为了使物料进 行各种反应和各种单元操作，就需要各种专用的化工设备。表示化工设备的形状、大小、结构和制造安装等技术要求的图样称为化工设备图。化工设备图也是按正投影法和机械制图国家标准绘制的，但由于化工设备的结构特点、制造工艺及技术要求等与一般机械有所不同， 因而化工设备图在内容、

3、画法和某些要求方面与上一章所学的机械图也有所区别。本章着重介绍这方面的内容。一、化工设备图的作用和内容（一）化工设备图的作用表示化工设备的图样，一般包括 设备装配图、部件装配图和零件图。本章我们着重讨论化工设备装配图，并简称为化工设备图。化工设备图与上一章所学习的装配图有密切联系，但又有区别。从作用上来看，一般的机械制造依据零件图加工零件，装配图则主要用于装配和安装。但化工设备的制造工艺主要是用钢板卷制、开孔及焊接等，通常可以直接依据化工设备图进行制造。因此，化工设备 图的作用是用来指导设备的制造、装配、安装、检验及使用和维修等。由于化工设备的结构 和表达要求上所具有的特殊性，化工设备图的内容

4、和表达方法上也就具有一些特殊性。（二）化工设备图的内容教材图8-1是一计量罐的装配图。 虽然该设备的结构比较简单，但它包含了一张化工设备图所应有的基本内容：1 .视图 用一组视图表示该设备的主要结构形状和零部之间的装配连接关系。视图用正投影方法，按国家标准技术制图、机械制图及化工行业有关标准或规定绘制。2 .尺寸 图上注写必要的尺寸，以表示设备的总体大小、规格、装配和安装等尺寸数 据，为制造、装配、安装、检验等提供依据。3 .零部件编号及明细栏对组成该设备的每一种零部件必须依次编号，并在明细栏中填写各零部件的名称、规格、材料、数量及有关图号或标准号等内容。4 .管口符号和管口表设备上所有的管口

5、（物料进出管口、仪表管口等） ，均需注出符号（按拉丁字母顺序编号）。在管口表中列出各管口的有关数据和用途等内容。5 .技术特性表 用表格形式列出设备的主要工艺特性（工作压力、工作温度、物料名 称等）及其他特性（容器类别等）等内容。6 .技术要求 用文字说明设备在制造、检验时应遵循的规范和规定以及对材料表面处 理、涂饰、润滑、包装、保管和运输等的特殊要求。7 .标题栏 用以填写该设备的名称、主要规格、作图比例、设备单位、图样编号，以 及设计、制图、校审人员签字等项内容。二、常见化工设备的类型化工设备的种类很多，结构、形状、大小各不相同。常见的化工设备有：反应器、换热器、塔器和容器等。（一）反应器

6、反应器通常又称为反应罐或反应釜,主要用来使物料在其中进行化学反应。为控制反应的速度和温度，反应器往往带有搅拌装置和传热装置。教材图8-2所示即为一个带搅拌的反应器，反应器的主要结构通常由如下几部分组成：壳体由筒体及上下两个封头焊接而成，它提供了物料的反应空间。 上封头也常采用法兰结构与筒体组成可拆式连接。传热装置通过直接或间接的加热或冷却方式，以提供反应所需要的或带走反应产生的热量。常见的传热装置有蛇管式和夹套式。图示为间接式夹套传热装置，夹套由筒体和封头焊成。搅拌装置由搅拌轴和搅拌器组成。传动装置由电动机和减速器（带联轴器）组成。轴封装置指转轴部分的密封结构，一般有填料箱密封和机械（端面）密

7、封两种。其他装置设备上必要的支座、人（手）孔、各种管口等通用零部件。（二）换热器换热器主要用来使两种不同温度的物料进行热量交换，以达到加热或冷却的目的。常见换热器种类有列管式、套管式、螺旋板式等，其中列管式换热器最为常用。列管式换热器又分为多种型式，如： 固定管板式、浮头式、填函式、U型管式和滑动管板式等，但它们的基本结构和工作原理有不少共同之处。教材图8-3为一固定管板式换热器，其主要结构除筒体、封头、支座等外，有密集的换 热管束按一定的排列方式固定在两端的管板上，管板两端用法兰与封头和管箱连接。管束与两端封头连通，形成 管程，筒体与管束围成的管外空间称 壳程。换热器工作时，一种物料走 管程

8、，另一种物料走壳程，从而进行热量交换。（三）塔器化工生产过程中的吸收、 精储、萃取以及洗涤等操作需在塔器设备中进行，塔多为细而高的圆柱形立式设备，通常分 板式塔和填料塔两大类。板式塔中又有 泡罩塔、筛板塔、浮阀塔以及其他新型塔板等型式。填料塔也有各种型式。教材图 8-4为一典型的填料塔结构。它 由塔体、喷淋装置、填料、再分布器、栅板及气液体进出口、卸料孔、裙料孔、裙座等零部 件组成。液体从塔顶部的喷淋装置向下喷淋，气体由塔底部进入上升，经过填料层，与液相 充分接触，进行传热、传质或洗涤。为了使液体均匀下流，可在塔体的一定高度设再分布装 置。填料用陶瓷、金属及工程塑料等材料作成各种表面积较大的形

9、状，可以规则排列，也可 以乱堆，填料层重量由栅板和支承圈支承。液体由塔底排出，气体由塔顶逸出。通过卸料孔 可以定期更换或清洗填料。塔体用裙式支座支承于地基上。（四俗器容器主要用来贮存物料，分为立式和卧式两类。教材图 8-5所示即为一卧式容器，它 由筒体、封头、人孔、管法兰、支座、液面计、加强圈等组成。三、化工设备的常用零部件各种化工设备虽然工艺要求不同，结构形状也各有差异，但是往往都有一些作用相同 的零部件，如设备的支座、人孔、连接各种管口的法兰等等。为了便于设计、制造和检修， 把这些零部件的结构形状统一成若干种规格，使能相互通用，称为通用零部件。经过多年的实践，有关内容经国家有关部、局批准后

10、，作为相应各级的标准颁布。已经制订并颁布标准 的零部件，称为标准化零部件。化工设备上的通用零部件，大都已经标准化。例如教材图8-1所示的容器，它由筒体、封头、人孔、管法兰、支座、液面计、补强圈等零部件组成。这些零部件都已有相应的标准， 并在各种化工设备上通用。标准分别规定了这些零部件在各种条件（如压力、大小、使用要 求等）下的结构形状和尺寸。设计、制造、检验、使用这些零部件都以标准为依据。因此， 熟悉这些零部件的基本结构特征以及有关标准，必将有助于提高绘制和阅读化工设备图样的能力。为此，下面将简要介绍几种通用的零部件,更深入的了解可参阅相应的标准和专业书相。（一）筒体与封头筒体是设备的主体部分

11、，一般由钢板卷焊而成，直径较小的（500mm）或高压设备的筒体一般采用无缝钢管。封头是设备的重要组成部分，它与筒体一起构成设备的壳体。常见的封头形式有：椭圆形、球形、碟形、锥形及平板等，椭圆形封头最为常见，如图 8-6 （a）。封头和筒体可以 直接焊接，形成不可拆卸的连接，也可以分别焊上法兰，通过螺纹连接构成可拆卸的连接。当筒体由钢板卷制时，筒体及其所对应的封头公称直径等于内径，如图8-6 （b）。当筒体由无缝钢管作筒体时， 则以外径作为筒体及其所对应的封头的公称直径，其型式和尺寸如图 8-6 （c）。【标记示例】 封头的内径为 封头，其标记为：椭圆封头 DN1600 18-16MnRJB/T

12、 4737 19951600 mm,名义厚度为 18 mm,材质为16MnR的椭圆形标准椭圆形封头的规格和尺寸系列，参见教材附录表14。（二）法兰法兰连接是一种可拆连接，在化工行业应用较为普遍。法兰就是连接（一般用焊接）在筒体、封头或管子一端的一圈圆盘，盘上均匀分布若 干个螺栓孔，两节筒体（或管子）或筒体与封头通过一对法兰，用螺栓连接在一起，如教 材图8-7。两个法兰的接触面之间放有垫片，以使连接处密封不漏。因此，所谓法兰连接 实际上由一对法兰、密封垫片和螺栓、螺母、垫圈等零件组成。化工设备用的标准法兰有两类：管法兰和压力容器法兰（又称设备法兰）。前者用于管子的连接，后者用于设备筒体（或封头）

13、的连接。8 .管法兰 管法兰常见的结构型式有：板式平焊法兰、对焊法兰、整体法兰和法兰盖等，如教材图8-8。法兰密封面型式主要有凸面、凹凸面、棒槽面和全平面四种，如教材图8-9。【标记示例】管法兰的公称直径为 100mm,公称压力2.5Mpa,尺寸为系列2的凸面板式钢制管法兰（见教材 附表15）,其标记为：法兰 100-2.5 JB/T 8119949 .压力容器法兰压力容器法兰的结构型式有三种：甲型平焊法兰、乙型平焊法兰和长颈对焊法兰。压力容器法兰的密封面型式有平密封面、凹凸密封面和棒槽密封面等，其密封面结构和代号如教材图8-10。【标记示例】 压力容器法兰，公称直径 600mm,公称压力1.

14、6MPa,密封面为PH型平密封面的甲型平焊法兰（见教材附表16）,其标记为：法兰PH 600-1.6 JB/T 4701 -1992（三）人孔和手孔为了便于安装、检修或清洗设备内部的装置，需要在设备上开设人孔和手孔。人、手孔的基本结构类同，如教材图8-11 ,通常是在短节（或管子）上焊一法兰，盖上人（手）孔盖，用螺栓、螺母连接压紧，两个法兰密封面之间放有垫片，人（手）孔盖上带有手柄。DN150手孔的直径，应使操作人员带上手套并握有工具的手能顺利通过。标准规定有和DN250两种。人孔的大小，既要考虑人的安全进出，又要尽量减少因开孔过大而使器壁强度削弱过 多。人孔有圆形和椭圆形两种，圆形人孔的最小

15、直径为400mm,椭圆孔最小尺寸为 400X300mm。人孔与手孔规格见教材附表17。（四）支座设备的支座用来支承设备的重量和固定设备的位置。支座有适用于立式设备和卧式设备两大类，分别按设备的结构形状、安放的位置、材料和载荷情况而有多种型式。下面介绍两 种类型支座。1 .悬挂式支座 教材图8-12为悬挂式支座，又称耳式支座，简称 耳座，用于悬挂式立 式设备。它的结构由两块肋板、一块底板和一块垫板焊接而成，垫板焊在设备的筒体上。底 板上有螺栓孔，以用螺栓将设备设备固定在楼板或钢梁等基础上。在设备周围，一般均匀分布四个悬挂式支座，安装后使设备成悬挂状。小型设备也可用三个或两个悬挂式支座。悬挂式支座结构的各项参数已标准化，应根据负荷的大小选用。标准中规定有 A型、AN型、B型和BN等四种，其型式特征见教材附表18。【标记示例】JB/T 47251992 耳座 B3 , 8=12表示B型，带垫板，厚度为 12的3号耳式支座。立式设备除采用耳座外，还有裙式支座，用于落地式立式设备（参见教材图8-3）。2 .鞍式支座 教材图8-13为鞍式支座，是卧式设备中应用最广的一种支座。它主要是由一块竖板支承着一块弧形板（与设备