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1、第六章第六章 设备设计和选型与车间布置设备设计和选型与车间布置郝红勋郝红勋 副教授副教授化工化工设计1了解化工设备选用及设计的一般原则了解化工设备选用及设计的一般原则 掌握定型设备的选用程序掌握定型设备的选用程序(换热器换热器,泵泵,储罐等储罐等)了解非定型设备设计的主要程序了解非定型设备设计的主要程序( 塔塔反应釜反应釜)掌握化工设备图的基本内容掌握化工设备图的基本内容掌握车间平立面布置原则及布置图画法掌握车间平立面布置原则及布置图画法2本章要求本章要求3本学时主要内容本学时主要内容第六章第六章 设备设计和选型与车间布置设备设计和选型与车间布置第一节第一节 化工设备选用及设计的一般原则化工设
2、备选用及设计的一般原则 第二节第二节 定型设备的选用定型设备的选用 第一节第一节 化工设备选用及设计的一般原则化工设备选用及设计的一般原则 6.1.1 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）：按照国家规定的产品标准：按照国家规定的产品标准成批成系列生产的设备成批成系列生产的设备 这类设备可以从产品目录或样本手册中查阅其规格型这类设备可以从产品目录或样本手册中查阅其规格型号即选型，并可从设备生产厂家直接订购，主要是号即选型，并可从设备生产厂家直接订购，主要是选型问题。选型问题。非标准设备（非定型设备非标准设备（非定型设备 ） 非定型设备是化工过程需要的专用设备。这类设备
3、是非定型设备是化工过程需要的专用设备。这类设备是设计单位根据工艺要求进行工艺计算和机械计算，设计单位根据工艺要求进行工艺计算和机械计算，并提供设计图纸由设备加工厂制作的。并提供设计图纸由设备加工厂制作的。4按用途分按用途分物料输送及加工设备：物料输送及加工设备：泵、压缩机、离泵、压缩机、离心机、过滤器、干燥器心机、过滤器、干燥器等等换热设备：换热设备：换热器换热器等等分离设备：分离设备：结晶器、精馏塔、萃取塔结晶器、精馏塔、萃取塔等等反应设备：反应设备：反应器反应器储存设备：储存设备：中转罐、储罐中转罐、储罐等。等。5(1)合理性。合理性。 设备必须满足工艺一般要求，设备与工艺流程、生设备必须
4、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，又产规模、工艺操作条件、工艺控制水平相适应，又能充分发挥设备的能力能充分发挥设备的能力 (2)先进性。先进性。 要求设备的运转可靠性、自控水平、生产能力、要求设备的运转可靠性、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转化率、收率、效率要尽可能达到先进水平 6.1.2 设备选型和设计的原则：设备选型和设计的原则：6(3)安全性。安全性。安全可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐安全可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐患患 (4)经济性。经济性。设备投资省，易于加工、维修、更新，没设备投资省，易于加工、维修、更新
5、，没有特殊的维护要求，运行费用减少。有特殊的维护要求，运行费用减少。 76.1.3 化工设备设计和选型的主要工作化工设备设计和选型的主要工作(1)结合工艺流程设计确定化工单元操作所用设备的结合工艺流程设计确定化工单元操作所用设备的类型类型。 (2)根据工艺操作条件根据工艺操作条件(温度、压力、介质的性质等温度、压力、介质的性质等)和对设备的工艺要求确定设备的和对设备的工艺要求确定设备的材质材质。(3)通过工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、设备通过工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、设备的工艺计算确定的工艺计算确定设备的设计参数设备的设计参数。不同类型设备。不同类型设备的设计参数有：的设计参数有：
6、8p1)换热器：热负荷，换热面积，冷、热载体的种类，冷、热流体的流量，温度和压力。p 2)泵：流量，扬程，轴功率，允许吸上高度。p 3)风机：风量和风压。p 4) 塔：进料物料，塔顶产品、塔釜产品的流量、组成和温度，塔的操作压力、塔径、筒体的材质、塔板的材质、塔板类型和板数(对塔式塔)，填料种类、规格、填料总高度、每段填料高度和段数(对填料塔)，加料口位置、塔顶冷凝器的热负荷及冷却介质的种类、流量、温度和压力，再沸器的热负荷及加热介质的种类、流量、温度和压力、灵敏板位置。9p5) 反应器：反应器的类型，进、出口物料的流量、组成、温度和压力，催化剂的种类、规格、数量和性能参数，反应器的主要尺寸。
7、p6）结晶器：结晶器类型、结构，结晶器进出口物料流量、组成、温度等，结晶器的主要尺寸、操作压力等。10(4)确定标准设备确定标准设备(定型设备定型设备)的型号的型号(牌号牌号)和台数和台数 泵、风机、电动机、压缩机、冷冻机、除尘设备、过滤泵、风机、电动机、压缩机、冷冻机、除尘设备、过滤机、离心机和搅拌器等机、离心机和搅拌器等(5)对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号。对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号。 换热器、容器、发酵罐等换热器、容器、发酵罐等(6)对非标准设备来说，应向化工设备专业设计人员提出设对非标准设备来说，应向化工设备专业设计人员提出设计条件和设备草图。明确设备的
8、类型、材质，基本设计参计条件和设备草图。明确设备的类型、材质，基本设计参数，管口、维修、安装要求，支撑要求及其他要求数，管口、维修、安装要求，支撑要求及其他要求(如防如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等)。(7)编制设备一览表。编制设备一览表。11第二节第二节 定型设备的选用定型设备的选用 6.2.1 泵的选择泵的选择12一、一、 泵的类型泵的类型叶片式泵（叶片旋转产生离心力）叶片式泵（叶片旋转产生离心力） 离心泵、轴流泵和旋涡泵离心泵、轴流泵和旋涡泵 流量大，扬程受限流量大，扬程受限容积式泵（往复或旋转产生挤压作用）容积式泵（往复或旋转产生挤压作用
9、） 活塞泵和回转泵活塞泵和回转泵 流量小，扬程大流量小，扬程大13表6-1 各种类型泵的特点14泵选型中考虑的问题泵选型中考虑的问题:耐腐蚀问题耐腐蚀问题 冷却问题冷却问题 密封问题密封问题 粘度问题粘度问题 在选择时切不可随意和盲目，应多查阅相关资料或借在选择时切不可随意和盲目，应多查阅相关资料或借鉴成熟经验。鉴成熟经验。 二、二、 泵的选用与设计程序泵的选用与设计程序1、确定泵型、确定泵型化工过程中大部分是单级水平安装离心泵化工过程中大部分是单级水平安装离心泵15输送腐蚀介质：输送腐蚀介质：耐腐蚀泵耐腐蚀泵输送昂贵、剧毒、或放射性液体：输送昂贵、剧毒、或放射性液体：屏蔽泵屏蔽泵精确输送：精
10、确输送：计量泵或柱塞泵计量泵或柱塞泵输送易汽化液体：输送易汽化液体：低温泵低温泵输送高温介质：输送高温介质：热油泵热油泵输送粘性液体时：根据输送粘性液体时：根据黏度大小黏度大小选择选择输送含有固体液体：输送含有固体液体：考虑晶体破碎，晶浆泵等考虑晶体破碎，晶浆泵等 16表表6-2各种类型泵的黏度适用范围各种类型泵的黏度适用范围172、确定泵的流量和扬程、确定泵的流量和扬程流量的确定和计算流量的确定和计算。选泵时以最大流量为基础。选泵时以最大流量为基础。 体积流量，在正常流量的基础上乘以的安全系数体积流量，在正常流量的基础上乘以的安全系数扬程的确定和计算（柏努力方程）扬程的确定和计算（柏努力方程
11、）。 单位重量液体通过泵所获得的能量叫扬程。单位重量液体通过泵所获得的能量叫扬程。 泵的扬程包括吸程在内，近似为泵出口和入口压泵的扬程包括吸程在内，近似为泵出口和入口压力差。扬程用力差。扬程用H表示，单位为米（表示，单位为米（m）。）。 安全系数：安全系数：183、确定泵的安装高度、确定泵的安装高度离心泵的安装技术关键在于确定水泵安装高度。这个高离心泵的安装技术关键在于确定水泵安装高度。这个高度是指度是指水源水面到水泵叶轮中心线的垂直距离。水源水面到水泵叶轮中心线的垂直距离。194、确定泵的台数和备用率。、确定泵的台数和备用率。 泵的台数，考虑泵的台数，考虑一开一备一开一备是合理的，但如为大型
12、泵，一开是合理的，但如为大型泵，一开一备的配置并不经济，这种情况下可设两台较小的泵供正一备的配置并不经济，这种情况下可设两台较小的泵供正常操作使用，另设一台同样大小的泵作备用。常操作使用，另设一台同样大小的泵作备用。 一般来说，一些重要的泵、在高温操作或其他苛刻条件下一般来说，一些重要的泵、在高温操作或其他苛刻条件下使用的泵，均应设置备用泵，备用率一般取使用的泵，均应设置备用泵，备用率一般取100，而在其，而在其他情况下连续操作的泵，可考虑用他情况下连续操作的泵，可考虑用50的备用率。在连续的备用率。在连续操作的大型装置中使用的泵应考虑较大的备用率。操作的大型装置中使用的泵应考虑较大的备用率。
13、205、 校核泵的轴功率。校核泵的轴功率。 泵的样本上给定的功率和效率都是用水试验出来的，输送介质不是清水时，应考虑密度、粘度等对泵的流量、扬程性能的影响。6、选用电动机。、选用电动机。KW217、填写选泵规格表。、填写选泵规格表。 6.2.2 换热设备的设计和选用换热设备的设计和选用 通常，在化工厂的建设中，换热器投资约占总投通常，在化工厂的建设中，换热器投资约占总投资的资的11，换热器的质量约占化工、炼油装置设，换热器的质量约占化工、炼油装置设备总质量的备总质量的40。合理地选择和使用换热器可节省投资，降低能耗。合理地选择和使用换热器可节省投资，降低能耗。22由于换热设备应用广泛，国家现在已将多种换热由于换热设备应用广泛，国家现在已将多种换热器包括管壳式、板式换热器和石墨换热器系列化，器包括管壳式、板式换热器和石墨换热器系列化，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。
