化工設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)

1、化工設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)一、化工設(shè)備的概念 化工設(shè)備是指化工生產(chǎn)中靜止的或配有少量傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的裝置， 主要用于完成傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)等過程，或用于儲(chǔ)存物料。 二、化工設(shè)備的分類 1、按結(jié)構(gòu)特征和用途分為容器、塔器、換熱器、反應(yīng)器（包括各種反應(yīng)釜、固定床 或液態(tài)化床）和管式爐等。 2、按結(jié)構(gòu)材料分為金屬設(shè)備（碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鋁、銅等）、非金屬設(shè)備（陶 瓷、玻璃、塑料、木材等）和非金屬材料襯里設(shè)備（襯橡膠、塑料、耐火材料及搪瓷 等）其中碳鋼設(shè)備最為常用。 3、 按受力情況分為外壓設(shè)備（包括真空設(shè)備）和內(nèi)壓設(shè)備，內(nèi)壓設(shè)備又分為常壓設(shè)備（操作壓力小于1kgf/cm2）、低壓設(shè)備（操作壓力在 116 k

2、gf/cm2 之間）、中壓設(shè)備 （操作壓力在 16100 kgf/cm2 之間） 高壓設(shè)備 、（操作壓力在 1001000 kgf/cm2 之間）和超高壓設(shè)備（操作壓力大于 1000 kgf/cm2）三、化工容器結(jié)構(gòu)與分類 1、基本結(jié)構(gòu) 在化工類工廠使用的設(shè)備中， 有的用來貯存物料， 如各種儲(chǔ)罐、 計(jì)量罐、 高位槽； 有的用來對(duì)物料進(jìn)行物理處理，如換熱器、精餾塔等；有的用于進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，如聚合釜，反應(yīng)器，合成塔等。盡管這些設(shè)備作用各不相同，形狀結(jié)構(gòu)差異很大，尺寸大 小千差萬別， 內(nèi)部構(gòu)件更是多種多樣， 但它們都有一個(gè)外殼， 這個(gè)外殼就叫化工容器。 所以化工容器是化工生產(chǎn)中所用設(shè)備外部殼體的總稱

3、。由于化工生產(chǎn)中，介質(zhì)通常具有較高的壓力，故化工容器痛常為壓力容器?；と萜饕话阌赏搀w、封頭、支座、法 蘭及各種開孔所組成.1）筒體 筒體是化工設(shè)備用以儲(chǔ)存物料或完成傳質(zhì)、傳熱或化學(xué)反應(yīng)所需要的工作空間， 是化工容器最主要的受壓元件之一，其內(nèi)直徑和容積往往需由工藝計(jì)算確定。圓柱形 筒體（即圓筒）和球形筒體是工程中最常用的筒體結(jié)構(gòu)。 2）封頭 根據(jù)幾何形狀的不同，封頭可以分為球形、橢圓形、碟形、球冠形、錐殼和平蓋 等幾種，其中以橢圓形封頭應(yīng)用最多。封頭與筒體的連接方式有可拆連接與不可拆連接（焊接）兩種，可拆連接一般采用法蘭連接方式。 3） 密封裝置 化工容器上需要有許多密封裝置，如封頭和筒體間的

4、可拆式連接，容器接管與外管道間可拆連接以及人孔、手孔蓋的連接等，可以說化工容器能否正常安全地運(yùn)行在 很大程度上取決于密封裝置的可靠性。 4）開孔與接管 化工容器中，由于工藝要求和檢修及監(jiān)測(cè)的需要，常在筒體或封頭上開設(shè)各種大小的孔或安裝接管，如人孔、手孔、視鏡孔、物料進(jìn)出口接管，以及安裝壓力表、液面計(jì)、安全閥、測(cè)溫儀表等接管開孔。 5）支座 化工容器靠支座支承并固定在基礎(chǔ)上。隨安裝位置不同，化工容器支座分立式容器支座和臥式容器支座兩類，其中立式容器支座又有腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四種。大型容器一般采用裙式支座。臥式容器支座有支承式、鞍式和圈式支座三種；以鞍式支座應(yīng)用最多。而球形容

5、器多采用柱式或裙式支座。 6）安全附件 由于化工容器的使用特點(diǎn)及其內(nèi)部介質(zhì)的化學(xué)工藝特性， 往往需要在容器上設(shè)置一些安全裝置和測(cè)量、控制儀表來監(jiān)控工作介質(zhì)的參數(shù)，以保證壓力容器的使用安全 和工藝過程的正常進(jìn)行。 化工容器的安全裝置主要有安全閥、爆破片、緊急切斷閥、安全聯(lián)鎖裝置、壓力表、液面計(jì)、測(cè)溫儀表等。 上述筒體、封頭、密封裝置、開孔接管、支座及安全附件等即構(gòu)成了一臺(tái)化工設(shè)備的外殼。對(duì)于儲(chǔ)存用的容器，這一外殼即為容器本身。對(duì)用于化學(xué)反應(yīng)、傳熱、分離等工藝過程的容器而言，則須在外殼內(nèi)裝入工藝所要求的內(nèi)件，才能構(gòu)成一個(gè)完整的產(chǎn)品。 2、分類 從不同的角度對(duì)化工容器及設(shè)備有各種不同的分類方法， 常

6、用的分類方法有以下幾種。 1）按壓力等級(jí)分 按承壓方式分類，化工容器可分為內(nèi)壓容器與外壓容器。內(nèi)壓容器又可按設(shè)計(jì)壓力大小分為四個(gè)壓力等級(jí)，具體劃分如下： 低壓（代號(hào)L）容器 0.1MPap<1.6 MPa； 中壓（代號(hào)M）容器 1.6MPap<10.0 MPa； 高壓（代號(hào)H）容器 10.0MPap<100 MPa； 超高壓（代號(hào)U）容器 p 100Mpa。 外壓容器中， 當(dāng)容器的內(nèi)壓小于一個(gè)絕對(duì)大氣壓時(shí)又稱為真空容器。 2）按原理與作用分 根據(jù)化工容器在生產(chǎn)工藝過程中的作用， 可分為反應(yīng)容器、 換熱容器、 分離容器、 儲(chǔ)存容器。 反應(yīng)容器（代號(hào)R）主要是用于完成介質(zhì)的物理、

7、化學(xué)反應(yīng)的容器，如反應(yīng)器、 反應(yīng)釜、聚合釜、合成塔、蒸壓釜、煤氣發(fā)生爐等。 換熱容器（代號(hào)E）主要是用于完成介質(zhì)熱量交換的容器。如管殼式余熱鍋爐、 熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器等。 分離容器（代號(hào)S）主要是用于完成介質(zhì)流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的 容器。如分離器、過濾器、蒸發(fā)器、集油器、緩沖器、干燥塔等。 儲(chǔ)存容器（代號(hào)C,其中球罐代號(hào)B）主要是用于儲(chǔ)存、盛裝氣體、液體、液化 氣體等介質(zhì)的容器。如液氨儲(chǔ)罐、液化石油氣儲(chǔ)罐等。 在一臺(tái)化工容器中，如同時(shí)具備兩個(gè)以上的工藝作用原理時(shí)，應(yīng)按工藝過程的主要作用來劃分品種。 3）按相對(duì)壁厚分 按容器的壁厚可分為薄壁容器和厚壁容器，當(dāng)筒體外

8、徑與內(nèi)徑之比小于或等于 1.2mm 時(shí)稱為薄壁容器，大于1.2mm 時(shí)稱厚壁容器。 4） 按支承形式分 當(dāng)容器采用立式支座支承時(shí)叫立式容器，用臥式支座支承時(shí)叫臥式容器。 5）按材料分 當(dāng)容器由金屬材料制成時(shí)叫金屬容器；用非金屬材料制成時(shí)，叫非金屬容器。 6）按幾何形狀分 按容器幾何形狀，可分為圓柱形、球形、橢圓形、錐形、矩形等容器。 7）按安全技術(shù)管理分 上面所述的幾種分類方法僅僅考慮了壓力容器的某個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)或使用狀況， 還不能綜合反應(yīng)壓力容器面臨的整體危害水平。 例如儲(chǔ)存易燃或毒性程度中度以及上危害介質(zhì)的壓力容器，其危害性要比相同幾何尺寸、儲(chǔ)存毒性程序輕度或非易燃介質(zhì)的壓力容器大得多。壓力容

9、器的危害性還與其設(shè)計(jì)壓力p和全容積V的乘積有關(guān)， pV值愈 大，則容器破裂時(shí)爆炸能量愈大，危害性也愈大，對(duì)容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、使用和管理的要求愈高。為此，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程采用既考慮容器壓力與容積乘積大小，又考慮介質(zhì)危害程度以及容器品種的綜合分類方法，有利于安全技術(shù)監(jiān)督和管理該方法將壓力容器分為三類。 （1）、第三類壓力容器 具有下列情況之一的為第三類壓力容器。 高壓容器； 中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）； 中壓儲(chǔ)存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于10 MPam3) 中 壓 反 應(yīng) 容 器 （ 僅 限 易 燃 或 毒 性 程 度 為 中 度 危

10、 害 介 質(zhì) ， 且 pV 乘 積 0.5 MPa .m3）； 低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且pV乘積 0.2 MPa m3）； 高壓、中壓管殼式余熱鍋爐； 中壓搪玻璃壓力容器； 使用強(qiáng)度級(jí)別較高（指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限大于等于540 MPa ） 的材料制造的壓力容器； 移動(dòng)式壓力容器， 包括鐵路罐車 （介質(zhì)為液化氣體、 低溫液體） 罐式汽車 液 、 化氣體運(yùn)輸（半掛）車、低溫液體運(yùn)輸（半掛）車、永久氣體運(yùn)輸（半掛）車 和 罐式集裝箱（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）等； 球形儲(chǔ)罐（容積大于等于50m3）； 低溫液體儲(chǔ)存容器（容積大于5 m3）。 （2）、第二類壓力容器 具有

11、下列情況之一的為第二類壓力容器。 中壓容器； 低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）； 低壓反應(yīng)容器和低壓儲(chǔ)存容器（僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)）； 低壓管殼式余熱鍋爐； 低壓搪玻璃壓力容器。（3）、第一類壓力容器 除上述規(guī)定以外的低壓容器為第一類壓力容器。 四、化工塔設(shè)備的分類和結(jié)構(gòu) （1） 塔設(shè)備的分類 1、 按操作壓力分類 :加壓塔,減壓塔；常壓塔。 2、按化工單元操作分類:精餾塔； 吸收塔和解吸塔；萃取塔；反應(yīng)塔；再生塔；干燥塔 3、按氣液接觸的基本構(gòu)件分類: 填料塔；板式塔 （二） 塔設(shè)備的結(jié)構(gòu) 1、塔設(shè)備的基本部件:支座； 液體出口；填料支承；卸料孔；塔體；填料；液體

12、再分布器:噴淋裝置1）塔體 塔體是塔設(shè)備的主要部件，大多數(shù)塔體是等直徑、等壁厚的圓筒體，頂蓋以橢圓 形封頭為多。但隨著裝置的大型化，不等直徑、不等壁厚的塔體已逐漸增多。塔體除滿足工藝條件對(duì)它提出的強(qiáng)度、剛度要求外，還應(yīng)考慮風(fēng)力、地震、偏心載荷所帶來的影響，以及吊裝、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、開停工等情況。 塔體材質(zhì)常采用的有：鑄鐵、碳素鋼、低合金鋼、不銹耐酸鋼（復(fù)層、襯里）等。 2）塔體支座 塔設(shè)備常采用裙式支座。它應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，來承受塔體操作重量、 風(fēng)力、地震等引起的載荷。 塔體支座的材質(zhì)常采用碳素鋼，也有采用鑄鐵的。 3）塔體附件接管；人孔和手孔；吊耳；吊柱;平臺(tái)和爬梯。 2、填料塔 1裙座

13、； 2裙座人孔； 3塔底液體出口； 4裙座氣孔； 5塔體； 6人孔； 7蒸汽入口； 8塔板； 9回流入口； 10吊柱； 11塔頂蒸汽出口； 12進(jìn)料口填料塔是化學(xué)工業(yè)中最常用的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一， 在塔內(nèi)設(shè)置填料使氣液兩相能 夠達(dá)到良好傳質(zhì)所需的接觸面積。填料塔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于用耐腐蝕材料制造，適應(yīng)性較好。 填料塔廣泛的應(yīng)用在蒸餾、吸收和解吸操作，而在大型裝置中，填料塔的使用范圍正在擴(kuò)大。六十年代后期，直徑超過3米的填料塔已十分普遍。目前，填料塔不僅可以大型化，而且在某些方面超過了板式塔的規(guī)模。所以，近代化學(xué)、石油工業(yè)中， 填料塔的地位變得日益重要。近來，由于塔內(nèi)采用接觸面積較大的矩鞍型或聚丙

14、烯鮑爾環(huán)填料，經(jīng)實(shí)踐證明，已克服大型填料塔的不足，顯示出效率高，處理量大，壓力降小等優(yōu)點(diǎn)。 1）填料 、填料的選擇 填料塔操作的好壞與選用填料的正確與否有很大關(guān)系。選擇填料的原則如下：?jiǎn)挝惑w積填料的表面積要大；使氣液相接觸的自由體積要大；對(duì)氣相阻力要小，即空隙截面積大；重量要輕；機(jī)械強(qiáng)度要高；耐介質(zhì)腐蝕，經(jīng)久耐用；價(jià)格低廉。填料的選擇， 應(yīng)根據(jù)操作壓力和介質(zhì)來選擇填料的材質(zhì)， 根據(jù)操作工藝要求， 選擇填料的型式， 根據(jù)填料塔徑選擇填料尺寸。 、填料的分類 工業(yè)用填料大致分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料兩大類。 、填料材質(zhì) 選擇填料要根據(jù)被處理物料的腐蝕性及操作壓力，確定使用填料的材質(zhì)。 、填料尺寸選擇填

15、料尺寸選定與塔徑尺寸有關(guān)，一般要求塔徑與填料直徑之比不能太小，否則， 填料與塔壁的間隙過大，易使液體沿塔壁空隙流下，使截面上液體分布不均。 、常用填料的特性 拉西環(huán) 拉西環(huán)使用歷史悠久，各種參數(shù)比較完整；設(shè)計(jì)與操作經(jīng)驗(yàn)豐富，外形簡(jiǎn)單、制造方便；取材容易、造價(jià)低廉，適用于非金屬耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)。但拉西環(huán)由于表面積利用率低，因而使塔的生產(chǎn)能力降低，阻力較大，加上自身的形狀決定了它溝 流和壁流嚴(yán)重，使氣液分布不均勻，氣液接觸不良。 鮑爾環(huán) 鮑爾環(huán)除鋼制外，還有用陶瓷和塑料制成的。具有如下優(yōu)點(diǎn)： 對(duì)于同樣的空隙率而言， 阻力比拉西環(huán)小， 因而可提高氣速， 生產(chǎn)能力可以提高。 由于小窗葉片向環(huán)中心彎

16、， 液體分布較為均勻， 所以溝流和壁流情況比拉西環(huán)好。 開小窗后表面積比拉西環(huán)要大，且環(huán)內(nèi)表面得以充分利用，以進(jìn)行氣液傳質(zhì)，而拉西環(huán)內(nèi)表面利用率較低。 操作彈性范圍大。 在一般情況下，當(dāng)同樣壓降時(shí)，處理量比拉西環(huán)大50以上；在同樣處理量時(shí)， 壓降可降低，傳質(zhì)效率能提高20左右。 、鞍形填料 鞍形填料又分弧鞍形和矩鞍形兩種。 此種填料常用于吸收操作，處理腐蝕性介質(zhì)較為適宜，且成本低。近來，又對(duì)矩鞍形填料予以改進(jìn)。它是目前瓷制填料中處理量大，效率較高的一種。 2）塔設(shè)備噴淋裝置 在塔頂部裝設(shè)噴淋裝置，可使塔頂引入的液體能沿塔截面均勻分布進(jìn)入填料層， 避免部分填料得不到濕潤(rùn)，降低填料層的有效利用率，

17、影響傳質(zhì)效果。噴淋裝置的類型很多，常用的如下表： 管式噴淋型 蓮蓬頭式 盤式 溢流式 槽式 噴淋裝置類型 反射板式 沖擊式 寶塔式 離心式 機(jī)械式 管式噴淋器 小直徑的填料塔（300mm以下）可以采用管式噴淋器，。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是噴淋面積小而且不均勻。 管式噴淋器：直管；彎管；多孔直管式 對(duì)于直徑稍大的填料塔（1200mm以下），可以采用多孔環(huán)管噴淋器，。環(huán)狀管的下面開有小孔，小孔直徑為48mm，共有35排，小孔面積總和約與 管截面積相等， 環(huán)管中心圓直徑一般為塔徑的6080。 這種噴淋器優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造及安裝方便，但缺點(diǎn)是噴淋面積小，不夠均勻，而且液體要清潔，否則小孔易堵塞

18、。 蓮蓬頭式噴淋器 這種結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最普遍的一種噴淋裝置， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 噴淋較均勻。 蓮蓬頭可以作成半球形、 碟形或杯形， 它懸于填料上方中央處， 液體經(jīng)小孔分股噴出， 蓮蓬頭直徑一般為塔徑的2030， 小孔直徑為315mm， 它的安裝位置離填料表面 此種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是容易堵塞， 液體分布情況與壓頭有關(guān)， 的距離一般約為(0.51)， 所以適用于料液清潔且料液壓頭不變或變化不大的情況，一般用于直徑600mm以下的 塔設(shè)備。 溢流型噴淋器 盤式分布器是常用的一種溢流型噴淋裝置，液體經(jīng)過進(jìn)液管加到噴淋盤內(nèi)，然后從噴淋盤內(nèi)的降液管溢流，噴淋到填料上。降液管一般按等邊三角形排列，焊接在噴淋盤的分布板上。

19、沖擊型噴淋器 反射板式噴灑器為沖擊型的一種， 利用液流沖擊反射板（可以是平板、凸板或錐形板）以飛濺分布液體。最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)為平板，液體循中心管流下，沖擊后分成液滴并向各方飛濺。 3）液體再分布裝置 由于工藝條件的要求，需要的填料層總高度較大，當(dāng)噴淋液體噴到填料表面后， 液體有流向塔壁造成“壁流”的傾向，稱為“干錐體”現(xiàn)象，使液體分布不均，降低了填料塔的效率。為避免產(chǎn)生“干錐體”現(xiàn)象，必須在塔結(jié)構(gòu)上采取措施，即沿填料層每隔一段距離，裝設(shè)液體再分布器，使其在整個(gè)高度的填料層內(nèi)部都得到噴淋液的均勻分布。分配錐是最簡(jiǎn)單的一種結(jié)構(gòu)，適用塔徑在600800mm的塔，槽形液體再分配器，器上的通孔是增加氣體通過

20、的截面積，使氣體通過再分配器時(shí)，速度變化不大，該分布器適用塔徑600mm以上的塔。4）填料的支承結(jié)構(gòu) 填料的支承結(jié)構(gòu)不但要有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且須有足夠的自由截面積，否則會(huì)增大塔的壓力降，使在支承處不致首先發(fā)生液泛。 在工業(yè)填料塔中，最常用的填料支承是柵板，它是用豎扁鋼制成， 5）除沫器 除沫器是用來捕集夾帶在氣相中液滴的裝置，裝在塔內(nèi)頂部，它能起到保證傳質(zhì)效率，降低物料損失，改善塔后壓縮機(jī)或真空泵的操作狀況以及減少對(duì)環(huán)境污染的作用。 小型除沫器常見的除沫器有折板除沫器、填料除沫器及絲網(wǎng)除沫器，其中絲網(wǎng)除沫器采用最多，它適用于分離5微米的液滴，其除沫率可達(dá)99%。絲網(wǎng)由一定規(guī)格編織成的絲網(wǎng)帶

21、卷制成盤狀物，再用支承板加以固定，絲網(wǎng)帶可用金屬或非金屬材料制成，絲網(wǎng)支承柵板的自由截面積應(yīng)大于90%。適用于潔凈氣體。若在氣液中含有粘結(jié)物時(shí)，則易堵塞網(wǎng)孔，影響塔的正常操作。 三、板式塔 板式塔因空塔速度比填料塔高，所以生產(chǎn)強(qiáng)度比填料塔大。板式塔的塔板結(jié)構(gòu)有多種，它是決定塔特性的主要因素。 1、塔板的主要部件有： 1）降液管 降液管的作用是使液體由上一層塔板流到下一層塔板。 2）出口堰 出口堰具有維持板上液層高度及使液流均勻的作用。 3）入口堰 其作用是使上一層板流入的液體能在板上均勻分布，并減少進(jìn)入處液體水平?jīng)_ 出。 降液管與下層塔板至入口堰處稱為受液盤，這種結(jié)構(gòu)便于液體的側(cè)線抽出。在低液

22、流量時(shí)，仍能造成正液封，具有改變液體流向的緩沖作用。 塔板塔板有整塊式或分塊式兩種。 （1）整塊式塔板 此種塔板一般用于塔徑小于800mm，人不便進(jìn)入安裝和檢修的塔內(nèi)。塔體由若干塔節(jié)組成，塔節(jié)與塔節(jié)之間用法蘭連接。塔板與塔板之間用管子支承。塔板與塔壁間隙用填料來密封。 （2） 分塊式塔板 分塊式塔板用于塔徑在900mm以上，人可以進(jìn)入的塔內(nèi)。塔體為一焊制整體圓筒， 不分塔節(jié)， 而塔板是分成數(shù)塊， 通過人孔送入塔內(nèi)， 裝到焊在塔內(nèi)壁的塔板固定件上。 為了進(jìn)行塔內(nèi)清洗和檢修，在塔板中央設(shè)置一塊內(nèi)部通道板，通道板應(yīng)為上、下 均可拆的。 塔板上的鼓泡構(gòu)件型式很多，常用鼓泡構(gòu)件為泡罩、浮閥等。下節(jié)分別敘

23、述。 （3）泡罩塔板 泡罩塔板所用的泡罩有圓形和條形兩類，其主要特點(diǎn)是鼓泡元件各具有升氣管。 上升氣體經(jīng)升氣管由泡罩齒縫吹入液層，兩相接觸密切，加之板上液層較高，兩相接觸時(shí)間較長(zhǎng)，分離效果較好。但由于氣體通過泡罩的路線曲折及液層較高，導(dǎo)致壓降及霧沫夾帶增高等缺點(diǎn)。同時(shí)，由于塔板上液面梯度較大，氣相分布不均，影響傳質(zhì)效率，這也是泡罩結(jié)構(gòu)所造成的。 （4）浮閥塔板及特點(diǎn) 生產(chǎn)能力大，比泡罩塔板約提高2040，與篩板塔相近。 操作彈性大，在較寬的氣速變化范圍內(nèi)，板效率變化較小，其彈性范圍（即最 大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比）為79。 由于氣液接觸狀態(tài)良好，以及氣體為水平方向吹出，霧沫夾帶量小，因此塔板效率高

24、，比泡罩塔效率可提高15左右。 液面梯度小，蒸汽分配比較均勻，塔板壓降比泡罩塔小。 塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易。 浮閥塔板結(jié)構(gòu)與泡罩塔板類同。操作時(shí)氣流自下而上吹起浮閥，從浮閥周邊水平 方向吹入塔板上液層，進(jìn)行兩相接觸。液體則由上一層塔板的降液管流入，經(jīng)進(jìn)口堰 均布， 再橫向流過塔板與氣相接觸傳質(zhì)后， 再經(jīng)溢流堰進(jìn)入降液管， 流入下一層塔板。 五、化工換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)和分類 1.化工換熱設(shè)備是在化工生產(chǎn)過程中即化學(xué)反應(yīng)物中實(shí)現(xiàn)熱能傳遞的設(shè)備， 使熱量從溫度較高的流體傳給另一種溫度較低的流體。 在化肥、化工、煉油工業(yè)生產(chǎn)中，常常進(jìn)行著各種不同的換熱過程，特別是近年開發(fā)的各種化工工藝，充分進(jìn)行了熱能的綜

25、合利用，各種型式的高效、節(jié)能換熱設(shè)備不斷推出，應(yīng)用到不同的冷換操作單元中。例如：加熱或冷卻、蒸發(fā)或冷凝。換熱設(shè)備就是在生產(chǎn)過程即化學(xué)反應(yīng)或物理反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)熱能傳遞的設(shè)備， 使熱量從溫度較高的流體傳給另一種溫度較低的流體。根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，為達(dá)到熱量的充分利用和滿足工藝參數(shù)，換熱設(shè)備可以是熱交換器（如兩流體介質(zhì)相互換熱）、冷凝器（如用水蒸汽冷凝）、加熱器（如高溫工藝氣加熱水）、冷卻器（如水或液體氨作冷載體）等。在化工生產(chǎn)中，換熱設(shè)備不但作為一個(gè)單獨(dú)的化工設(shè)備，而且在其他設(shè)備中也常 附有換熱設(shè)備或換熱部分，如蒸餾設(shè)備中的回流冷凝器，蒸發(fā)設(shè)備中的加熱，高低變爐和氨合成塔中觸媒的換熱等，均為重要的不可

26、缺少的化工操作設(shè)備。 2.化工生產(chǎn)流程中，用于汽液、汽氣、氣氣、液液之間的換熱設(shè)備，按熱量的授受方式可分為、 表面式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間里流動(dòng)，通過壁面的導(dǎo)熱和流體在壁表面對(duì)流，兩種流體之間進(jìn)行換熱。表面式換熱器有管殼式、套管式和其他型式的熱交換器。蓄熱式換熱器是借助于由固體構(gòu)成的蓄熱體，把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體，蓄熱體與高溫流體接觸一定時(shí)間，接受和儲(chǔ)蓄了一定熱量，然后與低溫流體接觸一定時(shí)間，把熱量釋放給低溫流體。蓄熱式換熱器有用在一段爐對(duì)流段上的旋轉(zhuǎn)換熱器，回收煙氣溫度用于預(yù)熱燃燒空氣；還有閥門切換式換熱器等。 流體連接間接式換熱器，是把兩個(gè)表面式換熱器由在其中

27、循環(huán)的熱載體連接起來的換熱器，熱載體在高溫流體熱交換器和低溫流體之間循環(huán)，在高溫流體換熱器接受 熱量，在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流體。 直接接觸式熱交換器是兩種流體直接接觸進(jìn)行換熱的設(shè)備，例如：冷水塔、氣體冷凝器等。換熱器按用途還可分為： 加熱器把流體加熱到必要的溫度，但加熱流體沒有發(fā)生相的變化。 預(yù)熱器預(yù)先加熱流體，為后序操作提供標(biāo)準(zhǔn)的工藝參數(shù)； 過熱器用于把流體（工藝氣或蒸汽）加熱到過熱狀態(tài)； 蒸發(fā)器用于加熱流體，達(dá)到沸點(diǎn)以上溫度，使其流體蒸發(fā)，一般有相的變化。 四、 化工裝置常用換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)、性能和特點(diǎn) 1、管殼式換熱器 管殼式換熱器的類型和優(yōu)缺點(diǎn) 常用的管殼式換熱器有固定管板式、

28、浮頭式和“U”形管式。 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，制造容易，管程清洗檢修方便。殼程清洗困難，管束制造后有溫差應(yīng)力存在，當(dāng)冷熱兩流體的平均溫差較大，或殼體和傳熱管材料熱膨脹系數(shù)相差較大、熱應(yīng)力超過材質(zhì)的許用應(yīng)力時(shí)，在殼體上應(yīng)設(shè)膨脹節(jié)，由于膨脹節(jié)不能承受較大內(nèi)壓，所以換熱器殼程壓力不能太高。 固定管板式換熱器適用于兩種介質(zhì)溫差不大（一般應(yīng)低于30），或溫差較大但 殼程壓力不高的復(fù)條件。 2.浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是殼體和管束的溫差不受限制，管束清洗和檢修較為方便， 管程、殼程均容易清掃。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)雜，密封要求較高，一旦泄漏在線處理較為困難。一般在溫差較大的化工單元操作中設(shè)置浮頭式換熱器。 U形

29、管式換熱器，克服了固定管板式和浮頭式換熱器的缺點(diǎn)，但在U形拐彎處很難清洗干凈，更換管子較為困難，特別是管板中心部的U形管，泄漏后只能堵管，要想更換管子必須從管板處全部切除，造成很大浪費(fèi)。U形管換熱器適用于兩種流體溫差較大，且殼程易結(jié)垢的條件。 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 、固定管板式換熱器 固定管板式換熱器主要有外殼、管板、管束、封頭壓蓋等部件組成，如圖112 所示。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在殼體中設(shè)置有管束，管束兩端用焊接或脹接的方法將管子固定 在管板上，兩端管板直接和殼體焊接在一起，殼程的進(jìn)出口管直接焊在殼體上，管板外圓周和封頭法蘭用螺栓緊固，管程的進(jìn)出口管直接和封頭焊在一起。管束內(nèi)根據(jù)換 熱管的長(zhǎng)度設(shè)置

30、了若干塊折流板。這種換熱器，管程可以用隔板分成任何程數(shù)。應(yīng)用極為廣泛。近年來，也有設(shè)計(jì)開發(fā)出固定管板的撓性管板，即薄管板式換熱器，這是根據(jù)彈性薄圓板理論， 在均勻載荷作用下周邊固定支承的圓平板產(chǎn)生的撓度可被看作在管板布管區(qū)的變形，無論是熱應(yīng)力還是管殼溫差應(yīng)力撓性變形薄管板均能承受，它 的應(yīng)用比常規(guī)的固定管板式換熱器更具有優(yōu)點(diǎn)。 3. 薄管板換熱器用于中壓、大直徑換熱設(shè)備上更有滿意的效果。薄管板的結(jié)構(gòu)一般 有三種型式，如圖113。 圖113薄管板結(jié)構(gòu) （a）凸面薄管板；（b）平面薄管板；（c）凹面薄管板 、浮頭式換熱器 浮頭式換熱器主要由殼體、浮動(dòng)式封頭管箱、管束等部件組成，如圖114所示。 它

31、的一端管板固定在殼體與管箱之間，另一端管板可以在殼體內(nèi)自由移動(dòng)，也就是殼體和管束熱膨脹可自由，故管束和殼體之間沒有溫差應(yīng)力。一般浮頭設(shè)計(jì)成可拆卸結(jié) 構(gòu)，使管束可自由地抽出和裝入。浮頭式換熱器的浮頭也有不同的結(jié)構(gòu)型式，常用的 如圖115所示，它是用鉗形環(huán)和螺栓使浮頭和管板密封貼合，以使管內(nèi)和管間流體 互不滲漏。這種結(jié)構(gòu)現(xiàn)在用的不多了。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，采用了圖116所示結(jié)構(gòu)，即 浮頭蓋法蘭直接和鉤圈用螺栓緊固，使浮頭法蘭和活動(dòng)的管板密封貼合，雖然減少了 管束的有效傳熱面積，但密封性可靠，整體也較緊湊。、“U”形管式換熱器 U形管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是換熱管做成U形，兩端固定在同一塊管板上，由于殼體和管

32、子分開，可以不考慮熱膨脹，管束可以自由伸縮，不會(huì)因?yàn)榱黧w介質(zhì)溫差而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。U形管換熱器只有一塊管板，沒有浮頭，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。管束可以自由抽出和裝入，方便清洗。由于換熱管均做成半徑不等的U形彎， 最外層損壞后可更換外，其余的管子損壞只有堵管。同時(shí)和固定管板式換熱器相比， 它的管束的中心部分存有空隙，流體很容易走短路，影響了傳熱效果，管板上排列的管子也比固定管板式換熱器少，體積有些龐大。由于U形管曲率半徑不一樣，也增加了制造程序，加上切管長(zhǎng)短不一，流體流動(dòng)狀態(tài)下的分布也不均勻，堵管后更減少了換熱面積。 圖1-15浮頭結(jié)構(gòu)之一 圖1-16浮頭結(jié)構(gòu)之二 圖1-17 U形管式換熱器 1吊耳； 2蓋

33、板； 3法蘭； 4接管； 5接管； 6隔板； 7接管；8短管； 9殼體；10折流板； 11擋板； 12拉桿； 13列管；14放氣管； 15封頭； 16接管； 17支座；18支座； 19接管；20短管；21法蘭；22管板;23接管；24 接管；25管箱U形管換熱器，一般使用于高溫高壓的場(chǎng)合，在壓力高時(shí)，須加厚管子彎管段的壁厚。為增加流體介質(zhì)在殼程內(nèi)的流速，可在殼體內(nèi)設(shè)置折流板和縱向隔板，以提高傳熱效果。 2、板式換熱器 板式換熱器是一種高效換熱器，在工廠應(yīng)用中有傘板換熱器和平板換熱器，化工裝置中常用后一種。工作原理如圖1-18。 板式換熱器的特點(diǎn): 、體積小，占地面積少。 、傳熱效率高，可使在低

34、速下強(qiáng)化傳熱。 圖118 板式換熱器工作原理圖 、組裝方便，當(dāng)增加換熱面積時(shí)，只多裝板片，進(jìn)出口管口方位不需變動(dòng)。 、熱損失小，不需保溫，熱損失只為1左右。 、拆卸、清洗方便，檢修容易在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。特別對(duì)于易結(jié)垢的介質(zhì)，板片隨時(shí)拆下清洗。 、使用壽命長(zhǎng)。一組板式換熱器，一般可使用58年，而后常因橡膠板條老化而泄漏，拆下后重新粘結(jié)板條，組裝板片可繼續(xù)使用。 、板式換熱器的缺點(diǎn)是密封周邊較長(zhǎng)，容易泄漏，使用溫度只能低于150， 承受壓差較小，處理量較小，一旦發(fā)現(xiàn)板片結(jié)垢必須拆開清洗。 板式換熱器的結(jié)構(gòu)及部件性能： 板式換熱器的整體結(jié)構(gòu)如圖119，主要有傳熱板片、密封板條、兩端壓板、固 定螺栓、支架、

35、進(jìn)出口管等部件組成。 圖119板式換熱器結(jié)構(gòu)圖 1固定板； 2進(jìn)口； 3孔； 4支架； 5螺栓； 6孔； 7螺桿；8夾緊螺栓； 9 螺母； 10防松螺母；11下導(dǎo)桿； 12立柱；13緊固壓板； 14上滑桿； 15板片； 16膠墊； 17板片； 18壓緊板 、傳熱板片傳熱板片是換熱器主要起換熱作用的元件，一般波紋做成人字形， 但A板和B板人字相反，如圖120。按照流體介質(zhì)的不同，傳熱板片的材質(zhì)也不一樣， 大多采用不銹鋼和鈦材制作而成。制作工藝為平板沖壓，大多壓成矩形板片。 、密封板條 板式換熱器的泄漏多是因?yàn)槊芊獍鍡l壓制錯(cuò)位或者老化引起的， 所以在開始組裝 或者解體時(shí)必須選擇合適的密封板條，以適

36、用流體介質(zhì)的性能。一般選用乙丙膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠等，然后用401號(hào)粘結(jié)劑粘牢固化后組裝。對(duì)于使用的密封板條應(yīng) 有嚴(yán)格的技術(shù)要求，例如：耐溫、彈性好，抗大氣腐蝕、抗陽光紫外線、抗老化等性 能。 、端蓋 兩端蓋主要是夾緊壓住所有的傳熱板片，保證流體介質(zhì)不泄漏，一般為碳素，端蓋應(yīng)平滑，不應(yīng)有變形、腐蝕、銹蝕等缺陷。 、固定螺栓 固定螺栓一般是通桿螺紋， 預(yù)緊螺栓時(shí)， 一定用力矩扳手， 使固定板片的力均勻。 螺紋裸露部分，一定用塑料套管保護(hù)，防止銹蝕。 、支架 支架是掛傳換板片的，對(duì)于不同型號(hào)的換熱器，支架的高度、長(zhǎng)度也不一樣，同 時(shí)，支架下部有和基礎(chǔ)固定的螺栓。吊裝和安裝換熱器時(shí)，嚴(yán)格選擇吊點(diǎn)，

37、防止支架 變形。 、進(jìn)出口管 進(jìn)出口管和兩端壓蓋聯(lián)在一起，值得注意的是在進(jìn)出口管內(nèi)襯有橡膠襯套，安裝時(shí)不能被外部壓變形，否則很容易造成泄漏。 傳熱板片:1人字形板片； 2密封板條 第二節(jié) 化工用機(jī)泵概述及其分類1、 化工泵的概述 在化工裝置中，使用著各種各樣的泵，這些泵作為化工生產(chǎn)中的一個(gè)要素，有助于生產(chǎn)過程中液體的流動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，對(duì)提高工廠生產(chǎn)率起著相當(dāng)重要的作用。 通常我們把增加液體能量的機(jī)器叫做泵。 化工泵由于所輸送液體的種類和性質(zhì)不同，選擇的泵的結(jié)構(gòu)和材料也不一樣，化工泵常選些特殊材質(zhì)和特殊結(jié)構(gòu)的泵來滿足化工工藝的需要。因此，對(duì)化工泵的特殊要求有以下幾點(diǎn)。 1、能適應(yīng)化工工藝條件

38、 泵在化工生產(chǎn)中，不但輸送液體物料并提供工藝要求的必要壓力外，還必須保證輸送的物料量，在一定的化工單元操作中，要求泵的流量和揚(yáng)程要穩(wěn)定，保持泵高效率可靠運(yùn)行。 2、耐腐蝕 化工泵輸送的介質(zhì)，包括原料、反應(yīng)中間物等往往多為有腐蝕性介質(zhì)。這就要求泵的材料選擇適用和合理，保證泵的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命運(yùn)轉(zhuǎn) 3、耐高溫或低溫 化工泵輸送的高溫介質(zhì)，有流程液體物料，也有反應(yīng)過程所需要和所產(chǎn)生的載熱液體。例如：冷凝液泵、鍋爐給水泵、導(dǎo)熱油泵。 化工泵輸送的低溫介質(zhì)種類也很多，例如：液氧、液氮、甲烷等，泵的低溫工作 溫度大都在-20-100。 不管輸送高溫或低溫的化工泵， 選材和結(jié)構(gòu)必須適當(dāng)， 必須有足夠的強(qiáng)度

39、， 設(shè)計(jì)、 制造的泵的零件能承受熱的沖擊、熱膨脹和低溫冷變形、冷脆性等的影響。 4、耐磨損、耐沖刷 由于化工泵輸送的物液中含有懸浮固體顆粒，同時(shí)泵的葉輪、腔體也有的在高壓 高流速下工作，泵的零部件表面保護(hù)層被破壞，其壽命較短，所以必須提高化工泵的 耐磨性、耐沖刷性，這就要求泵的材料選用耐磨的錳鋼、陶瓷、鑄鐵等，選用耐沖刷的鈦材、錳鋼等。5、無泄漏 化工泵輸送的液體介質(zhì)多數(shù)為易燃、易爆、有毒有害，一旦泄漏嚴(yán)重污染環(huán)境， 危及人身安全和職工的身心健康，更不符合無泄漏工廠和清潔文明工廠的要求，這就必須保證化工泵運(yùn)行時(shí)不泄漏，在泵的密封上采用新技術(shù)新材料，按規(guī)程操作，高質(zhì)量檢修。 二、化工泵的分類 化

40、工泵的類型繁多，通常按其不同的工作原理可分以下幾類。 1、容積式泵 容積式泵是利用泵缸體內(nèi)容積的連續(xù)變化輸送液體的泵，如往復(fù)泵、活塞泵、齒輪泵、螺桿泵。 2、 葉片泵 葉片泵是指通過泵軸旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)各種葉輪葉片給液體以離心力或軸向力壓送液 體到管道或容器的泵，如離心泵、旋渦泵、混流泵、軸流泵等。3、液體動(dòng)力泵 它是依靠另一種工作流體的流量流速抽送液體或壓送液體的動(dòng)力裝置。 例如噴射泵、空氣升液器等。 三、離心泵的工作原理、結(jié)構(gòu)和作用 （一）離心泵的工作原理 在化工裝置中使用的各種泵， 一般來說是把所需要的一定量的液體打到工藝所要求的高度，或送入有一定壓力的容器。這種在單位時(shí)間內(nèi)所輸送的液體量即為

41、泵的流量，其單位通常用Ls &或m3h (表示。所要求的高度或所要求的壓力，即相當(dāng)于泵的揚(yáng)程。實(shí)際揚(yáng)程加上輸送液體的管路內(nèi)各種損失壓頭，即為泵的總揚(yáng)程，單位通常用液柱高度（米）來表示。 離心泵開泵之前，打開出入管道閥，泵體內(nèi)應(yīng)充滿流體，當(dāng)泵葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉輪的葉片驅(qū)使流體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使流體產(chǎn)生了離心力，在此離心力的作用下，流體沿葉片 流道被甩向葉輪出口，經(jīng)擴(kuò)壓器、蝸殼送入排出管。流體從葉輪獲得能量，使壓力能和速度能增加，當(dāng)一個(gè)葉輪不能滿足流體足夠能量時(shí)，可用多級(jí)葉輪串聯(lián)，獲取較高能量。 在流體被甩向葉輪出口的同時(shí)，葉輪中心入口處的壓力顯著下降，瞬時(shí)形成了真空，入口管的流體經(jīng)泵吸入室進(jìn)入了葉

42、輪中心，這樣當(dāng)葉輪不停地旋轉(zhuǎn)，流體就不斷地被吸入和排出，將流體送到管道和容器中。 離心泵的工作過程，就是在葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將機(jī)械能傳給葉輪內(nèi)的流體，使它轉(zhuǎn)換為流體的流動(dòng)能，當(dāng)流體經(jīng)過擴(kuò)壓器時(shí)，由于流道截面大，流速減慢，使一部分動(dòng)能轉(zhuǎn) 換成壓力能，流體的壓力就升高了。所以流體在泵內(nèi)經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換，即從機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體動(dòng)能，該動(dòng)能部分地又轉(zhuǎn)換為壓力能，從而泵就完成輸送液體的任務(wù)。 （二）離心泵主要部件的結(jié)構(gòu)與作用 離心泵主要由吸入、排出部分，葉輪和轉(zhuǎn)軸、軸密封，擴(kuò)壓器和泵殼等四大部分 組成，主要部件的結(jié)構(gòu)如圖21。 1、葉輪 （1）、葉輪的形狀 葉輪是抽送液體作用的主體，是離心泵最重要的部件，離心泵是

43、由葉輪的離心力作用，給予抽送流體以速度能，并將該速度能的一部分轉(zhuǎn)換為壓力能，提高流體的壓力和速度，完成泵輸送液體的過程。 泵葉輪的形狀隨著比轉(zhuǎn)數(shù)的不同有不同的差別， 葉輪按比轉(zhuǎn)數(shù)從小到大的順序和液體在葉輪中流動(dòng)的方向，可分為徑流式葉輪、混流式葉輪、斜流式葉輪、軸流式葉 輪，如圖 22。若按葉輪結(jié)構(gòu)可分為閉式葉輪、開式葉輪、誘導(dǎo)輪全開式葉輪、半開式葉輪， 閉式葉輪 離心泵基本組成 1泵殼； 2擴(kuò)壓器； 3吸入室； 4排出室； 5蝸殼； 6葉輪； 7環(huán)； 8軸密封； 9轉(zhuǎn)軸 葉輪形狀 （a）閉式葉輪；（b）開式葉輪；（c）誘導(dǎo)輪全開式葉輪；（d）半開式葉輪閉式葉輪的前面和后面分別有前蓋板、后蓋板、

44、葉片、輪轂組成，葉輪內(nèi)形成完全密封的流道。閉式葉輪揚(yáng)程高、效率高，廣泛應(yīng)用到化工裝置中無雜質(zhì)的流體介質(zhì) 上。 、誘導(dǎo)輪全開式葉輪 誘導(dǎo)輪全開式葉輪是在葉輪前部焊接帶有螺旋狀的“"”頭誘導(dǎo)片，葉輪可適用高轉(zhuǎn)速、高揚(yáng)程、容易汽化的流體。 、半開式葉輪 半開式葉輪沒有前蓋板， 只有后蓋板和葉片、 輪轂， 可輸送含有固體顆粒的液體。 、開式葉輪 開式葉輪只有后蓋板而沒有前蓋板，后蓋板尺寸較小，故揚(yáng)程較低。多用于有磨損介質(zhì)和泥沙泵。 （2） 、葉片數(shù)量 如上所述，葉輪具有各種形狀。葉輪的作用和其中的能量損失與葉片數(shù)量和葉片流道的大小、彎曲、擴(kuò)散、粗糙度、葉片間的相互重疊、葉片厚度、葉片出口角度

45、、 葉片兩端的形狀等諸多因素有關(guān)。 離心泵葉輪葉片數(shù)越多，其泵的口徑、流量越大，比轉(zhuǎn)數(shù)越低；比轉(zhuǎn)數(shù)越高，葉 片數(shù)越少。 若按吸入型式不同，葉輪又可分為單吸式和雙吸式。 單吸式離心泵 單吸式離心泵。流體只能從一側(cè)吸入，葉輪懸臂支承在轉(zhuǎn)軸上，葉輪受 力狀態(tài)不好，只適用于小流量范圍。 雙吸式離心泵和單吸式離心泵相比，在流量和總揚(yáng)程相同的情況下， 雙吸葉輪的比轉(zhuǎn)數(shù)小，故一般來說其吸入性能好。雙吸式葉輪流體由雙面吸入葉輪， 改善了汽蝕性，同時(shí)泵轉(zhuǎn)子受力狀態(tài)也好。 另外，還有按級(jí)數(shù)分的，有單級(jí)泵、多級(jí)泵；還有按泵軸方向分的，有臥式泵、 立式泵； 還有按速度能的轉(zhuǎn)換方式分的， 有蝸殼泵、 透平泵。 但不管哪

46、種分類的方式， 其結(jié)構(gòu)的工作原理是一樣的。 2、泵殼 泵殼是泵結(jié)構(gòu)的中心，其型式也比較多。 （1） 、水平剖分式 這種型式的泵殼是在通過軸心的水平剖分面上分開。拆卸泵殼時(shí)和吸入、排出管道無關(guān)，維修比較方便。 （2） 、垂直剖分式 這種型式的泵殼是在垂直軸心的平面上剖分，不易泄漏，當(dāng)維修時(shí)必須拆卸進(jìn)出口管道，所以維修不如水平剖分式泵殼方便。 （3）、傾斜剖分式 這種型式的泵殼是從前端吸入，從上面排出，泵殼在通過軸心的傾斜面上剖分， 不拆卸吸入和排出管道，只拆開上半部泵殼即可檢修內(nèi)部。 （4） 、筒體式 這種型式的泵是把泵殼制作成筒體式的，對(duì)于壓力非常高的泵，用單層泵體難以 承受其壓力，所以采用雙

47、層泵體。筒體式泵殼承受較高壓力，其內(nèi)安裝水平剖分式或 垂直剖分式的轉(zhuǎn)子，在化肥裝置中高溫高壓的鍋爐給水泵多是筒體式多級(jí)離心泵。 若按泵殼的支承型式可分為標(biāo)準(zhǔn)支承式、中心支承式、懸臂式、管道式、懸掛式。 標(biāo)準(zhǔn)支承式 這種型式的泵，一般是臥式，在泵體兩側(cè)帶有支腳，支腳用螺栓固定在底座上。 中心支承式 這種型式的泵，泵殼下側(cè)的支腳安裝在底座上，可適應(yīng)輸送高溫流體而造成泵殼 熱膨脹應(yīng)力的影響。 懸臂式 這種型式的泵，泵殼是一整體，并將泵體與吸入蓋的組合件安裝在軸承托架上。 結(jié)構(gòu)緊湊，拆卸方便。 管道式 這種型式的泵殼是作為管道的一部分和管道聯(lián)接在一起的，并由管道支承。檢修 時(shí)，不需拆下與管道聯(lián)接的泵體

48、，就可以檢修泵的轉(zhuǎn)子和電動(dòng)機(jī)。 懸掛式 這種型式的泵是泵殼裝在排出管道上，泵殼在排出管以下部分懸掛在吸入容器 上，泵殼是垂直剖分式的。（三）機(jī)械密封 機(jī)械密封是用來防止旋轉(zhuǎn)軸與機(jī)體之間流體泄漏的密封， 是由一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在彈性補(bǔ)償機(jī)構(gòu)和輔助密封的配合下相互貼合并相對(duì)旋轉(zhuǎn)而構(gòu)成的密封裝 置。由于密封面是端面，故也叫端面密封。 1、機(jī)械密封工作原理 在旋轉(zhuǎn)軸的各種機(jī)械密封類型中， 盡管結(jié)構(gòu)形式不相同， 但其工作原理是一樣的。 圖26所示是一簡(jiǎn)單的機(jī)械密封。旋轉(zhuǎn)軸和裝在軸上的動(dòng)密封環(huán)一起旋轉(zhuǎn)，靜環(huán) 安裝在殼體上。軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)、靜環(huán)形成了摩擦副，動(dòng)、靜環(huán)之間的間隙決定了工作為某一壓力的流體介

49、質(zhì)的泄漏量。 在機(jī)械密封的總體裝置中，其密封面也就是容易造成流體介質(zhì)泄漏的面有四處。 （1）主密封面。如上述的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)形成摩擦副的面，密封流體介質(zhì)的壓力和彈性元件（彈簧、波紋管）的彈力對(duì)這一密封面產(chǎn)生一壓緊力，使之緊密貼合在一起。 在摩擦副兩端面之間存在一層很薄的潤(rùn)滑膜，離心泵使用的機(jī)械密封，潤(rùn)滑膜處于全 液體濕潤(rùn)摩擦狀態(tài)，端面之間流體潤(rùn)滑膜的壓力在不同程度上平衡了端面的預(yù)緊力。 一般機(jī)械密封的端面是鏡面 機(jī)械密封 工作原理 靜環(huán)； 4殼體 1旋轉(zhuǎn)軸； 2動(dòng)環(huán)； 3光潔度，使比壓均勻，貼合緊密，達(dá)到無 泄漏的目的。 （2）靜環(huán)與壓蓋之間的密封面。這密封面屬靜密封面，通常按流體的特性選用相 應(yīng)

50、的O形圈進(jìn)行輔助密封，防止流體從靜環(huán)與壓蓋之間泄漏。 （3） 動(dòng)環(huán)與軸或軸套之間的密封，這也是靜密封面。對(duì)于動(dòng)環(huán)為補(bǔ)償環(huán)的旋轉(zhuǎn)式密封來講，在端面跳動(dòng)不同步及磨損時(shí)，該輔助密封可做較小的軸向移動(dòng)，一般用作 彈簧和波紋管來作為輔助密封元件。 （4）壓蓋與殼體之間的密封，這也是靜密封，通常用%形環(huán)進(jìn)行密封，但在安裝時(shí)，要保證端蓋和裝靜環(huán)的端面對(duì)軸線的垂直度。 2、機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)和零件的功用 機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)如圖27，主要有5部分組成。 機(jī)械密封 基本結(jié)構(gòu)（旋轉(zhuǎn)式） 環(huán)； 2補(bǔ)償環(huán)輔助密 彈簧座； 5緊固螺 1補(bǔ)償 封圈； 3彈簧； 4 釘； 6非補(bǔ)償環(huán)； 7非補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈； 8銷釘（1）補(bǔ)償環(huán)

51、與非補(bǔ)償環(huán)。補(bǔ)償環(huán)是具有軸向補(bǔ)償功能的密封環(huán)，通稱靜環(huán)，一 般不隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過彈性體進(jìn)行補(bǔ)償。非補(bǔ)償環(huán)是不具有軸向補(bǔ)償能力的密封環(huán)，一 般通稱動(dòng)環(huán)。兩者端面貼合在一起形成密封，起主要密封作用。靜環(huán)用低硬度材料， 例如浸金屬石墨、聚四氟乙烯等，端面較窄；動(dòng)環(huán)用高硬度材料，例如碳化鎢、鈷鉻 鎢等，端面較寬。 （2）彈性元件與彈簧座。彈性元件是指彈簧或波紋管或具有彈性的密封元件，它 構(gòu)成了加載、補(bǔ)償、緩沖作用的裝置，從而能保證機(jī)械密封在安裝后端面貼合，磨損 時(shí)及時(shí)補(bǔ)償，振動(dòng)或竄動(dòng)時(shí)緩沖的功用。彈性元件產(chǎn)生的彈力大小必須能夠克服補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈在軸或軸套上滑動(dòng)時(shí)的摩擦阻力； 過大的彈性力 （預(yù)緊力）

52、會(huì)使端面磨損加快， 嚴(yán)重影響機(jī)械密封的性能。 彈性元件可以是單拉彈簧圓錐形螺旋彈簧， 也可以是腔室內(nèi)放置多個(gè)周向布置的圓柱螺旋彈簧。也可以是成對(duì)的波形彈簧或有伸縮性的波紋管。放置彈簧的腔體可以做成 多種型式，但彈簧必須固定地放置在彈簧座內(nèi)，而且軸向方向和徑向方向不允許有振 動(dòng)和竄動(dòng)。 （3） 彈性元件中還有輔助的密封圈。其中補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈可制做成O形、V形、 凹形的截面， 常用來密封補(bǔ)償環(huán)與軸、 軸套之間的泄漏面。 彈性元件中的輔助密封圈， 也有非補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈，它在軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，用以密封非補(bǔ)償環(huán)與端蓋之間的泄漏，可 以制做成O形、V形、凹形、口形的截面。 （4）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該部件有用凸輪、凹坑

53、、柱銷、撥叉等方式來傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩，它多設(shè) 置在彈簧座和補(bǔ)償環(huán)上。 （5）防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。一般制做成銷釘和防轉(zhuǎn)塊，可克服旋轉(zhuǎn)時(shí)密封裝配松動(dòng)而強(qiáng)制性 的轉(zhuǎn)矩作用。 3、機(jī)械密封的分類 機(jī)械密封分類方法較多，常見的分類如表412。 4、 離心泵機(jī)械密封的選用 離心泵廣泛地用于化學(xué)工業(yè)中，化學(xué)工業(yè)涉及到的流體介質(zhì)大多是高溫、高壓和 有腐蝕性的，根據(jù)工廠變化的工藝條件，選擇使用比較適合的機(jī)械密封是現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械工 程師的職責(zé)。選擇的準(zhǔn)則，有以下幾項(xiàng)。 （1）主密封環(huán)元件的材料應(yīng)隨壓力、轉(zhuǎn)速、化學(xué)性質(zhì)、溫度、壓差而確定。 機(jī)械密封的種類和配置型式雖然很多，但主要元件是一樣的，機(jī)械密封使用壽命的長(zhǎng)短，還要取決于綜合的機(jī)械密

54、封的全系統(tǒng)，包括輔助密封的冷卻液、緩沖液等以及安裝試車的全過程。 1）安裝前的檢查 機(jī)械密封安裝前，應(yīng)作詳細(xì)周密地檢查，防止密封過早失效，檢查的內(nèi)容如下。 密封腔尺寸的復(fù)查。 軸的軸向總竄動(dòng)量符合技術(shù)要求。 軸的徑向游動(dòng)量符合標(biāo)準(zhǔn)。 軸的旋轉(zhuǎn)中心線與密封端面的垂直度符合轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 軸的旋轉(zhuǎn)中心線與密封腔孔的同心度應(yīng)在(&")以內(nèi)。 不允許外部的管道振動(dòng)等因素影響機(jī)械密封的使用性能。 軸和軸套的表面粗糙度符合圖紙要求。 密封元件保持清潔，并作靜態(tài)試漏試驗(yàn)。 2）實(shí)施安裝的程序 安裝主密封件。 按說明書安裝順序進(jìn)行彈性元件的安裝。 保證彈簧的正確位置和到位。 使用專用

55、工具緊固螺釘。 3）輔助設(shè)備和密封系統(tǒng) 正確使用機(jī)械密封，除其工藝參數(shù)必須保證符合要求之外，輔助系統(tǒng)例如密封水 的清潔、壓力、流量等須達(dá)到機(jī)械密封的要求，所以它應(yīng)使以下項(xiàng)目保證完好。 冷卻、潤(rùn)滑、管道沖洗干凈。 熱交換器、冷卻器保持高效率。 監(jiān)測(cè)、控制儀表可靠。 啟動(dòng)運(yùn)行和停車，嚴(yán)格按操作規(guī)程執(zhí)行。 發(fā)現(xiàn)泄漏和異?，F(xiàn)象一定立即停機(jī)檢查修理。 機(jī)械密封應(yīng)用在離心泵上，停機(jī)的原因80以上是因?yàn)闄C(jī)械密封的失效造成的。 失效表現(xiàn)的現(xiàn)象大都是泄漏，一般泄漏面和原因有以下幾種。 動(dòng)、靜環(huán)密封面的泄漏。查其原因有：a. 端面平面度、粗糙度未達(dá)到要求，或 表面有劃傷；b.端面間有顆粒物質(zhì)，造成兩端面不能同樣運(yùn)

56、行；c.安裝不到位，方式 不正確。 補(bǔ)償環(huán)密封圈泄漏。查其原因有：a. 密封圈質(zhì)量不符合技術(shù)要求；b.安裝時(shí)擠 壓變形；c.密封圈所密封的表面有缺陷；d.密封圈和介質(zhì)不相容。 非補(bǔ)償環(huán)密封圈泄漏。查其原因有：a. 壓蓋變形，預(yù)緊力不均勻；b.安裝不正確；c.密封圈質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)；d.密封圈選型不對(duì)。 從實(shí)際使用中看密封元件失效最多的部位是動(dòng)、靜環(huán)的端面，因此，在檢修時(shí)不但要詳細(xì)分析泄漏的部位，更重要的是從端面失效的形式找出造成這種損壞的原因。 離心泵機(jī)封動(dòng)、靜環(huán)端面出現(xiàn)龜裂是常見的失效現(xiàn)象。查其原因：a. 安裝時(shí)密 封面間隙過大，沖洗液來不及帶走摩擦副產(chǎn)生的熱量，或者是沖洗液從密封面間隙中 漏

57、走，造成端面過熱而損壞；b.液體介質(zhì)汽化膨脹，使兩端面受汽化膨脹力而分開， 當(dāng)兩密封面用力貼合時(shí)， 潤(rùn)滑膜破壞從而造成端面表面過熱； c.液體介質(zhì)潤(rùn)滑性較差， 加之操作壓力過載，兩密封面跟蹤轉(zhuǎn)動(dòng)不同步，例如高轉(zhuǎn)速泵轉(zhuǎn)速為20445r/min，密 封面中心直徑為7cm，泵運(yùn)轉(zhuǎn)后其線速度高達(dá)75m/s，當(dāng)有一個(gè)密封面滯后不能跟蹤 旋轉(zhuǎn)，瞬時(shí)高溫造成密封面損壞；d.密封沖洗液孔板或過濾網(wǎng)堵，造成水量不足，使 機(jī)封失效。 密封面表面滑溝，端面貼合時(shí)出現(xiàn)缺口。分析其原因：a. 液體介質(zhì)不清潔，有微小質(zhì)硬的顆粒，以很高的速度滑入密封面，將端面表面劃傷而失效；b.機(jī)泵傳動(dòng)件同軸度差，泵開啟后每轉(zhuǎn)一周端面被晃動(dòng)摩擦一次，也就是說動(dòng)環(huán)運(yùn)行軌跡不同心， 造成端面汽化、過熱磨損；c.液體介質(zhì)水力特性的頻繁發(fā)生引起泵組振動(dòng)，造成密封 面錯(cuò)位而失效。 另外，還有液體介質(zhì)對(duì)密封元件的腐蝕、應(yīng)力集中、質(zhì)量、軟硬材料配合、沖蝕、輔助密封 O形環(huán)、V形環(huán)、凹形環(huán)與