第四章設(shè)備工藝設(shè)計及化工設(shè)備圖

1、第四章第四章 設(shè)備的工藝設(shè)計及化工設(shè)備圖設(shè)備的工藝設(shè)計及化工設(shè)備圖主要內(nèi)容主要內(nèi)容: 化工設(shè)備選用及工藝設(shè)計的一般原則化工設(shè)備選用及工藝設(shè)計的一般原則 化工設(shè)備的選用方法化工設(shè)備的選用方法 非定型設(shè)備設(shè)計的主要程序非定型設(shè)備設(shè)計的主要程序 化工設(shè)備圖的繪制化工設(shè)備圖的繪制第一節(jié)第一節(jié) 化工設(shè)備選用及工藝設(shè)計的一般原則化工設(shè)備選用及工藝設(shè)計的一般原則 從化學(xué)工程與工藝角度出發(fā)，化工設(shè)備一般包括物從化學(xué)工程與工藝角度出發(fā)，化工設(shè)備一般包括物料輸送及加工設(shè)備、換熱設(shè)備、分離設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備及料輸送及加工設(shè)備、換熱設(shè)備、分離設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備及儲罐；從化工設(shè)計角度出發(fā)化工設(shè)備一般分為定型設(shè)備儲罐；從化工設(shè)計

2、角度出發(fā)化工設(shè)備一般分為定型設(shè)備和非定型設(shè)備兩類。和非定型設(shè)備兩類。第一類、定型設(shè)備：是成批系列生產(chǎn)的設(shè)備，可直接購第一類、定型設(shè)備：是成批系列生產(chǎn)的設(shè)備，可直接購買。買。 定型設(shè)備有產(chǎn)品目錄或手冊樣本，有各種型號，有定型設(shè)備有產(chǎn)品目錄或手冊樣本，有各種型號，有不同生產(chǎn)廠家。工藝設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)生產(chǎn)需要，計算不同生產(chǎn)廠家。工藝設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)生產(chǎn)需要，計算并選擇某種型號，以便訂貨。并選擇某種型號，以便訂貨。 化工設(shè)備的工藝設(shè)計和選擇是化工設(shè)計的重要組成部化工設(shè)備的工藝設(shè)計和選擇是化工設(shè)計的重要組成部分，大致包括以下內(nèi)容：分，大致包括以下內(nèi)容：1、結(jié)合工藝流程設(shè)計確定單元操作所用設(shè)備的類型。如、

3、結(jié)合工藝流程設(shè)計確定單元操作所用設(shè)備的類型。如液、固分離采用過濾機還是離心機；氣、固催化反應(yīng)采液、固分離采用過濾機還是離心機；氣、固催化反應(yīng)采用固定床還是流化床。用固定床還是流化床。2、根據(jù)操作條件（、根據(jù)操作條件（T、P、介質(zhì)性質(zhì)）和對設(shè)備的工藝要、介質(zhì)性質(zhì)）和對設(shè)備的工藝要求確定設(shè)備的材質(zhì)。求確定設(shè)備的材質(zhì)。第二類、非定型設(shè)備：需專門設(shè)計的設(shè)備。第二類、非定型設(shè)備：需專門設(shè)計的設(shè)備。 根據(jù)工藝要求，通過工藝計算，提出型式、材料、根據(jù)工藝要求，通過工藝計算，提出型式、材料、尺寸及其他要求，再由化工設(shè)備專業(yè)技術(shù)人員進行機械設(shè)尺寸及其他要求，再由化工設(shè)備專業(yè)技術(shù)人員進行機械設(shè)計，由有關(guān)工廠制造。

4、計，由有關(guān)工廠制造。3、通過工藝流程設(shè)計、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的、通過工藝流程設(shè)計、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的工藝計算確定設(shè)備的設(shè)計參數(shù)。工藝計算確定設(shè)備的設(shè)計參數(shù)。4、據(jù)設(shè)計參數(shù)確定定型設(shè)備的型號和臺數(shù)。、據(jù)設(shè)計參數(shù)確定定型設(shè)備的型號和臺數(shù)。5、對非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備應(yīng)向設(shè)備專業(yè)技術(shù)人員提出設(shè)計條件、對非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備應(yīng)向設(shè)備專業(yè)技術(shù)人員提出設(shè)計條件和設(shè)備草圖，由他們進行機械設(shè)計，再由有關(guān)廠家進和設(shè)備草圖，由他們進行機械設(shè)計，再由有關(guān)廠家進行制造。行制造。6、編制工藝設(shè)備一覽表、編制工藝設(shè)備一覽表設(shè)備選型原則：設(shè)備選型原則：1 1、合理性：即設(shè)備必須滿足工藝要求，設(shè)備與工藝、合理性：即設(shè)備必須滿足工藝要

5、求，設(shè)備與工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、工藝操作條件、工藝控制水平相適流程、生產(chǎn)規(guī)模、工藝操作條件、工藝控制水平相適應(yīng)，又能充分發(fā)揮設(shè)備的生產(chǎn)能力。應(yīng)，又能充分發(fā)揮設(shè)備的生產(chǎn)能力。2、先進性：運轉(zhuǎn)可靠、自控水平、生產(chǎn)能力、轉(zhuǎn)化率、先進性：運轉(zhuǎn)可靠、自控水平、生產(chǎn)能力、轉(zhuǎn)化率、收率、效率要盡可能達到先進水平。收率、效率要盡可能達到先進水平。3、安全性：要求安全可靠、操作穩(wěn)定、彈性好、無事、安全性：要求安全可靠、操作穩(wěn)定、彈性好、無事故隱患。工人操作時勞動強度小，盡量避免高溫高壓故隱患。工人操作時勞動強度小，盡量避免高溫高壓高空作業(yè)，盡量不用有毒有害的設(shè)備附件附料。高空作業(yè)，盡量不用有毒有害的設(shè)備附件附料。

6、 4 4、經(jīng)濟性：設(shè)備投資省，易于加工、維修、更新，運、經(jīng)濟性：設(shè)備投資省，易于加工、維修、更新，運行費用少。引進先進設(shè)備應(yīng)考察設(shè)備的性能是否符合行費用少。引進先進設(shè)備應(yīng)考察設(shè)備的性能是否符合國情，避免盲目性。國情，避免盲目性。 5 5、系統(tǒng)性：化工過程是一個完整的系統(tǒng)，設(shè)備設(shè)計時、系統(tǒng)性：化工過程是一個完整的系統(tǒng)，設(shè)備設(shè)計時不能僅關(guān)注單一設(shè)備，要通盤考慮，保留適當(dāng)余量。不能僅關(guān)注單一設(shè)備，要通盤考慮，保留適當(dāng)余量。思考題思考題 1、定型設(shè)備和非定型設(shè)備的設(shè)計方法。、定型設(shè)備和非定型設(shè)備的設(shè)計方法。 2、化工設(shè)備的工藝設(shè)計和選擇包括哪些內(nèi)容、化工設(shè)備的工藝設(shè)計和選擇包括哪些內(nèi)容? 3、設(shè)備選型

7、和工藝設(shè)計的原則有那些、設(shè)備選型和工藝設(shè)計的原則有那些?第二節(jié)第二節(jié) 化工設(shè)備設(shè)計及選用化工設(shè)備設(shè)計及選用（一）泵的分類（一）泵的分類旋渦泵旋渦泵多級泵多級泵管道泵管道泵液下泵液下泵齒輪泵齒輪泵屏蔽泵屏蔽泵 1 1、據(jù)結(jié)構(gòu)分類：、據(jù)結(jié)構(gòu)分類：離心泵：離心泵： 在輸送溫度下介質(zhì)粘度不宜過大；在輸送溫度下介質(zhì)粘度不宜過大； 流量小、揚程高的不宜選用一般離心泵，可選多級泵。流量小、揚程高的不宜選用一般離心泵，可選多級泵。 介質(zhì)中溶解或夾帶氣體量大于介質(zhì)中溶解或夾帶氣體量大于5%5%時時不宜選用離心泵；不宜選用離心泵； 介質(zhì)中含有固體顆粒在介質(zhì)中含有固體顆粒在3%3%以下的，可選用一般離心泵，以下的，

8、可選用一般離心泵，超過超過3%時要選特殊結(jié)構(gòu)的離心泵。時要選特殊結(jié)構(gòu)的離心泵。旋渦泵：旋渦泵： 適用于流量較小、揚程高、黏度不大的液體，或介質(zhì)適用于流量較小、揚程高、黏度不大的液體，或介質(zhì)中夾帶氣體大于中夾帶氣體大于5%的液體。的液體。容積式泵：容積式泵： 夾帶或溶解氣體大于夾帶或溶解氣體大于5%時，可選用容積式泵；流量時，可選用容積式泵；流量較小、揚程高的宜選用往復(fù)泵。較小、揚程高的宜選用往復(fù)泵。表表4-1 泵的特性泵的特性指標(biāo)葉片式容積式離心式軸流式旋渦式活塞式回旋式液體排出狀態(tài)流率均勻有脈沖流率均勻液體品質(zhì)均一液體（或含固體的液體）均一液體均一液體均一液體均一液體允許吸入真空度，m482

9、.574545揚程范圍大,10600m(多級)低,220m較高，單級可達100m以上范圍大，排出壓力高，為0.29458.8MPa體積流量m3/h范圍大,530000較大,大約60000較小,0.420范圍較大,1600 流量與揚程關(guān)系流量減小，揚程增大；反之流量增大，揚程減低同離心式 同離心式,但增率和減率較大（即曲線較陡）流量增減排出壓力不變，壓力增減，流量近似為定值構(gòu)造特點 轉(zhuǎn)速高，體積小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。基礎(chǔ)小，設(shè)備維修較易與離心式基本相同，但葉輪較離心式的葉片簡單，制造成本低轉(zhuǎn)速低，排液量小，設(shè)備外形龐大，基礎(chǔ)大.同離心式 體積 流量與軸功率關(guān)系流量減少，軸功率減少流量減少，軸功率增加流量

10、減少，軸功率增加當(dāng)排出壓力定值時，流量減少，軸功率減少同活塞式2、據(jù)用途分類、據(jù)用途分類清水泵：清水泵：應(yīng)用最廣的離心泵，用來輸送各種工業(yè)用水應(yīng)用最廣的離心泵，用來輸送各種工業(yè)用水及物、化性質(zhì)類似于水的其它液體。及物、化性質(zhì)類似于水的其它液體。油泵：油泵：輸送石油產(chǎn)品的泵，油易燃易爆，要求有良好輸送石油產(chǎn)品的泵，油易燃易爆，要求有良好的密封性。的密封性。耐腐蝕泵：耐腐蝕泵：與腐蝕性介質(zhì)接觸的部件用耐腐蝕材料制與腐蝕性介質(zhì)接觸的部件用耐腐蝕材料制造。造。液下泵：液下泵：安裝在液體貯槽內(nèi)安裝在液體貯槽內(nèi),對軸封要求不高。常用于對軸封要求不高。常用于輸送各種腐蝕性液體。輸送各種腐蝕性液體。屏蔽泵：屏

11、蔽泵：是一種無泄露泵，其葉輪和電機連為一體是一種無泄露泵，其葉輪和電機連為一體密封在同一泵殼內(nèi)，用來輸送易燃易爆及有毒液體。密封在同一泵殼內(nèi)，用來輸送易燃易爆及有毒液體。隔膜泵：隔膜泵：借彈性薄膜將活柱與被輸送液體隔開，用借彈性薄膜將活柱與被輸送液體隔開，用于輸送腐蝕性液體。于輸送腐蝕性液體。計量泵：計量泵：用來輸送流量恒定的液體或按比例輸送幾用來輸送流量恒定的液體或按比例輸送幾種液體，用于要求輸液量十分準(zhǔn)確又便于調(diào)節(jié)的場合。種液體，用于要求輸液量十分準(zhǔn)確又便于調(diào)節(jié)的場合。齒輪泵：齒輪泵：泵殼中有一對相互嚙合的齒輪，齒輪旋轉(zhuǎn)泵殼中有一對相互嚙合的齒輪，齒輪旋轉(zhuǎn)時液體被強行壓出，多用來輸送粘稠液

12、體。時液體被強行壓出，多用來輸送粘稠液體。確定泵型時應(yīng)注意確定泵型時應(yīng)注意: 1) 輸送易燃、易爆、易揮發(fā)、貴重液體、有毒介質(zhì)時輸送易燃、易爆、易揮發(fā)、貴重液體、有毒介質(zhì)時要要求密封性可靠，求密封性可靠，應(yīng)選無軸封不泄漏的磁力驅(qū)動泵或屏蔽應(yīng)選無軸封不泄漏的磁力驅(qū)動泵或屏蔽泵。泵。2) 輸送腐蝕性介質(zhì)時應(yīng)選耐腐蝕泵輸送腐蝕性介質(zhì)時應(yīng)選耐腐蝕泵 化工設(shè)備的破壞約有化工設(shè)備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的，因此是由于腐蝕引起的，因此在化工泵選型時首先要注意選材的科學(xué)性。在化工泵選型時首先要注意選材的科學(xué)性。（二）泵的選用與設(shè)計程序（二）泵的選用與設(shè)計程序 1 1、確定泵型、確定泵型 硫酸：硫酸：氟塑

13、料具有較好的耐硫酸性能，采用襯氟泵是氟塑料具有較好的耐硫酸性能，采用襯氟泵是一種最為經(jīng)濟的選擇。一種最為經(jīng)濟的選擇。 鹽酸：鹽酸：內(nèi)襯橡膠泵和塑料泵（如聚丙烯、氟塑料等）內(nèi)襯橡膠泵和塑料泵（如聚丙烯、氟塑料等）是輸送鹽酸的最好選擇。是輸送鹽酸的最好選擇。硝酸：硝酸：不銹鋼是應(yīng)用最廣的耐硝酸材料，對常溫下一不銹鋼是應(yīng)用最廣的耐硝酸材料，對常溫下一切濃度的硝酸都有良好的耐蝕性，對于高溫硝酸，通常切濃度的硝酸都有良好的耐蝕性，對于高溫硝酸，通常采用鈦及鈦合金材料。采用鈦及鈦合金材料。 醋酸醋酸 ：不銹鋼是優(yōu)良的耐醋酸材料，高溫高濃醋酸不銹鋼是優(yōu)良的耐醋酸材料，高溫高濃醋酸或含有其它腐蝕介質(zhì)等苛刻要求

14、時，可選用高合金不銹或含有其它腐蝕介質(zhì)等苛刻要求時，可選用高合金不銹鋼或氟塑料泵。鋼或氟塑料泵。氨：氨：只有銅和銅合金不宜使用。只有銅和銅合金不宜使用。堿（氫氧化鈉）堿（氫氧化鈉） ：鋼鐵廣泛應(yīng)用于：鋼鐵廣泛應(yīng)用于80以下、以下、30%濃濃度內(nèi)的氫氧化鈉溶液，其他情況也有采用，雖然腐蝕增度內(nèi)的氫氧化鈉溶液，其他情況也有采用，雖然腐蝕增加，但經(jīng)濟性好。對于高溫堿液多采用鈦及鈦合金或者加，但經(jīng)濟性好。對于高溫堿液多采用鈦及鈦合金或者高合金不銹鋼。高合金不銹鋼。鹽水（海水鹽水（海水) ：普通鋼鐵在氯化鈉溶液和海水水中腐普通鋼鐵在氯化鈉溶液和海水水中腐蝕率不高，一般須采用涂料保護蝕率不高，一般須采用涂

15、料保護 ;各類不銹鋼具有很低各類不銹鋼具有很低的均勻腐蝕率，通常采用的均勻腐蝕率，通常采用316不銹鋼。不銹鋼。 醇、酮、酯、醚類：醇、酮、酯、醚類：基本沒有腐蝕性，常用材料均可基本沒有腐蝕性，常用材料均可適用。酮、酯、醚對多種橡膠有溶解性，在選擇密封材適用。酮、酯、醚對多種橡膠有溶解性，在選擇密封材料時避免出錯。料時避免出錯。輸送易汽化的液體應(yīng)選低溫泵。輸送易汽化的液體應(yīng)選低溫泵。 易汽化液體指沸點低的液體，如液態(tài)烴、液化天易汽化液體指沸點低的液體，如液態(tài)烴、液化天然氣、液態(tài)氧、液態(tài)氫等，這些介質(zhì)的溫度通常在然氣、液態(tài)氧、液態(tài)氫等，這些介質(zhì)的溫度通常在-30 -160，易汽化液體的特點如下：

16、易汽化液體的特點如下： 泵入口壓力高，易汽化液體在常溫、常壓下為氣態(tài)泵入口壓力高，易汽化液體在常溫、常壓下為氣態(tài)，只有在一定壓力和低溫下為液態(tài)，故入口壓力較，只有在一定壓力和低溫下為液態(tài)，故入口壓力較高。高。 汽化壓力隨溫度變化顯著，一般當(dāng)溫度變化汽化壓力隨溫度變化顯著，一般當(dāng)溫度變化25%時時，氣體壓力可變化，氣體壓力可變化100-200%。 對泵軸封要求高，大部分此類液體有腐蝕性和危險對泵軸封要求高，大部分此類液體有腐蝕性和危險性，不允許泄露；故對密封要求很嚴(yán)。性，不允許泄露；故對密封要求很嚴(yán)。4) 當(dāng)要求精確進料時，應(yīng)選用計量泵或柱塞泵。當(dāng)要求精確進料時，應(yīng)選用計量泵或柱塞泵。5) 流量

17、大，揚程不高時，可選單級離心泵；流量不大，流量大，揚程不高時，可選單級離心泵；流量不大，揚程高時，宜選往復(fù)泵或多級離心泵。揚程高時，宜選往復(fù)泵或多級離心泵。2 2、 確定泵的流量和揚程確定泵的流量和揚程 流量的確定和計算：流量的確定和計算： 選泵時應(yīng)以最大流量為基礎(chǔ)，如果數(shù)據(jù)是正常流量，選泵時應(yīng)以最大流量為基礎(chǔ)，如果數(shù)據(jù)是正常流量，則應(yīng)乘則應(yīng)乘1.11.11.21.2的安全系數(shù)的安全系數(shù) 揚程的確定：揚程的確定： 泵的揚程近似為泵出口和入口的壓力差。先算出泵的揚程近似為泵出口和入口的壓力差。先算出所需的揚程，一般放大所需的揚程，一般放大5 10% 。3、確定泵的安裝高度、確定泵的安裝高度為避免

18、水泵打不上液體，泵的安裝高度應(yīng)比計算為避免水泵打不上液體，泵的安裝高度應(yīng)比計算出來的允許吸上高度低出來的允許吸上高度低0.51m。4、確定泵的臺數(shù)和備用臺數(shù)：、確定泵的臺數(shù)和備用臺數(shù)： 一般情況下只設(shè)一臺泵，一些重要崗位的泵、高一般情況下只設(shè)一臺泵，一些重要崗位的泵、高溫操作或其他苛刻條件下使用的泵應(yīng)設(shè)備用泵。溫操作或其他苛刻條件下使用的泵應(yīng)設(shè)備用泵。5、校核泵的軸功率：、校核泵的軸功率： 離心泵的軸功率離心泵的軸功率N是指電機輸入到泵軸的功率。泵樣是指電機輸入到泵軸的功率。泵樣本上給定的功率是用水測得的，當(dāng)輸送密度與水相差較本上給定的功率是用水測得的，當(dāng)輸送密度與水相差較大的液體時，需用以下

19、公式校正軸功率：大的液體時，需用以下公式校正軸功率：6、確定冷卻水或驅(qū)動蒸汽的耗用量。、確定冷卻水或驅(qū)動蒸汽的耗用量。7、選用電動機：依據(jù)是軸功率。、選用電動機：依據(jù)是軸功率。8、填寫泵的規(guī)格表。、填寫泵的規(guī)格表。102QHN思考題：思考題：1、簡述泵的選用與設(shè)計程序。、簡述泵的選用與設(shè)計程序。 2、據(jù)結(jié)構(gòu)分類泵可分為哪些類型？各用于什么情況？、據(jù)結(jié)構(gòu)分類泵可分為哪些類型？各用于什么情況？ 3、據(jù)用途分類泵可分為哪些類型？各用于什么情況？、據(jù)用途分類泵可分為哪些類型？各用于什么情況？ 4、輸送不同的腐蝕性介質(zhì)應(yīng)選擇什么材料的泵、輸送不同的腐蝕性介質(zhì)應(yīng)選擇什么材料的泵? 5、簡述泵的設(shè)計程序。、

20、簡述泵的設(shè)計程序。 6、確定泵的流量、揚程、安裝高度時應(yīng)注意那些問題？、確定泵的流量、揚程、安裝高度時應(yīng)注意那些問題？二、換熱設(shè)備的設(shè)計與選用二、換熱設(shè)備的設(shè)計與選用（一）換熱器的分類及（一）換熱器的分類及結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點1、按換熱器作用原理分類、按換熱器作用原理分類（1）直接接觸式換熱器）直接接觸式換熱器 換熱時冷熱流體發(fā)生接觸和混合。如涼水塔、噴射換熱時冷熱流體發(fā)生接觸和混合。如涼水塔、噴射冷凝器。冷凝器。（2）間壁式換熱器：）間壁式換熱器： 傳熱時冷熱流體由固體壁面隔開，流體不發(fā)生接觸傳熱時冷熱流體由固體壁面隔開，流體不發(fā)生接觸和混合，是應(yīng)用最廣的換熱器。如管殼式換熱器、板式和混合，是應(yīng)

21、用最廣的換熱器。如管殼式換熱器、板式換熱器。換熱器。（3）蓄熱式換熱器：）蓄熱式換熱器： 將兩種溫度不同的流體輪流通過同一種固體填料表將兩種溫度不同的流體輪流通過同一種固體填料表面，使填料相應(yīng)的被加熱和被冷卻。面，使填料相應(yīng)的被加熱和被冷卻。2、按傳熱面形狀和結(jié)構(gòu)分類、按傳熱面形狀和結(jié)構(gòu)分類（1）管式換熱器）管式換熱器 冷熱流體通過管子壁面進行傳熱。如：管殼式、套管冷熱流體通過管子壁面進行傳熱。如：管殼式、套管式、蛇管式換熱器。式、蛇管式換熱器。（2）板式換熱器）板式換熱器 冷熱流體通過板面進行傳熱。如：平板式、螺旋板式冷熱流體通過板面進行傳熱。如：平板式、螺旋板式、板翅式換熱器、板翅式換熱器

22、換熱器的結(jié)構(gòu)特點換熱器的結(jié)構(gòu)特點1管殼式換熱器管殼式換熱器 優(yōu)點優(yōu)點:能承受高溫高壓，在有限的空間內(nèi)可安置較大的能承受高溫高壓，在有限的空間內(nèi)可安置較大的傳熱面，適用于流體的處理量大及需要較大傳熱面積的場傳熱面，適用于流體的處理量大及需要較大傳熱面積的場合合. 缺點缺點:換熱效率較小，單位傳熱面積所需的金屬量大。換熱效率較小，單位傳熱面積所需的金屬量大。 2. 夾套式換熱器夾套式換熱器 廣泛用于反應(yīng)物料的加熱或冷卻廣泛用于反應(yīng)物料的加熱或冷卻優(yōu)點優(yōu)點:構(gòu)造簡單，缺點構(gòu)造簡單，缺點:傳熱面積及傳熱系數(shù)小，一般加傳熱面積及傳熱系數(shù)小，一般加攪拌來提高傳熱系數(shù)。攪拌來提高傳熱系數(shù)。3. 管式換熱器管

23、式換熱器有蛇管式和套管式。有蛇管式和套管式。 優(yōu)點優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；缺點結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；缺點:可拆連接處容易造成可拆連接處容易造成泄漏；單位傳熱面所需的金屬量與外廓尺寸均比其他換熱泄漏；單位傳熱面所需的金屬量與外廓尺寸均比其他換熱器要大；清洗檢修比較麻煩。器要大；清洗檢修比較麻煩。4板式換熱器板式換熱器由許多板片平行組合而成，板片表面具有波紋或溝槽，由許多板片平行組合而成，板片表面具有波紋或溝槽，其作用是增加有效傳熱面，提高剛性和強度，促進湍流。優(yōu)其作用是增加有效傳熱面，提高剛性和強度，促進湍流。優(yōu)點點:結(jié)構(gòu)緊湊，檢修清理方便；缺點：板片難以壓緊故操作結(jié)構(gòu)緊湊，檢修清理方便；缺點：

24、板片難以壓緊故操作壓力不能高；受密封材料的限制，操作溫度也不宜太高壓力不能高；受密封材料的限制，操作溫度也不宜太高.熱流體熱流體進口進口熱流體熱流體出口出口冷流體冷流體出口出口冷流體冷流體進口進口5螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器由兩張平行的薄鋼板卷制而成，構(gòu)成互相隔開的螺旋由兩張平行的薄鋼板卷制而成，構(gòu)成互相隔開的螺旋形通道，冷、熱流體以螺旋板為傳熱面進行熱量傳遞。形通道，冷、熱流體以螺旋板為傳熱面進行熱量傳遞。 優(yōu)點優(yōu)點:結(jié)構(gòu)緊湊，換熱效率高。缺點結(jié)構(gòu)緊湊，換熱效率高。缺點:不易檢修，操作壓不易檢修，操作壓力和溫度不能太高。力和溫度不能太高。(1)基本要求基本要求 滿足工藝操作條件滿足工藝操作

25、條件能長期運轉(zhuǎn)能長期運轉(zhuǎn)安全可靠安全可靠不泄漏不泄漏維修清洗方便維修清洗方便滿足工藝要求的傳熱面積滿足工藝要求的傳熱面積盡量有較高的傳熱效率盡量有較高的傳熱效率流體阻力盡量小流體阻力盡量小滿足工藝布置的安裝尺寸等要求滿足工藝布置的安裝尺寸等要求 （二）管殼式換熱器設(shè)計的一般原則（二）管殼式換熱器設(shè)計的一般原則 腐蝕性介質(zhì)腐蝕性介質(zhì) 降低對外殼材質(zhì)的要求降低對外殼材質(zhì)的要求 有毒性介質(zhì)有毒性介質(zhì) 泄漏幾率小泄漏幾率小 易結(jié)垢的介質(zhì)易結(jié)垢的介質(zhì) 便于清洗便于清洗 壓力高的介質(zhì)壓力高的介質(zhì) 減小對殼體機械強度的要求減小對殼體機械強度的要求 溫度高的介質(zhì)溫度高的介質(zhì) 可改變管子材質(zhì)，滿足介質(zhì)要求可改變

26、管子材質(zhì)，滿足介質(zhì)要求 粘度大粘度大 可加折流板提高傳熱系數(shù)可加折流板提高傳熱系數(shù) 流量小流量小 可加折流板提高傳熱系數(shù)可加折流板提高傳熱系數(shù) 雷諾數(shù)小雷諾數(shù)小 阻力小，阻力小，p下降下降 飽和蒸汽飽和蒸汽 便于排出凝液便于排出凝液 被冷卻物料被冷卻物料 便于散熱便于散熱管程管程 殼程殼程 （2）介質(zhì)流程）介質(zhì)流程: （以固定管板式換熱器為例）（以固定管板式換熱器為例） 何種介質(zhì)走何種介質(zhì)走管程管程,何種介質(zhì)走殼程何種介質(zhì)走殼程,可按下列情況確定：可按下列情況確定：（3 3）終端溫差）終端溫差 換熱器的終端溫差通常由工藝過程的需要而定。換熱器的終端溫差通常由工藝過程的需要而定。一般認(rèn)為范圍如下

27、：一般認(rèn)為范圍如下：a a、換熱器的高溫端溫差應(yīng)大于、換熱器的高溫端溫差應(yīng)大于2020以上；以上；b b、用水或其他冷卻介質(zhì)冷卻時，低溫端溫差可以小一些，、用水或其他冷卻介質(zhì)冷卻時，低溫端溫差可以小一些，但不要低于但不要低于55；c c、當(dāng)用冷卻劑冷凝工藝流體時，冷卻劑的進口溫度應(yīng)高、當(dāng)用冷卻劑冷凝工藝流體時，冷卻劑的進口溫度應(yīng)高于工藝流體中易結(jié)冰組分的冰點于工藝流體中易結(jié)冰組分的冰點55以上；以上；d d、冷凝含有惰性氣體的物料時，冷卻劑出口溫度至少比、冷凝含有惰性氣體的物料時，冷卻劑出口溫度至少比工藝物料的露點低工藝物料的露點低55。（4 4）流速）流速 在換熱器內(nèi)，一般希望采用較高的流速

28、，這樣可以提在換熱器內(nèi)，一般希望采用較高的流速，這樣可以提高傳熱效率，有利于沖涮污垢和沉積。但流速過大，磨損高傳熱效率，有利于沖涮污垢和沉積。但流速過大，磨損嚴(yán)重，影響操作和使用壽命，能量消耗增加。因此，須選嚴(yán)重，影響操作和使用壽命，能量消耗增加。因此，須選擇適宜的流速。擇適宜的流速。流體種類流體種類管程流速管程流速(m/s) 殼程流速殼程流速(m/s)一般液體一般液體易結(jié)垢液體易結(jié)垢液體氣體氣體0.5-315-300.2-1.50.53-15（5）壓力降）壓力降 一般隨操作壓力不同而有一個大致的范圍。壓力降的一般隨操作壓力不同而有一個大致的范圍。壓力降的影響因素很多，但通常希望換熱器的壓力降

29、在以下參數(shù)范影響因素很多，但通常希望換熱器的壓力降在以下參數(shù)范圍內(nèi)或附近。圍內(nèi)或附近。操作壓力操作壓力p/MPa壓力降壓力降 MPa操作壓力操作壓力p/MPa壓力降壓力降MPa00.1(絕壓）絕壓）0-0.07（表壓）（表壓）0.07-1.0（表壓）（表壓） =p/10 =p/2 =0.035 1.03.03.08.0 =0.035-0.18 =0.07-0.25p p （6）管子尺寸及排列）管子尺寸及排列A、管徑：、管徑：為滿足壓降要求，一般選用為滿足壓降要求，一般選用19mm以上的管子；以上的管子；對易結(jié)垢的物料，為方便清洗宜選用對易結(jié)垢的物料，為方便清洗宜選用25mm以上的管子；以上的管

30、子；對有氣液兩相物流的情況一般選用大直徑（如對有氣液兩相物流的情況一般選用大直徑（如32mm）的）的管子；對于直接火焰加熱的情況多采用管子；對于直接火焰加熱的情況多采用76mm的管子。的管子。B、管長：、管長：無相變的換熱器一般選無相變的換熱器一般選26m的長管。的長管。C、管子的排列和管心距：、管子的排列和管心距：三角形排列有利于殼程物流的三角形排列有利于殼程物流的湍流，正方形排列有利于殼程的清洗。管心距一般選管外湍流，正方形排列有利于殼程的清洗。管心距一般選管外徑的徑的1.251.5倍。倍。（7) )傳熱系數(shù)：傳熱系數(shù)：傳熱面兩側(cè)的傳熱膜系數(shù)傳熱面兩側(cè)的傳熱膜系數(shù)1 1和和2 2相差很相差

31、很大時，大時，值較小的一側(cè)是控制傳熱效果的主要因素，值較小的一側(cè)是控制傳熱效果的主要因素，應(yīng)設(shè)法增大該側(cè)的傳熱膜系數(shù)。計算傳熱面積時常以應(yīng)設(shè)法增大該側(cè)的傳熱膜系數(shù)。計算傳熱面積時常以小的一側(cè)為準(zhǔn)。小的一側(cè)為準(zhǔn)。增加增加的方法是：的方法是： a a、縮小通道截面積，以增大流速；、縮小通道截面積，以增大流速； b b、增設(shè)擋板或促進產(chǎn)生湍流的插入物；、增設(shè)擋板或促進產(chǎn)生湍流的插入物； c c、管壁上加翅片，可提高湍流程度且增大傳熱面積；、管壁上加翅片，可提高湍流程度且增大傳熱面積； d d、糙化傳熱表面，對于冷凝、沸騰等有相變的傳熱過、糙化傳熱表面，對于冷凝、沸騰等有相變的傳熱過程，用溝槽或多孔表

32、面可獲得大的膜系數(shù)。程，用溝槽或多孔表面可獲得大的膜系數(shù)。（三）管殼式換熱器設(shè)計與選用方法（三）管殼式換熱器設(shè)計與選用方法：1、匯總設(shè)計數(shù)據(jù)、分析設(shè)計任務(wù)、匯總設(shè)計數(shù)據(jù)、分析設(shè)計任務(wù) 根據(jù)物料衡算和物料的特性，獲得物料流量、溫度、根據(jù)物料衡算和物料的特性，獲得物料流量、溫度、壓力和物性參數(shù)，取得有關(guān)設(shè)備的負荷等數(shù)據(jù)。壓力和物性參數(shù)，取得有關(guān)設(shè)備的負荷等數(shù)據(jù)。2、設(shè)計換熱流程、設(shè)計換熱流程 確定哪種流體走管內(nèi)，哪種走管外，以利于充分利用確定哪種流體走管內(nèi)，哪種走管外，以利于充分利用熱量和熱源。熱量和熱源。3、選擇換熱器的材質(zhì)、選擇換熱器的材質(zhì) 根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性和其它有關(guān)性能，按照操作壓力、根據(jù)介

33、質(zhì)的腐蝕性和其它有關(guān)性能，按照操作壓力、溫度、材料規(guī)格和制造價格，合理選擇。溫度、材料規(guī)格和制造價格，合理選擇。1212lnmttttt 4、選擇換熱器的類型、選擇換熱器的類型5、確定換熱器中冷熱流體的流向、確定換熱器中冷熱流體的流向 據(jù)熱載體的性質(zhì)、換熱任務(wù)和換熱器的結(jié)構(gòu)，決定采據(jù)熱載體的性質(zhì)、換熱任務(wù)和換熱器的結(jié)構(gòu)，決定采用并流、逆流或錯流、折流等。用并流、逆流或錯流、折流等。6、確定和計算平均溫差、確定和計算平均溫差tm 在無相變的逆流或并流換熱器或一側(cè)為恒溫的其他流在無相變的逆流或并流換熱器或一側(cè)為恒溫的其他流向的換熱器中，其平均溫差等于對數(shù)平均溫度差。向的換熱器中，其平均溫差等于對數(shù)

34、平均溫度差。8、估計污垢熱阻系數(shù)并初算傳熱系數(shù)、估計污垢熱阻系數(shù)并初算傳熱系數(shù)K 流體的給熱膜系數(shù)流體的給熱膜系數(shù)可用可用準(zhǔn)數(shù)方程計算，可用可用準(zhǔn)數(shù)方程計算，K的計算：的計算： 以圓管外表面積以圓管外表面積A2為基準(zhǔn)時：為基準(zhǔn)時：22212211121111mdddbRRKKddd11121122211111mdddbRRKKddd以圓管內(nèi)表面積以圓管內(nèi)表面積A1為基準(zhǔn)時：為基準(zhǔn)時：7、計算熱負荷、計算熱負荷Q A、流體無相變時：、流體無相變時：Q=wCp(t2-t1) B、流體發(fā)生相變時：、流體發(fā)生相變時：Q=w H1010、選用系列換熱器、選用系列換熱器 取取1025%1025%的安全系數(shù)

35、，確定換熱面積的安全系數(shù)，確定換熱面積A A。選擇換。選擇換熱器并確定臺數(shù)。熱器并確定臺數(shù)。1212、驗算壓力降、驗算壓力降 若壓降不在工藝允許的范圍內(nèi)應(yīng)重選換熱器。若壓降不在工藝允許的范圍內(nèi)應(yīng)重選換熱器。1313、對非定型設(shè)備、對非定型設(shè)備，畫出換熱器設(shè)備草圖，再由設(shè)備機，畫出換熱器設(shè)備草圖，再由設(shè)備機械設(shè)計人員完成換熱器的詳細設(shè)計。械設(shè)計人員完成換熱器的詳細設(shè)計。9、算出傳熱面積、算出傳熱面積 AmQAK t 思考題思考題 1、.常用的換熱器有那些結(jié)構(gòu)形式常用的換熱器有那些結(jié)構(gòu)形式?各有什么特點各有什么特點? 2、.管殼式換熱器設(shè)計的一般原則有哪些管殼式換熱器設(shè)計的一般原則有哪些? 3、.

36、在確定列管式換熱器介質(zhì)流程時應(yīng)注意哪些問題在確定列管式換熱器介質(zhì)流程時應(yīng)注意哪些問題? 4、選擇管子直徑時應(yīng)考慮那些因素？、選擇管子直徑時應(yīng)考慮那些因素？ 5、增大換熱器傳熱膜系數(shù)的方法有那些？、增大換熱器傳熱膜系數(shù)的方法有那些？ 6、簡述管殼式換熱器的設(shè)計和選用的步驟、簡述管殼式換熱器的設(shè)計和選用的步驟.三、儲罐的選型和設(shè)計三、儲罐的選型和設(shè)計( (一一) ) 儲罐的標(biāo)準(zhǔn)系列儲罐的標(biāo)準(zhǔn)系列 用于儲存氣體、液體的容積設(shè)備，國內(nèi)已形成了標(biāo)準(zhǔn)系用于儲存氣體、液體的容積設(shè)備，國內(nèi)已形成了標(biāo)準(zhǔn)系列，這些標(biāo)準(zhǔn)系列包括：列，這些標(biāo)準(zhǔn)系列包括：（1）鋼制立式圓筒形固定頂儲罐系列）鋼制立式圓筒形固定頂儲罐系列

37、HG-21502.1-92。（2）鋼制立式圓筒形內(nèi)浮頂儲罐系列）鋼制立式圓筒形內(nèi)浮頂儲罐系列HG-21502.2-92。（3）玻璃鋼儲罐標(biāo)準(zhǔn)系列）玻璃鋼儲罐標(biāo)準(zhǔn)系列HG-21504.1-92。（4）拼裝式玻璃鋼儲罐標(biāo)準(zhǔn)系列）拼裝式玻璃鋼儲罐標(biāo)準(zhǔn)系列HG-21504.2-92。（5）鋼制低壓濕式氣柜）鋼制低壓濕式氣柜HG-20517-92。 （二）設(shè)計貯罐的一般程序（二）設(shè)計貯罐的一般程序 儲罐可分為：計量、回流、中間周轉(zhuǎn)、緩沖、混合等工儲罐可分為：計量、回流、中間周轉(zhuǎn)、緩沖、混合等工藝容器。按工藝生產(chǎn)使用目的不同進行選擇。藝容器。按工藝生產(chǎn)使用目的不同進行選擇。(1)匯集工藝設(shè)計數(shù)據(jù)匯集工藝設(shè)

38、計數(shù)據(jù) 包括貯存物料的溫度、壓力，最大使用壓力、最高、包括貯存物料的溫度、壓力，最大使用壓力、最高、最低使用溫度，腐蝕性、毒性、蒸汽壓、進出物料量等。最低使用溫度，腐蝕性、毒性、蒸汽壓、進出物料量等。(2) 選擇容器材料選擇容器材料 對有腐蝕性的物料可選用不銹鋼等金屬材料，在溫度對有腐蝕性的物料可選用不銹鋼等金屬材料，在溫度壓力允許時可用非金屬貯罐、搪瓷容器或由鋼制壓力容壓力允許時可用非金屬貯罐、搪瓷容器或由鋼制壓力容器襯膠、搪瓷、襯聚四氟乙烯等。器襯膠、搪瓷、襯聚四氟乙烯等。(3) 貯罐型式的選用貯罐型式的選用 我國已有許多化工貯罐實現(xiàn)了系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。在貯我國已有許多化工貯罐實現(xiàn)了系列化和

39、標(biāo)準(zhǔn)化。在貯罐型式選用時，應(yīng)盡量選擇已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。罐型式選用時，應(yīng)盡量選擇已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。(4) 容積確定容積確定 容積計算是貯罐工藝設(shè)計和尺寸設(shè)計的核心，它隨容容積計算是貯罐工藝設(shè)計和尺寸設(shè)計的核心，它隨容器的用途不同進行選擇。器的用途不同進行選擇。 單純用于貯存原料和成品的儲罐單純用于貯存原料和成品的儲罐 全廠性原料庫房貯存一般要有一個月的儲存量；全廠性原料庫房貯存一般要有一個月的儲存量； 車間性貯存一般要有半個月的儲存量；車間性貯存一般要有半個月的儲存量； 液體產(chǎn)品至少有一個星期的儲存量；液體產(chǎn)品至少有一個星期的儲存量； 待包裝最多考慮半個月的儲存量；待包裝最多考慮半個月的儲存量；

40、 儲罐的裝載系數(shù)通常達儲罐的裝載系數(shù)通常達80。中間儲罐：中間儲罐： 中間儲罐的設(shè)置是考慮生產(chǎn)中前面某一工序臨時停中間儲罐的設(shè)置是考慮生產(chǎn)中前面某一工序臨時停車仍能維持后面工段的正常生產(chǎn)。車仍能維持后面工段的正常生產(chǎn)。 對連續(xù)化生產(chǎn)可儲存幾個小時至幾天的用量；對連續(xù)化生產(chǎn)可儲存幾個小時至幾天的用量； 對間歇生產(chǎn)至少應(yīng)考慮儲存一個班的用量。對間歇生產(chǎn)至少應(yīng)考慮儲存一個班的用量。 計量罐：計量罐： 容積按最少容積按最少1015min，多則，多則2小時的產(chǎn)量（或原料小時的產(chǎn)量（或原料量）儲存，其裝載系數(shù)為量）儲存，其裝載系數(shù)為6070。 回流罐：回流罐： 回流罐一般考慮回流罐一般考慮510min左右

41、的液體保有量做冷凝左右的液體保有量做冷凝器的液封之用。器的液封之用。 緩沖罐：緩沖罐：緩沖罐的作用是使氣體有一定量的積累，保持壓力緩沖罐的作用是使氣體有一定量的積累，保持壓力穩(wěn)定，從而保證工藝流程中流量穩(wěn)定。其容量通常為下穩(wěn)定，從而保證工藝流程中流量穩(wěn)定。其容量通常為下游設(shè)備游設(shè)備5-10min的用量。的用量。 氣柜：一般可設(shè)計儲存兩天或略多時間的產(chǎn)量。氣柜：一般可設(shè)計儲存兩天或略多時間的產(chǎn)量。（5）確定儲罐的臺數(shù)和基本尺寸）確定儲罐的臺數(shù)和基本尺寸 先確定儲罐的適宜體積，需儲存物料的總體積除以先確定儲罐的適宜體積，需儲存物料的總體積除以儲罐的適宜體積就是所需的臺數(shù)；再根據(jù)物料密度，臥儲罐的適

42、宜體積就是所需的臺數(shù)；再根據(jù)物料密度，臥式或立式的基本要求，安裝場地大小確定儲罐的大體直式或立式的基本要求，安裝場地大小確定儲罐的大體直徑，選擇國家規(guī)定的筒體與封頭，防止偏長或偏圓。徑，選擇國家規(guī)定的筒體與封頭，防止偏長或偏圓。（6）選擇標(biāo)準(zhǔn)型號）選擇標(biāo)準(zhǔn)型號 據(jù)初步確定的貯罐直徑、長度和容積及工作溫度、據(jù)初步確定的貯罐直徑、長度和容積及工作溫度、工作壓力、介質(zhì)的腐蝕性等條件盡量在手冊中查出符合工作壓力、介質(zhì)的腐蝕性等條件盡量在手冊中查出符合要求的型號。若查不到相符的規(guī)格，也應(yīng)從中選擇一個要求的型號。若查不到相符的規(guī)格，也應(yīng)從中選擇一個相近的規(guī)格，對尺寸、管口作一些調(diào)整后使用。相近的規(guī)格，對尺

43、寸、管口作一些調(diào)整后使用。（7）核對標(biāo)準(zhǔn)系列儲罐的管口和支座）核對標(biāo)準(zhǔn)系列儲罐的管口和支座 選擇標(biāo)準(zhǔn)圖紙后要設(shè)計并校對設(shè)備的管口，如果標(biāo)準(zhǔn)選擇標(biāo)準(zhǔn)圖紙后要設(shè)計并校對設(shè)備的管口，如果標(biāo)準(zhǔn)圖紙的管口方位不符合工藝要求，應(yīng)利用標(biāo)準(zhǔn)系列型號在圖紙的管口方位不符合工藝要求，應(yīng)利用標(biāo)準(zhǔn)系列型號在訂貨時加以說明并附有管口方位圖。訂貨時加以說明并附有管口方位圖。（8）設(shè)計非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備）設(shè)計非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 若在標(biāo)準(zhǔn)系列中沒有符合要求的設(shè)備，可提出設(shè)備的若在標(biāo)準(zhǔn)系列中沒有符合要求的設(shè)備，可提出設(shè)備的設(shè)計條件，繪制設(shè)備草圖，標(biāo)注尺寸，由設(shè)備專業(yè)人員設(shè)設(shè)計條件，繪制設(shè)備草圖，標(biāo)注尺寸，由設(shè)備專業(yè)人員設(shè)計非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。計非標(biāo)準(zhǔn)

44、設(shè)備。思考題：思考題：1、簡述設(shè)計貯罐的一般程序、簡述設(shè)計貯罐的一般程序2、常用、常用貯罐有那些種類？貯罐有那些種類？3、確定貯罐容積時需考慮哪些問題、確定貯罐容積時需考慮哪些問題?四、塔器選型與設(shè)計四、塔器選型與設(shè)計 塔設(shè)備是一種應(yīng)用極為廣泛的氣液，液液傳質(zhì)設(shè)備塔設(shè)備是一種應(yīng)用極為廣泛的氣液，液液傳質(zhì)設(shè)備，主要應(yīng)用于化工、醫(yī)藥等行業(yè)中的物理、化學(xué)吸收、，主要應(yīng)用于化工、醫(yī)藥等行業(yè)中的物理、化學(xué)吸收、精餾、萃取等工段。精餾、萃取等工段。塔的類型：塔的類型： 按接觸方式可類可分為：按接觸方式可類可分為： 連續(xù)接觸式（填料塔）連續(xù)接觸式（填料塔） 逐級接觸式（板式塔）兩大類。逐級接觸式（板式塔）兩

45、大類。填料塔填料塔 塔內(nèi)裝填一定高度的填料，液體經(jīng)塔內(nèi)裝填一定高度的填料，液體經(jīng)塔頂噴淋而下；氣體自下而上由塔頂排塔頂噴淋而下；氣體自下而上由塔頂排出。氣液在填料表面接觸進行質(zhì)、熱交出。氣液在填料表面接觸進行質(zhì)、熱交換，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。換，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。 溶劑填料塔氣體散裝填料散裝填料塑料鮑爾環(huán)填料塑料鮑爾環(huán)填料規(guī)整填料規(guī)整填料 塑料絲網(wǎng)波紋填料塑料絲網(wǎng)波紋填料 板式塔板式塔 在塔內(nèi)按一定間距水平設(shè)置若干層在塔內(nèi)按一定間距水平設(shè)置若干層塔板，液體靠重力作用自上而下流經(jīng)各塔板，液體靠重力作用自上而下流經(jīng)各層板，氣體由下向上依次穿過各塔板上層板，氣體由下向上依次穿過各塔板上的

46、液層上升。氣、液在塔內(nèi)逐板接觸進的液層上升。氣、液在塔內(nèi)逐板接觸進行質(zhì)、熱交換，兩相的組成沿塔高呈階行質(zhì)、熱交換，兩相的組成沿塔高呈階躍式變化。躍式變化。板式塔溶劑氣體新型塔板新型塔板板式塔板式塔填料塔填料塔壓降壓降較大較大小尺寸填料較大；大尺寸填料及規(guī)整小尺寸填料較大；大尺寸填料及規(guī)整填料較小填料較小空塔氣速空塔氣速較大較大小尺寸填料較小；大尺寸填料及規(guī)整小尺寸填料較?。淮蟪叽缣盍霞耙?guī)整填料較大填料較大塔效率塔效率較穩(wěn)定，效率較高較穩(wěn)定，效率較高 傳統(tǒng)填料低；新型亂堆及規(guī)整填料高傳統(tǒng)填料低；新型亂堆及規(guī)整填料高持液量持液量較大較大較小較小液氣比液氣比適應(yīng)范圍較大適應(yīng)范圍較大對液體噴淋量有一定

47、要求對液體噴淋量有一定要求安裝檢修安裝檢修較易較易較難較難材質(zhì)材質(zhì)常用金屬材料常用金屬材料金屬及非金屬材料均可金屬及非金屬材料均可造價造價大直徑時較低大直徑時較低新型填料投資較大新型填料投資較大1、板式塔和填料塔的比較：、板式塔和填料塔的比較：2、塔設(shè)備選擇的一般原則、塔設(shè)備選擇的一般原則 生產(chǎn)能力大，彈性好。生產(chǎn)能力大，彈性好。 滿足工藝要求，分離效率高。滿足工藝要求，分離效率高。 運轉(zhuǎn)可靠、操作、維修方便。運轉(zhuǎn)可靠、操作、維修方便。 結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，造價低結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，造價低 塔壓降小。塔壓降小。 以上原則在選塔型時通常未必能完全滿足，故應(yīng)抓主以上原則在選塔型時通常未必能完全滿足

48、，故應(yīng)抓主要矛盾，最大限度的滿足工藝要求。具體注意事項如下：要矛盾，最大限度的滿足工藝要求。具體注意事項如下：1）系統(tǒng)的物性）系統(tǒng)的物性腐蝕性：當(dāng)被處理的物料具有腐蝕性時，以選填料塔腐蝕性：當(dāng)被處理的物料具有腐蝕性時，以選填料塔為好。為好。液體的發(fā)泡性能：對易起泡的物料，當(dāng)處理量不大時液體的發(fā)泡性能：對易起泡的物料，當(dāng)處理量不大時以選填料塔為宜，填料層能將泡沫破碎。以選填料塔為宜，填料層能將泡沫破碎。含有固體粒子的物系含有固體粒子的物系:應(yīng)選液流通道較大的塔型，如：應(yīng)選液流通道較大的塔型，如：大孔篩板、舌形塔板等。大孔篩板、舌形塔板等。對過程中有吸熱和放熱的系統(tǒng)對過程中有吸熱和放熱的系統(tǒng):選板

49、式塔為宜，因塔板選板式塔為宜，因塔板上有較多的持液量，可在液體中放置換熱管。上有較多的持液量，可在液體中放置換熱管。處理熱敏性物料處理熱敏性物料:可采用減壓操作以降低沸點，減壓操可采用減壓操作以降低沸點，減壓操作宜選填料塔。作宜選填料塔。2）與流體流動有關(guān)的因素）與流體流動有關(guān)的因素對流量大、直徑大的塔宜用板式塔，直徑小的塔宜選對流量大、直徑大的塔宜用板式塔，直徑小的塔宜選填料塔（填料塔（小于小于0.8m） ，因小板式塔安裝檢修困難，小填，因小板式塔安裝檢修困難，小填料塔的造價也比板式塔相對低一些。料塔的造價也比板式塔相對低一些。液氣比很小的系統(tǒng)宜選板式塔，因填料表面得不到完液氣比很小的系統(tǒng)宜

50、選板式塔，因填料表面得不到完全潤濕，會使傳質(zhì)效果降低。全潤濕，會使傳質(zhì)效果降低。3）與操作方式有關(guān)的因素）與操作方式有關(guān)的因素 對分批操作的物料，易揮發(fā)產(chǎn)品，價格較貴要求回對分批操作的物料，易揮發(fā)產(chǎn)品，價格較貴要求回收的系統(tǒng)以選填料塔為宜，因塔內(nèi)持液量少，可減少產(chǎn)收的系統(tǒng)以選填料塔為宜，因塔內(nèi)持液量少，可減少產(chǎn)品損失。當(dāng)要求有側(cè)線出料時應(yīng)選板式塔便于液體引出品損失。當(dāng)要求有側(cè)線出料時應(yīng)選板式塔便于液體引出。3 、填料塔的設(shè)計程序、填料塔的設(shè)計程序（1）匯總設(shè)計參數(shù)和物性數(shù)據(jù)）匯總設(shè)計參數(shù)和物性數(shù)據(jù)（2）選用填料：）選用填料：填料是填料塔內(nèi)氣液接觸的核心元件，要求如下：填料是填料塔內(nèi)氣液接觸的核

51、心元件，要求如下：a、比表面積大；、比表面積大；b、空隙率應(yīng)盡可能大；、空隙率應(yīng)盡可能大；c 、填料表面液體分布均勻、潤濕性好、塔徑和填料直徑之、填料表面液體分布均勻、潤濕性好、塔徑和填料直徑之比適當(dāng)，防止壁流和溝流；比適當(dāng)，防止壁流和溝流；d 、汽體通過填料層的阻力要?。?、汽體通過填料層的阻力要小；e 、制造容易，價格適當(dāng)；、制造容易，價格適當(dāng)；f 、有足夠的機械強度，不與塔內(nèi)物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)、有足夠的機械強度，不與塔內(nèi)物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)穩(wěn)定性好。穩(wěn)定性好。散裝填料塑料鮑爾環(huán)填料規(guī)整填料 塑料絲網(wǎng)波紋填料 拉西環(huán)、十字拉西環(huán)、十字環(huán)、螺旋環(huán)環(huán)、螺旋環(huán)鋼制鮑爾環(huán)鋼制鮑爾環(huán)階梯環(huán)、矩鞍

52、環(huán)階梯環(huán)、矩鞍環(huán)（3 3）確定塔徑）確定塔徑 4V4V u 式中：式中：vv氣體的體積流量。氣體的體積流量。M M3 3/s;/s; u u操作氣速。操作氣速。m/sm/s 工程設(shè)計先計算填料塔的泛點氣速，泛點率（空工程設(shè)計先計算填料塔的泛點氣速，泛點率（空塔氣速與泛點氣速之比）通常取塔氣速與泛點氣速之比）通常取0.60.60.80.8，易起泡的，易起泡的物料取物料取0.50.5，然后計算操作氣速，然后計算操作氣速u u，算出的塔徑要根據(jù)，算出的塔徑要根據(jù)國家公稱直徑的標(biāo)準(zhǔn)系列進行圓整。再根據(jù)實際塔徑國家公稱直徑的標(biāo)準(zhǔn)系列進行圓整。再根據(jù)實際塔徑重新計算實際空塔速度。重新計算實際空塔速度。D=

53、D=（4）計算填料塔壓降）計算填料塔壓降 以埃克特（以?？颂兀‥ckert）通用關(guān)聯(lián)圖計算填料塔壓）通用關(guān)聯(lián)圖計算填料塔壓降降P。一般正常壓降。一般正常壓降P147-490Pa/m填料，真填料，真空操作下空操作下P78.5Pa/m填料。若壓降超出工藝要求填料。若壓降超出工藝要求的范圍應(yīng)反求的范圍應(yīng)反求u再重新計算塔徑。再重新計算塔徑。（5）驗算塔內(nèi)噴淋密度）驗算塔內(nèi)噴淋密度 按實際塔徑驗算塔內(nèi)噴淋密度按實際塔徑驗算塔內(nèi)噴淋密度U是否大于最小是否大于最小噴淋密度噴淋密度Umin，如果太小，將不能保證塔填料充分，如果太小，將不能保證塔填料充分潤濕，需進行調(diào)整，重新計算塔徑。潤濕，需進行調(diào)整，重新計

54、算塔徑。 2min1min0.785hWLUDULa （LW)min 最小潤濕速率，最小潤濕速率，a1 填料的比表面填料的比表面（6）計算填料層高度）計算填料層高度Z 對吸收、解吸、萃取等過程中填料塔的設(shè)計多采對吸收、解吸、萃取等過程中填料塔的設(shè)計多采用用“傳質(zhì)單元法傳質(zhì)單元法”；而對精餾過程中填料塔的設(shè)計習(xí)；而對精餾過程中填料塔的設(shè)計習(xí)慣用慣用“等板高度法等板高度法”。（7）計算塔總高度）計算塔總高度H H=Hd+Z+(n-1)Hf+Hb Hd塔頂空間高度（不包括封頭）塔頂空間高度（不包括封頭）,m Hf液體再分布器的空間高度液體再分布器的空間高度,m Hb塔底空間高度。塔底空間高度。 n填

55、料層數(shù)。填料層數(shù)。 經(jīng)驗公式：經(jīng)驗公式：H=1.2Z+Hd+Hb（8）塔的其它附件設(shè)計和選用）塔的其它附件設(shè)計和選用 支承板：支承板： 為防止支承板處壓降過大甚至發(fā)生液泛，要求支承為防止支承板處壓降過大甚至發(fā)生液泛，要求支承板的自由截面積應(yīng)大于板的自由截面積應(yīng)大于75%，不小于填料的空隙率；支，不小于填料的空隙率；支承板強度要滿足支承填料的重量，常用的有柵板型和升承板強度要滿足支承填料的重量，常用的有柵板型和升氣管式。氣管式。液體噴淋裝置：液體噴淋裝置： 常用的有彎管式、缺口式、蓮蓬頭式、溢流管式等；常用的有彎管式、缺口式、蓮蓬頭式、溢流管式等； 液體再分布器：液體再分布器： 液體經(jīng)填料向下流

56、動時有壁流趨勢，每隔一定距離要液體經(jīng)填料向下流動時有壁流趨勢，每隔一定距離要安置再分布器以克服壁流現(xiàn)象，對小塔兩再分布器之間的安置再分布器以克服壁流現(xiàn)象，對小塔兩再分布器之間的距離對拉西環(huán)取距離對拉西環(huán)取(2.5-3)D，對大塔一般不大于，對大塔一般不大于6m. 常用的常用的有截錐式、開孔式。有截錐式、開孔式。 氣體分布器：氣體分布器：為保證氣體分布的均勻性，對于直徑為保證氣體分布的均勻性，對于直徑500mm以下的小塔，進氣管可伸至塔中心。末端成以下的小塔，進氣管可伸至塔中心。末端成45度向下，使氣流轉(zhuǎn)折而上；對大塔，可以制成向下度向下，使氣流轉(zhuǎn)折而上；對大塔，可以制成向下開孔式或盤管式。開孔

57、式或盤管式。 除霧器：除霧器： 有折板除霧器、絲網(wǎng)除霧器，或者液相噴淋裝置與有折板除霧器、絲網(wǎng)除霧器，或者液相噴淋裝置與氣體出口之間裝一段干填料實施填料除霧等。氣體出口之間裝一段干填料實施填料除霧等。（9）繪制塔設(shè)備圖，標(biāo)注尺寸注明各管口方位。）繪制塔設(shè)備圖，標(biāo)注尺寸注明各管口方位。思考題思考題1、選板式塔還是填料塔需考慮那些因素、選板式塔還是填料塔需考慮那些因素?2、選擇精餾塔塔型時應(yīng)考慮那些問題？、選擇精餾塔塔型時應(yīng)考慮那些問題？3、常用的填料種類有那些？選擇填料應(yīng)注意那些問題？、常用的填料種類有那些？選擇填料應(yīng)注意那些問題？4、常用支承板的結(jié)構(gòu)形式，對支承板有那些要求？、常用支承板的結(jié)構(gòu)

58、形式，對支承板有那些要求？5、常用液體噴淋裝置的形式，適用場合。、常用液體噴淋裝置的形式，適用場合。6、液體再分布器的作用，常用的結(jié)構(gòu)形式，怎樣選擇兩、液體再分布器的作用，常用的結(jié)構(gòu)形式，怎樣選擇兩 分布器之間的間距？分布器之間的間距？7、常用的塔頂除霧器有那些形式？、常用的塔頂除霧器有那些形式？8、簡述填料塔的設(shè)計程序。、簡述填料塔的設(shè)計程序。板式塔設(shè)計程序板式塔設(shè)計程序(1) 匯總設(shè)計參數(shù)和物性數(shù)據(jù)。匯總設(shè)計參數(shù)和物性數(shù)據(jù)。(2) 選擇板式塔的塔板結(jié)構(gòu)：常根據(jù)物料特性、分離要求選擇板式塔的塔板結(jié)構(gòu)：常根據(jù)物料特性、分離要求來確定塔板結(jié)構(gòu)。來確定塔板結(jié)構(gòu)。 有溢流和無溢流塔板有溢流和無溢流塔

59、板 在有溢流的塔板上，液體橫向流過塔板，與自塔板小在有溢流的塔板上，液體橫向流過塔板，與自塔板小孔上升的氣體接觸后自降液管流往下一塔板，在板上兩相孔上升的氣體接觸后自降液管流往下一塔板，在板上兩相以錯流的方式接觸；在無溢流的塔板上，氣液兩相逆流通以錯流的方式接觸；在無溢流的塔板上，氣液兩相逆流通過板上的小孔，無降液管和溢流堰，板上液層高度靠氣流過板上的小孔，無降液管和溢流堰，板上液層高度靠氣流托住，操作彈性小。托住，操作彈性小。 塔板上的氣液接觸元件塔板上的氣液接觸元件A、泡罩、泡罩： 由固定于塔板上的升氣管和支持于升氣管頂部的泡由固定于塔板上的升氣管和支持于升氣管頂部的泡罩組成，操作彈性大、

60、效率高；但造價高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、罩組成，操作彈性大、效率高；但造價高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壓降大。壓降大。B、篩板、篩板：氣體通過篩孔在板上液層中鼓泡傳質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡：氣體通過篩孔在板上液層中鼓泡傳質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，但操作彈性小。單，造價低，但操作彈性小。C、浮閥、浮閥：板上開以閥孔，閥孔上覆以可升降的浮閥，?。喊迳祥_以閥孔，閥孔上覆以可升降的浮閥，浮閥具有可升降的特性，操作彈性大，鼓泡性能良好。閥具有可升降的特性，操作彈性大，鼓泡性能良好。（3）確定實際塔板數(shù)）確定實際塔板數(shù) 據(jù)分離要求通過物料衡算確定塔頂、塔釜產(chǎn)品的組據(jù)分離要求通過物料衡算確定塔頂、塔釜產(chǎn)品的組成。成。 初定塔頂、塔釜的操作壓力。初定塔