【教学课件】第六章设备设计和选型与车间布置.ppt
第六章 设备设计和选型与车间布置,郝红勋 副教授,化工设计,1,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(换热器,泵,储罐等)了解非定型设备设计的主要程序(塔反应釜)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,2,本章要求,3,本学时主要内容,第六章 设备设计和选型与车间布置,第一节 化工设备选用及设计的一般原则,第二节 定型设备的选用,第一节 化工设备选用及设计的一般原则,6.1.1 化工设备类型标准设备（定型设备）：按照国家规定的产品标准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号即选型，并可从设备生产厂家直接订购，主要是选型问题。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。这类设备是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。,4,按用途分物料输送及加工设备：泵、压缩机、离心机、过滤器、干燥器等换热设备：换热器等分离设备：结晶器、精馏塔、萃取塔等反应设备：反应器储存设备：中转罐、储罐等。,5,(1)合理性。设备必须满足工艺一般要求，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，又能充分发挥设备的能力(2)先进性。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,6.1.2 设备选型和设计的原则：,6,(3)安全性。安全可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐患(4)经济性。设备投资省，易于加工、维修、更新，没有特殊的维护要求，运行费用减少。,7,6.1.3 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类型。(2)根据工艺操作条件(温度、压力、介质的性质等)和对设备的工艺要求确定设备的材质。(3)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设备的设计参数。不同类型设备的设计参数有：,8,1)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。2)泵：流量，扬程，轴功率，允许吸上高度。3)风机：风量和风压。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。,9,5)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。6）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(定型设备)的型号(牌号)和台数 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(5)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(6)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(如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等)。(7)编制设备一览表。,11,第二节 定型设备的选用,6.2.1 泵的选择,12,一、泵的类型,叶片式泵（叶片旋转产生离心力）离心泵、轴流泵和旋涡泵 流量大，扬程受限容积式泵（往复或旋转产生挤压作用）活塞泵和回转泵 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:,耐腐蚀问题 冷却问题 密封问题 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鉴成熟经验。,二、泵的选用与设计程序,1、确定泵型,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：耐腐蚀泵输送昂贵、剧毒、或放射性液体：屏蔽泵精确输送：计量泵或柱塞泵输送易汽化液体：低温泵输送高温介质：热油泵输送粘性液体时：根据黏度大小选择输送含有固体液体：考虑晶体破碎，晶浆泵等,16,表6-2各种类型泵的黏度适用范围,17,2、确定泵的流量和扬程,流量的确定和计算。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扬程的确定和计算（柏努力方程）。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力差。扬程用H表示，单位为米（m）。安全系数：,18,3、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。这个高度是指水源水面到水泵叶轮中心线的垂直距离。,19,4、确定泵的台数和备用率。,泵的台数，考虑一开一备是合理的，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使用的泵，均应设置备用泵，备用率一般取100，而在其他情况下连续操作的泵，可考虑用50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。,20,5、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。,KW,21,7、填写选泵规格表。,6.2.2 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资的11，换热器的质量约占化工、炼油装置设备总质量的40。合理地选择和使用换热器可节省投资，降低能耗。,22,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，采用标准图纸进行系列化生产。,
