化工设备图.docx

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化工设备图

第八章化工设备图

【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。

（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、蒸馏及干燥等，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、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（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

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，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、精馏、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）容器

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，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籍。

（一）筒体与封头

筒体是设备的主体部分，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。

（a）　　　（b）（c）

8-6椭圆形封头

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1600mm，名义厚度为18mm，材质为16MnR的椭圆形封头，其标记为：

椭圆封头DN1600×18-16MnRJB/T4737－1995

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）的连接。

1.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、榫槽面和全平面四种，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100-2.5JB/T81－1994

2.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、凹凸密封面和榫槽密封面等，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1.6MPa，密封面为PⅡ型平密封面的甲型平焊法兰（见教材附表16），其标记为：

法兰－PⅡ600-1.6JB/T4701－1992

（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。

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DN150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，圆形人孔的最小直径为400mm，椭圆孔最小尺寸为400×300mm。

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/T4725—1992耳座B3，δ=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（与设备外形相贴合），竖板焊接在底板上，中间又焊接若干块肋板组成，以承受设备的负荷。

卧式设备一般用两个鞍式支座，当设备过长时，应增加支座数目。

鞍式支座分为轻型（A型）和重型（B型）两种。

根据安装形式不同，又分为固定式（代号为