化工设计第四章设备的工艺设计及化工设备图.ppt
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化工设计化工设计DesignofChemicalEngineeringw11黄黄璐璐,王王保保国国编编.化化工工设设计计.北北京京:
化化学学工工业出版社,业出版社,20002000w22娄娄爱爱娟娟,吴吴志志泉泉,吴吴叙叙美美编编.化化工工设设计计.华华东理工大学出版社,东理工大学出版社,20022002w33王王静静康康主主编编.化化工工设设计计.北北京京:
化化学学工工业业出出版社,版社,19951995第四章第四章设备的工艺设计及化设备的工艺设计及化工设备图工设备图w第一节第一节化工设备选用的一般原则及选用化工设备选用的一般原则及选用w第二节第二节非定型设备设计的主要程序非定型设备设计的主要程序w第三节第三节化工设备图化工设备图w第四节第四节设备工艺及设备图的计算机辅助设计设备工艺及设备图的计算机辅助设计w基本要求基本要求w(11)掌握化工设备的选用和设计的一般原则掌握化工设备的选用和设计的一般原则w(22)熟练进行化工设备的选用(设计)熟练进行化工设备的选用(设计)w(33)熟练掌握化工设备图的绘制和阅读熟练掌握化工设备图的绘制和阅读第一节第一节化工设备选用的一化工设备选用的一般原则及选用般原则及选用w化工设备从总体上分为两类:
化工设备从总体上分为两类:
w一一类类称称标标准准设设备备或或定定型型设设备备,是是成成批批成成系列生产的设备,可以现成买到。
系列生产的设备,可以现成买到。
w一一类类称称非非标标准准设设备备或或非非定定型型设设备备,是是化化工过程中需要专门设计的特殊设备。
工过程中需要专门设计的特殊设备。
第一节第一节化工设备选用的一化工设备选用的一般原则及选用般原则及选用w一、选型和工艺设计的原则一、选型和工艺设计的原则w
(1)
(1)合理性合理性w
(2)
(2)先进性先进性w(3)(3)安全性安全性w(4)(4)经济性经济性w(5)(5)系统性系统性第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w二、典型化工设备的选用二、典型化工设备的选用w
(一)泵的选用与设计程序
(一)泵的选用与设计程序w
(1)
(1)确定泵型。
确定泵型。
w根根据据工工艺艺条条件件及及泵泵的的特特性性,首首先先决决定定泵泵的的型型式式再再确确定定泵泵的的尺尺寸寸。
从从被被输输送送物物料料的的基基本本性性质质出出发发,如如物物料料的的温温度度、粘粘度度、挥挥发发性性、毒毒性性、化化学学腐腐蚀蚀性性、溶溶解解性性和和物物料料是是否否均均一一等等因因素素来来确确定定泵泵的的基基本本型型式式。
在在选选择择泵泵的的型型式式时时,应应以以满满足工艺要求为主要目标。
足工艺要求为主要目标。
第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w
(2)
(2)确定选泵的流量和扬程确定选泵的流量和扬程w(3)(3)确定泵的安装高度。
确定泵的安装高度。
w(4)(4)确定泵的台数和备用率。
确定泵的台数和备用率。
w(5)(5)校核泵的轴功率。
校核泵的轴功率。
w(6)(6)确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量。
确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量。
w(7)(7)选用电动机。
选用电动机。
w(8)(8)填写选泵规格表。
填写选泵规格表。
第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w
(二)换热设备的设计和选用
(二)换热设备的设计和选用w11换热器设计的一般原则换热器设计的一般原则w
(1)
(1)基本要求基本要求w
(2)
(2)介质流程介质流程w(3(3)终端温差)终端温差w换热器的终端温差通常由工艺过程的需要而定。
换热器的终端温差通常由工艺过程的需要而定。
但在工艺确定温差时,应考虑换热器的经济合但在工艺确定温差时,应考虑换热器的经济合理和传热效率,使换热器在较佳范围内操作。
理和传热效率,使换热器在较佳范围内操作。
第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w(4(4)流速流速第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w(5)(5)压力降压力降第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w(6)(6)传热系数传热系数w(7)(7)污垢系数污垢系数w(8)(8)尽量选用标准设计和标准系列尽量选用标准设计和标准系列第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w2.2.管壳式换热器的设计和系列选用管壳式换热器的设计和系列选用w
(1)
(1)汇总设计数据、分析设计任务汇总设计数据、分析设计任务w
(2)
(2)设计换热流程设计换热流程w(3)(3)选择换热器的材质选择换热器的材质w(4)(4)选择换热器类型选择换热器类型w(5)(5)确定换热器中冷热流体的流向确定换热器中冷热流体的流向w(6)(6)确定和计算平均温差确定和计算平均温差ttmm第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w(7)(7)计算热负荷计算热负荷QQ、流体给热系数流体给热系数w(8)(8)估计污垢热阻系数并初算出传热系数估计污垢热阻系数并初算出传热系数KKw(9)(9)算出总传热面积算出总传热面积AAw(10)(10)调整温度差,再算一次传热面积调整温度差,再算一次传热面积w(11)(11)选用系列换热器选用系列换热器w(12(12)验算换热器的压力降)验算换热器的压力降w(13(13)画出换热器设备草图)画出换热器设备草图第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w(三)贮罐容器的选型和设计(三)贮罐容器的选型和设计w
(一)贮罐的选择
(一)贮罐的选择w按按使使用用目目的的的的不不同同,可可分分为为贮贮存存容容器器的的计计量量、回流、中间周转、缓冲、混合等工艺容器。
回流、中间周转、缓冲、混合等工艺容器。
w
(二)设计贮罐的一般程序
(二)设计贮罐的一般程序w
(1)
(1)汇集工艺设计数据汇集工艺设计数据w
(2)
(2)选择容器材料选择容器材料w(3)(3)容器型式的选用容器型式的选用第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w(4)(4)容积计算容积计算w(5)(5)确定贮罐基本尺寸确定贮罐基本尺寸w(6)(6)选择标准型号选择标准型号w(7)(7)开口和支座开口和支座w(8)(8)绘绘制制设设备备草草图图(条条件件图图),标标注注尺尺寸寸,提出设计条件和订货要求。
提出设计条件和订货要求。
第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w(四)塔器的选型与设计(四)塔器的选型与设计w11塔型选择基本原则塔型选择基本原则w生产能力大,弹性好。
生产能力大,弹性好。
w满足工艺要求,分离效率高。
满足工艺要求,分离效率高。
w运转可靠性高,操作、维修方便。
运转可靠性高,操作、维修方便。
w结构简单,加工方便,造价较低。
结构简单,加工方便,造价较低。
w塔压降小。
塔压降小。
第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w22填料塔设计程序填料塔设计程序w
(1)
(1)汇总设计参数和物性数据处理汇总设计参数和物性数据处理w(2
(2)选用填料)选用填料w(3)(3)确定塔径确定塔径DDw(4(4)计算填料塔压降计算填料塔压降w(8(8)塔的其他附件设计和选定塔的其他附件设计和选定w支撑板支撑板液体喷淋装置液体喷淋装置w液体再分布装置液体再分布装置气体分布器气体分布器w除雾器除雾器w(9)(9)绘绘制制塔塔设设备备结结构构图图,向向设设备备专专业业提提供供工工艺艺设计条件。
设计条件。
wH=H=HHdd+Z+(n-1)+Z+(n-1)HHff+HHbbw(77)计算塔的总高度)计算塔的总高度HHw(5(5)验算塔内的喷淋密度)验算塔内的喷淋密度w(6(6)计算填料层高度)计算填料层高度ZZwH=1.2Z+H=1.2Z+HHdd+HHbb第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w33板式塔设计程序板式塔设计程序w
(1)
(1)汇总设计参数和物性数据汇总设计参数和物性数据w
(2)
(2)选择板式塔的塔板结构选择板式塔的塔板结构w(3)(3)进行工艺计算进行工艺计算w(4)(4)塔径计算塔径计算w(5)(5)塔节上人孔、手孔的确定塔节上人孔、手孔的确定w(6)(6)塔高确定塔高确定w(7)(7)塔内流体力学核算,作负荷性能图塔内流体力学核算,作负荷性能图w(8)(8)辅助装置选型设计辅助装置选型设计w(9)(9)绘制塔设备草图和设备设计条件图绘制塔设备草图和设备设计条件图第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w(五)反应器的选型和设计(五)反应器的选型和设计w11反应器的设计要点反应器的设计要点w在在反反应应器器设设计计时时,除除了了通通常常说说的的“合合理理、先先进进、安安全全、经经济济”原原则则,在在落落实实到到具具体体问问题题时时,考考虑下列设计要点:
虑下列设计要点:
w
(1)
(1)保证物料转化率和反应时间。
保证物料转化率和反应时间。
w
(2)
(2)满足反应的热传递要求。
满足反应的热传递要求。
w(3)(3)设计适当的搅拌器或类似作用的机构。
设计适当的搅拌器或类似作用的机构。
w(4)(4)注意材质选用和机械加工要求。
注意材质选用和机械加工要求。
第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w22、反应釜设计程序、反应釜设计程序w
(1)
(1)确确定定反反应应釜釜操操作作方方式式根根据据工工艺艺流流程程的的特特点点,确定反应釜是连续操作还是间歇操作。
确定反应釜是连续操作还是间歇操作。
w
(2)
(2)汇汇总总设设计计基基础础数数据据工工艺艺计计算算依依据据如如生生产产能能力力、反反应应时时间间、温温度度、装装料料系系数数、物物料料膨膨胀胀比比、投投料料比比、转转化化率率、投投料料变变化化情情况况以以及及物物料料和和反反应应产物的物性数据、化学性质等。
产物的物性数据、化学性质等。
w(3)(3)计算反应釜体积计算反应釜体积w(4)(4)确定反应釜设计(选用)体积和台数。
确定反应釜设计(选用)体积和台数。
第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w(5)(5)反应釜直径和筒体高度、封头确定。
反应釜直径和筒体高度、封头确定。
w(6)(6)传热面积计算和校核。
传热面积计算和校核。
w(7)(7)搅拌器设计。
搅拌器设计。
w(8)(8)管口和开孔设计。
管口和开孔设计。
w(9)(9)画画出出反反应应器器设设计计草草图图(条条件件图图),或或选择型号。
选择型号。
第一节第一节化工设备选用的一般化工设备选用的一般原则及选用原则及选用w33固定床反应器设计固定床反应器设计w
(1)
(1)汇总物料衡算和物性数据。
汇总物料衡算和物性数据。
w
(2)
(2)计算床体体积。
计算床体体积。
w(3)(3)计算床高和直径。
计算床高和直径。
w(4)(4)验算流体阻力和传热系数验算流体阻力和传热系数KK。
w(5)(5)绘绘制制反反应应器器设设计计条条件件图图,决决定定床床层层和和床底、床顶的开口方位、标注尺寸等。
床底、床顶的开口方位、标注尺寸等。
第二节第二节非定型设备设计的非定型设备设计的主要程序主要程序w二、非定型设备的主要工作内容及工作程序二、非定型设备的主要工作内容及工作程序w
(1)
(1)基本设计。
基本设计。
w
(2)
(2)流体力学计算。
流体力学计算。
w(3)(3)按按照照带带控控制制点点工工艺艺流流程程图图和和工工艺艺控控制制的的要要求求,确确定定设设备备上上的的控控制制仪仪表表或或测测量量元元件件的的种种类类、种类、数目、安装位置、接头形式和尺寸。
种类、数目、安装位置、接头形式和尺寸。
一、设备设计主要工作内容一、设备设计主要工作内容表表4-14-1设计文件编制、校审签署规定设计文件编制、校审签署规定序号序号设计文件名称设计文件名称专业负责人专业负责人专业组长专业组长设计设计校核校核审核审核审定审定11初步设计文件
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- 化工 设计 第四 设备 工艺 化工设备
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