过程装备成套技术第8章 绝热设计(高峰)
《过程装备成套技术》教学大纲
《过程装备成套技术》教学大纲二、课程目的和任务过程装备成套技术课程是为工科院校过程装备与控制工程专业的一门综合性专业选修课，实践性较强。
本课程旨在学习过程装置设计、建设全过程中涉及到的新产品生产工艺开发和项目可行性研究、工艺设计、经济性评价和环境评价、机器设备的型式选择、重要工艺参数的自动控制方案选择与设计、管道设计、绝热与防腐设计、装置的安装及检验、装置的试车等各种工程知识，获得与过程工业生产装置建设有关的广泛而全面的基础知识。
三、本课程与其它课程的关系本课程是在工程材料、化工原理、过程设备设计、过程流体机械、过程装备控制技术及应用、过程装备材料腐蚀与防护、专业生产实习等课程的基础上，综合运用先修课程的基础知识，分析和解决过程工业成套装备从设计到试车全过程问题的工程学科，与过程设备设计、化工机械制造、过程流体机械等课程共同构成过程装备与控制过程专业完整的知识体系。
通过本课程的学习，学生将掌握过程工业生产装置建设中涉及到的相关原理、一般方法，为日后的实践工作奠定理论基础。
四、教学内容、重点、教学进度、学时分配（一）概论(2学时)1、主要内容过程工业与过程装备成套技术；典型成套装备示例；过程装备成套技术的主要任务和基本要求。
2、重点过程工业的特点。
3、教学要求掌握过程工业的特点，了解过程装备技术的工程应用状况。
（二）工艺开发与工艺设计概述(4学时)1、主要内容工艺过程开发及工艺路线选择；工艺设计的内容及设计文件；工艺设计中的全局性问题。
2、重点工艺开发与工艺设计的基本程序和主要内容。
3、教学要求掌握工艺开发与工艺设计的基本程序和主要内容；工艺路线选择的原则及顺序；了解初步设计及施工图设计的基本内容，初步了解厂址选择、总图布置、安全环保、公用工程等非工艺设计内容。
工艺路线选择的原则及顺序是本章难点。
（三）经济分析与评价(2学时)1、主要内容投资估算与成本分析；经济评价；环境影响评价及可行性研究报告概述。
2019 年中国矿业大学硕士学位研究生招生专业目录复试科目
《地震勘探原理》
陆基孟、王永刚 中国石油大学出版社，2014。
736 电法资料处理解 《地电场与电法勘探》 释
《地震数据处理方法》
752 构造地质学 《构造地质学》
李金铭 李振春、张军华 谢仁海等编著
地质出版社，2007 年。
中 国 石 油 大 学 出 版 社 ， 2004 年 中 国 矿 业 大 学 出 版 社 ， 2007 年第二版
《商业银行经营管理》（第 宋清华主编 二版）
浙江大学出版社，2016 年 7 月
中国金融出版社，2017 年 3 月
720 会计学 B
《中级财务会计》（第五 版）
朱学义编著
《财务管理学》
黄国良等主编
《成本会计学》（第三版） 侯晓红主编
机械工业出版社，2016 年 3 月
中 国 矿 业 大 学 出 版 社 ， 2013 年9月
751 化工原理 B
《过程设备设计》（第四 版） 《发酵工程原理与技术》 第一版 《简明微生物工程》第三 版
《化工原理》（修订版）
郑津洋、桑芝富 主编
陈坚//堵国成
曹军卫 马辉文 张甲耀 夏清、陈常贵主 编
化学工业出版社，2015.11 化学工业出版社，2012 年 科学出版社，2017 年 天津大学出版社，2010 年
516 成本管理会计
《管理会计》
郑爱华主编
机械工业出版社，2015 年版 机械工业出版社，2007 年版
583 微观经济学 B 584 宏观经济学 B
《经济学原理》（微观经
（美）N.格里高 利.曼昆著，梁小
北京大学出版社，2015 年
济学分册）第 7 版
民译
《西方经济学》（微观部 高鸿业主编 分）第 6 版
过程装备成套技术课程设计
涉及多个学科领域，包括化工、机械、电气、自动化等；强调系统性和整体性，追求生产过程的优化和高效；注重实践和应用，与工业生产密切相关。
通过课程设计，使学生掌握过程装备成套技术的基本理论和设计方法，具备独立进行过程装备成套技术设计的能力。
课程设计目标
提高学生综合运用所学知识解决实际问题的能力；培养学生创新意识和实践能力；为学生未来从事相关领域工作打下坚实基础。
THANKS
感谢您的观看。关键Fra bibliotek术突破02
在课程设计过程中，我们成功解决了多个技术难题，如复杂工艺流程的优化、关键设备的选型与配置、管道系统的压力与流量控制等，为后续的实际应用提供了有力支持。
团队协作与沟通
03
本次课程设计注重团队协作，各成员之间分工明确，沟通顺畅，有效保证了设计进度和质量。同时，我们也学会了如何与不同专业背景的同学进行有效沟通和协作。
加深对过程装备成套技术的理解
创新性案例的探讨可以激发学生的创新思维，引导他们从多个角度思考问题，提出新的解决方案。
启发创新思维
案例分析需要学生具备一定的实践能力，通过案例分析可以提高学生的实践能力，为后续的课程设计和实践打下基础。
提高实践能力
05
CHAPTER
过程装备成套技术前沿动态与发展趋势
国外研究现状
对关键设备进行详细的技术和经济评估，确保满足生产需求和经济效益。
制定设备采购、安装和调试计划，确保设备的顺利投入运行。
04
CHAPTER
过程装备成套技术案例分析
03
关键设备
反应器、塔器、换热器等
01
案例一
石油化工成套装备技术
02
工艺流程
原料预处理、反应、分离、精制等
过程装备成套技术考试复习资料
1.过程工业是以流程性物料为主要处理对象、完成上述各种过程或其中某些过程的工业生产之总称。
2.成套装备是为生产某些产品或完成一定任务所必需的整套设备，过程工业成套装备是过程工业生产用的主要机器、设备和各种辅助设备由管道连接起来组成的一个能完成特定工艺过程的一整套设备。
3.过程装备成套技术的主要任务是补充从产品开发、可行性研究、工艺设计、专用设备技术、定型机器设备选型、生产参数自动控制到装置安装、调试、投产全过程所需知识中其他专业课程没有涉及的知识，以拓宽知识面、开拓思路。
4.过程工业新产品开发的基本步骤：第一阶段的内容是商品信息研究和实验性研究。
第二阶段的内容包括小试和概念设计。
第三阶段包括模型试验、中试和基础设计等内容。
第四阶段的内容为工程设计和施工。
5.工艺过程开发程序⑴信息研究⑵实验性研究⑶第一次可行性研究⑷小试⑸概念设计⑹第二次可行性研究⑺模型试验⑻中试⑼基础设计⑽第三次可行性研究⑾工程设计⑿施工注：第二次可行性研究可以作为同有关部门签订合同的依据。
6.实验性研究第一是对工艺方法进行研究；第二是对工艺条件进行研究；第三是物料平衡、能量平衡和生产成本估算；第四是对原材料、半成品和产品的质量进行研究；第五是产品用途及应用产品质量的研究。
7.工艺路线选择⑴调查⑵分析⑶生产成本计算⑷评价⑸工艺路线的选择8.工艺设计的内容：原料和技术路线的选择；工艺流程设计；物料衡算；能量衡算；工艺设备设计与选型；车间布置设计；管道设计；非工艺设计项目的考虑；编制设计文件。
9.工艺设计的程序：初步设计和施工图设计两个阶段。
有时也分为初步设计、扩初设计和施工图设计三个阶段。
10.初步设计的设计文件⑴设计依据⑵设计指导思想⑶设计范围及工厂组成⑷建厂规模及建厂方案⑸主要原材料、燃料的规格⑹生产方法及工艺流程⑺工艺计算⑻厂址概况⑼公用工程及辅助工程⑽环境保护及综合利用⑾工厂的机械化和自动化水平⑿劳动安全与工业卫生⒀消防设施⒁工作制度及劳动定员⒂存在的问题及解决意见⒃附图、附件11.经济分析与评价：初步决策的依据通常是某个经济指标，最终的决策还必须考虑安全以及对环境和社会的影响等不能用金钱来定量表示的因素，这种决策过程常称为经济分析与评价。
过程成套装备
燃料油 燃料气 减压炉
减压渣油
VR >500℃
减压塔
减压渣油泵
减一线油出装置
催化裂化 减二线油出装置
减二线油出装置
加氢裂化
减三线油出装置
润滑油料原 减三线油出装置
常四线油自常压部分来
延迟焦化 制沥青原料 减压渣油出装置
减压渣油出装置
燃料油
1.3 过程装备成套技术的主要任务和特点
过程工业 遍及几乎所有现代工业生产领域。化学工业 是最传统、典型的过程工业，如化肥、石油化工、生物化 工、制药、农药、染料、食品、炼油、轻工、热电、核工 业、公用工程、环保等生产过程。
1.1.1 过程工业
1 概论
我们在炼油厂的认识实习的时候，常见到的主要生产过
程工业有常减压蒸馏、催化重整、催化裂化、加氢裂化、延
拔头原油
经初馏塔拔出轻汽油组分的原油。
常减压工艺流程图
脱盐脱水 105~140 ℃ 0.8~2MPa
1250t/h
250℃ 0.26MPa
拔头原油
283℃
166℃， <180 ℃ 轻汽油馏分 石脑油 重整原料
368℃
常减压蒸馏工艺-初馏塔
148℃ 常压塔
注水 0.12MPa
注氨 注缓蚀剂
常压塔顶回流罐
1 概论
1.1 过程工业与过程装备成套技术 1.2 典型成套装备示例 1.3 本门课的主要任务和基本要求
1.1 过程工业与过程装备成套技术
1 概论
1.1.1 过程工业 过程工业也称流程工业，是以流程性物料为主要处理
对象，通过一系列的物理变化和化学变化，以改变物料的 状态、结构、性质为目的的生产过程。流程性物料是指气 体、液体、粉体或者是它们的混合物。
过程装备成套技术
学习是基础，思考是关键，实践是根本。
武汉理工大学 机电工程学院
第一章
绪论
1.1过程装备的含义 1． 过程装备—多种功能不同的设备有序地组合，合理匹配； 2． 成套技术—整条流水生产线的技术。 在工业化生产的过程中，到处都有成套技術的問題需要研究 和处理，冶金行业有、化工行业有、交通運輸行業有、汽車制 造行業也有﹔而本課程則主要討論建材行業中的成套技術問題 3．课程特点： 特点之一:内容多，不系统. 特点之二 :要有一定的实践知识 . 4．作用﹕开阔眼界和思路，虽然我侧重建材行业中的成套 技术，但可以推而广之。
Mining and mineral processing
第三章
§3—1水泥矿山开采设备(露天）
采石场
石灰石
泥灰岩
原料爆破 （制备）
钻孔及爆破
爆破
原材料 – 开采
关键问题:
矿石均化
关键微量元素的控制
矿山开采 - 装料 & 运输
Aggregate - Drilling, blasting, hauling
硅酸盐矿物75 %
熔剂性矿物22 %
一．水泥熟料的组成
⒊四种矿物的特性 C3S—强度高增长快，28天以后可以达到一年强度的 70～80％，烧成温度高，难以形成 C2S—水化快，水化热最大。早期强度发展快，三天 以后强度几乎不再增长。 C3A—水化速度最慢，早期强度低，后期强度增长较 高，一年后可赶上甚至超过C3S； C4AF—与水反应比较快，凝结较快。早期强度略低 于C3A，强度性能介于C2S和C3A之间；抗冲击和 抗硫酸盐性能较好。
第二章 破碎工艺及设备
§２－２常见（常用）的五类破碎设备 一．颚式破碎机 二. 锤式破碎机 三. 辊式破碎机 四. 反击式破碎机 五. 圆锥式破碎机
南京工业大学过程装备成套技术课程设计过热器
南京工业大学过程装备成套技术课程设计过热器1前言氢气是一种重要的工业产品，它广泛用于石油、化工、建材、冶金、电子、医药、电力、轻工、气象、交通等工业部门和服务部门，由于使用要求的不同，这些部门对氢气的纯度、对所含杂质的种类和含量都有不相同的要求，特别是改革开放以来，随着工业化的进程，大量高精产品的投产，对高纯度的需求量正逐步加大，等等对制氢工艺和装置的效率、经济性、灵活性、安全都提出了更高的要求，同时也促进了新型工艺、高效率装置的开发和投产。
依据原料及工艺路线的不同，当前氢气主要由以下几种方法获得：①电解水法；②氯碱工业中电解食盐水副产氢气；③烃类水蒸气转化法；④烃类部分氧化法；⑤煤气化和煤水蒸气转化法；⑥氨或甲醇催化裂解法；⑦石油炼制与石油化工过程中的各种副产氢；等等。
其中烃类水蒸气转化法是世界上应用最普遍的方法，但该方法适用于化肥及石油化工工业上大规模用氢的场合，工艺路线复杂，流程长，投资大。
随着精细化工的行业的发展，当其氢气用量在200～3000m3/h时，甲醇蒸气转化制氢技术表现出很好的技术经济指标，受到许多国家的重视。
甲醇蒸气转化制氢具有以下特点：3)与大规模的天然气、轻油蒸气转化制氢或水煤气制氢相比，投资省，能耗低。
4)与电解水制氢相比，单位氢气成本较低。
5)所用原料甲醇易得，运输、贮存方便。
6)能够做成组装式或可移动式的装置，操作方便，搬运灵活。
对于中小规模的用氢场合，在没有工业含氢尾气的情况下，甲醇蒸气转化及变压吸附的制氢路线是一较好的选择。
本设计采用甲醇裂解+吸收法脱二氧化碳+变压吸附工艺，增加吸收法的目的是为了提高氢气的回收率，同时在需要二氧化碳时，也能够方便的得到高纯度的二氧化碳。
1、设计任务书一、题目：生产能力为1600 Nm3/h甲醇制氢生产装置。
二、设计参数：生产能为1600 Nm3/h。
1、工艺计算：物料衡算和热量衡算。
2、机器选型计算。
3、设备布置设计计算。
4、管道布置设计计算。
2014过程装备成套技术考试重点最终版
1.1 过程工业的概念以流程性物料为主要处理对象、完成一系列化学、物理过程以改变物质的状态、结构、性质，并进行物料的传输过程，或其中某种过程的工业生产的总称。
特点：1）处理对象：流程性物料（2）有过程性（3）传输性（4）密闭性（5）连续性（6）广泛性1.2 过程装备成套技术包含内容：设计：工艺设计和装备设计，要求合理组合。
安装：装备的就位，要求符合设计、规范要求。
检验试车：调试技术性能指标，是正常运行的保证。
正常运行：运行管理。
2.1 工艺开发与工艺设计的基本程序和主要内容：工艺开发：第一阶段：商品信息研究和实验性研究第二阶段：小试和概念设计第三阶段：模型试验，中试和基础设计第四阶段：工程设计和施工工艺设计：原料和技术路线选择，工艺流程设计，物料衡算，能量平衡计算，工艺设备设计和选型车间布置设计，管路设计，非工业设计项目的考虑，编制设计文件，包括设计说明书，附图和附表工艺路线选择的原则及顺序：生产上安全可靠，技术上先进，经济上合理。
3.2 经济评价 :财务评价、国民经济评价、必要的社会效益分析财务评价是遵循现行财税制度和规定，根据现行市场价格，计算工程项目在财务上的收入和支出，并测算一个项目投入的资金所能带来的利润，考察项目上的盈利能力、消偿能力等财务状况，据以判别工程项目的财务可行性财务评价的盈利能力分析分为：①静态指标：投资利润率，投资利税率，资本金净利润率，投资回收期②动态指标：财务净现值和财务内部收益率项目清偿能力分析是考察计算期内，各年的财务状况及偿债能力。
用借款偿还期，资产负债率，流动比率和速动比率等指标表示。
国民经济评价是在财务评价的基础上，采用国家规定的参数和影子价格调整项目的投入物和产出物，从而对项目的收益和费用进行计算分析。
环境影响评价的基本原则：1.为开发建设决策服务，坚持可靠、实用及综合分析的原则2.要建立在基础数据、资料完整准确的基础上3.要选用先进的、适用的方法和技术手段，保证环境影响评价工作的科学性、先进性。
第二章 化工工艺开发与工艺设计(过程装备成套技术)
烯烃醚化技术 Dow化学公司和Snamprogetti公司正在 联合开发以苯和乙烷为原料制苯乙烯单 体的工艺。通过采用成本较低的乙烷原 料，苯乙烯生产商无需外购乙烯或无需 投资乙烯生产设备。
苯和乙烷制苯乙烯单体工艺
20世纪90年代Snamprogetti获得关于苯与乙烷制苯乙 烯工艺的专利 Dow和Snamprogetti一直共同推进制取苯乙烯单体催 化剂和工程技术的开发。 确定专利的可行性 新开发的工艺包括特制反应器 基于现有技术的乙苯生产体系和Dow提纯工艺。该提 纯工艺正在Dow的工艺开发装置中进行验证，需要耗 时6～8个月。Dow公司称如果验证结果成功，预计该 新工艺将在2010年前投入工业应用。
内蒙古化肥厂建设大事记（一）
立项：《关于报送内蒙古自治区建设化肥厂项目建议书的报告》 可行性研究报告 厂址的选择 原料供应 内蒙古化肥厂筹建处 可行性研究报告的预审，报送 资金来源情况 初步设计 总体规划 可行性研究报告通过终审 初步设计的初审定稿及审查意见的批复 1990年正式成立内蒙古化肥厂
鹤壁煤电 1 套 65,000 Nm3/h 兖矿国泰 2 套 60,000 Nm3/h 兖矿贵州 1 套 60,000 Nm3/h 寰球工程公司（越南化肥 ）1 套 35,000 Nm3/h
首钢集团 1 套 23,000Nm3/h(O2)
宝钢集团 4 套 60,000Nm3/h(O2) 邯钢集团 1 套 35,000Nm3/h(O2) 本钢集团 1 套 20,000Nm3/h(O2)
工艺过程开发的定义和特点 工艺过程开发程序
现阶段工艺过程开发的研究进展
工艺过程开发的定义
工艺过程开发是在理论研究和应用研究基础之上从实
过程装备与成套技术复习资料
第1章概述过程工业•概念：以流程性物料为主要处理对象、完成一系列化学、物理过程以改变物质的状态、结构、性质，并进行物料的传输过程，或其中某种过程的工业生产的总称。
几乎遍及所有现代工业生产领域。
完成的工具：机器；设备（容器等）；管道（包括管件）动力设备；仪器仪表。
涉及领域：石油化工、轻工、能源、制药、食品、核工业、制药等。
特点（1）处理对象：流程性物料。
很多生产过程处理的物料为流程性物料，如气体、液体、粉体等（2）有过程性从原材料到最后产品的生产过程中要进行一系列的化学、物理过程，以改变物质的状态、结构、性质（3）传输性生产过程中，原料和中间反应产物往往需要传输。
那么，从原材料怎样得到中间产品，又怎样得到最终产品，即采用什么样的工艺路线的问题，是我们以后要讲的工艺设计；用什么实物传输呢？管道。
今后我们以要讲管道的问题。
（4）密闭性过程工业中进行的各种化学、物理过程往往在密闭状态下进行。
比如氨的合成，氮、氢气体在合成塔中合成氨是密闭的（5）连续性生产要求连续运行，除了大检修设备外以及事故停车外，都要连续生产。
（6）广泛性化学工业是最传统、典型的过程工业等生产过程大都处理流程性物料各种型式的压缩机、泵、换热设备、反应设备、塔设备、干燥设备、分离设备、储罐、炉窑、管子、管件完整的过程工业的生产系统在过程工业中过程装备是装置的主体，但只有这些机器、设备还不能完成生产的全过程，它们之间还要用各种管道连接起来才能形成一个完整的系统，为保证各种机器、设备正常运行，在关键部位还要设置各种参数显示和控制装置，如压力表、温度计、流量计、液位计或相应的自动检测、控制装置等.如当压缩机排气压力超标时自动打开安全阀，锅炉、锅筒液位过高、过低自动报警等，具有自控功能，自动调整有关工艺参数。
这样，构成一个完整的过程工业的生产系统，并保持生产正常进行。
三、过程装备成套技术装置：为实现特定工艺性能所设计或选定的、并能将具有各种不同性能的众多部分（生产设备）有机结合而成的整体（系统）。
过程装备成套技术第二版黄振仁课后习题
过程装备成套技术(第二版·黄振仁)
课后习题
第五章过程装备的设计与选型
1.工业中常用泵的型式有哪些，各适用于什么场所？有一种物料，其粘度为400mm2/s,工作温度25℃，预定的安装高度4m，需选用一台什么型式的泵较为合适？
2.一种悬浮液含有粒度为0.3mm的固体颗粒42％，过滤性能良好，可供选择的分离机械有哪些？各有什么优缺点？哪一种应优先考虑？为什么？
3.干燥机械有哪些型式？各有什么特点？选型时应考虑哪些问题？现有一种物料呈小颗粒密度为600kg/m3，含水75%，选何种机械就会合适为什么？
第八章绝热设计
1.有一立式设备，直径为2m，设备内介质温度为250℃，已知设备所在地年均气温12℃，年均风速2m/s，设备位于室外，拟选用岩棉制品保温，计算符合国家最大允许热损失要求的保温厚度。
2.已知锅炉烟道的排烟温度200℃，采用岩棉毡保温，室内空气温度为25℃，试计算金属烟道的保温层厚度。
3.已知一根主蒸汽管道φ219×6mm，温度为450℃，室内空气温度为25℃，采用微孔硅酸钙制品保温，控制保温层外表面温度为50℃，试计算管道保温层厚度。
第十章过程装备安装
1.某卧式换热器总长20m,质量100t，另有一台吸收塔高53m，质量40t，安装时可以选用哪些吊装机械，什么吊装机械最合适?
2.起重机把杆的受力情况如何？
3.某机器有12个地脚螺栓，质量20t，地脚螺栓间的距离为800mm、400mm两种，应选什么型式的垫铁？机器的机脚螺栓如何正确定位？。
过程装备控制技术及应用习题PPT学习教案
12．比例积分微分调节器有什么 特点?
答 比例控制反应快，控制及时，但有余差 存在；积分控制作用缓慢，但能消除余差； 微分控制具有一定的超前控制作用，能抑 制系统振荡，增强稳定性(但微分作用不宜 过强)。若将三者结合起来，并选择合适的 比例度、积分时问、微分时间，将比例、 积分和微分作用结合起来，就可以得到无 余差、控制及时又稳定的高质量控制。
过程装备控制技术及应用—习 题
2 过程装备控制基础
P57 思考题与习题
第11页/共66页
1 什么是被控对象的特性?表征被控对象特征的参数有哪些?它们的物理意义是什 么?
答 被控对象的特性是指被控对象的输出变 量随输入变量变化的规律。
当输入变量阶跃变化时，被控对象的特性 可用输出变量随时间的变化规律来表示。 表征被控对象特征的参数有放大系数K、时 间常数T、滞后时间。其中：
过程装备控制技术及应用习题
会计学
1
3．什么是自动控制系统的方框图?它与工艺流程图 有什么不同?
答：自动控制系统的方框图是 系统中每个元件的功能和信号 流向的图解表示，它用来表示 控制系统的组成和作用，够清 楚地表示出控制系统中各个部 分之间的相互影响和信息联系。 它的特点：
每一个组成部分称为“环节”； 信号流向单向第1页性/共6；6页
放大系数K是指被控对象重新达到平衡状态时 的输出变化量与输变化量之比；
时间常数T反映被控第12对页/共象66页受到输入作用后，输 出变量达到新稳态但的快慢，它决定整个动态
2．为什么说放大系数是对象的静态特性，而时间常数和滞后时间是动态特性?
答 由于放大系数表达的是被控对象在干扰
作用下重新达到平衡状态的性能，而时间 常数与滞后时间分别反映的是整个动态过 程的长短和被控变量的滞后时间，均与时 间变化有关，故而说放大系数是对象的静 态特性，而时间常数和滞后时间是动态特 性。
过程装备成套技术
系统科学：从总体上研究各类系统共性规律的科学。 系统科学的形成和发展：
量子论提出者普朗克：“科学是内在的整体，它被分解 为单独的部门不是取决于事物 的本质，而是取决于人类认识 能力的局限性” 1937年贝塔朗菲提出“一般系统论”（general system theory）。 指出：一般系统论的任务“乃是确立适用于系统的一般 原则”。
3.1.5.2 热力学定律
3.1.5.2.1 热力学第一定律 •
• •
核心——守衡！
缺陷1——不能指明能量传递的方向。 缺陷2——认为同等数量的能量是等效的， 不管 能量的形式是什么样的，即1KJ的热量和1KJ 的其 它能量是相等的！
•
缺陷3——基于该定律的一些结论是错误的。
例7：蒸汽电站的能量损失分析
褐煤 无烟煤
采煤机每天工作时间≤12h 选煤机每天工作时间≤10h 洗煤机每天工作时间≤8h
褐煤、无烟煤分别 为0.8、2.4吨！
问题：要达到煤矿每天的利润最大，应如何安排褐煤 和无烟煤的产量？
例2：饲料配比问题。 用6种原料混合成饲料。其中包括苜蓿、玉米、 大麦、肉渣、燕麦及黄豆，各种原料的成分见表3。 现要求饲料中每单位的营养标准为： 蛋白质≥ 21%，纤维≥ 5%，脂肪≥ 3.4%， 1.05％≥铁≥ 1%，0.6％≥钙≥0.45%。 试找出成本最低的配方。
涌现性：系统整体才具有，单个元素或元素总和不 具有的特性。
西蒙：”已知元素的性质及元素间相互作用的规律， 也很难把整体的性质推断出来“ 几种表达：
亚里士多德：“整体大于部分之和” 霍兰：“多来自少” 老子：“道生一，一生二，二生三，三生万物”
1.2.2 环境、行为、功能、演化
环境：系统之外所有与系统相关联的事物的集合。 系统的边界：把系统与环境分开的东西。 注意：系统、边界的相对性。
过程装备成套技术
过程工业是以流程性物料为主要处理对象，完成上述各种过程或其中某些过程的工业生产之总称。
过程装备成套技术将所需的机器，设备按工艺流程要求组装成一套完整的装置，并配以必要的控制手段才能达到预期的目的。
有三次可行性研究将开发的全过程分割成四个阶段。
商品信息研究和实验性研究。
小试和概念设计。
模型试验，中试和基础设计。
工程设计和施工。
工艺流程设计是在确定的原料路线和技术路线基础上进行的，它与工艺设计及车间布置设计紧密相关，是决定整个车间基本面貌的关键性步骤，对设备设计和管道设计等单项设计也起着决定性的作用。
一般DN50及以上的管道采用对接焊管件，DN50以下的管道采用承插焊管件或螺纹连接管件加密封焊。
法兰的结构形式：1）平焊式：低压，水，气体。
2）对焊式：最常用，接头质量好。
3）承插式：PN<=40MPa变径管，螺钉，插口，三通，管帽承口。
4）翻边活动式：高腐蚀性，法兰接触物料，部分为高级材料。
5）整体式：阀门。
次要道路4.5m以上，主要道路6m以上，铁路7m以上，管廊下检修通道净高不小于3.1m，底层净高度3.5m。
机器管道设计：1）管嘴应力在许用范围内2）注意操作温度3）控制振动（自振频率）共振4）设置缓冲罐5）设置过滤器6）管道走向不能影响操作与检修设备配管原则：1）管嘴不承受过大的载荷，所以在管嘴附近设置固定支架2）休息平台<15m，首先在设备的操作侧设定梯子的位置，然后再进行管道布置3）管道一般布置在管道侧，不应布置在操作侧而影响正常操作4）先布置直径较大的主管，然后由上向下依次布置5）如果温度有变化，必须考虑热应力对管道的影响6）为防止积液，阀门应布置在横管上，管道不得布置成袋形7）如果设备有多台并联或多个进出口，应力求使管道分支的阻力相等，以使流量相等机器管道设计：1）管嘴应力在许用范围内2）注意操作温度3）控制展动共振4）设置缓冲罐4）设置过滤器6）管道走向不能影响操作与检修管道载荷：均布载荷，集中载荷，热载荷，安装残余应力，随机载荷。
过程装备成套技术教案
使用多媒体进行教学
课堂练习
课外作业
作业7
说明：此表格任课教师可按教学内容的章节或单元填写，每个章节或单元填写一页。
第6页（共10页）
课程名称
过程装备成套技术
单元
（章节）主要内容
7过程控制工程设计
7.1控制问题
7.2控制方式
7.3可控性
7.4过程控制系统的方案确定
本单元（章节）所需学时
4
重点
教学组织方式
用多媒体进行教学
课堂练习
系统划分的讨论；系统行为、功能、演化的讨论。
课外作业
作业1
说明：此表格任课教师可按教学内容的章节或单元填写，每个章节或单元填写一页。
第1页（共10页）
课程名称
过程装备成套技术
单元
(章节）主要内容
2工艺开发与工艺设计概述
2.1工艺设计的内容
2.2工艺开发程序
本单元（章节）所需学时
难点
方案论证的重要性和内容；理解工艺设计、技术经济、环境影响评价的联系；过程机器的工作原理、特性；过程机器选用的原则和方法；系统观点的贯彻。
学生应该掌握的知识点
过程设备设计的所有内容；方案论证的重要性和内容；理解工艺设计、技术经济、环境影响评价的联系；过程机器的工作原理、特性；过程机器选用的原则和方法；系统观点的贯彻。
难点
利用软件合理安排工艺和设备的总体布局，使管道布局的合理性成为可能；管道按年度总成本最低的目标设计；管道的维护和在线监测要求；管道的应力尤其是热应力的问题；
学生应该掌握的知识点
利用软件合理安排工艺和设备的总体布局，使管道布局的合理性成为可能；管道上不要随意安置诸如阀门等部件，以期尽量提高系统效率；在符合工艺要求的前提下，考虑管道按年度总成本最低的目标设计；充分考虑管道的维护和在线监测要求；充分考虑管道的应力尤其是热应力的问题；考虑管道的腐蚀问题；执行国家标准。
过程工业成套装备技术
过程工业成套装备是组成过程工业的工作母机群，它通常是由一系列的过程机器和过程设备按一定的流程方式，用管件、阀门等连接起来的一个独立的密闭联系系统，再配以必要的控制仪表和设备，即能平稳连续地使以流体为主的各种流程性物料，在装置内部经历必要的物理、化学过程，制造出人们需要的新的流程性物料产品。
不同产品使用的机器和设备各不相同，但按其作用大致可分为：反应设备——搅拌反应釜、聚合反应釜、氨合成塔、管式反应器等塔设备——吸收塔，气化塔、脱甲烷塔、碳化塔、分馏塔、转换塔、喷雾干燥塔等换热设备——热交换器、冷凝器、蒸发器、再沸器、空气预热器等贮存设备——各种容器、贮槽、球罐等工业炉——燃烧炉、工业锅炉、管式炉、裂解炉等机器——离心机、过滤机、压缩机、鼓风机、离心式压缩机、离心泵、轴流泵、计量泵等。
过程工业生产—所有的生产过程都是以各种机器和设备为基础，伴以不同的输送手段，而且大多为连续生产。
过程工业是以装置为中心进行生产的工业，整个生产工艺过程都是在装置内完成。
生产工艺是过程装置的软件，过程装置是实施生产工艺的硬件。
工艺设计包括：工艺过程的分析综合、工艺路线的选择、经济分析与评价、物料衡算、能量衡算、工艺流程设计、设备的布置设计、设备的工艺计算与选型、管道系统设计。
非工艺设计包括：总图运输设计、土建设计、公用工程（供电、供热、供排水、采暖通风）设计、机修、电修等辅助车间设计、外管设计、工程概算和预算。
显著的经济效益或重大的社会效益，才值得投资进行研究与开发第一次可行性研究——根据信息研究和实验性研究的两个研究结果对技术、经济、环境等方面进行综合的可行性研究。
试验的意义——指从实验中获得必要的经验教训，在下一级放大时，有所改进。
生产的意义——将中试产品推向市场，扩大其影响和应用，征求用户的意见，改进产品的性能指标。
基础设计（初步设计或扩初设计）根据中试结果而进行的生产过程的全面设计是工程研究的终结，也是开发研究成果的表现形式。
过程装备成套技术第8章 绝热设计(高峰)
欲使绝热设计达到最佳的节能效果，除要考虑材料的性能 是否满足设备或管道的运行工艺要求，也要考虑绝热工程造 价和绝热施工工艺等诸方面因素。
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8.3 绝热结构设计
对于涂抹型防潮层材料，其软化温度不应低于65℃，粘 接强度不应小于0.15MPa；挥发物不应大于30％。
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8.2 绝热材料的选择
南工大
8.2.3保护层材料的性能要求
保护层材料应选择强度高，在使用的环境温度下不软化、 不脆裂，且抗老化，其使用寿命不小于设计使用年限。
保护层材料应具有防水、防潮、抗大气腐蚀、化学稳定性 好等性能；并且不对防潮层或绝热层产生腐蚀或溶解作用。
8.3 绝热结构设计
南工大
8.3.2 绝热结构形式(3)
预制品结构 预制品结构是将绝热材料预制成硬质
或半硬质的成型制品，如管壳、板、块，及特殊成型材料， 施工时将成型预制品用钩钉或铁丝捆扎在管道或设备壁上 构成绝热层。预制品结构使用的绝热材料主要有石棉硅藻 土、玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩、微孔硅酸钙、硅酸铝纤 维等制成的预制品。
导热系数 绝热层材料应有随温度变化的导热系数方程 式或图表。在运行中，保温材料的平均温度低于350℃时， 其导热系数值不应大于0.12W/(m·℃)；保冷材料的平均 温度低于27℃时，其导热系数值不应大于 0.064W/(m·℃)。
密度 保温的硬质材料密度不大于300kg/m3；软质材 料及半硬质制品密度不大于200kg/m3；保冷材料的密度 不大于200kg/m3。
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8.2 绝热材料的选择
南工大
绝热材料主要有以下两个研究发展方向：
研究发展高效能绝热材料 主要包括：
发展轻级超轻级绝热材料； 研究发展真空保温材料；
研究应用反射型绝热材料等等。 研究发展廉价的绝热材料 主要包括：
研究利用资源丰富的原料制造新型绝热材料；
研究发展价格较低的无机聚合物和无机质绝热材料； 研究发展廉价的有机泡沫材料或研究利用廉价原料代替 现有高效绝热材料的昂贵原料，以降低材料的造价。
8.2 绝热材料的选择 绝热层材料的性能要求
南工大
化学性能 绝热材料及其制品的化学性能应稳 定，对金属不得有腐蚀作用。
其他 如使用年限长、复用率高、价格低廉、 施工方便，尽可能选用制品或半制品材料等。
迄今，已研制出的绝热材料品种众多，可供不 同用途选择。工程中常用的绝热材料性能如课本 表8.1所示。
8 绝热设计
8.1 概述 8.2 绝热材料的选择 8.3 绝热结构设计 8.4 绝热计算 8.5 绝热施工检验与验收
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8.1 概述
南工大
8.1 概述
绝热是保温和保冷的统称。
绝热的目的是为了防止在生产过程中的设备和 管道等向周围环境散发或吸收热量，以节约能源， 降低能耗，
改善操作条件，
对硬质绝热材料尚需提供材料的线膨胀或收缩率数据。
用于与奥氏体不锈钢表面接触的绝热材料应符合《工业设 备及管道绝热工程施工验收规范》有关氯离子含量的规定。
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8.2 绝热材料的选择
南工大
绝热层材料的性能要求3
可燃性
绝热层材料按被绝热的工艺设备和管道外表面温度不同， 其燃烧性能应符合现行国家标准《建筑材料燃烧性能分级方 法》（GB8624）规定的燃烧等级，并符合如下规定：
保护环境，
保障设备和管道的安全运行。
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8.1 概述
南工大
当设备、管道及其附件有下列情况之一
时，一般应采取绝热措施。
ⅰ. 外表面温度大 于 50℃ 以 及 外 表 面 温度小于或等于 50℃ 但 工 艺 需 要 保 温的设备、管道及 其附件。
ⅱ. 工艺生产中需要 减少介质的温度降或延 迟介质凝结时。
ⅶ. 与保冷设备或管道相连 的仪表及其管道。
南工大
ⅷ. 防止0℃以上常温以下的 设备或管道外表面凝露时。
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8.1 概述
南工大
可不绝热的设备、管道及其附 件主要有：
要求散热或必须裸露的设备和管道； 要求及时发现泄漏的设备和管道法兰； 工艺上无特殊要求的放空、排凝管道； 要求经常监测，防止发生损坏的部位。
8.2 绝热材料的选择
南工大
8.2.2 防潮层材料的性能要求
防潮层材料应具有抗蒸汽渗透性能、防水性能和防潮性能， 并且其吸水率应不大于1％。
防潮层材料的燃烧性能应与绝热层材料的规定相同。
防潮层材料应选用化学性能稳定、无毒且耐腐蚀的材料， 并且不能对绝热层和保护层材料产生腐蚀或溶解作用。
防潮层材料应选择在夏季不软化、不起泡和不流淌的材料， 且在低温使用时不脆化、不开裂、不脱落的材料。
被绝热的设备与管道外表面温度大于100℃时，绝热层材 料应符合不燃类A级材料性能要求；
被绝热的设备与管道外表面温度小于或等于100℃时，绝 热层材料不低于难燃类B1级材料性能要求；
被绝热的设备与管道外表面温度小于或等于50℃时，有保 护层的泡沫塑料类绝热层材料不低于一般可燃性B2级材料性 能要求。
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对于涂抹型防潮层材料，其软化温度不应低于65℃，粘 接强度不应小于0.15MPa；挥发物不应大于30％。
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8.2 绝热材料的选择
南工大
8.2.3保护层材料的性能要求
保护层材料应选择强度高，在使用的环境温度下不软化、 不脆裂，且抗老化，其使用寿命不小于设计使用年限。
保护层材料应具有防水、防潮、抗大气腐蚀、化学稳定性 好等性能；并且不对防潮层或绝热层产生腐蚀或溶解作用。
南工大
ⅴ. 凡用绝热来 提高设备的耐火 等级时，例如直 径大于或等于 1.5m 的 设 备 支 架 和裙座需双面绝 热，直径小于 1.5m 的 设 备 支 架 和裙座只要在外 侧绝热。
应采取绝热措施的情况(3)
8.1 概述
ⅵ. 减少冷介质在生产或输 送过程中的冷量损失以及制冷系统
中的冷设备、冷管道等。
8.2 绝热材料的选择
8.2 绝热材料的选择
8.2.1 绝热层材料的性能要求 8.2.2 防潮层材料的性能要求 8.2.3 保护层材料的性能要求
南工大
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8.2 绝热材料的选择
8.2.1 绝热层材料的性能要求
南工大
绝热层材料是一种具有特殊性能的功能材料，因此，对 绝热层材料有不同于一般材料的性能要求，总括起来，主 要有以下几个方面的性能要求。
导热系数 绝热层材料应有随温度变化的导热系数方程 式或图表。在运行中，保温材料的平均温度低于350℃时， 其导热系数值不应大于0.12W/(m·℃)；保冷材料的平均 温度低于27℃时，其导热系数值不应大于 0.064W/(m·℃)。
密度 保温的硬质材料密度不大于300kg/m3；软质材 料及半硬质制品密度不大于200kg/m3；保冷材料的密度 不大于200kg/m3。
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8.2 绝热材料的选择
南工大
绝热层材料的性料抗压强度不应小于0.4MPa；
用于保冷的硬质材料抗压强度不应小于0.15MPa。
含水率 保温材料的含水率不应大于7.5%（重量比）；保 冷材料的含水率不应大于1%（重量比）。
绝热层材料选择能提供具有允许使用温度和不燃性、难燃 性、可燃性性能检测证明的产品；对保冷材料，还需提供吸 水性、吸湿性、憎水性检测证明。
ⅲ. 介质温度低于周 围空气露点温度时； 以及在环境温度下， 为防止设备或管道外 表面凝露时。
8.1 概述
应采取绝热措施的情况(2)
ⅳ. 对于工艺生产中不 需要保温的设备、管道及 其附件，当其外表面温度 超过60℃，而需经常操作 维护时。在无法采用其他 措施防止烫伤时，应进行 防烫伤绝热。例如距地面 或工作平台的高度小于 2.1m或靠近操作平台平面 距离小于0.75m以内，均 应设防烫伤绝热。
保护层材料应采用不燃性材料或难燃性材料。当贮存或输 送易燃、易爆物料的设备及管道，以及与其邻近的管道，其 保护层材料必须采用不燃性材料。