化工设备的选型和设计计算

E.确定容器的支承方式 F.绘制设备草图（条件图）
非标准设备，向设计人员提出设计要求
标注尺寸
标准设备，参照手册标准
5.3 换热设备
热交换器是化工、炼油和食品等工业部 门广泛应用的通用设备，在化工厂中传热设备 占着极为重要的地位，合理 地选用和使用热 交换器，可节省投资，降低能耗。
5.3.1 化工生产中的换热设备 换热设备分类
B.离心式压缩机的型号选择 （1）图表选型 通过厂家提供的曲线图选择型号和功率计算 （2）估算法选型 计算的数据有：气体常数、绝热指数、压缩 指数、进口气体实际流量、总压缩比、转 速、轴功率等
C.活塞式压缩机的型号选择 （1）一般原则 技术参数选择和结构参数选择，满足工艺 要求、气体物性要求 （2）选型基本数据 • 气体性质和吸气状态 • 生产规模或流程需要总供气量 • 流程需要排气压力 • 排气温度 （3）化工特殊介质使用压缩机的选择
换热器任务和换热器的结构，采用并流、逆流或 错流、折流等。 ⑥ 确定和计算平均温差△Tm。 ⑦ 计算热负荷Q、流体给热系数a 可用粗略估计的 方法，估算管内和管间流体的给热系数α1，α2 。
⑧ 估计污垢热阻系数并初算出传热系数K，K值可查阅，
也可用经验公式计算。 ⑨ 算出传热面积 A； ⑩ 调整温度差劲，再算一次传热面积A； ⑾ 选用系列换热器，根据计算的换热器面积，并考虑 10—25%的安全系数，确定换热面积A。从国家标准 系列换热器型号中选择符合工艺要求和车间布置
压缩和排气过程。
制冷机
A 分类
（1）活塞式制冷机：应用范围广、高速、热效率 高等优点，缺点是结构复杂、运行稳定性差 （2）离心式制冷机：转速高 、制冷量大、运行 平稳、经济等 。缺点是效率低于活塞式制冷机 （3）螺杆式制冷机：与活塞式制冷机比，结构简 单，体积小、单机压缩比大等
（4）溴化锂吸收式制冷机：主要用于空气 调节制冷，结构简单、运行平稳、易于自 动化 （5）氨吸收式制冷机：适用于有余热或廉 价燃料且要求冷却水温度度低，水源充足 的地区
C.立式圆筒形固定顶贮罐系列（HG21502.1-92） 适用贮存石油产品及化工产品。 公称容积100~30000m3 设计温度-19~150℃ D.立式圆筒形内浮顶贮罐系列（HG21502.2-92） 适用贮存易挥发石油、石油产品及化工产品。 公称容积100~30000m3 设计温度-19~80℃
技术指标：最大进料力度、排料力度、公称排料
口处理能力、电机型号功率。
F.计量包装设备 台秤、地磅、配料秤、自动秤量机等
5.1.4输送设备选型
泵的选型 1、确定泵型 泵的基本形式、泵的的尺寸
2、 确定泵的流量和计算
① 流量的确定和计算 ② 扬程的确定
③ 确定泵的安装高度。
④ 确定泵的台数和备用台数。一般情况下只设一台泵，
B.化工生产中常用的制冷机 （1）活塞式氨压缩制冷机 （2）离心式制冷机 （3）螺杆式制冷机
真空泵
几个重要参数
真空度 抽气速率 极限真空 抽气时间
类型
A.往复式真空泵 B.水循环真空泵 C.液环真空泵 D.旋片真空泵 E.喷射真空泵
5.1.3固体搬运及粉碎设备
A.起重设备 吊钩、手拉葫芦、电动葫芦、电动单梁起重机等，指 标有:跨度、最大起重量、运行速度等。 B.仓储设备
5.2 贮罐
分类
A.立式贮罐 平底平盖系列、平底锥系列底 90°无折边锥形底平盖系列、立式球形封头系列 90°折边锥形底、椭圆形盖系列、立式椭圆封头系列 以上系列适用非易燃易爆、非剧毒化工液体 B.卧式贮罐 卧式无折边球形封头系列 ：适用非易燃易爆、非剧毒 化工液体。P≤0.07MPa 卧式有折边球形封头系列 ：化工液体。P=0.25~4.0MPa
液体物料输送设备——泵
气体物料输送、压缩、制冷设备——风机、 压缩机、真空泵、制冷机 固体物料输送设备——给料机械设备、气 流输送设备
5.1.1液体输送设备 A.概况
作用于液体原理分类 叶片式泵 离心泵（屏蔽泵、管道泵、自吸泵、无堵塞泵等） 轴流泵 旋涡泵 容积式泵 往复泵（活入泵，柱塞泵、计量泵等） 转子泵（齿轮泵、螺杆泵、滑片泵、蠕动泵等） 除此外还按照用途、结构特点分类
5.1.2 气体输送、压缩设备
通风机 鼓风机 压缩机 真空泵
通风机
低压离心通风机 风压≤1KPa
中压离心通风机 风压1KPa~ 3KPa
高压离心通风机 风压3KPa~ 15KPa
型号表示
9—19 No7.1—A
传动方式（有ABCD四种） 机号（数字表示叶轮直径mm/100） 型号代号（9 – 19 为高压离心式通风机）
工艺用途 加热器、冷却器、蒸发器、空冷器等 冷热交换方法 间壁式、直接式、蓄热式
蛇管式或者沉浸式：管内液体冷却、或者管外流体加热冷却 等。反应釜传热沟件 A.管式换热器 间 壁 式 B.板式换热器 套管式：冷却冷凝用、或者预热。实现严格的逆流操作 列管式：分为固定管板式（管壳温差小，管间走清洁液体）、带温 差补偿式换热器（管壳温差大，能降低消除温差压力）。 螺旋板式：严格逆流操作，自洁、回收低温热能 成形板式：拆洗方便、传热面因需增减。用于温度、压力低液－ 液交换，粘性大液体 板翅式：结构紧凑、传热好、流体阻力大、内部坏了无法重修。 用于制氧和低温场合。
内热式回转 炉 外热式回转 炉
直立圆筒形炉－垂直燃烧式（底烧）
箱式炉－卧式－水平燃烧式
垂直燃烧式（底烧）
管式炉
卧管（水平管） 水平燃烧式 特殊燃烧式 立式炉 垂直燃烧式（底烧） 立管（垂直管） 水平燃烧式 管式炉特殊燃烧式
冷却塔
干式 直接式 间接式 自然通风 冷却塔分类 湿式 机械通风 抽风式 开放式 逆流式 横流式 逆流式 横流式 鼓风式 －逆流式
叉式装卸车、手动液压装卸车、圆筒搬运车、液压升
降台等，指标：起重重量、升高高度、空载行走速
度等。
C.运输设备 移动式皮带输送机、气垫式输送机、螺旋输送机、 载货电梯等
D.给料设备 电磁振动给料机、振动漏斗等，技术指标：进了 尺寸、激振电动机 型号与功率、激振力等 E.破碎设备
粗碎颚式破碎机、环锤式破碎机、锤式破碎机等。
第5章 设备的选型和设计计算
化工设备概况
化工设备是组成化工装置的基本单元，工程 设计的基础
从设计角度分类 标准设备（定型设备） 非标准设备（非定型设备）
标准设备
成批、系列生产的设备，可现成购买。 标准设备有产品目录或手册样本，有各种 型号，有不同生产厂家。 工艺设计的任务是根据生产需要，计 算并选择某种型号，以便订货。
贮罐设计
A.设计参数
设计压力，由工艺提出 设计温度，由工艺提出 公称容积，根据物料流量贮存时间 公称直径，根据高径比，查阅已有文献 腐蚀裕量，贮罐介质 设计载荷，包括风载荷，雪载荷等 材质选择，根据介质物理性质及工艺 贮罐形式，根据介质物性及工艺条件 贮罐台数
B.容积
设计依据： 物料流量 贮存时间（考虑a：原料来源和运输方法 b：使 用场合）
C.贮罐尺寸的确定 定型设备 根据手册查出标准化设备 非标准设备 考虑装料系数Ф的高径比H：D
装料系数：防止物料溢出安全系数
贮槽、计量槽Ф=0.8~0.9，
搅拌反应器取Ф=0.7~0.85
沸腾操作或易起泡设备Ф=0.4~0.6
高径比 一般取H：D=1~2
D.管口方位确定
• 管口主要有：进料、出料、温度、压力等 • 保留一定数目的备用孔 • 根据贮罐大小流量决定管口尺寸数量，管口方位 利于工艺管道布置
鼓风机
旋转式（罗茨鼓风机）
离心式（离心鼓风）
压缩机
A.分类
容积式 往复式（活塞式、膜式） 回转式（滑片式、螺杆式、转子式） 速度式
轴流式 离心式 混流式
B.活塞式空气压缩机
（1）中小型活塞式机类型 a）L型、V型、W型、卧式、立式等 b）水冷式、空冷式、单级、多级等 （2）工作原理 （3）技术指标：排气量、排气压力、进出口 气体温度、冷却水用量、功率等
（立式或卧式长度）的换热器，并确定台数。
⑿ 验算压力降 不符合要求，要重新选择。 ⒀ 画出换热器设备草图，向设备机械人员完成换热器 的详细部件设计
5.4 分离设备
5.4.1液固分离设备 分离方法 （1）浮选 （2）重力沉降 （3）＊离心沉降 （4）＊过滤
离心机
离心机有很多种，各有特点，可用于液-液，固 液相的分离。常用离心机有过滤式，沉降式， 高速分离，台式，生物冷冻和旁滤等类型 分类 A.过滤式离心机 B.沉降式离心机 C.高速离心机
温度、压力和化学性质、物性参数取提有关设备
的负荷、流程中的地位与流程中其他设备的关系
等数据。 ② 设计换热器流程 将换热的工艺流程仔细探讨，以利于充分利用热 量和热流。
③ 设计换热器的材质 根据介质的腐蚀性和其它有关性，按照操作压力、
温度、材料规格和制造价格，合理选择。
④ 选择换热器的类型。
⑤ 确定换热器中冷热流体的流向，根据截体的性质，
工艺设备的选型原则 合理性：满足工艺要求，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。 先进性：设备运转可靠、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。
安全性： 经济性： 系统性：不妨碍整个系统优化，保留适 当裕量。
5.1 物料输送设备
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分类:
C.离心式空气压缩机
工作时，主轴带动叶轮旋转，空气自轴进入以很高 速度被离心力甩出叶轮，进入流通面积慢慢扩大的 扩压器中，时气体的速度降低而压力提高
D.螺杆式空气压缩机
螺杆式空气压缩机依靠螺旋形转子相互啮合而进行
气体压缩的。在∞形汽缸中平行放置两个高速回转、 按一定转动比相互啮合的螺旋形转子，形成进气、
B.技术指标
（1）型号
IH 50— 32— 160 A
叶轮直径第一次切割 叶轮名义直径（mm） 泵排出口直径（mm） 泵吸入口直径（mm） 泵的型号代号
（2）扬程 （3）流量 （4）必需汽蚀余量（NPSHr） （5）功率与效率 C.其他形式的泵
油泵 耐腐蚀泵 液下泵 屏蔽泵 隔膜泵 计量泵 齿轮泵 螺杆泵 旋涡泵 轴流泵
风筒式
干湿式
冷却塔组成
淋水装置 配水系统 通风设备 空气分配装置 通风筒 除水器 塔体 集水池 输水系统 其他设施
空冷器
以空气作为冷却介质，对流经管内热 流体进行冷却。广泛应用于炼油、石 油化工、有机化工等行业。
5.3.2 管壳式换热器设计
① 汇总设计数据 分析设计任务
数据是根据物料衡算和工艺物料要求特性、流量、
H.搪玻璃换热器（碟片式冷凝器、套筒式、列管式）
I.石墨换热器（列管式、YKA型圆块孔式、矩形孔式、列管式 石墨降膜吸收器） J.散热器
工业炉
工业炉分类 ３
直接加热固 体型 连续加热炉 隧道式窑炉 间歇加热炉
１
２
４
间接加热 固体型 马弗炉 直立式炉
５
回转炉型
加热流体型 熔融固体 型 釜式炉 火管锅炉 水管锅炉 管式炉 平射炉型 平炉型 转炉型
特殊情况下也可两台同时操作。输送泥浆和特殊原料
的泵应设有备用泵。 ⑤ 校核泵的轴功率。 ⑥ 确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量。 ⑦ 选用电动机。 ⑧ 填写泵的规格表。
压缩机的选择
A.选用原则 (1)排气量、进排气温度、压力以及流体等参 数 (2)各种压缩机常用气量压力范围 (3)空气含湿量 (4)吸气量和吸气状态
非标准设备 需专门设计和特殊设备。非标准设备也是 化工厂生产中大量存在的设备，它是化工 厂生产的一种特色，非标准设备工艺设计 就是根据工艺要求，通过工艺计算提出、 材料、尺寸和其他一些具体要求。再由化 工设备专业进行机械设计，由有关工厂进 行制造。在设计非标准设备时，应尽量采 用已经标准化的图纸。
E.球罐系列 适用贮存石油化工气体、石油产品、化工原料、公用 气体等。 占地面积小、贮存容积大。 设计压力在400MPa以下 公称容积50~10000m3 F.低压湿式气柜系列（HG21549-92） 适用化工、石油化工气体的贮存、缓冲、稳压、混合 等。 设计压力在4000Pa以下 公称容积50~10000m3
换热设备系列
A.固定管板式（系列号:JB/T4715---92） B. 立式热虹吸式再沸器（JB/T4716-92） C.固定式薄管板换热器（HG21503-92） D.浮头式换热器（JB/T4714-92）
E.U型管换热器（JB/T4717-92）
F.板式换热器 G.螺旋板式换热器（JB/T4723-92）