第四章 设备的工艺设计与选型(云南大学2014版) (3)
4-工艺流程设计与设备选型
制药工艺流程设计的任务主要内容： ① 方案设计，确定生产方法及生产流程，是全部工艺设计的 基础。 ② 物料热量衡算。主要包括物料衡算、热量衡算以及设备计 算、设备选型等。 ③ 车间布置设计。主要任务是确定整个工艺流程中的全部设 备在平面和空间中的具体位置，相应地确定厂房或框架的 结构形式。 ④ 管路设计。确定装置全部管线、阀件、管件以及各种管架 的位置，以满足工艺生产的要求。 ⑤ 提供设计条件。工艺专业设计人员向其他专业提供设计条 件。 ⑥ 编制概算书及编制设计文件。
（3）选择生产方法
对于给定的工艺路线，工艺方法所规定的基本操作条件 制药生产方案比较的前提：保持工艺过程 或参数，如反应温度、压力、流量、流速等——设计人员 的原始信息不变。 不能随意改变。 为实现工艺所规定的基本操作条件或参数——设计人员可 以采用不同的技术方案。
应通过方案比较来确定一条最优的 技术方案，进行工艺流程的设计。
二、工艺流程设计的基本程序
工艺路线的选择 确定工艺流程的组成和顺序 绘制 工艺流程框图 绘制工艺流程示意图 绘制物料流程 图 绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图 绘制 施工阶段带控制点的工艺流程图
三、工艺流程设计的成果
在通常的初步设计和施工图设计中，初步设计阶段的主要 成果是初步设计阶段带控制点的工艺流程图；施工图设计 阶段的主要成果是施工阶段带控制点的工艺流程图。
方案2
硝化－分离－萃取方案
与方案1比回收了废 酸中的硝酸，降低 了硝酸的单耗；提 高了混合硝基氯苯 的收率。但该 方案 仍有1.2%~1.3%的原 料氯苯，将其直接 出售，不仅使硫酸 的单耗居高不下， 而且会增加氯苯的 单 耗。此外，存在 于废酸中的氯苯也 会使废酸的用途受 到限制。
方案3 硝化－分离－萃取－浓缩方案
工艺流程设计与设备选型
05 结论与建议
结论
工艺流程设计
经过对现有工艺流程的分析和优化，我们得出以下结论。首先，原工艺流程存在资源利 用率不高、能耗高、环境污染等问题。其次，通过引入新技术和设备，可以有效提高生 产效率和产品质量。最后，优化后的工艺流程将更加符合绿色、环保、可持续发展的要
求。
设备选型
在设备选型方面，我们根据工艺需求和市场调查，选择了具有高效、稳定、节能等优点 的设备。这些设备能够满足生产过程中的各项要求，并具有良好的性价比和售后服务。
工艺流程设计步骤
确定生产目标和要求
明确生产任务和目标，了解产品特性和质量 要求。
工艺方案设计
根据产品特性和生产条件，制定多个工艺方案 ，进行比较和选择。
工艺流程图绘制
将选定的工艺方案用图形和文字表示出来，明确 各工序的顺序和衔接关系。
工艺参数确定
根据工艺方案和流程图，确定各工序的工艺参数和 技术要求。
设备配套性要求
工艺流程中各工序之间存在相互衔接的关系，设 备应具备合理的配套性，以保证整个工艺流程的 顺畅进行。
设备对工艺流程的影响
设备性能对工艺流程的影响
01
设备的性能直接关系到工艺流程的效率和产品质量，性能优越
的设备可以提高生产效率、降低能耗、提升产品质量。
设备可靠性对工艺流程的影响
02
设备的可靠性决定了工艺流程的稳定性，可靠性高的设备能够
鉴于当前环境保护的重要性，建议企 业在工艺流程设计和设备选型过程中 ，更加注重环保和可持续发展。采用 环保材料和清洁能源，减少生产过程 中的废弃物排放，提高资源利用率。 同时，加强与政府、行业协会等组织 的合作，共同推动行业的绿色发展。
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设备的选型及其工艺设计(PPT35页)
2、冷凝方案的设计 1)整体式 2)自流式 3)强制循环式
3、再沸器方案的设计 1)立式再沸器 2)卧式再沸器 3)插入式再沸器 4)强制循环式再沸器 5)特殊溢流装置再沸器
四、塔设备的工艺设计 1、填料塔的工艺设计
1)基础数据:温度,压力,气液相密度,扩散 系数。 2)选择填料 3)确定操作速度:为泛液速度的60-80％ 4)计算塔径:圆整为公称直径。 5)校核:喷淋密度,填料表面湿润率。 6)计算压降 7)计算填料层高 8)确定填料的分段数,填料的装卸形式。 9)计算栅板结构,喷淋装置,再分配器,除雾 器。
4)确定管子排列形式,定管心距,求出壳内径,并 圆整。 5)确定折流板的形式,规格,板间距,数量,拉杆 位置。 6)确定实际换热管数,验证流速是否符合要求。 7)计算壳程流通面积,验证壳程流速。 8)计算初定设备管,壳程流体的给热系数。 9)选取管,壳程的污垢热阻系数。 10)计算初定设备的传热系数。 11)计算传热面积,10-20％的安全系数。 12)确定换热器的进,出口尺寸。 13)计算管,壳程压力降。 14)确定膨胀节的形式。 15)确定支坐,前端管箱,后端结构,壳体法兰等。
二、选泵的原则和程序 1、选泵原则 1)综合考虑泵流量:变化范围富裕能力最大流
量。 2)根据要求确定扬程:取正常扬程的1.05-1.1
倍。 3)根据流体输送设备的特性曲线确定泵型:
离心泵:流量大,扬程低,粘度不大于6.5 旋涡泵:流量小,扬程低,粘度不大于0.35 容积泵:流量小,扬程高,粘度不大于0.01 4)计算装置的有效气蚀余量:必须使泵入口的 压头高于物料在输送条件下的饱和蒸汽压相 应的压头,减压塔塔底泵气蚀安全系数至少
第四节 塔设备的选型及其工艺设计 塔设备是一种应用极为广泛的气液，
工艺流程设计与设备选型
工艺流程设计与设备选型首先，工艺流程设计需要根据产品的特性和生产需求来确定。
在确定工艺流程时，需要考虑原材料的采购、加工、装配等各个环节，以及每个环节的工艺参数及工序顺序。
此外，还需要考虑生产线的布局和流程的协调性，以保证生产过程的顺利进行。
其次，设备选型是工艺流程设计的重要环节。
企业需要根据产品的特性和生产需求来选择适合的设备。
在选择设备时，需要考虑设备的性能、稳定性、生产能力、维护成本等因素，以确保设备能够满足生产需求并且具有一定的经济性。
在设备选型的过程中，企业可以考虑采用先进的自动化设备，这些设备可以提高生产效率、减少人力成本，并且能够保证产品的一致性和质量稳定性。
另外，企业还需要考虑设备的节能性能和环保性能，以符合现代社会对于环保和可持续发展的要求。
总的来说，工艺流程设计和设备选型是生产过程中至关重要的环节，企业需要认真对待这一环节，以确保生产过程的顺利进行和产品质量的稳定性。
同时，企业可以借助工程师和专业的设备供应商的帮助，来进行更专业的工艺流程设计和设备选型，以为企业的发展和生产提供更有力的支持。
工艺流程设计和设备选型对于制造业来说是至关重要的环节，它会直接影响到产品的生产效率、生产成本、产品质量、以及企业整体的竞争力。
因此，在进行工艺流程设计和设备选型时，企业需要综合考虑诸多因素，确保选择最适合自身需求的工艺流程和设备。
在工艺流程设计方面，企业需要首先对产品进行全面的分析，包括产品的特性、所需原材料、生产加工工序、装配工艺、生产周期等。
在这个过程中，企业需要充分了解产品的特性和技术要求，这样才能更好地设计出符合产品需求的工艺流程。
同时，企业还需要综合考虑生产过程中的环境和可用资源，以及生产人员的技术水平和工作效率。
这些因素都将对工艺流程的设计产生影响，因此在进行工艺流程设计时，企业需要在尊重产品特性的基础上，兼顾对每个环节的合理配置，以实现最佳的整体生产效率。
除了必须考虑的产品特性和生产环境，现代企业在工艺流程设计过程中也需要考虑可持续性发展的因素。
工艺流程设计与设备选型
工艺流程设计与设备选型在工业生产中，工艺流程设计与设备选型是非常重要的环节，它直接关系到产品的质量、生产效率和成本控制。
因此，企业在进行工艺流程设计与设备选型时，需要充分考虑产品特性、生产规模、技术水平以及市场需求等因素，以确保生产过程的顺利进行。
本文将从工艺流程设计和设备选型两个方面进行探讨。
一、工艺流程设计工艺流程设计是指根据产品的特性和生产要求，确定生产过程中的工艺流程和操作步骤。
在进行工艺流程设计时，首先需要对产品的特性进行全面的分析，包括原材料的性质、加工工艺、成品要求等。
然后，根据产品的特性确定生产过程中的工艺流程和操作步骤，包括原料处理、加工工艺、成品检测等环节。
在确定工艺流程时，需要充分考虑生产效率、产品质量和成本控制等因素，以确保生产过程的顺利进行。
在工艺流程设计中，还需要考虑生产设备的选型和布局问题。
不同的工艺流程需要不同的生产设备来完成，因此在进行工艺流程设计时，需要充分考虑生产设备的选型和布局问题。
在选择生产设备时，需要考虑设备的性能、质量、价格和售后服务等因素，以确保生产设备能够满足生产的需求。
同时，在进行设备布局时，需要考虑设备之间的协调配合和生产效率等因素，以确保生产过程的顺利进行。
二、设备选型设备选型是指根据产品的特性和生产要求，选择适合的生产设备。
在进行设备选型时，首先需要对产品的特性进行全面的分析，包括生产规模、技术水平、市场需求等。
然后，根据产品的特性选择适合的生产设备，包括原料处理设备、加工设备、成品检测设备等。
在选择生产设备时，需要充分考虑设备的性能、质量、价格和售后服务等因素，以确保生产设备能够满足生产的需求。
在进行设备选型时，还需要考虑生产设备的技术水平和更新换代问题。
随着科技的进步和生产技术的发展，生产设备也在不断更新换代，因此在进行设备选型时，需要考虑生产设备的技术水平和更新换代问题。
选择技术先进、性能稳定的生产设备，可以提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量，增强企业的竞争力。
工艺流程设计与设备选型
工艺流程设计与设备选型引言在工业生产中，工艺流程设计是一个至关重要的环节。
它不仅仅决定了生产效率和产品质量，也关系到整个生产线的稳定运行和成本控制。
同时，正确的设备选型也是保障工艺流程顺利进行的关键因素之一。
本文将介绍工艺流程设计的基本流程和重要考虑因素，并探讨如何选择合适的设备以支持工艺流程的实施。
工艺流程设计工艺流程设计是根据产品的特性和生产要求，从原料选用、加工工艺和操作流程等方面，规划出一系列工艺步骤和操作指南的过程。
以下是一个通用的工艺流程设计步骤：1.确定产品要求：明确产品的特性和质量要求，如外观、尺寸、性能等。
2.分析原料：对原料的特性进行分析，包括成分、物理性质、处理要求等。
3.制定工艺步骤：根据产品要求和原料特性，制定出适合的工艺步骤，包括原料处理、加工工艺等。
4.确定操作指南：对每个工艺步骤制定详细的操作指南，确保工艺的可行性和操作的规范性。
5.优化工艺流程：对工艺流程进行优化，提高生产效率和产品质量，并考虑成本控制因素。
设备选型设备选型是根据工艺流程的要求，选择适合的设备以实现工艺流程的顺利进行。
以下是设备选型的重要考虑因素：1.工艺要求：设备必须满足工艺流程的要求，包括工艺步骤的顺序、操作要求、处理能力等。
2.设备性能：设备的性能指标要符合生产要求，如生产能力、精度、稳定性等。
3.设备可靠性：设备的可靠性是确保生产线稳定运行的重要因素，要考虑设备的寿命、故障率等。
4.设备维护：设备的维护保养要求也需要考虑进来，包括设备的维修周期、易损件的更换周期等。
5.成本考虑：设备选型需要综合考虑设备的购买成本、运营成本和维护成本等，以实现最佳的经济效益。
设备选型流程设备选型的流程可以分为以下几个步骤：1.明确工艺要求：根据工艺流程的要求和产品特性，明确设备应满足的工艺要求。
2.调研市场：通过参观展会、浏览行业媒体和询价等渠道，了解市场上相关设备的种类和性能。
3.筛选设备：根据设备性能和其他考虑因素，筛选出适合工艺要求的设备。
第四章设备的工艺设计与选型
总装备部北澳油库
5、球罐系列：
用于贮存带压气体物料。设计压力：4MPa以下，公称 直径4500～44000mm。结构形式有橘瓣型、混合型及三带 至七带球罐。
大型贮罐区
－－武汉民生液化气库
6、低压湿式气柜系列：
适用于低压气体的贮存。设计压力4kPa以下，公称容
积50～10000m3。如：氮肥厂的水煤气柜。
齿 轮 泵
•Makro TZ柱塞计量泵性能特点：
流量：8.7～951.1 l/h；压力：11～320 bar 泵头材质：不锈钢 冲程调节范围：10-100% 计量精度：±0.5% 电源：230/400 V，50 Hz 功率：0.75 kW, 1.5 kW
耐腐蚀泵
不锈钢耐腐蚀泵
氟塑料磁力泵
取消了轴封，利用磁力 偶合间接驱动，完全消除 了滴漏的烦恼，绝不污染 使用场地。 由于泵的过流部分选 用“氟塑料合金”制造。 可连续输送任意浓度的酸、 碱、强氧化剂等腐蚀介质 而毫不受损。 工作原理 驱动装置采用主动磁 铁联轴器直接装在电机轴 上，泵室完全封闭，通过 磁力偶合间接驱动泵轴上 带磁铁的叶轮旋。
标准离心泵
旋涡泵
液下泵
轴流泵
名称：QBY型气动隔膜泵 三角洲牌QBY型气动隔膜泵是 一种新型输送机械，采用压缩空气为动力源，对于各种腐蚀 性液体，带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液 体
电动隔膜泵
螺杆泵
１）排出腔 ７）清洗窗
２）转子 ３）定子 ４）联轴节 ５）吸入腔 ６）连轴杆 ８）轴密封 ９）轴承支架 10）传动轴 11）堵丝头 12）联接盘
冷凝器液封之用。
⑥缓冲罐：稳定压力，保证流程中气流的稳定。为
下游使用设备5~10分钟的用量。
工艺计算及工艺设备选型讲义
工艺计算及工艺设备选型讲义第一部分：简介1.1工艺计算的概念与意义工艺计算是指通过对物质和能量流动进行计算和分析的过程，以确定合理的工艺参数和工艺流程，以实现产品的预期性能和质量要求。
工艺计算对于提高生产效率、降低成本、提高产品质量具有重要的意义。
1.2工艺设备选型的概念与目的工艺设备选型是指根据产品的工艺要求和生产规模，选择合适的工艺设备进行生产。
选型合适的工艺设备能够提高生产线的效率，降低能耗，提高产品质量，降低故障率，提高设备可靠性。
第二部分：工艺计算2.1工艺参数计算根据产品的特性和工艺要求，通过工艺参数的计算，确定合理的工艺参数。
例如，对于化工生产中的反应器，需要计算反应物的摩尔比、反应物的投料比等参数，以确定反应器的运行条件和反应物的投料量。
2.2能耗计算根据生产过程中的能量流动，对能耗进行计算，以确定合理的能耗控制措施。
例如，在热力系统中，通过对各部件的能量输入和输出进行计算，以确定合理的热能利用率和能耗指标。
2.3生产成本计算通过对各种原材料、能源和劳动力的消耗进行计算，以确定生产成本。
这对于企业的经营和决策具有重要的意义，可以帮助企业降低成本，提高盈利能力。
第三部分：工艺设备选型3.1工艺设备选型的原则（1）满足产品的工艺要求和规格要求；（2）适应生产规模和生产能力的要求；（3）技术可行性和经济合理性；（4）设备性能可靠，维护方便。
3.2工艺设备选型的步骤（1）明确产品的工艺要求和规格要求；（2）调研市场上的工艺设备，并对其性能和价格进行评估；（3）根据产品的生产规模和生产能力，确定合适的设备规格和数量；（4）进行设备的样机试验，验证设备的性能和可靠性；（5）根据设备的价格、性能和售后服务等因素进行综合评估，最终确定选型方案。
3.3工艺设备选型的案例以化工生产中的反应器为例，根据所需的反应物投料量和反应条件，选择合适的反应器设备。
首先，需要进行反应物的投料量计算，确定所需的反应器体积。
工艺流程设计与设备选型
工艺流程设计与设备选型引言在工业生产过程中，工艺流程的设计与设备的选型是非常关键的环节。
良好的工艺流程设计可以提高生产效率，降低成本，并确保产品质量的稳定性。
而合适的设备选型可以提高生产线的运行效率和稳定性，减少设备故障频率，降低维修成本。
本文将介绍工艺流程设计的基本原则和步骤，以及设备选型的考虑因素和常用方法。
工艺流程设计基本原则工艺流程设计的基本原则是确保产品质量，提高生产效率，降低生产成本。
下面是几个常用的基本原则：1.合理布局：根据生产线的空间布局和工序之间的关联性，合理安排工序的顺序和位置，提高生产效率；2.优化工序：根据工序的特点和需求，精简和优化工序，减少不必要的环节，提高生产效率和产品质量；3.高效传递：设计合理的物料传递和工件传递方式，减少物料和工件的移动时间，提高生产效率；4.合理安排：根据不同工序的工艺要求和特点，合理安排设备的启动顺序和工人的作业顺序，最大限度地提高生产效率；5.设备协调：确保设备之间的协调工作，防止设备之间的瓶颈和堵塞，提高整个生产线的运行效率。
设计步骤在进行工艺流程设计时，一般可以按照以下步骤进行：1.确定产品需求：了解产品的基本要求和规格，包括生产量、质量标准、工期等；2.制定工艺流程：根据产品的需求，确定合适的工艺流程，并对各个工序进行详细设计，包括工序的顺序、参数、设备要求等；3.确定设备需求：根据工艺流程设计，确定所需设备的类型、数量和规格，并进行设备选型；4.设备布局设计：根据设备的类型和数量，合理布局设备的位置，确保空间利用率和生产效率；5.工艺流程验证：对设计的工艺流程进行验证和调整，确保在实际生产中的可行性和稳定性。
设备选型考虑因素在进行设备选型时，需要考虑以下因素：1.产品要求：根据产品的工序和要求，确定设备的功能和性能需求；2.生产量：根据产品的预计生产量，确定设备的产能需求；3.质量标准：根据产品的质量要求，确定设备的精度和稳定性需求；4.维护成本：考虑设备的维护难度和成本，选择易于维护和保养的设备；5.初始投资：考虑设备的价格和性能，选择性价比较高的设备；6.厂房条件：考虑厂房的面积和布局，选择适合厂房条件的设备。
第四章 主要工艺设备的选择和计算
主要工艺设备
选矿厂的主要工艺设备是指用于直接加
工矿石的设备，包括破碎、筛分、磨矿、 分级、选别、脱水以及焙烧设备等。
工艺设备选择和计算的任务
满足选矿工艺过程需要的条件下，经过
技术经济比较，正确选择设备的类型、 规格和台数。
4.1 工艺设备选择与计算的原则
4.1.1 工艺设备选择与计算的依据 选矿厂的建设规模、工作制度。 所处理矿石的物理化学性质和用户对产品数、 质量的要求以及产品的经济价值。 设计的工艺流程图（包括数质量流程图和矿浆 流程图）。 设备计算参数的试验资料及类似选矿厂的生产 指标。 所建选矿厂的机械装备水平与自控水平及设备 作业率。 定型设备的产品样本，新设备的鉴定资料。
选矿设备生产能力计算方法
按 产 品 目 录 确 定 生 产 能 力 。
间按 计矿 算石 生在 产设 能备 力中 ；的 停 留 时
按 单 位 能 耗 计 算 生 产 能 力 ；
按 单 位 负 荷 计 算 生 产 能 力 ；
按 综 合 公 式 计 算 生 产 能 力 ；
按 经 验 公 式 计 算 生 产 能 力 ；
旋回破碎机
旋回破碎机是一种破碎能力较高的设备，主要用于大、
中型选矿厂破碎各种硬度的矿石。 优点：电耗少，能连续破碎矿石，处理量大，在同样 给矿口与排矿口条件下，旋回破碎机处理量为颚式破 碎机的2.5~3倍；破碎腔内衬板磨损均匀；破碎产品中 过大块少，粒度均匀；当给矿条件比较合适时，可以 “挤满给矿”，不需要给矿设备。 缺点：设备构造复杂，机身重，要求有坚固的基础； 机身高，增加了厂方的高度。 目前，国内制造的旋回破碎机最大规格为1400/220mm； 国外最大规格由前苏联的2000mm、美国和德国的 2130mm、英国及加拿大的1830mm、日本的1520mm等。
过程设备设计第四章(4
设计参数
稳定性安全系数
外压计算长度等
过程设备设计
26
（1）设计压力 定义与内压容器相同，取值方法不同。
过程设备设计
外压容器设 计压力：考 虑正常工作 情况下可能 出现的最大 内外压力差；
真空容器设计压力：按 承受外压考虑，当装有 安全控制装置时（如真 空泄放阀），设计压力 取1.25倍最大内外压力 差或0.1 MPa两者中的 较小
② 计算有效厚度δe；
③ 求出临界长度Lcr，将圆筒的外压计算长度L与Lcr 进行比较，判断圆筒属于长圆筒还是短圆筒；
④ 然后根据圆筒类型，选用相应公式计算临界压力 Pcr； ⑤ 再选取合适的稳定性安全系数m，计算许用外压[p]= pcr
m ⑥ 比较设计压力p和[p]的大小。若p小于等于[p]且较为
2
4.3.2.4 外压圆筒设计
过程设备设计
主要内容
图算法原理 工程设计方法 圆筒轴向许用应力的确定 有关设计参数的规定 加强圈的设计计算
3
设计原则: p p pcr 不失稳
m 设计实质: 稳定性问题 pcr ，L计
设计方法:
解析法 图算法
4
一、解析法设计步骤 ：
过程设备设计
① 假设筒体的名义厚度δn；
Do/δe作为参量绘成曲线；见图4-6
讨论：长圆筒——与纵坐标平行的直线簇，失稳时 周向应变A与L/Do无关；
短圆筒——斜平行线簇，失稳时A与 L/Do、Do/δe 都有关。
拐 点——Lcr/Do之比值。
适用：与材料弹性模量E无关，对任何材料的筒体都适用。
用途： 已知L Do 、 Do e 查 A(cr )
As——单个加强圈的截面积mm2，手册查得
A——系数，按下述方法求得
第四章 冶金设备设计与选择
（a）矩形沸腾焙烧炉
优点： 简易、易于砌筑，焙烧时可防止
物料出现“短路”时未经充分焙烧的物 料外溢。 缺点：
炉子的四角易产生死角，造成炉结。
现状： 很少工厂采用。秘鲁、比利时两家 电锌厂的制粒锌精矿采用该炉型。
2. 设备结构的研究和改进 当设备类型选定之后，就应该详细研
究这种设备的具体结构了。这种研究的特 点，主要是对设备使用过程中的运转情况、 生产指标及产生的问题的调查，经过充分 研究之后做出改进设计的方案，必要时还 要委托科研院所与有关厂矿做一些模拟试 验，才能在正式设计中采纳。
设备选型与设计
—主体设备的尺寸
(3)高炉有效容积的设计计算。 高炉有效容积的计算，根据高炉有效容积的 利用系数η和日产量确定，其计算式如下
V有
P
式中 V有——高炉有效容积，m3； P——高炉的日产量，t／d； η——高炉有效容积利用系数， t／(m3·d)。
高炉有效容积利用系数是衡量高炉生产 强 化 程 度 的 重 要 指 标 ,η 越 高 ， 说 明 高 炉 生产率越高，每天所产生铁越多。目前 我国大中型企业的平均利用系数约1.8～ 2.0，高的达到2.5甚至3.0以上。
堆烧法是硫化矿最古老的焙烧脱硫法，虽 然在偏僻山区仍可见到，但是随着富块矿的减 少，加上选矿技术的进步，产出的细小硫化精 矿完全不能采用这种严重污染环境的简易方法 脱硫。随后相继出现了人工翻动的单层或多层 的反射炉焙烧、机械耙动的多膛炉焙烧，飘悬 焙烧炉焙烧，这些焙烧炉都能处理细小的硫化 精矿，究竟选用哪种类型的焙烧炉？
专业资料在进行冶金主体设备设计时首先应该对冶金过程的主要目的发生的主要物理化学反应及其特点有很深入的了解并要开展广泛的调查研究了解完成某一冶金过程曾经采用过什么设备发展过程如何目前国内工厂通用哪一种设备国外还有哪些更为先进的设备与技术等
4设备设计与选择a
表4.2 各种泵的性能(xìngnéng)对比
类 离心泵 型
往复泵
转子泵
旋流泵
流 均匀 量 量大
不均匀 量不大
流量随管路 流量恒定，几乎 情况而变化 不随压头变化而
变化
比较均匀 均匀
量小
量小
流量恒定， 流量随管路
与往复泵 的情况而变
同
化
扬 一般不高 较高
同往复泵
程 对一定流量 对一定的流量可
图4.2 几种典型(diǎnxíng)泵的图 片
水环式真空泵
高压水泵
污物潜水泵
电子(diànzǐ)隔膜计量泵
第二十三页，共114页。
双缸隔膜泥浆泵
容积(róngjī)式流体输送泵
利用泵内活塞或转子运动，使泵内工作 室的容积产生周期性变化，对流体产生 挤压作用(zuòyòng)，进而将其吸入或 压出。如往复泵、齿轮泵、转子泵
4. 设备设计与选择 (xuǎnzé)
第一页，共114页。
本章(běn zhānɡ)内容
选择设备的基本要求(yāoqiú) 设备设计—定型设备的选择 设备设计—非定型设备的设计与
计算
第二页，共114页。
工艺设备的设计(shèjì)与选择的 目的
决定车间内所有工艺设备的台数，型式 和主要尺寸，
续类 2离心泵
型
往复泵
转子泵 旋流泵
流体动力 泵
操 有 气 缚 现 象 ， 零件多，易 检 查 比 离 功率随流量的 只能间歇
作 开车前要灌泵 ，出故障，检 心 泵 复 杂 ，减小而增大， 操作，麻
运 转 中 不 能 漏 修麻烦
比 往 复 泵 开车时应打开 烦
气
工艺计算及设备选型
三．辅属设备的确定
生产流程中与主机配套的设备统称为辅属设备。 辅属设备的选型方法和主要设备大体相同。需要选择 设备的型式和规格，确定设备的台数。 辅属设备选型的基本原则是:
要保证主要设备生产的连续、均衡，不能因附属设备选型 不当而影响正常生产。 因此除了选择适当的型式以外，在确定具体规格和台数时， 应根据主机的最大生产能力，并使附属设备对主机设备具有一 定的储备能力。确定辅属设备台数时要和主要设备一样，在一 般情况下，应力求减少设备的台数。但对于某些需要经常维修 或易出故障的附属设备，要考虑备用，以保证生产连续进行。
计算时，首先确定储存期，并计算要求的储存量，而 后选择储存设施的型式、规格，并算出其数量、容积或面 积，并将计算结果汇总成储库一览表，其格式如表3—19 所示。
储库一览表
储 库 名 称
表3—19
库 容 量
规 格
数 量
单 个
总 共
储存 期
物料储存期的确定，储存设施的型式及计算方法将在第四章第 五节中详述。
（四）主机生产能力的标定
同类型同规格的设备，在不同的生产条件下（如物料 的易磨性、易烧性、产品质量要求以及具体操作条件 等），其产量可以有很大的差异。所以在确定了主机 的型式和规格后，应对主机的小时生产能力进行标定， 即根据设计中的具体技术条件确定设备的小时生产能 力。 标定设备生产能力的主要依据是：定型设备的技术 性能说明；经验公式（或理论公式）的推算；与同类 型同规格生产设备的实际生产数据对比。务必使标定 的设备生产能力既是先进的又是可靠的。同时还要说 明设备达到设计标定能力的具体条件和必须采取的措 施。
1．衡算步骤——
1）根据生产工艺流程，选择衡算的项目。凡具有主机设备的 工序必须立项衡算，而只有辅助设备或非重要设备的工序， 可以不单独列项，此外上下加工量相差不大的工序如原料的 粗碎、中碎工序，可以并项计算。 2）确定与衡算项目密切相关的工艺参数，如损失率、废品率、 回坯率和烧失率等。 3）根据计划任务书中的设计产量及损失率、废品率，逆着生 产流程的工序，计算各工序的加工任务，一般从包装 → 检验 (装配）→ 焙烧 → 上釉 → 干燥 → 成型 → 制泥┅逐项进行计 算。 4）编制物料衡算表，把计算结果列入表中(参见表3-3、表34)。
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第一节
泵的设计与选型
通常把提升液体、输送液体或使液体增加压力 ,即把原动 机的机械能变为液体能量从而达到抽送液体目的的机器统称 为泵。
（1）离心泵
液体输送泵的结构：主要泵头（主要工作部件）、电机（提 供动力的部件）和底座（安装部件）
离心泵的结构、工作原理
泵的技术指标 （1）型号：以IH型单级单吸离心泵为例说明
利用泵的特性曲线，在横坐标上找到所需流量值，在纵坐标上找到 所需扬程值，从两值分别向上和向右引垂线或水平线，两线交点正好 落在特性曲线上，则该泵就是要选的泵，但是这种理想情况一般不会 很多，通常会碰到下列几种情况： A、第一种：交点在特性曲线上方，这说明流量满足要求，但扬程不 够。此时，若扬程相差不多，或相差5%左右，仍可选用，若扬程相 差很多，则选扬程较大的泵，或设法减小管路阻力。 B、第二种：交点在特性曲线下方，在泵特性曲线扇状梯形范围内， 就初步定下此型号，然后根据扬程相差多少，来决定是否切割叶轮直 径，若扬程相差很小，就不切割，若扬程相差很大，就按所需Q、H ，根据其ns和切割公式，切割叶轮直径，若交点不落在扇状梯形范围 内，应选扬程较小的泵。
N e HVg
有效功率与轴功率的比值为离心泵的效率 HV g N
7. 选定泵的材料和轴封 8. 确定冷却水或加热蒸汽耗量 9. 选用驱动装置——电动机或蒸汽透平
10、确定泵的台数和备用率
工艺设备一览表：
序 号 设 备 位 号 设备 名称 及规 格 型号 材质 操作参数 温度 压力 单位 数量 重量 来源 备注
物料输送设备 物料输送设备分类：
液体物料输送设备 常规的设备为各种泵
气体物料的输送、压 常规的设备为各种风机、压缩 缩、制冷设备 机、真空泵、制冷机等 固体物料输送设备 各种给料机械设备、气流输送 设备
2. 非标准设备设计
常用非标准设备：容器(中压、低压、高压)、换热器、塔器、 干燥设备、搅拌设备和除尘设备等。
非标准设备设计：根据工艺要求，完成工艺计算，提出设备型 式、材料、尺寸和其他要求，再经过机械计算及设计，由 相关工厂制造。必须遵循设备设计的相关标准和规定。 3. 化工设备标准化
化工设备设计向标准化推进，有些原来属于非标准设备的 化工装置，已逐步走向系列化、定型化，已形成了一些标准图 纸，有些还有了定点生产厂家，如换热器系列、容器系列、搪 玻璃设备系列等。因此，在非标准设备设计时，应尽量采用已 标准化的图纸。
GDG三螺杆泵
G型单螺杆泵（浓浆泵）
I-1B系列螺杆泵(浓浆泵)
螺杆泵
螺杆泵的结构和工作原理
双螺杆泵
单螺杆泵结构
（10）旋涡泵
W型单级直连 旋涡泵
WB型旋涡泵
FW系列不锈钢耐腐蚀旋涡泵
型号意义说明 32WB-30 32----泵入口直径 WB----表示旋涡泵 30----表示泵在设计点的扬程值为30米
泵型谱图
5. 确定泵的安装高度 确定泵的型号后，计算泵的允许吸上高度，核对 泵的安装高度。
泵的安装高度必须低于泵的允许吸上高度。
安装高度应比计算出来的允许吸上高度低0.5~1m。
6.校核泵的轴功率 离心泵的轴功率N是指电机输入到泵轴的功率。流 体从泵获得的实际功率为泵的有效功率Ne，由泵的流 量和扬程求得
（4）液下泵
HTCN液下泵
自动自控液下泵
HYF氟合金液下泵
FYB不锈钢液下泵
FY型耐腐蚀液下泵
DHY系列液下泵
液下泵结构
出液管 底板 机架 电机
泵盖 泵体
接管
密封
连轴器
由电机通过连轴器与泵轴连接，带动叶轮旋转。叶轮中的叶片迫使液体旋 转，对液体做功，使其能量增加，液体在离心力的作用下，向叶轮四周甩出， 通过泵体的涡形流道将速度能转换成压力能，当叶轮内的液体甩出后，叶轮 内的压力低于进水管内压力，新的液体在压力差的作用下吸入叶轮，液体就 连续不断的从泵内流出。
泵的选择:
性能参数：流量V [m3/s] 压头H [mH2o] 轴功率N [kW] 效率[%] 特性曲线： H—V曲线 N—V曲线 —V曲线
离心泵典型的特性曲线
离心泵的特性曲线由制造厂附于产品样本中，是指导正确选择和操 作离心泵的主要依据。
§5.1 物料输送设备 §5.1.1 液体输送设备 泵的选择:
液下泵工作原理图
（5）屏蔽泵
PBG型管道式 屏蔽泵
屏蔽泵的结构
屏蔽泵的类型
基本型(标准型)
基本型轴内循环
屏蔽泵的类型
基本型轴外循环
（6）隔膜泵
DBY型电动隔膜泵
QBY气动隔膜泵
隔膜泵原理示意图
（7）计量泵
JM系列机械隔膜计量泵
JWM-A隔膜计量泵
JWM系列机械隔膜计量泵
J-XM系列机械隔膜计量泵
J25系列柱塞式计量泵
J-DM系列隔膜计量泵
计量泵工作原理
（8）齿轮泵
PD 系列碳钢齿轮泵
磁力驱动无泄漏齿轮计量泵
N 系列齿轮计量泵
cipex 系列不锈钢齿轮泵
CHEM-TECH 系列 机械式隔膜计量泵
MB/MC 系列 机械隔膜计量泵
齿轮泵的结构及原理
（9）螺杆泵
PNL型污水泥浆泵
NL型污水泥浆泵
(4) 安全性—即安全可靠，操作稳定，弹性大，劳动强度小， 无事故隐患；对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求；尽 量避免高温高压高空作业，尽量不使用有毒有害的设备附件 附料。
设备工艺设计的主要工作和方法
1．结合流程确定化工单元操作所需设备类型；
2．确定设备材质； 3．确定设备的设计参数； 4．确定标准设备的型号和台数； 5．确定标准图的图号和型号； 6．非标设备，向(机械设计)专业提设计条件； 7．汇总列出设备一览表。 8.同设备专业设计人员进行图纸会签。
非标准设备—由工艺提供设计条件，由设备专业 专门设计，由厂家专门制造的设备。
化工设备的设计包括标准设备设计和非标准设备设计。 1. 标准设备设计 常用标准设备：泵、风机、冷冻机、过滤机、离心机、搅拌器、 压缩机等，生产厂家、型号都很多，可选择范围很大。 标准设备设计：根据工艺要求，计算特征尺寸，查阅相关产品目 录或样本手册(列出设备的规格、型号、基本性能参数和厂 家)，选择合适设备号。 ——标准设备选型
从工艺角度选择泵类型： ①流量大，扬程不高时，可选单级离心泵； ②流程不大，扬程高时，宜选往复泵或多级离心泵； ③输送有腐蚀介质，选耐腐蚀泵； ④输送昂贵液体、剧毒或放射性液体应用完全不泄漏无轴 封的屏蔽泵； ⑤当要求精确进料时，应选用计量泵或柱塞泵。 ⑥输送高温介质时可考虑选用热油泵。 再从有关泵制造厂提供的样本和技术资料选择泵的具体型 号，列出所选型号泵以清水为基准的性能参数。 4. 核算泵的性能 若输送液体的物理性质与水有较大差异，则应对泵的扬程、 流量进行核算。并与工艺要求进行对比，确定所选泵是否可用。
一直以来，腐蚀就是化工设备最头痛的危害之一，
输送介质与泵材料的关系:
1. 硫酸 : 氟塑料具有较好的耐硫酸性能，采用衬氟
泵是一种更为经济的选择。
2. 盐酸 :内衬橡胶泵和塑料泵（如聚丙烯、氟塑料
等）是输送盐酸的最好选择。
3. 硝酸 :不锈钢是应用最广的耐硝酸材料，对常温
下一切浓度的硝酸都有良好的耐蚀性，对于高
离及管线当量长度等。
2. 确定泵的流量和扬程 (1) 泵的流量 泵的流量决定于物料衡算，确定泵流量应考虑装置的富余能力 及装置各设备能力的协调平衡； 如果给出流量范围，选泵时以最大流量为基础；如果只给出正 常流量，应选用适当的安全系数1.1~1.2。流量通常必须换算成 体积流量。 (2) 扬程的确定和计算 按泵的布置情况，液体的输送距离及高度，利用柏努利方程 计算泵的扬程，再考虑采用1.05~1.1的安全系数。 如果有现场实际数据应尽可能采用。 3. 选择泵型及泵的具体型号 根据确定的流量、扬程，按泵型的确定原则和泵的工作范围 初步确定泵的类型。根据介质特性（腐蚀性）选择泵的材质。
泵的选用与设计程序 1. 收集基础数据
介质物性：介质名称、输送条件下的物理性质(如粘度、 蒸汽压、腐蚀性、毒性及易燃易爆等)；介质中所含固体 颗粒直径和含量；介质中气体的含量。 操作条件：T、p、操作温度下的ps、间歇或连续操作等。
泵所在位置情况：环境温度，海拔高度，装置平立面要求，
送液高度，送液路程，进口和排出侧设备液面至泵中心距
IH 50—— 32 ——160 A
叶轮直径第一次切削 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
其他各种类型的离卧式单级单吸 清水离心泵
DL、DLR型泵系立式 单吸多级分段式离心泵
D型泵系单吸 多级分段式离心泵
（2）油泵
(1)吸入管； (2)叶片； (3)叶轮； (4)导叶 (5)轴； (6)机壳； (7)出水弯管
叶轮 1、固定式 2、半调节
轴流泵的工作原理
安装角
各种泵的特性
泵的技术指标
1. 型号：采用英文字母代表泵的名称，尚未有统一规定。 2. 扬程：用来克服两端容器的位能差，两端容器上静压力差， 两端全系统的管道、件和装置的阻力损失，以及两端（进 口和出口）的速度差引起的动能差，以m液柱表示。 3. 流量：泵单位时间内抽入或排出液体的体积数称为流量， 以m3/h或L/s表示。 4. 必需汽蚀余量：为了使泵在工作时不产生汽蚀现象，泵进 口处必需具有超过输送温度下液体汽化压力的能量，使泵 在工作时不产生汽蚀现象所必需具有的富裕能量称为必需 汽蚀余量，国际上称净正吸入压头，单位为m。 5. 功率和效率：有效功率指单位时间内泵对液体所作的功； 轴功率是指原动机传给泵的功率；效率是指有效功率和轴 功率之比。
钛合金或者高合金不锈钢。
6. 氨 :只有铜和铜合金不宜使用。
7. 盐水（海水）