第六章设备设计和选型与车间布置
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按用途分 ➢物料输送及加工设备：泵、压缩机、离
心机、过滤器、干燥器等 ➢换热设备：换热器等 ➢分离设备：结晶器、精馏塔、萃取塔等 ➢反应设备：反应器 ➢储存设备：中转罐、储罐等。
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6.1.2 设备选型和设计的原则：
(1)合理性。 设备必须满足工艺一般要求，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，又 能充分发挥设备的能力
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3、确定泵的安装高度
离心泵的安装技术关键在于确定水泵安装高度。这个 高度是指水源水面到水泵叶轮中心线的垂直距离。
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4、确定泵的台数和备用率。
➢ 泵的台数，考虑一开一备是合理的，但如为大型泵，一开 一备的配置并不经济，这种情况下可设两台较小的泵供正 常操作使用，另设一台同样大小的泵作备用。
➢ 一般来说，一些重要的泵、在高温操作或其他苛刻条件 下使用的泵，均应设置备用泵，备用率一般取100％，而 在其他情况下连续操作的泵，可考虑用50％的备用率。在 连续操作的大型装置中使用的泵应考虑较大的备用率。
换热器、容器、发酵罐等 (6)对非标准设备来说，应向化工设备专业设计人员提出设
计条件和设备草图。明确设备的类型、材质，基本设计参 数，管口、维修、安装要求，支撑要求及其他要求(如防 爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等)。 ➢ (7)编制设备一览表。
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第二节 定型设备的选用 6.2.1 泵的选择
(2)先进性。 要求设备的运转可靠性、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
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(3)安全性。 安全可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐
患 (4)经济性。 设备投资省，易于加工、维修、更新，没
有特殊的维护要求，运行费用减少。
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6.1.3 化工设备设计和选型的主要工作
(1)结合工艺流程设计确定化工单元操作所用设备的 类型。
(2)根据工艺操作条件(温度、压力、介质的性质等) 和对设备的工艺要求确定设备的材质。
(3)通过工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、设备 的工艺计算确定设备的设计参数。不同类型设备 的设计参数有：
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1)换热器：热负荷，换热面积，冷、热载体的种类，冷、
热流体的流量，温度和压力。
2)泵：流量，扬程，轴功率，允许吸上高度。 3)风机：风量和风压。 4) 塔：进料物料，塔顶产品、塔釜产品的流量、组成和
第一节 化工设备选用及设计的一般原则
第二节 定型设备的选用
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第一节 化工设备选用及设计的一般原则
6.1.1 化工设备类型 ✓ 标准设备（定型设备）：按照国家规定的产品标准
成批成系列生产的设备 这类设备可以从产品目录或样本手册中查阅其规格 型号即选型，并可从设备生产厂家直接订购，主要 是选型问题。 ✓ 非标准设备（非定型设备 ） 非定型设备是ຫໍສະໝຸດ Baidu工过程需要的专用设备。这类设备 是设计单位根据工艺要求进行工艺计算和机械计算， 并提供设计图纸由设备加工厂制作的。
在选择时切不可随意和盲目，应多查阅相关资料或借 鉴成熟经验。
化工过程中大部分是单级水平安装离心泵
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➢ 输送腐蚀介质：耐腐蚀泵 ➢ 输送昂贵、剧毒、或放射性液体：屏蔽泵 ➢ 精确输送：计量泵或柱塞泵 ➢ 输送易汽化液体：低温泵 ➢ 输送高温介质：热油泵 ➢ 输送粘性液体时：根据黏度大小选择 ➢ 输送含有固体液体：考虑晶体破碎，晶浆泵等
组成、温度和压力，催化剂的种类、规格、数量和 性能参数，反应器的主要尺寸。
6）结晶器：结晶器类型、结构，结晶器进出口物
料流量、组成、温度等，结晶器的主要尺寸、操作 压力等。
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(4)确定标准设备(定型设备)的型号(牌号)和台数 泵、风机、电动机、压缩机、冷冻机、除尘设备、过滤
机、离心机和搅拌器等 (5)对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号。
化工设计
第六章 设备设计和选型与车间布置 郝红勋 副教授
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本章要求
➢了解化工设备选用及设计的一般原则 ➢掌握定型设备的选用程序(换热器,泵,储罐等) ➢了解非定型设备设计的主要程序( 塔\反应釜) ➢掌握化工设备图的基本内容 ➢掌握车间平立面布置原则及布置图画法
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第六章 设备设计和选型与车间布置 本学时主要内容
➢ 合理地选择和使用换热器可节省投资，降低能耗。
➢ 由于换热设备应用广泛，国家现在已将多种换热 器包括管壳式、板式换热器和石墨换热器系列化， 采用标准图纸进行系列化生产。
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表6-2各种类型泵的黏度适用范围
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2、确定泵的流量和扬程
①流量的确定和计算。选泵时以最大流量为基础。 体积流量，在正常流量的基础上乘以1.1-1.2的安 全系数
②扬程的确定和计算（柏努力方程）。 单位重量液体通过泵所获得的能量叫扬程。
泵的扬程包括吸程在内，近似为泵出口和入口压 力差。扬程用H表示，单位为米（m）。 安全系数：1.05-1.1
温度，塔的操作压力、塔径、筒体的材质、塔板的材质、 塔板类型和板数(对塔式塔)，填料种类、规格、填料总高 度、每段填料高度和段数(对填料塔)，加料口位置、塔顶 冷凝器的热负荷及冷却介质的种类、流量、温度和压力， 再沸器的热负荷及加热介质的种类、流量、温度和压力、 灵敏板位置。
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5) 反应器：反应器的类型，进、出口物料的流量、
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一、 泵的类型
➢叶片式泵（叶片旋转产生离心力） 离心泵、轴流泵和旋涡泵
流量大，扬程受限
➢容积式泵（往复或旋转产生挤压作用） 活塞泵和回转泵
流量小，扬程大
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表6-1 各种类型泵的特点
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二、 泵的选用与设计程序 1、确定泵型
泵选型中考虑的问题:
➢ 耐腐蚀问题 ➢ 冷却问题 ➢ 密封问题 ➢ 粘度问题
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5、 校核泵的轴功率。 泵的样本上给定的功率和效率都是用水试验出来的，输送 介质不是清水时，应考虑密度、粘度等对泵的流量、扬程 性能的影响。
KW
6、选用电动机。
7、填写选泵规格表。
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6.2.2 换热设备的设计和选用
➢ 通常，在化工厂的建设中，换热器投资约占总投 资的11％，换热器的质量约占化工、炼油装置设 备总质量的40％。
按用途分 ➢物料输送及加工设备：泵、压缩机、离
心机、过滤器、干燥器等 ➢换热设备：换热器等 ➢分离设备：结晶器、精馏塔、萃取塔等 ➢反应设备：反应器 ➢储存设备：中转罐、储罐等。
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6.1.2 设备选型和设计的原则：
(1)合理性。 设备必须满足工艺一般要求，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，又 能充分发挥设备的能力
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3、确定泵的安装高度
离心泵的安装技术关键在于确定水泵安装高度。这个 高度是指水源水面到水泵叶轮中心线的垂直距离。
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4、确定泵的台数和备用率。
➢ 泵的台数，考虑一开一备是合理的，但如为大型泵，一开 一备的配置并不经济，这种情况下可设两台较小的泵供正 常操作使用，另设一台同样大小的泵作备用。
➢ 一般来说，一些重要的泵、在高温操作或其他苛刻条件 下使用的泵，均应设置备用泵，备用率一般取100％，而 在其他情况下连续操作的泵，可考虑用50％的备用率。在 连续操作的大型装置中使用的泵应考虑较大的备用率。
换热器、容器、发酵罐等 (6)对非标准设备来说，应向化工设备专业设计人员提出设
计条件和设备草图。明确设备的类型、材质，基本设计参 数，管口、维修、安装要求，支撑要求及其他要求(如防 爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等)。 ➢ (7)编制设备一览表。
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第二节 定型设备的选用 6.2.1 泵的选择
(2)先进性。 要求设备的运转可靠性、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
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(3)安全性。 安全可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐
患 (4)经济性。 设备投资省，易于加工、维修、更新，没
有特殊的维护要求，运行费用减少。
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6.1.3 化工设备设计和选型的主要工作
(1)结合工艺流程设计确定化工单元操作所用设备的 类型。
(2)根据工艺操作条件(温度、压力、介质的性质等) 和对设备的工艺要求确定设备的材质。
(3)通过工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、设备 的工艺计算确定设备的设计参数。不同类型设备 的设计参数有：
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1)换热器：热负荷，换热面积，冷、热载体的种类，冷、
热流体的流量，温度和压力。
2)泵：流量，扬程，轴功率，允许吸上高度。 3)风机：风量和风压。 4) 塔：进料物料，塔顶产品、塔釜产品的流量、组成和
第一节 化工设备选用及设计的一般原则
第二节 定型设备的选用
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第一节 化工设备选用及设计的一般原则
6.1.1 化工设备类型 ✓ 标准设备（定型设备）：按照国家规定的产品标准
成批成系列生产的设备 这类设备可以从产品目录或样本手册中查阅其规格 型号即选型，并可从设备生产厂家直接订购，主要 是选型问题。 ✓ 非标准设备（非定型设备 ） 非定型设备是ຫໍສະໝຸດ Baidu工过程需要的专用设备。这类设备 是设计单位根据工艺要求进行工艺计算和机械计算， 并提供设计图纸由设备加工厂制作的。
在选择时切不可随意和盲目，应多查阅相关资料或借 鉴成熟经验。
化工过程中大部分是单级水平安装离心泵
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➢ 输送腐蚀介质：耐腐蚀泵 ➢ 输送昂贵、剧毒、或放射性液体：屏蔽泵 ➢ 精确输送：计量泵或柱塞泵 ➢ 输送易汽化液体：低温泵 ➢ 输送高温介质：热油泵 ➢ 输送粘性液体时：根据黏度大小选择 ➢ 输送含有固体液体：考虑晶体破碎，晶浆泵等
组成、温度和压力，催化剂的种类、规格、数量和 性能参数，反应器的主要尺寸。
6）结晶器：结晶器类型、结构，结晶器进出口物
料流量、组成、温度等，结晶器的主要尺寸、操作 压力等。
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(4)确定标准设备(定型设备)的型号(牌号)和台数 泵、风机、电动机、压缩机、冷冻机、除尘设备、过滤
机、离心机和搅拌器等 (5)对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号。
化工设计
第六章 设备设计和选型与车间布置 郝红勋 副教授
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本章要求
➢了解化工设备选用及设计的一般原则 ➢掌握定型设备的选用程序(换热器,泵,储罐等) ➢了解非定型设备设计的主要程序( 塔\反应釜) ➢掌握化工设备图的基本内容 ➢掌握车间平立面布置原则及布置图画法
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第六章 设备设计和选型与车间布置 本学时主要内容
➢ 合理地选择和使用换热器可节省投资，降低能耗。
➢ 由于换热设备应用广泛，国家现在已将多种换热 器包括管壳式、板式换热器和石墨换热器系列化， 采用标准图纸进行系列化生产。
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表6-2各种类型泵的黏度适用范围
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2、确定泵的流量和扬程
①流量的确定和计算。选泵时以最大流量为基础。 体积流量，在正常流量的基础上乘以1.1-1.2的安 全系数
②扬程的确定和计算（柏努力方程）。 单位重量液体通过泵所获得的能量叫扬程。
泵的扬程包括吸程在内，近似为泵出口和入口压 力差。扬程用H表示，单位为米（m）。 安全系数：1.05-1.1
温度，塔的操作压力、塔径、筒体的材质、塔板的材质、 塔板类型和板数(对塔式塔)，填料种类、规格、填料总高 度、每段填料高度和段数(对填料塔)，加料口位置、塔顶 冷凝器的热负荷及冷却介质的种类、流量、温度和压力， 再沸器的热负荷及加热介质的种类、流量、温度和压力、 灵敏板位置。
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5) 反应器：反应器的类型，进、出口物料的流量、
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一、 泵的类型
➢叶片式泵（叶片旋转产生离心力） 离心泵、轴流泵和旋涡泵
流量大，扬程受限
➢容积式泵（往复或旋转产生挤压作用） 活塞泵和回转泵
流量小，扬程大
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表6-1 各种类型泵的特点
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二、 泵的选用与设计程序 1、确定泵型
泵选型中考虑的问题:
➢ 耐腐蚀问题 ➢ 冷却问题 ➢ 密封问题 ➢ 粘度问题
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5、 校核泵的轴功率。 泵的样本上给定的功率和效率都是用水试验出来的，输送 介质不是清水时，应考虑密度、粘度等对泵的流量、扬程 性能的影响。
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6、选用电动机。
7、填写选泵规格表。
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6.2.2 换热设备的设计和选用
➢ 通常，在化工厂的建设中，换热器投资约占总投 资的11％，换热器的质量约占化工、炼油装置设 备总质量的40％。