化工装置基础知识

1、化工装置基础知识讲座装置分类设备静设备压力容器常压容器换热器加热炉动设备泵压缩机和鼓风机工业气轮机及燃气轮机轴封及机械密封阀门阀 门闸阀截止阀球阀蝶阀旋塞阀隔膜阀止回阀节流阀减压阀疏水阀安全阀压力容器的适用范围适用于设计压力不大于35MPa的容器，但不包括下列各类容器。直接用火焰加热的容器；核能装置中的容器；旋转或往复运动的机械设备中自成整体或作为部件的受压器 ；经常搬运的容器；设计压力低于0.1MPa的容器；真空度低于0.02MPa的容器；内直径小于150mm的容器；要求作疲劳分析的容器；压力容器的压力定义有关压力的定义工作压力：指在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。为设计载荷条件

2、，其值不低于工作压力。计算压力：指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力。注：容器上有安全阀时，安全阀开启压力（1.11.05）工作压力。压力容器的设计温度力一起作为设计载荷条件。压力容器的载荷压力容器的载荷考虑以下因素：内压、外压或最大压差；液体静压力；容器自重，包括内件和填料以及工作条件下物料的重力载荷；附属设备及隔热材料，包括衬里、管道、扶梯、平台等；风载荷、地震力、雪载荷；支座及其他形式支撑的反作用力；连接管道及其他部件的作用力；温度梯度或热膨胀不同引起的作用力；压力急剧波动的冲击载荷；冲击反力，如流体冲击的反力；运输或吊装时的作用力；容器的设计寿命20年考虑；一般容器、换热器壳体及

3、管箱等按10年考虑。换热器的分类及特点按用途分类：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、重沸器等；按传热特征分类：式。的冷却或水蒸气的冷凝。当冷热流体交替通过同一蓄热室式，蓄热室将来自热流体的热量传递给冷流体。常用换热器的结构形式1浮头式换热器换热器中两端的管板，有一端不与壳体相连。是可沿长度方向自由浮动管束可以由壳体中拆卸出来，便于清洗和检修。缺点：结构比较复杂，金属耗量多，造价比较高。常用换热器的结构形式2固定管板式换热器当冷热量流体温差不大时，可采用固定管板形式，特点是结构简单，温差较大而壳体承受压力高时，可在壳体上加上热补偿结构，以消除热应力。常用换热器的结构形式3U型管式换热器U型管式换热

4、器每根管子都弯成U型，管子的进出口均安装在同一管板器结构适用于高温和高压场合，其主要不足之处是管内清洗不易，制造困难。常用换热器的结构形式4板式换热器外密封的目的。 操作时要求板间通道冷、热流体相间流动，即一个通道走热流过圆孔外设置或不设直 圆环形垫片可使每个板间通道只同两个孔相连。优点：Re=20015004700W/(m2）。结构紧凑：一般板间距为46mm，单位体积设备可提供的传热面积为2501000m2/m3（列管换热器只有40150m2/m3）。具有可拆结构：可根据需要，用调节板片数目的方法增减传热面积。故检修、清洗都比较方便。缺点：20at度受垫片材料耐热性能限制，一般不超过250。

5、处理量小：因板间距离仅几毫米，流速又不大，故处理量较小。常用换热器的结构形式5螺旋板换热器其特点是有一端管板不与外壳相连，可以沿轴向自由伸缩。这种结造价较高。优点：Re=140018002m/s，气体20m/s20003000W/(m2），而列管式换热器一般为10002000W/(m2）。结垢和堵塞，宜处理悬浮液及粘度较大的流体。可小至3。结构紧凑：单位体积的传热面积约为列管式的3倍。缺点：操作压强和温度不宜太高：目前最高操作压强不超过20at，温度在以下。不易检修：因常用的螺旋板换热器被焊成一体，一旦损坏，修理很困难。常用换热器的结构形式6板翅式换热器管的集流箱焊在板束上，就成为板翅式换热器

6、。优点：的发展，故传热系数高。空气强制对流给热系数为35350W/(m2），油类强制对流时给热系数为1151750W/(m2）。冷、热流体间换热不仅以平隔板为传热面，而且大部分通过翅片传热（二次传热面），因此提高了传热效果。结构紧凑：单位体积设备提供的传热面积一般能达到25004300m2/m3。管式换热器的1/10适应性强、操作范围广：因铝合金的导热系数高，且在0以下操作时，其延伸强。缺点：设备流道很小，易堵塞，且清洗和检修困难，所以，物料应洁净或预先净制。因隔板和翅片都由薄铝片制成，故要求介质对铝不腐蚀。常用换热器的结构形式7强化管式换热器传热面积，而且增加了流体的湍动程度，使传热过程得到

7、强化。常用换热器的结构形式8热管换热器热管是在一根抽除不凝性气体的密闭金属管内充以一 定量的某种工蒸汽流至冷端放出潜热。冷凝液回至热端，再次沸腾汽化。如此反复循 环，热 利汞等。采用不同液体介质有不同的工作温度范围。热管传导热量的能力很强，为最优导热性能金属的导热能力的103104倍。因充分利用了沸腾及冷凝时给热系数大的特点，通过管外翅片增大传热的回收过程，并取的了很好的节能效果。泵的分类各样的泵。泵有助于生产过程中液体的流动和化学反应的进行。泵 的 特 性泵的基础知识额定流量，额定转速，额定扬程根据设定泵的工作性能参数进行水泵设计，而达到的最佳性能，定为泵的额定性能参数，通常指产品目录或样本

8、上所指定的参数值。如：50-125 流量12.5 为额定流量，扬程20m为额定扬程，转速2900转/分 为额定转速。泵的效率及公式指泵的有效功率和轴功率之比。 =Pe/P泵的功率通常指输入功率，即原动机传到泵轴上的功率，故又称轴功率，用P表示。有效功率即：泵的扬程和质量流量及重力加速度的乘积。Pe= g QH (W) 或 QH/1000 （KW） ：泵输送液体的密度（kg/m3） ：泵输送液体的重度 = g （N/ m3）g：重力加速度（）质量流量 Qm= Q(t/h 或 kg/s)泵的特性曲线，有何作用？通常把表示主要性能参数之间关系的曲线称为离心泵的性能曲通过实测求得。特性 曲线包括：流量

9、-扬程曲线（Q-H），流量-效率曲线（Q- ），流量-功率曲线（Q-N），流量-汽蚀余量曲线（Q-（NPSH）r），性能曲线作用是 效率点的工况 称为最佳工况点，最佳工况点一般为设计工况点。一般离心泵的额定参数即设计工况点和最佳工况点相重合或很接近。在实践选效率区间运行，即节能，又能保证泵 正常工作，因此了解泵的性能参数相当重要。汽蚀余量，吸程？泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定真空压力下会产生汽坏叶轮等部件，此时真空 压力叫汽化压力，汽蚀余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。单位用米标注，用（NPSH即为必需汽蚀余量 h 位用米。 吸程=10.330.5压管路真空高

10、度10.33米。 例如：某泵必需汽蚀余量为4.0米，求吸程 h？ 解： h=10.33-4.0-0.5=5.83米为何离心泵启动时要关闭出口阀？因离心泵启动时，泵的出口管路内还没水，因此还不存在管路阻力和时要关闭出口阀，才能使泵正常运行。汽蚀现象蚀溃灭。压力时，液体便在该 处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡破裂。在气泡凝结破裂的同 时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产几千个大气压，冲击频率可达每秒 几万次，严重时会将壁厚击穿。水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是作。离心泵的工作原理与操作步骤工作原理离心泵依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液

11、体。由加，被叶轮排出 的液体经过压出室，大部分速度能转换成压力能，然后沿排出液体在液面压力（大气 压）的作用下，被压入叶轮的进口，于是，旋转着的叶轮就连续不断地吸入和排出液体。操作步骤起动前准备：1.试验电机转向是否正确(与泵体上标明的方向)，试验时间要短以免使泵内部配件干磨损。2.打开排气阀使液体充满整个泵体，待满后关闭排气阀。3.检查各部位是否正常。4.高温型应先运行预热，升温速度50。C/小时，以保证各部受热均匀。起动：1.关闭泵出口阀门。2.全开泵进口阀门。3.起动电机，观察泵运行是否正确。4.处没有 机烧坏）调正好 的出口阀门开启大与小和管路工况有关。5.检查轴封泄漏情况，正常时机械

12、密封泄漏应小于3滴/分。6.检查电机，轴承处温升80。C。停机：1.关闭出口管路阀门。2.停止电机。3.关闭进出口阀门。4.如长期停车，应将泵内液体放尽。离心泵的结构1 泵 体2 口 环 3 叶 轮 4 泵 盖5机械密封 6支 架 7泵 轴8底 座轴流泵的工作原理旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量，升高其压能和动能，叶轮安装在圆筒形泵壳内,轴向流出。轴流式泵适用于大流量、低压力，轴流泵的结构齿轮泵的工作原理与结构工作原理出空间汇合齿与齿啮合前，然后进入压油管排出。结构螺杆泵的工作原理与结构工作原理螺杆泵乃是一种利用螺杆相互啮合来吸入和排出液体的回转式泵。螺杆泵的转子由主动螺杆()和 向前推进增

13、压至排出口。此泵适用于高压力、小流量。制冷系统 中常用作输送轴承润滑油及调速器用油的油泵。结构往复泵的工作原理与结构工作原理利用偏心轴的转动通过连杆装置带动活塞的运动，将轴的圆周转动交替进行。结构计量泵的工作原理与结构工作原理计量泵主要由动力驱动、流体输送和调节控制三部分组成。动力驱动装置经由机械联杆系统带动流体输送隔膜（活塞）实现往复运动。密计量。结构压缩机的工作原理活塞式压缩机的工作原理？当曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运 动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管， 推开进气阀而

14、进工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力 时，排气次反向运动时，上述过程重复出现。总之，曲轴旋转一周，活塞往复一次， 气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。优点：1 、适用压力范围广，不论流量大小，均能达到所需压力；2 、热效率高，单位耗电量少；3 范围和制冷量要求；4 、可维修性强；5 、对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉；6 、技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验；7 、装置系统比较简单；缺点：1 、转速不高，机器大而重；2 、结构复杂，易损件多，维修量大；3 、排气不连续，造成气流脉动；4 、运转时有较大的震动。活塞式

15、压缩机的结构结构图1结构图2闸阀的工作原理与结构阀一般只用于全开或全关的位置调节，而不用于调节和节流。闸阀适用于蒸汽、油品、水等介质。1/21圈，作为全开位置。截止阀的工作原理与结构心线作直线运动。也较大。开启时阀瓣的开启高度只要达到公称通径死亡30介质就达到最大流量，所以截止阀开启的工作行程较小，启闭时间较短。的介质。节流阀的工作原理与结构面积，从而达到调剂流量和压力的目的。易作隔断阀。球阀的工作原理与结构球阀的启闭件是一个有孔的球体，球体绕垂直与流体通道的轴线旋转。全不吻合时，介质的流道被球体完全封闭。旋塞阀的工作原理与结构的衬套。旋塞阀不宜用于高温环境，尤其是衬套式旋塞阀，其使用温度往往受到衬套材料耐温性能的限制蝶阀的工作原理与结构蝶阀的启闭件是一个圆形的蝶板，蝶板在阀体内绕其自身的轴旋转，从而达到阀门的启闭目的。蝶阀适合于制成较大口径的阀门，一般的密封圈多为橡胶材料，适用于大口径低于801.0MPa的原油、油品及水等介质使用，工业专