化工生产技术基础培训教材

学习文档仅供参考富蕴广汇项目培训教材化工生产技术基础编写:王学录梁海祥审核:杨子峰净化车间二0一三年一月目录第一章化工生产基本概念 1第二章流体流动常识 3第一节流体的密度 3第二节流体的静压强 4第三节流体的流量与流速 5第四节流体基本方程式 6第五节流体在管路内的流动阻力 8第三章化工用泵 9第一节泵的分类 9第二节离心泵 9第三节其它类型的泵 17第四章化工管路 23第一节阀门 23第二节管件基本知识 31第五章传热及传热设备 35第一节传热的基本原理 35第二节传热设备介绍 36第三节换热器运行、维护和保养 40第六章蒸馏、吸收及其塔类设备 42第一节常用概念 42第二节塔类设备介绍 46第七章 化工工艺识图基础 61第一节识图基础常识 61第二节化工工艺图识别 62学习文档仅供参考第一章化工生产基本概念一、化工生产单元操作对原料进行化工加工从而获得有用产品的过程称为化工生产过程。如以下图所示：各种前处理原料化学加工各种后处理产品除去杂质，到达必要的纯度、温度和压力物理变化过程反应生成新的物质化学或生物化学变化过程精制、别离、干燥等物理变化过程中间产品各种前处理原料化学加工各种后处理各种前处理原料化学加工各种后处理各种前处理原料化学加工各种后处理各种前处理原料化学加工各种后处理产品除去杂质，到达必要的纯度、温度和压力物理变化过程反应生成新的物质化学或生物化学变化过程精制、别离、干燥等物理变化过程中间产品各种前处理原料化学加工各种后处理各种前处理原料化学加工各种后处理各种前处理原料化学加工各种后处理各种前处理原料化学加工各种后处理产品除去杂质，到达必要的纯度、温度和压力物理变化过程反应生成新的物质化学或生物化学变化过程精制、别离、干燥等物理变化过程中间产品各种前处理原料化学加工各种后处理各种前处理原料化学加工各种后处理各种前处理原料化学加工各种后处理各种前处理原料化学加工各种后处理产品除去杂质，到达必要的纯度、温度和压力物理变化过程反应生成新的物质化学或生物化学变化过程精制、别离、干燥等物理变化过程中间产品各种前处理原料化学加工各种后处理各种前处理原料化学加工各种后处理各种前处理原料化学加工各种后处理生产过程的前、后处理的物理操作过程称为化工单元操作，简称单元操作。单元操作特点如下：1、物理过程；2、同一单元操作在不同的化工生产中遵循相同的过程规律，但在操作条件及设备类型〔或结构〕方面会有很大差异；3、对同样的工程目的，可采用不同的单元操作来实现。二、物料衡算根据物质守恒定律，在一个稳定的化工生产过程中向系统或设备所投入的物料量必等于所得产品量及过程损失量之和，即：W原=W产+W损式中W原—投入物料量W产—所得的产品量；W损—损失物料量。按照这一规律对总物料或其中某一组分进行的计算，称为物料衡算。通过物料衡算可以了解化工生产的原料量、产量、损耗量、确定设备的生产能力及其主要尺寸；判定物料生产过程进行的好坏和经济效益的评价等等。三、热量衡算根据能量守恒定律，对于一个稳定的化工生产过程，向系统和设备内输入的热量应等于输出的热量加上损失的热量即：Q入=Q出+Q损式中Q入—投入的热量；Q出—输出的热量；Q损—损失的热量。按照这一规律对系统或设备热量进行的计算，称为热量衡算。通过热量衡算，可以检查热量消耗的程度，确定经济合理的热量消耗方案、热能综合利用途径和选择最适宜的生产资料等。四、过程的平衡关系在化工生产中，固体的溶解、气体的吸收、溶液的蒸馏等操作过程都是在一定条件下由不平衡向平衡状态转化，以到达过程进行的最大限度。过程的平衡是在一定条件下建立的，当条件发生变化，则平衡就被破坏。直到在新的条件下建立新的平衡关系为止。五、过程的速率过程的速率是指单位时间里过程进行的变化量。它与过程的推动力成正比，与过程的阻力成反比。例如：液体的推动力是位差，传热过程中的推动力是温度差，吸收过程的推动力是浓度差或分压差。提高过程的推动力是提高过程速率的基本方法。六、单位制度1、绝对单位制和重力单位制〔工程单位〕绝对单位制以长度、质量、时间为基本量；重力单位制以长度、时间和力为基本量。两者的主要区别在于绝对单位制以质量为基本量，其单位为基本单位，力〔或重量〕的单位为导出单位；重力单位制以力〔或重量〕为基本量，其单位为基本单位，质量的单位为导出单位。力和质量的关系用牛顿第二运动定律相关联，即F=ma式中F—作用于物体上的力；m—物体的质量；a—物体在作用力方向上的加速度。上述两种单位制度中又有米制单位与英制单位之分。两种单位制度中米制与英制的基本单位列于下表。两种单位制度中的米制与英制的基本单位 基本物理量单位制度长度〔L〕时间〔T〕力或重力〔F〕质量〔M〕绝对单位制度cgs制cmsg--mks制mskg--英制ftslb--重力单位制度〔工程单位制〕米制ms--kgf英制fts--lb(f)2、国际单位制度〔SI制〕1960年10月第十一届国际计量大会通过了一种优越性较大的新单位制度，称为国际单位制度，其代号为SI，它是mks制的引伸。由于SI制的"统用性"和"一贯性"的优点，在国际上迅速得到推广。SI中任何一物理量只有一个单位，但重力单位制就有所不同，例如在重力单位制中，热量单位为kcal〔千卡〕。功的单位为kgf·m，而热量和功是本质相同的物理量，计算时必须采用“热当量：〔即1kcal=427kgf·m〕来换算使之统一，但在SI中热量与功都采用同一单位，即J〔焦耳〕。SI基本单位为7种，化工常用5种分别是：长度：米〔m〕质量：千克〔Kg〕时间：秒〔s〕温度：开尔文〔K〕物质量：摩尔〔mol〕七、单位换算常用物理量的单位换算关系如下:1、重力加速度：g=m/s2(SI制)=981cm/s2、质量：1kg=t(吨)=ib2、长度：1in(英寸)=0.0254m(米)=0.073333ft(英尺)=0.02778yd(码)3、力：1N(牛顿)=1kg·m/s2=kgf4、压强：1Pa(帕)=1N/m2=1×10-5×10-5kgf/cm2×10-5mmH2mmHg5、功、能和热：1J=1N·×10-7kw·h=kgf·m×10-4kcal6、功率：1W(瓦特)=1J/s=kgf·×10-3kcal/s7、温度：K〔开尔文〕=°+℃第二章流体流动常识第一节流体的密度1、定义：单位体积流体所具有的质量称为流体的密度，其表达式为：2、某状态下理想气体的密度：M—气体的分子量R—气体常数，其值为8.315J/〔mol·K〕如为混合气体则M为混合气体的平均分子量MmMi气体混合物中各组分的分子量yi气体混合物中各组分的摩尔分率对于一定质量的理想气体。其体积、压强和温度之间的变化关系为：p—气体的绝对压强，Pa；T—气体的绝对温度，K；V—气体的体积，m3；第二节流体的静压强1、定义：在静止的流体内，单位面积上所受的压力，称为静压强，简称压强，定态流动的流体在管路中同一位置的压强也可视为静压强，其表达式为：p=ΔP/ΔA(Pa或N/㎡)p—流体的静压强，Pa；P—垂直作用于流体外表上的压力，N；A—作用面的面积，m2。2、常用压强单位之间的换算关系：1atm〔标准大气压〕22×105Pa工程上为了使用和换算方便，常将1kgf/cm2近似地作为1个大气压，称为1工程大气压。于是1at=1kgf/cm2=mmHg=10mH2O=bar=×104Pa3．压强的不同表示方法(1)绝对压强：以绝对零压作起点计算的压强,称为绝对压强，是流体的真实压强。(2)表压强：流体的压强可用测压仪表来测量。当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强，即：表压强=绝对压强－大气压强(压力表的度量)(3)真空度：当被测流体的绝对压强小于外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于大气压强的数值，称为真空度，即：真空度=大气压强－绝对压强〔真空表的度量〕显然，设备内的流体的绝对压强愈低，则它的真空度就愈高。真空度又是表压强的负值。绝对压强，表压强，真空度之间的关系可用以下图表示。注：外界大气压强随大气的温度、湿度和所在地区的海拔高度而变。第三节流体的流量与流速一、流量：单位时间内流过管道任一截面的流体量，称为流量。假设流量用体积来计量，则称为体积流量，以Vs表示，单位为m3/s。假设流量用质量来计量，则称为质量流量，以ωs表示，单位为㎏/s。体积流量与质量流量的关系为：ωs=Vs·ρ二、流速：单位时间内流体在流动方向上所流过的距离，称为流速，以u表示，单位为m/s。流体在管道任一截面上各点的流速沿管径而变化，所以在工程计算上通常用整个管截面上的平均流速来表示流体的流速，其表达式为：三、流体输送管路直径的选择：流量一般为生产任务所决定，所以关键在于选择合适的流速。假设流速太大，管径虽然可以减小，但流体流过管道的阻力增大，水泵的动力就大，操作费随之增加。反之，流速选得太小，操作费可以相应减小，但管径增大，管路的基建费用随之增加。所以当流体以大流量在长距离的管路输送时，需根据具体情况在操作费用与基建费用之间通过经济权衡来确定适宜的流速。车间内部的工艺管线，通常较短，管内流速可选用经验数据。一般管道的截面均为圆形，假设以d表示管道内径，则内径、流量、流速之间的关系如下：某些流体在管道中的常用流速范围流体的类别及情况流速范围，m/s自来水〔3×105Pa左右〕水及低粘度液体〔1×105～1×106Pa〕高粘度液体工业供水〔8×105Pa以下〕锅炉供水〔8×105Pa以下〕饱和蒸汽20～40过热蒸汽30～50蛇管、螺旋管内的冷却水低压空气12～15高压空气15～25一般气体〔常压〕10～20鼓风机吸入管10～15鼓风机排出管15～20离心泵吸入管〔水一类液体〕离心泵排出管〔水一类液体〕往复泵吸入管〔水一类液体〕往复泵排出管〔水一类液体〕液体自流速度〔冷凝水等〕真空操作下气体流速＜10第四节流体基本方程式一、静力学基本方程式：，以此方程式为依据可设计制造液柱压差计，来测量流体的压强或压强差，较典型的有U管压差计和微差压差计；也可用来测量静止液体的液位高度；还可以用来计算液封的高度。二、流体流动连续性方程式：1、对于定态流动系统：2、对于不可压缩流体：三、柏努利方程柏努利方程反映了流体在流动过程中，各种形式机械能的相互转换关系。1、不可压缩实际流体的柏努利方程式因实际流体具有粘性，在流动过程中必消耗一定的能量。根据能量守恒原则，能量不可能消失，只能从一种形式转变为另一种形式，这些消耗的机械能转变成热能，此热能不能再转变为用于流体输送的机械能，只能使流体的温度升高。从流体输送角度来看，这些能量是“损失”掉了。将流体损失的能量用ΣWf表示。则柏努利方程式可表示为2、理想流体的机械能衡算理想流体是指没有粘性〔即流动中没有摩擦阻力〕的不可压缩流体。这种流体实际上并不存在，是一种假想的流体，但这种假想对解决工程实际问题具有重要意义。对于理想流体又无外功加入时，柏努利方程式可简化为3、柏努利方程的应用柏努利方程与连续性方程是解决流体流动问题的基础，应用柏努利方程，可以解决流体输送与流量测量等实际问题。在用柏努利方程解决问题时，一般应先根据实际画出流动系统的示意图，标明流体的流动方向，定出上、下游截面，明确流动系统的衡算范围。解题时需注意以下几个问题：〔1〕截面的选取：①与流体的流动方向相垂直；②两截面间流体应是定态连续流动；③截面宜选在已知量多、计算方便处。〔2〕基准水平面的选取：位能基准面必须与地面平行。为计算方便，宜于选取两截面中位置较低的截面为基准水平面。假设截面不是水平面，而是垂直于地面，则基准面应选管中心线的水平面。〔3〕单位保持一致，尤其在计算截面上的静压能时，p1、p2不仅单位要一致，同时表示方法也应一致，即同为绝压或同为表压。第五节流体在管路内的流动阻力流动阻力的大小与流体本身的物理性质、流动状况及壁面的形状等因素有关。化工管路系统主要由两部分组成，一部分是直管，另一部分是管件、阀门等。相应流体流动阻力也分为两种：1、直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力；2、局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。第三章化工用泵泵是液体的一种”增能”机械，是将机械能转换成被输送液体的静压能和动能的设备，使被输送液体获得能量后，输送到一定压力、高度或距离的场合，这就是泵的主要作用。第一节泵的分类按其作用原理可分为以下三大类：1〕容积式泵：依靠连续或间歇地改变工作室容积来压送液体。一般使工作室容积改变的方式有往复运动和旋转运动。如往复式活塞泵、柱塞泵、隔膜泵属于前一种；齿轮泵、滑片泵、螺杆泵属于后一种。2〕叶片式泵：依靠工作叶轮的旋转运动将能量传递给被输送液体。如离心泵、混流泵、轴流泵、漩涡泵等。3〕其它类型泵：如喷射泵、水锤泵、电磁泵等。喷射泵是依靠调整流体的动能转变为静压能的作用，到达输送流体的目的；水锤泵是利用水流本身的位差能输送液体，而不需其它外界能量；电磁泵则是利用电磁力的作用来输送液体的。第二节离心泵离心泵结构简单，操作容易，流量易于调节和自控；流量均匀效率高；流量和压头的适用范围较广，且能适用于多种特殊性质物料，因此在工业生产中普遍被采用。一、离心泵的主要部件和工作原理1．离心泵的主要部件离心泵由两个主要部分构成：一是包括轴和轴承的旋转部件，它们安装在机座上，前端安装叶轮，后端用联轴器与电机相联，电机带动泵轴旋转；另一是由泵壳、填料函和轴承组成的静止部件。但其中主要的部件是叶轮和泵壳。离心泵的叶轮〔1〕叶轮：叶轮是离心泵的核心部件，由6～12片的后弯叶片组成。离心泵的叶轮a、按其机械结构可分为闭式、半闭式和开式三种。闭式叶轮适用于输送清洁液体；半闭式和开式叶轮适用于输送含有固体颗粒的悬浮液，这类泵的效率低。b、按吸液方式不同可将叶轮分为单吸式与双吸式两种，单吸式叶轮结构简单，液体只能从一侧吸入。双吸式叶轮可同时从叶轮两侧对称地吸入液体，它不仅具有较大的吸液能力，而且基本上消除了轴向推力。c、根据叶轮上叶片的几何形状，可将叶片分为后弯、径向和前弯三种，由于后弯叶片有利于液体的动能转换为静压能，故而被广泛采用。〔2〕泵壳：通常制成蜗牛形，故称为蜗壳。叶轮在泵壳内沿着蜗形通道逐渐扩大的方向旋转，愈接近液体的出口，流道截面积愈大。液体从叶轮外周高速流出后，流过泵壳蜗形通道时流速将逐渐降低，因此减少了流动能量损失，且使部分动能转换为静压能。所以泵壳不仅是聚集由叶轮流出的液体的部件，而且又是一个转能装置。为了减少液体直接进入泵壳时因碰撞引起的能量损失，在叶轮与泵壳之间有时还装有一个固定不动而带有叶片的导轮，由于导轮具有假设干逐渐转向和扩大的流道，使部分动能可转换为静压能，且可减少能量损失。〔3〕泵轴：位于叶轮中心且与叶轮所在平面垂直的一根轴。它由电机带动旋转，以带动叶轮旋转。由于泵轴转动而泵壳固定不动，在轴和泵壳的接触处必然有一定间隙。为防止泵内高压液体沿间隙漏出，或防止外界空气从相反方向进入泵内，必须设置轴封装置。离心泵的轴封装置有填料函或机械〔端面〕密封。填料函是将泵轴穿过泵壳的环隙作成密封圈，于其中装入软填料〔如纤维、塑料、浸油或涂石墨的石棉绳等〕。机械密封是由一个装在转轴上的动环和另一固定在泵壳上的静环所构成。两环的端面借弹簧力互相贴紧而作相对转动，起到了密封的作用。机械密封适用于密封较高的场合，如输送易燃、易爆、易腐蚀及有毒的液体。2．离心泵的工作原理离心泵在启动前需先向壳内充满被输送的液体，启动后泵轴带动叶轮一起旋转，迫使叶片间的液体旋转，液体在离心力作用下自叶轮中心被甩向外周并获得了能量，使流向叶轮外周的液体的静压强增高，流速增大，可高达15-25m/s。液体离开叶轮进入泵壳后，因壳内流道逐渐扩大而使液体减速，部分动能转换成静压能。于是，具有较高压强的液体从泵的排出口进入排出管路，被输送到所需的场所。当液体自叶轮中心甩向外周时，在叶轮中心产生低压区。由于贮槽液面上方的压强大于泵吸入口的压强，致使液体被吸进叶轮中心。因此只要叶轮不断地旋转，液体便连续地被吸入和排出。由此可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮，液体在离心力的作用下获得了能量以提高压强。二、离心泵的性能参数各类泵在出厂前都钉有一个铭牌。铭牌上刻着该台泵的型号、流量、扬程、转数、轴功率和效率等有关泵性能的指标。这些指标称为泵的性能参数，它表示泵在这些规定条件下运转时最经济合理。1、泵的流量：它是指单位时间内泵向管路输送的液体体积，它说明了泵输送液体量的能力。泵的流量取决于叶轮的大小、转速，叶轮越大、转速越快，则泵的流量越大，常用单位m3/h或l/s。2、泵的扬程：又称泵压头，它是指泵对单位重量〔1N〕液体所能提供的有效能量，其单位为[m液柱]。泵的扬程与叶轮的结构、大小和转速有关。应当注意，离心泵的扬程与升扬高度〔举升高度〕不同，泵的升扬高度是指泵将液体从低处送到高处的垂直高度。只有泵的进出口容器都处于0.1MPa，进出口管径相同及管路阻力可忽略不计，泵的扬程才与举升高度相等。3、泵的功率和效率泵的功率又称为泵的轴功率，它是指泵在单位时间内从电机处获得的能量。泵本身不会产生能量，它之所以能使液体增加能量，是靠电动机带动泵轴旋转，从电动机处获得了能量。其大部分传递给了液体，提高液体的能量；另一部分则在运转过程中被损耗。液体真正获得的功率称为有效功率。泵的效率〔η〕即是指泵的有效功率和轴功率的比值。即泵在运转过程中损失的能量越多，液体得到的能量就越少，其效率就越差。4、泵的特性曲线图讨论:①从H~Q特性曲线中可以看出，随着流量的增加，泵的压头是下降的，即流量越大，泵向单位重量流体提供的机械能越小。但是，这一规律对流量很小的情况可能不适用。②轴功率随着流量的增加而上升，所以大流量输送一定对应着大功率的配套电机。另外，这一规律还提示我们，离心泵应在关闭出口阀的情况下启动，这样可以使电机的启动电流最小。③泵的效率先随着流量的增加而上升，到达一最大值后便下降，根据生产任务选泵时，应使泵在最高效率点附近工作，其范围内的效率一般不低于最高效率点的92%。④离心泵的铭牌上标有一组性能参数，它们都是与最高效率点对应的性能参数。注：泵的铭牌和特性曲线上的参数是用20℃三、离心泵常用概念：1、气蚀：离心泵运转时，叶轮中心附近形成低压区，当叶片入口附近的最低压强等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体将在该处气化并产生气泡，它随同液体从低压区流向高压区；在高压作用下迅速凝结或破裂，此时周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占据的空间，在冲击点处产生几万kpa的压强，冲击频率可高达几万次之多；由于冲击作用使泵体震动并产生噪音，长期震动损坏泵体。这种现象称为气蚀现象。气蚀现象发生时泵的流量、压头及效率下降，严重时，则泵不能正常工作。一个原先操作正常的泵也可能由于操作条件的变化而产生汽蚀，如被输送物料的温度升高，或吸入管线部分堵塞。2、气缚：离心泵在启动时，假设泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。此种现象称为气缚，表示离心泵无自吸能力，所以在启动前必须向壳内灌满液体。3、允许吸上高度：又称允许安装高度，是指泵的吸入口与吸入贮槽液面间可允许到达的最大垂直距离，4、离心泵的串联：两台型号相同的泵串联操作，两台泵的总压头低于单台泵压头的两倍5、离心泵的并联：两台型号相同的泵并联操作，两台泵的总流量低于单台泵流量的两倍。四、离心泵的分类1、国产离心泵按照输送液体的性质可分为以下四种：〔1〕清水泵：适用于输送清水或物性与水相近、无腐蚀性且杂质较少的液体。结构简单，操作容易。〔2〕耐腐蚀泵：用于输送具有腐蚀性的液体，接触液体的部件用耐腐蚀的材料制成，要求密封可靠。〔3〕油泵：输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。〔4〕杂质泵：输送含固体颗粒的液体、粘稠的浆液，叶轮流道宽，叶片数少。2、按照泵的吸入方式可将离心泵分为单吸泵和双吸泵两类。3、按照泵的叶轮数来分，可分为单级泵和多级泵两类。五、离心泵的运行与维护1、离心泵的试车离心泵安装完毕之后，在正式投产前，必须进行试车；其目的是检查和消除在安装过程中没有发现的问题，使泵在正式投产以后能正常运转。试车前要与有关部门〔调度、电气、供水〕取得联系，会同安装人员一起进行，以便相互配合；并且准备好维修工具和必要的零件，以便发生问题能及时处理。试车前必须首先检查安装质量，并作好记录。检查项目和试车步骤如下：①检查地脚螺栓及泵体与机座的联接螺栓是否紧固；②向轴承箱内加入适量润滑油，检查是否漏油；③由检修人员解开联轴器螺栓，启动电机看是否与泵的工作叶轮转向一致，并空转4小时，如无异常联上螺栓〔严防电机带动泵空转，否则零件之间干摩擦会造成损坏；④用手转动泵轴进行盘车，应无轻重不均的感觉，同时要检查两半联轴器的联接情况，泵轴和电机轴是否“同轴”，填料压盖要压正无歪斜；⑤检查冷却水系统应无堵塞，无泄漏；⑥热油泵起动前一定要暖泵，一般预热速度不超过每小时50℃；⑦关闭出口阀，打开排气阀和入口阀，向泵内注满输送液体，打开真空表或压力表阀门，启动电机，过2-3秒后慢慢打开出口阀；观察压力表和真空表的数值；到达要求后，要检查轴承温度。一般滑动轴承温度不大于65℃；滚动轴承温度不大于70℃⑧机械密封泄漏不超过10滴/分钟；软填料密封不超过20滴/分钟；⑨耐酸泵试车启动时不要关闭出口阀，使出口阀全开，防止因酸液在泵壳内搅动升温而加强对泵的腐蚀；⑩离心泵试车合格后，填写合格证，办理验收合格证要经有关人员签字后存入技术档案待查。2、离心泵的操作顺序：①加油：启泵前通过视镜检查轴承箱润滑油位是否在规定范围内，需要时加油。②预热。对于输送高温液体的泵〔如热油泵、高温水泵等〕，因此种泵是根据操作温度设计的，在低于操作温度时，由于金属材料热胀冷缩的原因，各部零件的尺寸以及它们之间的间隙都要发生变化，所以不预热就起动泵必然会造成损坏。要采取慢速均匀的预热方法，一边预热一边盘车。③灌液。关闭出口阀，打开入口阀和排气阀，向泵内注满输送液体；如泵体有冷却设施，应打开冷却介质进出口阀，使介质正常流动。④盘车。为了使零件均匀加热，而且要检查泵是否正常〔如轴承的润滑情况，是否有卡轴现象，泵是否有堵塞或冻结，密封是否泄漏等〕。因轴上叶轮自重的影响，轴中间产生一定的挠度，特别是多级泵，所以对备用泵也要经常盘车，每次转180°为好。⑤启泵。打开泵出口压力表，观察压力表指示是否到达规定值，压力稳定且运转无噪音后，缓慢开大出口阀门，观察泵运转情况及压力稳定情况，如无噪音，电机轴承温度正常，密封不泄漏等。关闭出口阀启泵的目的是使泵的起动功率最小，减小电动机的起动电流。但不能关闭时间太长，否则泵内液体由于叶轮搅动而变热，使温度很快升高，容易产生汽蚀。起动后就要慢慢开大出口阀门。轴流泵和旋涡泵因打开出口阀功率小，所以要先打开出口阀门后再起动电机。对耐酸泵为了减少腐蚀，也采用先开出口阀后启动电机。⑥停泵。关闭泵出口阀门，停止离心泵的运转；关闭泵进口阀门，打开排气阀及低点倒淋阀，排净泵内介质。如作备机可不关冷却水。如检修或停车期间除电机断电外，还需将冷却水关闭，但在冬季要注意冷却水管线的防冻，必要时可以用氮气将泵内介质吹净防冻。3、离心泵运行注意事项：①泵在正常运转调节流量时，可通过出口阀来调节，要注意泵体及介质温度的变化，但不能采用减小泵吸入管路阀门开度的方法减小流量，否则会造成泵吸入口真空度提高警惕而使泵产生汽蚀；②操作过程中，要严格遵守操作规程，注意轴承温度，经常注入或更换清洁的润滑油或润滑脂；注意轴承内不要混入杂质或水，才能保证轴承的使用寿命，到达安全运转的目的；③要注意压力表和真空表的读数是否正常，发现问题要找出原因，及时处理；④泵内无介质绝对不能起动泵干转，否则零件之间发生干摩擦，容易磨损，甚至由于干摩擦温度急速上升使金属熔化，停车后产生“抱轴”或烧坏的现象；⑤假设离心泵出口管没装单向阀，停泵时要先逐渐关闭出口阀门，然后停止电机。如果先停止电机就会使高压液体倒灌而使泵叶轮倒转，引起叶轮螺母松脱，叶轮与泵轴松脱等现象引起事故；⑥室外的泵在冬季短时间停车要采取保温措施，防止泵因液体结冻而胀坏。长时间停车必须把泵内的液体和冷却系统的水全部放净，必要时可用气体吹扫，以免冻裂泵壳；⑦两泵间相互切换时，要先通知控制室人员，然后按正常顺序启动备机，再停止主机运转。4、离心泵常见故障及故障原因分析离心泵在运行过程中会经常发生故障，同一故障现象可能是由于不同原因造成的，应根据具体情况分析找出故障原因，并有针对性地采取措施排除故障。①故障的种类：性能故障；腐蚀或机械磨损故障；密封损坏故障；机械故障。②故障的原因：a.由于吸入管路的法兰联接不严，空气进入泵的吸入端；b.未灌泵或灌泵没排净气体，管内存有气体或泵壳内存有气体；c.吸入管夜工阀未打开或阀阀失灵，吸入底阀或滤网被堵塞；d.吸入管底阀失灵不关闭或关闭不严，灌泵时液体倒流灌不满；e.液面降低，吸入管口淹没深度不够，安装高度超过泵的允许吸上高度；f.被吸入液体的液面压力下降，或液体温度升高；g.泵的转速不够或电动机反转；h.叶轮松脱或叶轮装反了，叶轮严重腐蚀；i.泵的排出端压力超出设计压力，造成反压过高；j.由于液体温度降低粘度增大，或超过设计时的粘度；k.由于调节阀开度太小或单向阀失灵，管路堵塞等原因，使泵的排除管路阻力增大；l.排出管路中有气囊；m.由于叶轮吸进粘杂物使叶轮堵塞，或多级泵的中间级堵塞；n.转子不平衡，或轴弯曲变形；o.泵轴或电机轴不同轴，对轮不对正；p.机座的地脚螺栓松动，或地基基础薄弱；q.轴瓦或滚动轴承损坏，轴瓦太紧或间隙过大；r.叶轮的口环严重磨损，间隙太大；s.填料函压的过紧，填料密封损坏，或轴套磨损；t.填料材料选择不当，填料或水封环安装不合适；u.机械密封选型不合适或安装不合格，造成机械密封损坏；v.冷却系统结垢、堵塞，使冷却水供给不足或中断；w.轴瓦或轴承内进入尘埃、赃物或腐蚀性液体。第三节其它类型的泵一、往复泵往复泵装置简图泵缸;2往复泵装置简图泵缸;2—活塞;3—活塞杆;4—吸入阀;5—排出阀1〕往复泵的结构如下图，主要部件包括：泵缸；活塞；活塞杆；吸入阀、排出阀。其中吸入阀和排出阀均为单向阀。2〕工作原理：①活塞由电动的曲柄连杆机构带动，把曲柄的旋转运动变为活塞的往复运动；或直接由蒸汽机驱动，使活塞做往复运动；②当活塞从左向右运动时，泵缸内形成低压，排出阀受排出管内液体的压力而关闭；吸出阀由于受池内液压的作用而打开，池内液体被吸入缸内；③当活塞从右向左运动时，由于缸内液体压力增加，吸入阀关闭，排出阀打开向外排液。2．流量的固定性：往复泵的瞬时流量虽然是不均匀的，但在一段时间内输送的液体量却是固定的，仅取决于活塞面积、冲程和往复频率——流量的固定性。3．往复泵的压头因为是靠挤压作用压出液体，往复泵的压头理论上可以任意高。但实际上由于构造材料的强度有限，泵内的部件有泄漏，故往复泵的压头仍有一限度。而且压头太大，也会使电机或传动机构负载过大而损坏。4．往复泵的操作要点和流量调节往复泵适用于所需压头较高的液体输送。往复泵可用以输送粘度很大的液体，但不宜直接用以输送腐蚀性的液体和有固体颗粒的悬浮液，因泵内阀门、活塞受腐蚀或被颗粒磨损、卡住，都会导致严重的汇漏。〔1〕由于往复泵是靠贮池液面上的大气压来吸入液体，因而安装高度有一定的限制。〔2〕往复泵有自吸作用，启动前无需要灌泵。〔3〕一般不设出口阀，即使有出口阀，也不能在其关闭时启动。〔4〕往复泵的流量调节方法：①用旁路阀调节流量。泵的送液量不变，只是让部分被压出的液体返回贮池，使主管中的流量发生变化。显然这种调节方法很不经济，只适用于流量变化幅度较小的经常性调节。②改变曲柄转速：因电动机是通过减速装置与往复泵相连的，所以改变减速装置的传动比可以很方便地改变曲柄转速，从而改变活塞自往复运动的频率，到达调节流量的目的。二、计量泵在工业生产中普遍使用的计量泵是往复泵的一种，它正是利用往复泵流量固定这一特点而发展起来的。它可以用电动机带动偏心轮从而实现柱塞的往复运动。偏心轮的偏心度可以调整，柱塞的冲程就发生变化，以此来实现流量的调节。计量泵主要应用在一些要求精确地输送液体至某一设备的场合，或将几种液体按精确的比例输送。如化学反应器一种或几种催化剂的投放，后者是靠分别调节多缸计量泵中每个活塞的行程来实现的。三、水环真空泵1、水环真空泵的工作原理又称液环泵，主要用来抽真空或输送气体；叶轮偏心地安装在泵壳内，并在泵缸内引进一定量的液体，当叶轮旋转时，由于离心力的作用，将液体甩向四周，形成一个贴在泵缸内外表的液环。由于叶轮偏心，在叶轮与液环之间形成一个月牙形的空间，此空间又被叶轮的叶片分成假设干个容积不等的小空间。在月牙空间泵的两端右半侧开设镰刀形的吸入口，左半侧开设比吸入口较小的镰刀形排出口。当叶轮旋转时，右侧空间因真空吸入气体，而被吸入的气体由叶片带到左侧时，因容积逐渐缩小气体被排出。这样连续不断地运行就使气体从右侧吸入口不断吸入，从左侧排出口不断的排出，从而到达了抽真空或压缩气体的目的。随着气体的排出，同时也夹带一部分液体被排出，所以必须在吸入口补充相当量的液体，使液环保持恒定的体积，并借以带走因液体扰动所产生的热量。到达冷却的目的。液环泵工作时，因叶片不停地搅动液体，使机械能转变为热能，这部分能量仅使液体略有升温，并没有对气体作功，因此损失一部分能量，使液环泵的效率下降。所以一般液环泵的效率都不超过50％。为了防止损失过大，叶轮的旋转速度限制在15m/s以下，并应采用粘度较小的液体，用于抽真空时采用水即可。2、水环真空泵按不同结构可分成如下几种类型：①单级单作用水环泵：单级是指只有一个叶轮，单作用是指叶轮每旋转一周，吸气、排气各进行一次。这种泵的极限真空较高，但抽速和效率较低。②单级双作用水环泵：单级是指只有一个叶轮，双作用是指叶轮每旋转一周，吸气、排气各进行二次。在相同的抽速条件下，双作用水环泵比单作用水环泵大大减少尺寸和重量。由于工作腔对称分布于泵轮毂两侧，改善了作用在转子上的载荷。此种泵的抽速较大，效率也较高，但极限真空较低。③双级水环泵双级水环真空泵大多是单作用泵串联而成。实质上是两个单级单作用的水环泵的叶轮共用一根心轴联接而成。它的主要特点是在较高真空度下，仍然具有较大的抽速，而且工作状况稳定。3、水环真空泵和其它类型的机械真空泵相比有以下优点：①结构简单，制造精度要求不高，容易加工。操作简单，维修方便。②结构紧凑，泵一般与电动机直联，转数较高。用较小的结构尺寸，可以获得较大的排气量。③泵腔内没有金属摩擦外表，无须对泵内进行润滑。转动件和固定件之间密封可直接由水封来完成。④泵腔内压缩气体过程温度变化很小，可认为是等温压缩，故可以抽除易燃、易爆的气体。⑤由于没有排气阀及摩擦外表，故可以抽除带尘埃的气体、可凝性气体及气水混合物。4、水环真空泵的缺点：①效率低，一般在30％左右，较好的可达50％。②真空度低。这不仅是因为受到结构上的限制，更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。总的说来，由于水环真空泵具有等温压缩和用水作封液，可以抽除易燃、易爆及腐蚀性气体，还可以抽除含有灰尘和水分的气体等突出优点，所以得到了广泛的应用。5、水环式真空泵的使用水环泵不允许在无水或少水情况下起动，否则会导致泵内零件磨损而引起发热或间隙增大，这样会降低泵的性能。也不允许在高真空下直接起动，防止起动困难和电流过大。①起动。按常规检查泵的各部位情况如手盘车、润滑情况、填料松紧程度如何等。一切正常方可启动。准备完毕后，向泵内、水箱中注水。关闭进气管上的阀门，否则吸进的气体会把水环猛地压向排气孔，使水环难以形成，然后开动电机，打开进气管上的阀门。调节进气管路上的阀门和排气管路上的阀门，使之到达所要求的工况。调节水箱向泵内的供水量，使其在要求的工况运转的消耗功率最小。调节填料函供水量，使之在保证填料密封条件下，水量消耗最小。如果真空泵在工作时发出异常的声音，而且又伴随着功率消耗增大，说明了泵出了故障，要停车检修。②停泵。首先将进气管上的阀门关闭，如果排气管路上有阀门也应关上，然后关闭电机。停止向填料函和水箱供水。如停泵时间较长，须将泵和水箱内的水放出，以防止生锈和冻坏。③运行中要正确调整补充水量，过大或过小的补充水量对泵的性能和运行状况都有较大的影响。要经常检查各种检测仪表的读数是否正常，特别是转速和轴功率是否稳定。轴承温度不得比周围温度高35℃，最高温度不得超过60四、屏蔽泵1、屏蔽泵的工作原理图-普通屏蔽泵外型图图-屏蔽泵结构图普通离心泵的驱动是通过联轴器将泵的叶轮轴与电动轴相连接，使叶轮与电动机一起旋转而工作，而屏蔽泵是一种无密封泵，泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内，此压力容器只有静密封，并由一个电线组来提供旋转磁场并驱动转子。这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置，故能做到完全无泄漏。屏蔽泵把泵和电机连在一起，电动机的转子和泵的叶轮固定在同一根轴上，利用屏蔽套将电机的转子和定子隔开，转子在被输送的介质中运转，其动力通过定子磁场传给转子。2、结构特点：屏蔽泵具有以下两个不同于其它泵的结构1〕滑动轴承由于转子较长，屏蔽泵需设前后两个滑动轴承座。这两个轴承要求精确对中。如果对中不佳，轴承很容易碎裂。由于石墨材质相对较软，因此屏蔽泵的滑动轴承较多地采用石墨材质。石墨滑动轴承与外表堆焊钨、铬、钴等硬质合金或等离子喷涂氮化硅一类硬质合金制成的轴套组成摩擦副，使用寿命可达一年以上。

2〕屏蔽套

屏蔽泵通常有两个屏蔽套，即定子屏蔽套和转子屏蔽套。用来防止工作介质浸入定子绕组和转子铁芯，其厚度一般为0.4～0.7mm3、屏蔽泵的优缺点1〕屏蔽泵的优点

①全封闭。结构上没有动密封，只有在泵的外壳处有静密封，因此可以做到完全无泄漏，特别适合输送易燃、易爆和有毒、腐蚀性及放射性液体。

②安全性高。转子和定子各有一个屏蔽套使电机转子和定子不与物料接触，即使屏蔽套破裂，也不会产生外泄漏的危险。

③结构紧凑占地少。泵与电机系一整体，拆装不需找正中心。对底座和基础要求低，且日常维修工作量少，维修费用低。④运转平稳，噪声低，不需加润滑油。由于无滚动轴承和电动机风扇，故不需加润滑油，且噪声低。

⑤使用范围广。对高温、高压、低温、高熔点等各种工况均能满足要求。2〕屏蔽泵的缺点①由于屏蔽泵采用滑动轴承，且用被输送的介质来润滑，故润滑性差的介质不宜采用屏蔽泵输送。一般地适合于屏蔽泵介质的粘度为0.1～20mPa.s。②屏蔽泵的效率通常低于单端面机械密封离心泵，而与双端面机械密封离心泵大致相当。

③长时间在小流量情况下运转，屏蔽泵效率较低，会导致发热、使液体蒸发，而造成泵干转，从而损坏滑动轴承。④启泵前应将内部充满输送介质，并完全排气。防止干转损坏轴承。3、屏蔽泵操作时的注意事项

①一般的屏蔽泵采用输送的部分液体来冷却电机，且环隙很小，故输送液体必须洁净。对输送多种液体混合物，假设它们产生沉淀、焦化或胶状物，则此时选用屏蔽泵(非泥浆型)可能堵塞屏蔽间隙，影响泵的冷却与润滑，导致烧坏石墨轴承和电机。②屏蔽泵一般均有循环冷却管，当环境温度低于泵送液体的冰点时，则宜采用伴管等防冻措施，以保证泵启动方便。另外屏蔽泵在启动时应严格遵守出口阀和入口阀的开启顺序，停泵时先将出口阀关小，当泵运转停止后，先关闭入口阀再关闭出口阀。总之，采用屏蔽泵，完全无泄漏，有效地防止了环境污染和物料损失，只要选型正确，操作条件没有异常变化，在正常运行情况下，几乎没有什么维修工作量。注：甲醇精馏的加压塔进料泵、加压塔回流泵、常压塔回流泵、精甲醇泵均为不锈钢屏蔽泵五、潜水泵潜水泵是机电一体化设备，结构紧凑，工作时只需将潜水泵放入水中即可启开工作，安装简单，移动方便。在化工生产中起着重要作用。图-无堵塞排污潜水泵在应用中应注意以下几点：1、搞清电机的旋转方向，某些类型的潜水泵正转和反转时皆可出水，但反转时出水量小、电流大，其反转会损坏电机绕组。2、为防止潜水泵在水下工作时漏电而引发触电事故，应装有漏电保护开关。3、安装潜水泵时，电缆线要架空，电源线不要太长。机组下水时切勿使电缆受力，以免引起电源线断裂。4、潜水泵工作时不要沉入泥中，否则会导致电机散热不良而烧坏电机绕组。5、不要频繁地开关电机，这是因为电泵停转时会产生回流，假设立即开机，会使电机负载启动，导致启动电流过大而烧坏绕组。

6、切莫让电泵长期超负荷运转，不要抽含沙量大的水，电泵脱水运行的时间不宜过长，以免使电机过热而烧毁。7、平时多检查电机，如发现下盖有裂纹、橡胶密封环损坏或失效等，应及时更换或修复，以防水渗入机器。

第四章化工管路第一节阀门阀门是化工等装置中不可缺少的部分。使用不同种类的阀门，可起到控制流体的压力、流向、流量，也可起到截断或沟通管路、引出支路、降压、汽水别离等作用。化工厂中使用的阀门种类多，数量大，因此出故障的可能性也就大，这将影响装置的运行及安全。化工生产中的流体介质多是腐蚀性强、有毒或易燃易爆的，当阀门泄漏时，不仅浪费介质和能量，而且也常造成对环境的污染，甚至引发事故，因此掌握有关阀门的结构原理、适用范围及故障维修知识，使每一种阀门尽可能长期可靠地工作，对从事化工生产的人员是有益的。随着科学技术的进步，特别是新材料的出现，一些新结构的阀门已投入使用，它们性能好，寿命长，可满足生产发展的需要。一、阀门的分类阀门是管道或机器设备上起调节和控制流量、流动方向、压力等作用的装置，种类很多，分类如下。1、按用途分①截断阀类主要用于截断或接通介质流。包括闸阀、截止阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀等。②调节阀类主要用于调节介质的流量、压力等。包括调节阀、节流阀、减压阀等。③止回阀类用于阻止介质倒流。包括各种结构的上回阀。④分流阀类用于分配、别离或混合介质。包括各种结构的分配阀和疏水阀等。⑤安全阀类用于超压安全保护。包括各种类型的安全阀。2、按压力分①真空阀PN＜0.101325MPa(标准大气压)。②低压阀PN≤1.6MPa。③中压阀PN=2.5～6.4MPa。④高压阀PN=10～80MPa。⑤超高压阀PN≥100MPa。3、按工作温度分①高温阀t＞450℃②中温阀120℃＜t≤450③常温阀-30℃≤t≤120℃④低温阀t≤-30℃〔化工生产中t≤-204、其它分类方法阀门按阀体材料分为铸铁阀、铸钢阀、锻钢阀、硬聚四氯乙烯阀、陶瓷阀等；按驱动方式分为手动阀、电动阀、气动阀、液动阀等；按使用部门特点分为水暖用阀、电站用阀等。二、阀门的基本参数阀门参数是说明阀门性能的量。基本参数有公称通径和公称压力。1、公称通径：指阀门与管道连接处以通道的名义直径，用DN表示。多数情况下DN即连接处通道的实际直径。2、公称压力：是阀门名义上能承受的压力，用PN表示。公称压力也是人为规定的，其目的是与公称通径的规定相一致的。公称压力的数值是阀门型号中的一项内容，位于型号中横线后，即型号中的第六单元。型号中的压力单位是工程大气压。三、阀门型号的表示方法〔JB308-75机械工业部标准〕11345672阀门型号由七个单元组成，各单元代表的意义及位置如下：第一单元表示类型，称为类型代号，用汉语拼音字母表示，见下表。阀门类型代号类型代号类型代号闸阀Z旋塞阀X截止阀J止回阀H节流阀L安全阀A球阀Q减压阀Y蝶阀D疏水阀S隔膜阀G柱塞阀U第二单元表示驱动方式，称为驱动方式代号，用一位阿拉伯数字表示，见下表。阀门驱动方式代号驱动方式代号驱动方式代号电磁动0伞齿轮5电磁-液动1气动6电-液动2液动7蜗轮3气-液动8正齿轮4电动9对于使用手轮、手柄和扳手驱动的阀门以及安全阀、减压阀、疏水阀省略单元代号，故上表内无规定。对于气动或液动的阀，常闭式用6B、7B表示，常开式用6K、7K表示。第三单元为连接形式代号，表示阀门与管道或设备接口的连接形式，用一们阿拉伯数字表示，见下表。阀门连接形式代号连接形式代号连接形式代号内螺纹1焊接6外螺纹2对夹7法兰3卡箍8法兰4卡套9法兰5法兰连接代号3仅用于双弹簧安全阀。法兰连接代号5仅用于杠杆式安全阀。单弹簧安全阀及其它类别阀门，系法兰连接时采用代号4。焊接连结包括对焊和承插焊。4、第四单元表示阀门的结构形式，称为结构形式代号，用一位阿拉伯数字表示。由于阀门种类多，以及同类型阀门结构形式差异的多样性，10个不同的一位阿拉伯数码不能与各种结构形式一一对应，因而对不同类型的阀门，同一位阿拉伯数码〔代号〕所代表的结构意义可不相同，见下表。闸阀结构形式代号闸阀结构形式代号明杆楔式弹簧闸板0刚性单闸板1双闸板2平行式单闸板3双闸板4暗杆楔式单闸板5双闸板6截止阀和节流阀结构形式代号截止阀和节流节流阀结构形式代号直通式1角式4直流式5平衡直通式6直角式7球阀结构形式代号球阀结构形式代号浮动直通式1L形三通式4T形5固定直通式7蝶阀结构形式代号蝶阀结构形式代号杠杆式0垂直板式1斜板式3隔膜阀结构形式代号隔膜阀结构形式代号屋脊式1截止式3闸板式7旋塞阀结构形式代号旋塞阀结构形式代号填料式直通式3T形三通式4四通式5油封式直通式7T形三通式8止回阀结构形式号止回阀结构形式代号升降直通式1立式2旋启单瓣式4多瓣式5双瓣式6安全阀结构形式代号安全阀结构形式代号弹簧式封闭带散热片全启式0微启式1全启式2带扳手双联弹簧微启式3全启式4微启式7不封闭全启式8微启式5带控制机构全启式6脉冲式9注：杠杆式安全阀在类型代号前加“G”汉语拼音字母。未规定结构形式数字代号。减压阀结构形式代号减压阀结构形式代号薄膜式1弹簧薄膜式2活塞式3波纹管式4杠杆式5疏水阀结构形式代号疏水阀结构形式代号浮球式1钟形浮子式5双金属式7脉冲式8热动力式95、第五单元表示阀门的阀座密封面材料或衬里阀的衬里材料，其代号用汉语拼音字母表示，见下表。阀座密封面或衬里材料代号阀座密封面或衬里材料代号铜合金T渗氮钢D橡胶X硬质合金Y尼龙塑料N衬胶J氟塑料F衬铅Q锡基轴承合金〔巴氏合金〕B塘瓷C合金钢H渗硼钢P注：由阀体直接加工的阀座密封面材料代号用“W”表示，当阀座和阀瓣〔闸板〕密封面材料不同时，用低硬度材料代号表示〔隔膜阀除外〕。6、第六单元，表示阀门的公称压力数值，按JB74-59《管路附件公称压力，试验压力和工作压力》的规定。用于电站工业的阀门，当介质最高温度超过530℃时，按JB74-59第5条的规定标注工作压力。压力单位是0.1MPa〔kgf/cm27、第七单元表示阀体材料，用汉语拼音字母表示，见下表。。阀体材料代号阀体材料代号灰铸铁Z1Cr5MoI可锻铸铁K1Cr18Ni9TiP球墨铸铁Q1Cr18Ni12Mo2TiR铜及铜合金T12Cr1Mo1VVWCB碳素钢C高硅铸铁G8、阀门型号例如：1〕Z944T-10表示：电动机驱动、法兰连接的明杆平行式双闸板闸阀，密封面材质是铜合金，公称压力PN为1MPa〔10kgf/cm2〕，阀体材料为灰铸铁。2〕J41W-16表示：手动、法兰连接、直通式、由阀体直接加工出密封面的截止阀、公称压力为1.6MPa〔16kgf/cm2〕,阀体材料为灰铸铁。四、几种阀门图例：图1-美标闸阀图2-不锈钢截止阀图3-球阀图4-弹簧全启式安全阀图5-疏水阀图6-减压阀图7-调节阀图8-柱塞阀图9-管路仪表阀五、阀门的使用与维护化工操作人员应熟识和掌握阀门的结构原理和性能，才能正确的使用它和很好的维护它。也只有阀门灵活可靠才能平衡生产。1、阀门的使用阀门的开启和关闭有手动、电动、气液动及自动等多种传动方式，现将各种阀门操作要点作一简述。手动阀门的操作：eq\o\ac(○,1)阀门的开闭方向，一般规定手轮顺时针方向为闭，逆时针方向为开，但也有例外者。eq\o\ac(○,2)开关阀门应根据公称直径而定人力，直径大的可由2人操作，使用的扳手的手柄长度不宜太长，更不应使用大锤猛击，以防损坏零件或卡死。eq\o\ac(○,3)设有旁通阀的大口径阀门，应先开启旁通阀充气和预热，然后再开启大口径主阀。eq\o\ac(○,4)开启蒸汽阀门前，应先微开。以缓热设备和管路，并排除冷凝水，然后再缓慢开启，以防产生水锤现象和造成爆破事故。eq\o\ac(○,5)高温阀门关闭后，会发生冷却收缩现象，因此，经过一段时间，要再关闭一下，使密封面不留缝隙，以免高速气流冲刷坏密封面。eq\o\ac(○,6)开关旋塞阀、球阀和蝶阀时，要看清楚阀芯处在什么状态，严防误操作。eq\o\ac(○,7)暗杆闸阀的开闭程度，要按标记进行。eq\o\ac(○,8)长时间不操作的阀门，应擦拭阀杆和松动填料压盖，然后加些润滑油，再缓慢旋转手轮，切不可用大锤猛击，防止损坏零件或介质喷出伤人。〔2〕电动和气液动阀门的操作eq\o\ac(○,1)操作人员应懂得使用阀门的结构原理和特性，了解工艺管路的来龙去脉才能操作。eq\o\ac(○,2)按动电钮时，要慎重从事，不可发生错误。一般按下电源电钮白色指示灯亮，表示电源接通；按下启动电钮绿灯亮，表示阀门打开；按下关闭电钮红灯亮，表示关闭。如指示灯该亮不亮，说明发生故障，应让电修人员检修。eq\o\ac(○,3)电动、气液动装置失灵时，应及时改为手动，并通知有关人员修理。eq\o\ac(○,4)摇控阀门应经常检查执行机构是否灵活，有无异常错位和松动现象。eq\o\ac(○,5)经常检查指示信号是否变化，发现异常应及时检查处理。2、阀门的维护〔1〕阀门的螺纹部分应经常擦拭，保持清洁和润滑良好，使传动零部件动作灵活，无卡涩现象。〔2〕阀门的零件应保持齐全完好。〔3〕填料处发生渗漏时，应适当将压盖螺母拧紧，或增添填料，如果填料硬化变质，应更换新填料。换填料时应采取安全措施，防止介质溢出伤人。〔4〕冬季保温层应完好，排净停用阀门内部积水，要严防冻害。〔5〕露天的阀门传动装置应加防护罩，以防雨、雪和大气的侵蚀。〔6〕经常检查安全阀是否渗漏和挂圬垢，发现后及时解决，并定期检验其灵敏度。〔7〕对减压阀要常观察减压效能，发现减压值变动大时应解体检修。〔8〕对于止逆阀应经常测听阀瓣或阀芯的跳动情况，发现声音异常时，应及时修理，防止掉落失效。〔9〕当阀门全开后，应将手轮倒转少许，使螺纹之间严紧，以免松动损伤。〔10〕保持电动装置的清洁，不应受汽、水和油污的沾染，并保持电器接点不松动。三、常见故障与其处理方法故障名称产生原因处理方法填料函泄漏填料装的不严密压盖未压紧填料老化失效或填料规格不对阀杆磨损或腐蚀采取单圈、错口顺序填装填料应均匀压紧填料更换新填料更换新阀杆密封面泄漏密封面之间有脏物粘贴密封面锈蚀磨伤阀杆弯曲使密封面错中反复微开闭冲走或冲洗干净拆开研磨或更新调直调整阀杆转动不灵活填料压的过紧阀杆弯曲或螺纹损坏阀杆螺纹部分太脏阀体内部积存结疤适当放松压盖调直修整应清洗擦净拆下清理机电机构动作不协调离合器未啮合行程开关触点接触不良行程控制器失灵拆卸检修修理接触片检查调节控制装置安全阀灵敏度不高弹簧疲劳弹簧级别不对阀体内水垢结疤严重更换新弹簧应按压力等级选用应彻底清理减压阀压力自调失灵控制通路堵塞调节弹簧或膜片失效活塞或阀芯被锈斑卡着清理干净更换新件清洗干净打磨光滑第二节管件基本知识一、管件管件是附属于管子所用的各种零件，种类很多，根据在管路中的作用可分为六类。1、用来改变管路方向的管件，如弯头有90°、60°、45°、180°等。2、用来连接两段管路的管件，如外接头、内接头、活接头、法兰等。3、用来连接管路支管的管件：如三通、四通、Y形管等。4、用来改变直径的管件，如大小头、异径管和内外螺纹管接头。5、用来堵塞管道的管件，如管帽、丝堵与法兰盖等。6、用来连接固定钢管和临时胶管的管件，如吹扫接头，用来进行短时间临时操作或接水打扫卫生。除以上六类管件外，化工厂中能遇到的管件还有如温度计套、管道窥视镜等。另外，各类管件也有一定的规格，用时要与管子相配套。管件的应用有两个比较突出的优点：第一是可代替部分机加工产品，而且比机械加工件、铸件、锻造结构件重量轻，节约材料；二是比机械加工产品节省工序、工时，降低工件成本。下面简单介绍一下用于管路连接的管件。1、法兰管道法兰按与管子的连接方式可分为五种基本类型:平焊法兰、对焊法兰、螺纹法兰、承插焊法兰、松套法兰。法兰的密封面型式有多种，一般常用有凸面〔RF〕、凹面〔FM〕、凹凸面〔MFM〕、榫槽面〔TG〕、全平面〔FF〕、环连接面〔RJ〕。2、弯头弯头按它的曲率半径来分，可分为长半径弯头和短半径弯头。长半径弯头指它的曲率半径等于1.5倍的管子外径，即R＝1.5D。短半径弯头指它的曲率半径等于管子外径，即R＝D。式中的D为弯头直径，R为曲率半径。按弯头的角度分，有45o弯头，有90o弯头和180o弯头。3、三通三个口直径相等的为等直径三通，两端直径相同，但汇流端直径与其它两个直径不同称为异径三通。4、异径管又称变径、大小头，主要分为同心异径管和偏心异径管等。二、管材1、钢管钢管按其制造方法分为无缝钢管和焊接钢管两种。无缝钢管用优质碳素钢或合金钢制成，有热轧、冷轧〔拔〕之分。焊接钢管是由卷成管形的钢板以对缝或螺旋缝焊接而成，在制造方法上，又分为低压流体输送用焊接钢管、螺旋缝电焊钢管、直接卷焊钢管、电焊管等。无缝钢管可用于各种液体、气体管道等。焊接管道可用于输水管道、煤气管道、暖气管道等。

1〕无缝钢管：是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。由于在周长相等的条件下，圆面积最大，用圆形管可以输送更多的流体。此外，圆环截面在承受内部或外部径向压力时，受力较均匀，因此，绝大多数钢管是圆管。钢管的规格用公称口径〔mm〕表示，公称口径是内径的近似值。习惯上常用英寸表示。2〕焊接钢管：也称焊管，是用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接制成的钢管。但一般强度低于无缝钢管。焊接钢管按焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊管。螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高，但是与相同长度的直缝管相比，焊缝长度增加30~100%，而且生产速度较低。因此，较小口径的焊管大都采用直缝焊，大口径焊管则大多采用螺旋焊。钢管的规格用公称口径〔mm〕表示，公称口径是内径的近似值。习惯上常用英寸表示。2、镀锌焊接钢管也称镀锌电焊钢管，俗称白管。是用于输送水、煤气、空气油及取暖蒸汽、暖水等一般较低压力流体或其他用途的热浸镀锌焊接〔炉焊或电焊〕钢管。钢管接壁厚分为普通镀锌钢管和加厚镀锌钢管；接管端形式分为不带螺纹镀锌钢管和带螺纹镀锌钢管。钢管的规格用公称口径〔mm〕表示，公称口径是内径的近似值。习惯上常用英寸表示。3、铸铁管铸铁管是由生铁制成。按其所用的材质不同可分为：灰口铁管、球墨铸铁管及高硅铁管。铸铁管多用于给水、排水和煤气等管道工程。

4、有色金属管铝及铝合金管；铜及铜合金管；铅及铅合金管5、非金属管常用的非金属管有塑料管、玻璃管、橡胶管、陶瓷管、水泥管等。玻璃管耐酸碱腐蚀性好，外表光滑、管道阻力小，但较脆，不耐冲击、高温和高压；塑料管通常用有机玻璃、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛树脂等为原料制成的，耐硬驱碱腐蚀性好，质轻，易加工，但耐热和耐压性较差，用于输送常温常压下的腐蚀性物料；橡胶管耐腐蚀、质轻，有弹性，可以任意弯曲，多用作临时性管道，不耐高压、高温、并易于损坏；陶瓷管、水泥管耐酸碱腐蚀性好，但质脆，强度低，不耐压。且陶瓷管、水泥管一般较短、管道接头多，不易密封，多用于排污水。三、管道连接管子与管子、管子与管件、阀体之间的连接方式常见的有螺纹连接、法兰连接、插套连接和焊接连接四种。1、螺纹连接又叫丝扣连接，管子之间通过内、外螺纹管接头、活接头以丝扣方式连续。以螺纹管接头接头连接管子时，结构简单，但不易装拆。活接头连接构造复杂，但易装拆，密封性好，不易漏液。螺纹连接常用在小管径的水管，水煤气管，低压蒸气管、压缩空气管场合。2、法兰连接一般适用于大管径、密封要求高的管子连接。装拆方便，适用于温度压力范围较宽和经常要拆装的管段上。法兰连接还可用于玻璃管、塑料管的连接和管子与阀件、设备之间的连接。3、插套连接是将一管插入另一管端内，再在连接处用填料密封其环状空隙。多用于铸铁管、陶瓷管、水泥管埋在地下的管路。4、焊接连接焊接方法连接管路方便，费用低，严密耐用，适用于钢管、有色金属、塑料管，不适于经常要拆装的管段上和对焊缝有腐蚀的流体及不许现场动火的管子连接。第五章传热及传热设备第一节传热的基本原理一、传热的三种基本方式热量从高温物体自动地传向低温物体的传递过程称为传热过程。根据热量传递的特点不同，热量的传递有三种基本方式：即热导传、对流传热和辐射传热。〔1〕热传导：热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分，或传递到与之接触的另一物体的过程称为热传导，又称导热。〔2〕对流：流体内部质点发生相对位移而引起的热量传递过程，对流只能发生在流体中。可分为自然对流和强制对流。〔3〕热辐射：辐射是一种以电磁波传播能量的现象。物体会因各种原因发射出辐射能，其中物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。二、传热过程中冷热流体的接触方式化工生产中常见的情况是冷热流体进行热交换。根据冷热流体的接触情况，工业上的传热过程可分为三大类：直接接触式、蓄热式、间壁式。1、直接接触式传热在这类传热中，冷、热流体在传热设备中通过直接混合的方式进行热量交换，又称为混合式传热。2、蓄热式传热这种传热方式是冷、热两种流体交替通过同一蓄热室时，即可通过填料将从热流体来的热量，传递给冷流体，到达换热的目的。3、间壁式传热工业上应用最多的是间壁式传热过程。这类换热器的特点是在冷、热两种流体之间用一金属壁(或石墨等导热性能好的非金属壁)隔开，以便使两种流体在不相混合的情况下进行热量传递。这类换热器中以套管式、列管式、板式换热器为典型设备。第二节传热设备介绍一、套管式换热器结构：由不同直径组成的同心套管，可根据换热要求，将几段套管用U形管连接，目的增加传热面积；冷热流体可以逆流或并流。优点：结构简单，加工方便，能耐高压，传热系数较大，能保持完全逆流使平均对数温差最大，可增减管段数量应用方便。缺点：结构不紧凑，金属消耗量大，接头多而易漏，占地较大。用途：广泛用于超高压生产过程，可用于流量不大，所需传热面积不多的场合。二、列管式换热器〔管壳式换热器〕列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，主要由壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。常用的折流挡板有圆缺形和圆盘形两种，前者更为常用。壳体内装有管束，管束两端固定在管板上。由于冷热流体温度不同，壳体和管束受热不同，其膨胀程度也不同，如两者温差较大，管子会扭弯，从管板上脱落，甚至毁坏换热器。所以，列管式换热器必须从结构上考虑热膨胀的影响，采取各种补偿的方法，消除或减小热应力。根据所采取的温差补偿措施，列管式换热器可分为以下几个型式。1、固定管板式壳体与传热管壁温度之差大于50C，加补偿圈，也称特点：结构简单，成本低，壳程检修和清洗困难，壳程必须是清洁、不易产生垢层和腐蚀的介质。2、浮头式两端的管板，一端不与壳体相连，可自由沿管长方向浮动。当壳体与管束因温度不同而引起热膨胀时，管束连同浮头可在壳体内沿轴向自由伸缩，可完全消除热应力。特点：结构较为复杂，成本高，消除了温差应力，是应用较多的一种结构形式。3、U型管式把每根管子都弯成U形，两端固定在同一管板上，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。特点：结构较简单，管程不易清洗，常为洁净流体，适用于高压气体的换热。4、螺旋绕管式①原理及结构：螺旋绕管式换热器从传热原理上属于间壁式管式换热器，由于它具有管式换热器的耐高压的性能，同时自身又具有结构紧凑、传热效率高的优点，特别适用于中、高压高效气体换热场合，缠绕管式换热器由绕管芯体和壳体两部分组成(图1)。绕管芯体由中心筒、换热管、垫条及管卡等组成。换热管紧密地绕在中心筒上(图2)，用平垫条及异形垫条分隔，保证管子之间的横向和纵向间距，垫条与管子之间用管卡固定连接，换热管与管板采用强度焊加贴胀的连接结构，中心筒在制造中起支承作用，因而要求有一定的强度和刚度。壳体由筒体和封头等组成。如果所有传热管均通过同一种介质，为单通道螺旋绕管式换热器；如果管内分别通过几种不同介质，而每种介质所通过的传热管均聚集在各自的管板上，便构成了多通道螺旋绕管式换热器。传热管材料可根据压力、温度及介质的性质选定，通常采用管径8～25mm的钢管、不锈钢管或铜管。该换热器结构紧凑，单位容积具有较大的传热面积。②主要优点:，单位容积具有较大的传热面积。对管径8～12mm的传热管，每立方米容积的传热面积可达100～170m2;

，目前国外最高操作压力可达21~56MPa；

；e.换热器容易实现大型化。③主要缺点：a.一般缠绕管换热器为了提高换热效率，采用管子都比较小和薄，焊接容易产生缺陷。b.缠绕管换热器都是竖直运行，下管板与管子间易产生间隙腐蚀，这也是较常见的破坏形式之一。c.化学洗涤除垢技术的使用易造成设备二次腐蚀。④运行故障及处理方法：缠绕管换热器一般运行周期较长，但经常出现问题，主要问题有堵塞、管子泄漏和管口泄漏等，正确选择合适的修复方案对装置十分重要。换热器出现堵塞后，疏通的方法有两种：一种是用高压水枪冲洗，主要针对堵塞不是很严重的情况；第二种就是用酸清洗方法，主要用于严重堵塞。如果换热器经查出现了管子泄漏，那只有在试压查漏明确的情况下进行堵管。换热器出现了管子泄漏问题，要分两种情况进行修复：管口数量少，则采用堵管方法；管口数量较多，堵管后会严重影响换热效果，则宜选用抽芯补焊的方法修复绕管。三、板式换热器1、平板式换热器板式换热器早在20世纪20年代开始用于食品工业，50年代逐渐用于化工及其相近工业部门，现已发展成为一种传热效果较好，结构紧凑的化工换热设备。主要由一组长方形的薄金属板平行排列构成，用框架夹紧组装在支架上。两相邻流体板的边缘用垫片压紧，到达密封的作用，四角有圆孔形成流体通道，冷热流体在板片的两侧流过，通过板片换热。板上可被压制成多种形状的波纹，可增加刚性；提高湍动程度；增加传热面积；易于液体的均匀分布。优点：传热效率高，总传热系数大，结构紧凑，操作灵活，安装检修方便。缺点：耐温、耐压性较差，易渗漏，处理量小。2、螺旋板式换热器螺旋板式换热器主要由两张平行的薄钢板卷制而成，构成一对互相隔开的螺旋形流道。冷热两流体以螺旋板为传热面相间流动，两板之间焊有定距柱以维持流道间距，同时也可增加螺旋板的刚度。在换热器中心设有中心隔板，使两个螺旋通道隔开。在顶、底部分分别焊有盖板或封头和两流体的出入接管。优点：结构紧凑，传热效率高，不易堵塞，结构紧凑，成本较低。缺点：操作压力、温度不能太高，螺旋板难以维修，流体阻力较大。第三节换热器运行、维护和保养一、开车前的检查及准备1、换热器安装就绪后，详细检查进出口管道内不得有沙子焊渣等杂物。2、各种安装附件如压力表、温度计、安全阀的安装是否合乎设备要求，是否灵敏可靠。3、检查所有与换热器连接的管道、阀门看是否到达工艺要求。4、检查水压试验及气密性试验合格证是否齐全；5、各种物紧固件，地角螺栓有无松动现象，外部保温及防腐有无损坏。6、介质及其管道是否到达正常操作条件。7、打开换热器管壳程入口阀及放空阀，缓慢投料并排净气体。8、如室外温度低，则需对换热器进行缓慢预热。二、换热器开车程序1、当确认换热器其他附件及管道等无异常问题，都到达开车标准时，通知所有有关