化工設(shè)備設(shè)計

1、化工設(shè)備設(shè)計化工設(shè)備設(shè)計 研究范疇研究范疇 化工生產(chǎn)過程中的靜設(shè)備，完成一系列物理化工生產(chǎn)過程中的靜設(shè)備，完成一系列物理或化學的加工處理過程的設(shè)備?；蚧瘜W的加工處理過程的設(shè)備。 壓縮機、離心泵、過濾機都屬于流體機械，壓縮機、離心泵、過濾機都屬于流體機械，動設(shè)備。動設(shè)備。化工設(shè)備的特點化工設(shè)備的特點 1.1.功能原理多種多樣功能原理多種多樣; ;（塔（塔應用于蒸餾、吸收、應用于蒸餾、吸收、萃取、吸附萃取、吸附 ） 2.2.化機電一體化化機電一體化; ;（加熱爐點火）（加熱爐點火） 3.3.外殼一般為壓力容器外殼一般為壓力容器; ;（壓力容器是內(nèi)部或壓力容器是內(nèi)部或外部承受氣體或液體壓力、并對安全

2、性有較外部承受氣體或液體壓力、并對安全性有較高要求的密封容器。高要求的密封容器。 主要為圓柱形，少數(shù)為主要為圓柱形，少數(shù)為球形或其他形狀。）球形或其他形狀。） 4.4.單件生產(chǎn)單件生產(chǎn), ,成本高。成本高。（材料、加工工藝）（材料、加工工藝） 化工設(shè)備的基本要求化工設(shè)備的基本要求 1.安全可靠安全可靠材料的強度高、韌性好材料的強度高、韌性好;材料與介質(zhì)相材料與介質(zhì)相容容;結(jié)構(gòu)有足夠的剛度和抗失穩(wěn)能力結(jié)構(gòu)有足夠的剛度和抗失穩(wěn)能力;密密封性能好。封性能好。2.滿足過程要求滿足過程要求功能要求功能要求;壽命要求壽命要求3.綜合經(jīng)濟性好綜合經(jīng)濟性好 生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高;結(jié)構(gòu)合理結(jié)構(gòu)合理;易于運輸、安

3、易于運輸、安裝裝 4.操作簡單、易于維護和控制操作簡單、易于維護和控制簡單操作簡單操作; 可維護性可維護性; 便于控制便于控制 5.優(yōu)良的環(huán)境性能優(yōu)良的環(huán)境性能跑、冒、滴、漏、噪音跑、冒、滴、漏、噪音壓力容器總體結(jié)構(gòu)壓力容器總體結(jié)構(gòu) 基本組成基本組成 筒體（筒體（Cylinder）;封頭封頭(Formed head);密封裝置密封裝置(Seal Units);開孔與接開孔與接管管;支座支座(support);安全附件安全附件(Safe attachment) 壓力容器零部件的連接壓力容器零部件的連接焊接、法蘭連接焊接、法蘭連接和螺紋連接和螺紋連接壓力容器的分類壓力容器的分類 一、介質(zhì)的危害性一

4、、介質(zhì)的危害性 毒性毒性 毒性是指某種化學毒物引起機體損傷的毒性是指某種化學毒物引起機體損傷的能力，用來表示毒物劑量與毒性反應之間的能力，用來表示毒物劑量與毒性反應之間的關(guān)系。毒性大小一般以化學物質(zhì)引起實驗動關(guān)系。毒性大小一般以化學物質(zhì)引起實驗動物某種毒性反應所需要的劑量來表示。物某種毒性反應所需要的劑量來表示。 介質(zhì)分為極度危害介質(zhì)分為極度危害(級級)、高度危害、高度危害(級級)、中度危害、中度危害(級級)、輕度危害、輕度危害(iv級級)等四個等四個級別。以每立方米的空氣中含毒物的毫克數(shù)級別。以每立方米的空氣中含毒物的毫克數(shù)來表示，單位是來表示，單位是mgm3。一般劃分標準為：。一般劃分標準

5、為： 極度危害極度危害(級級) 最高容許質(zhì)量濃度最高容許質(zhì)量濃度 0.1 mgm3； 高度危害高度危害(級級) 最高容許質(zhì)量濃度最高容許質(zhì)量濃度 0.11.0mgm3； 中度危害中度危害(級級) 最高容許質(zhì)量濃度最高容許質(zhì)量濃度 1.010mgm3； 輕度危害輕度危害(級級) 最高容許質(zhì)量濃度最高容許質(zhì)量濃度 10mgm3。 介質(zhì)的危害性介質(zhì)的危害性-易燃性易燃性 可燃氣體或蒸氣與空氣的混合物遇著明火能可燃氣體或蒸氣與空氣的混合物遇著明火能夠發(fā)生爆炸的濃度范圍稱爆炸濃度極限，爆夠發(fā)生爆炸的濃度范圍稱爆炸濃度極限，爆炸時的最低濃度稱為爆炸下限，最高濃度稱炸時的最低濃度稱為爆炸下限，最高濃度稱為爆

6、炸上限。爆炸極限一般用可燃氣體或蒸為爆炸上限。爆炸極限一般用可燃氣體或蒸氣在混合物中的體積分數(shù)來表示氣在混合物中的體積分數(shù)來表示. 分類標準：爆炸下限小于分類標準：爆炸下限小于10，或爆炸上限，或爆炸上限和下限之差值大于等于和下限之差值大于等于20的介質(zhì)，一般稱的介質(zhì)，一般稱為易燃介質(zhì)。為易燃介質(zhì)。 二、按厚度分類二、按厚度分類 薄壁容器薄壁容器Do/Di1.2 厚壁容器厚壁容器Do/Di1.2 三、按壓力等級分類三、按壓力等級分類(1大氣壓大氣壓=0.1MPa) 低壓低壓(代號代號Low)容器容器 0.1MPap1.6MPa； 中壓中壓(代號代號Middle)容器容器 1.6MPap10MP

7、a； 高壓高壓(代號代號High)容器容器 10MPap100MPa； 超高壓超高壓(代號代號Ultra)容器容器 p100MPa 四、按容器在生產(chǎn)中的作用分類四、按容器在生產(chǎn)中的作用分類 1.反應壓力容器反應壓力容器(代號代號Reactor)主要是用于完主要是用于完成介質(zhì)的物理、化學反應的壓力容器，如反成介質(zhì)的物理、化學反應的壓力容器，如反應器、反應釜、聚合釜、高壓釜、合成塔、應器、反應釜、聚合釜、高壓釜、合成塔、蒸壓釜、煤氣發(fā)生爐等。蒸壓釜、煤氣發(fā)生爐等。 2.換熱壓力容器換熱壓力容器(代號代號Exchanger) 主要是用主要是用于完成介質(zhì)熱量交換的壓力容器。如管殼式于完成介質(zhì)熱量交換的

8、壓力容器。如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器等。發(fā)器、加熱器等。 3.分離壓力容器分離壓力容器(代號代號Separator) 主要主要是用于完成介質(zhì)流體壓力平衡緩沖和氣是用于完成介質(zhì)流體壓力平衡緩沖和氣 體凈化分離的壓力容器。如分離器、過體凈化分離的壓力容器。如分離器、過濾器、集油器、緩沖器、干燥塔等。濾器、集油器、緩沖器、干燥塔等。 4.儲存壓力容器儲存壓力容器(代號代號Collector，其中，其中球罐代號球罐代號Ball)主要是用于儲存、盛裝氣主要是用于儲存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的壓力容器。體、液體、液化氣體等介質(zhì)的

9、壓力容器。如液氨儲罐、液化石油氣儲罐等。如液氨儲罐、液化石油氣儲罐等。 五、按安裝方式分類五、按安裝方式分類 1.固定式壓力容器固定式壓力容器 有固定安裝和使用地點，有固定安裝和使用地點，工藝條件和操作人員也較固定的壓力容器。工藝條件和操作人員也較固定的壓力容器。如生產(chǎn)車間內(nèi)的臥式儲罐、球罐、塔器、反如生產(chǎn)車間內(nèi)的臥式儲罐、球罐、塔器、反應釜等。應釜等。 2.移動式壓力容器也稱為經(jīng)常搬運的壓力容移動式壓力容器也稱為經(jīng)常搬運的壓力容器，諸如汽車槽車、鐵路槽車、槽船等。這器，諸如汽車槽車、鐵路槽車、槽船等。這類壓力容器使用時不僅承受內(nèi)壓或外壓載荷，類壓力容器使用時不僅承受內(nèi)壓或外壓載荷，搬運過程中

10、還會受到由于內(nèi)部介質(zhì)晃動引起搬運過程中還會受到由于內(nèi)部介質(zhì)晃動引起的沖擊力，以及運輸過程帶來的外部撞擊和的沖擊力，以及運輸過程帶來的外部撞擊和振動載荷，因而在結(jié)構(gòu)、使用和安全方面均振動載荷，因而在結(jié)構(gòu)、使用和安全方面均有其特殊的要求。有其特殊的要求。按厚度分類按厚度分類薄壁容器，厚壁容器薄壁容器，厚壁容器按承壓方式分類按承壓方式分類內(nèi)壓容器，外壓容器內(nèi)壓容器，外壓容器按工作壁溫分類按工作壁溫分類高溫容器，中溫容器，常溫容器，低溫容器高溫容器，中溫容器，常溫容器，低溫容器按幾何形狀分類按幾何形狀分類球形容器，圓筒形容器，圓錐形容器，輪胎形容器球形容器，圓筒形容器，圓錐形容器，輪胎形容器按制造方法

11、分類按制造方法分類焊接容器，鑄造容器，鍛造容器，鉚接容器，組合式容焊接容器，鑄造容器，鍛造容器，鉚接容器，組合式容器器按材質(zhì)分類按材質(zhì)分類鋼制容器，鑄鐵容器，有色金屬容器，非金屬容器鋼制容器，鑄鐵容器，有色金屬容器，非金屬容器按安放形式分類按安放形式分類立式容器，臥式容器立式容器，臥式容器按安全管理和技術(shù)監(jiān)督按安全管理和技術(shù)監(jiān)督角度分類角度分類固定式容器，移動式容器固定式容器，移動式容器按壓力等級分類按壓力等級分類低壓容器，中壓容器，高壓容器，超高壓容器低壓容器，中壓容器，高壓容器，超高壓容器按用途分類按用途分類盛裝容器，反應容器，換熱容器，分離容器盛裝容器，反應容器，換熱容器，分離容器按安全

12、綜合分類按安全綜合分類一類容器，二類容器，三類容器一類容器，二類容器，三類容器壓力容器規(guī)范標準壓力容器規(guī)范標準國外標準國外標準ASME;JIS;BS;AD國內(nèi)標準國內(nèi)標準GB1501998鋼制壓力容器鋼制壓力容器;GB1511998管殼式換熱器管殼式換熱器;JB4732;JB/T4735壓力容器材料壓力容器材料 一、鋼材形狀一、鋼材形狀 1、鋼板、鋼板 規(guī)定允許用于制造壓力容器的鋼板有兩類：規(guī)定允許用于制造壓力容器的鋼板有兩類： 壓力容器專用鋼板，如壓力容器專用鋼板，如16MnR、20R等等 可用于制造壓力容器的非容器專用鋼板，可用于制造壓力容器的非容器專用鋼板，如普通碳素鋼中的如普通碳素鋼中

13、的Q235-A、Q235-B。 2、無縫鋼管、無縫鋼管 用于過程設(shè)備較高壓力的流體輸送，材料通用于過程設(shè)備較高壓力的流體輸送，材料通常為常為10、20號鋼。號鋼。3、鍛件、鍛件需焊接的鍛件，材料用需焊接的鍛件，材料用20號鋼，不許焊接號鋼，不許焊接的鍛件，材料用的鍛件，材料用35或或45號鋼。號鋼。4、圓鋼、型鋼、圓鋼、型鋼用于制作支承件、加強圈等，圓鋼還可用用于制作支承件、加強圈等，圓鋼還可用于制作小尺寸的緊固件。于制作小尺寸的緊固件。圓鋼材料為圓鋼材料為Q235-A、20、35號鋼等，型鋼號鋼等，型鋼材料多為材料多為Q235-A。 二、鋼材類型二、鋼材類型 按化學成分，壓力容器用鋼分為三類

14、：按化學成分，壓力容器用鋼分為三類： 1、碳素鋼（、碳素鋼（C%2.06%） 2、低合金鋼、低合金鋼 在優(yōu)質(zhì)碳素鋼的基礎(chǔ)上，加入一種或多種合金元素在優(yōu)質(zhì)碳素鋼的基礎(chǔ)上，加入一種或多種合金元素（合金元素總含量在（合金元素總含量在3%以下），以提高鋼的強度以下），以提高鋼的強度和改善綜合性能。和改善綜合性能。 低合金鋼是目前制造壓力容器的主要鋼材，其強低合金鋼是目前制造壓力容器的主要鋼材，其強度、韌性、耐腐蝕性等均優(yōu)于相同含碳量的碳素鋼，度、韌性、耐腐蝕性等均優(yōu)于相同含碳量的碳素鋼，減輕裝備的重量，可節(jié)省鋼材減輕裝備的重量，可節(jié)省鋼材1/32/3。）高碳鋼（）中碳鋼（）低碳鋼（按含碳量%6 . 0

15、%6 . 0%25. 0%25. 0%CCC 3、高合金鋼（合金元素總含量大于、高合金鋼（合金元素總含量大于10%） 主要有鉻鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鉬鋼等，如主要有鉻鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鉬鋼等，如0Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti等，主要等，主要用于耐腐蝕和耐高溫等特殊場合，如不銹鋼、用于耐腐蝕和耐高溫等特殊場合，如不銹鋼、耐熱鋼等。耐熱鋼等。 三、有色金屬和非金屬三、有色金屬和非金屬 1、有色金屬、有色金屬 鈦合金特點：低溫下能保持較高的塑性和沖鈦合金特點：低溫下能保持較高的塑性和沖擊韌性，是制造深冷設(shè)備的良好材料。擊韌性，是制造深冷設(shè)備的良好材料。 2、非金屬材料、非金屬材料 非金

16、屬材料的優(yōu)點：資源豐富、耐蝕性好、非金屬材料的優(yōu)點：資源豐富、耐蝕性好、品種多、價格便宜。品種多、價格便宜。 缺點：機械強度較低，耐熱性不好，對溫度缺點：機械強度較低，耐熱性不好，對溫度波動比較敏感。波動比較敏感。 非金屬材料通常用于承壓不高的結(jié)構(gòu)材料、非金屬材料通常用于承壓不高的結(jié)構(gòu)材料、金屬保護村里或涂層、密封材料、保溫材料、金屬保護村里或涂層、密封材料、保溫材料、耐火材料等。耐火材料等。 壓力容器制造工藝壓力容器制造工藝 在壓力容器制造中，往往先將鋼板經(jīng)過冷加在壓力容器制造中，往往先將鋼板經(jīng)過冷加工或熱加工，使它變成所要求的零件形狀，工或熱加工，使它變成所要求的零件形狀，再通過焊接將各零

17、部件連接在一起。因此，再通過焊接將各零部件連接在一起。因此，有必要研究冷、熱加工造成的塑性變形和焊有必要研究冷、熱加工造成的塑性變形和焊接工藝對材料性能的影響。接工藝對材料性能的影響。 儲存設(shè)備（簡稱：儲罐）：主要是指用于儲儲存設(shè)備（簡稱：儲罐）：主要是指用于儲存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設(shè)存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設(shè)備。備。 設(shè)計儲存設(shè)備，必須滿足各種給定的工藝要設(shè)計儲存設(shè)備，必須滿足各種給定的工藝要求，即介質(zhì)的性質(zhì)、工況、容量、環(huán)境等條求，即介質(zhì)的性質(zhì)、工況、容量、環(huán)境等條件。件。 介質(zhì)特性：可燃性、飽和蒸氣壓、密度、腐介質(zhì)特性：可燃性、飽和蒸氣壓、密度、腐蝕性、毒性程度

18、、化學反應活性（如聚合趨蝕性、毒性程度、化學反應活性（如聚合趨勢）等。勢）等。儲存設(shè)備儲存設(shè)備 臥罐臥罐 地面臥罐基本結(jié)構(gòu)地面臥罐基本結(jié)構(gòu) 臥罐的基本結(jié)構(gòu)，主要由圓筒、封頭和支座臥罐的基本結(jié)構(gòu)，主要由圓筒、封頭和支座三部分組成。三部分組成。 地下臥罐地下臥罐 采用地下臥罐是為了減少占地面積和安全防采用地下臥罐是為了減少占地面積和安全防火距離，及避開環(huán)境溫度對它的影響火距離，及避開環(huán)境溫度對它的影響 。（液。（液化氣體儲罐）化氣體儲罐） 臥罐的埋地措施分兩種：臥罐的埋地措施分兩種： 1.臥罐安裝在地下預先構(gòu)筑的空間里（地下臥罐安裝在地下預先構(gòu)筑的空間里（地下室）；室）； 2.將臥罐安放在地下設(shè)置

19、的支座上，臥罐外將臥罐安放在地下設(shè)置的支座上，臥罐外殼涂有瀝青防銹層，必要時再附加犧牲陽極殼涂有瀝青防銹層，必要時再附加犧牲陽極保護設(shè)施，最后采取土地埋設(shè)方法，并達到保護設(shè)施，最后采取土地埋設(shè)方法，并達到預期的埋土高度。預期的埋土高度。1-犧牲陽極；犧牲陽極；2-浮子液面計；浮子液面計；3-金屬導線；金屬導線；4-電線保護測試點；電線保護測試點；5-壓力表；壓力表；6-護罩；護罩；7-安全閥；安全閥；8-罐裝氣相閥門，罐裝氣相閥門，9-罐裝液罐裝液相閥門；相閥門；10-排污和倒空管閥門；排污和倒空管閥門；11-罐間氣相連接管，罐間氣相連接管，12-罐體；罐體；13-罐間液相連按管；罐間液相連按

20、管；14-支座支座臥罐設(shè)計計算臥罐設(shè)計計算 一一.載荷分析載荷分析 臥罐的載荷有：臥罐的載荷有： 1.壓力，如：內(nèi)壓或外壓（真空）；壓力，如：內(nèi)壓或外壓（真空）； 2.臥罐重量，包括圓筒、封頭及其附件等的臥罐重量，包括圓筒、封頭及其附件等的重量；重量； 3.物料重量，正常操作時為物料重量，水壓物料重量，正常操作時為物料重量，水壓試驗時為充水重量；試驗時為充水重量； 4.其他載荷，如：雪載荷、風載荷、地震載其他載荷，如：雪載荷、風載荷、地震載荷等。荷等。 二二.內(nèi)力分析內(nèi)力分析 1.彎矩彎矩 2.剪力剪力 三三. 圓筒應力計算和強度校核圓筒應力計算和強度校核 1. 圓筒上的軸向應力圓筒上的軸向應

21、力 2.支座截面處圓筒和封頭上的切向切應力支座截面處圓筒和封頭上的切向切應力 3.支座截面處圓筒的周向應力支座截面處圓筒的周向應力球形儲罐球形儲罐 罐體（包括上下極板、上下溫帶板和赤道罐體（包括上下極板、上下溫帶板和赤道板）、支柱、拉桿、操作平臺、盤梯、以及板）、支柱、拉桿、操作平臺、盤梯、以及各種附件（包括人孔、接管、液面計、壓力各種附件（包括人孔、接管、液面計、壓力計、溫度計、安全泄放裝置等）。在某些特計、溫度計、安全泄放裝置等）。在某些特殊場合，球罐內(nèi)還設(shè)有內(nèi)部轉(zhuǎn)梯、外部隔熱殊場合，球罐內(nèi)還設(shè)有內(nèi)部轉(zhuǎn)梯、外部隔熱或保溫層、防火水幕噴淋管等附屬設(shè)施?；虮貙?、防火水幕噴淋管等附屬設(shè)施。 一

22、、純桔瓣式罐體球罐基本結(jié)構(gòu)一、純桔瓣式罐體球罐基本結(jié)構(gòu) 1-球殼；球殼；2-液位計液位計導管；導管；3-避雷針；避雷針；4-安全泄放閥；安全泄放閥；5-操作平臺；操作平臺；6-盤梯；盤梯；7-噴淋水管；噴淋水管；8-支支柱；柱；9-拉桿拉桿二、足球瓣式罐體球罐基本結(jié)構(gòu)二、足球瓣式罐體球罐基本結(jié)構(gòu) 1-頂部極板；頂部極板；2-赤道板；赤道板；3-底部極板；底部極板；4-支柱；支柱；5-拉桿；拉桿；6-扶梯；扶梯；7-頂部操作平臺頂部操作平臺三、混合式罐體球罐基本結(jié)構(gòu)三、混合式罐體球罐基本結(jié)構(gòu) 1-上極上極; 2-赤道帶；赤道帶；3-支柱；支柱；4-下極下極支座支座 支座是球罐中用以支承本體重量和

23、物料重量支座是球罐中用以支承本體重量和物料重量的重要結(jié)構(gòu)部件。的重要結(jié)構(gòu)部件。 結(jié)構(gòu)主要分兩大類：結(jié)構(gòu)主要分兩大類：1.柱式支座；柱式支座；2.裙式支裙式支座。柱式支座中以赤道正切柱式支座用得最座。柱式支座中以赤道正切柱式支座用得最多，為國內(nèi)外普遍采用。多，為國內(nèi)外普遍采用。 1-球殼；球殼；2-上部支柱；上部支柱；3-內(nèi)部筋板；內(nèi)部筋板；4-外部外部端板；端板；5-內(nèi)部導環(huán)；內(nèi)部導環(huán)；6-防火隔熱層；防火隔熱層； 7-防火防火層夾子，層夾子，8-可熔塞；可熔塞；9-接地凸緣接地凸緣10-底板；底板；11-下部支耳，下部支耳，12-下下部支柱，部支柱，13-上部支耳上部支耳拉桿拉桿 拉桿的作用

24、：用以承受風載荷與地震載荷作拉桿的作用：用以承受風載荷與地震載荷作用，增加球罐的穩(wěn)定性。用，增加球罐的穩(wěn)定性。 拉桿結(jié)構(gòu)：可調(diào)式和固定式兩種。拉桿結(jié)構(gòu)：可調(diào)式和固定式兩種。 固定式固定式 1-支柱；支柱；2-支耳；支耳；3-長拉桿長拉桿4調(diào)節(jié)螺調(diào)節(jié)螺母；母；5-短拉桿短拉桿 可調(diào)式可調(diào)式 1-補強板，補強板，2-支柱，支柱，3-拉桿；拉桿；4-中心板中心板人孔和接管人孔和接管 一、人孔一、人孔 人孔設(shè)置是為工作人員進出球罐以進行檢驗人孔設(shè)置是為工作人員進出球罐以進行檢驗和維修之用。及在施工過程中，罐內(nèi)的通風和維修之用。及在施工過程中，罐內(nèi)的通風排氣、熱處理時使用。排氣、熱處理時使用。 二、接管

25、二、接管 球罐由于工藝操作需要安裝各種規(guī)格的接管。球罐由于工藝操作需要安裝各種規(guī)格的接管。 附件附件 球罐上設(shè)置的梯子和平臺，液面計、壓力表、球罐上設(shè)置的梯子和平臺，液面計、壓力表、安全閥和溫度計、控制球罐內(nèi)部物料溫度和安全閥和溫度計、控制球罐內(nèi)部物料溫度和壓力的水噴淋裝置以及隔熱或保冷設(shè)施等。壓力的水噴淋裝置以及隔熱或保冷設(shè)施等。球罐的計算內(nèi)容球罐的計算內(nèi)容 1.球殼計算球殼計算 2.地震載荷計算地震載荷計算 3.風載荷計算風載荷計算 4.支柱計算支柱計算 5.地腳螺栓計算地腳螺栓計算 6.底板計算底板計算 7.拉桿計算拉桿計算換熱設(shè)備的應用換熱設(shè)備的應用 換熱設(shè)備：使熱量從熱流體傳遞到冷流

26、體的換熱設(shè)備：使熱量從熱流體傳遞到冷流體的設(shè)備。設(shè)備。 化工廠：換熱設(shè)備的投資約占總投資的化工廠：換熱設(shè)備的投資約占總投資的10%20%； 煉油廠：換熱設(shè)備的投資約占總投資的煉油廠：換熱設(shè)備的投資約占總投資的35%40%。管殼式換熱器管殼式換熱器 基本類型基本類型 可分為固定管板式、浮頭式、可分為固定管板式、浮頭式、U形管式、填形管式、填料函式和釜式重沸器五類料函式和釜式重沸器五類 一一. 固定管板式固定管板式 適用范圍：適用范圍：1.適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢并能進行清洗；垢并能進行清洗；2.管、殼程兩側(cè)溫差不大管、殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場合。

27、或溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場合。二二.浮頭式換熱器浮頭式換熱器 適用范圍：適用于殼體和管束之間壁溫差較適用范圍：適用于殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場合。大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場合。 三三. U形管式換熱器形管式換熱器 適用范圍：適用于管、殼壁溫差較大或殼程介適用范圍：適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢需要清洗，又不適宜采用浮頭式和固質(zhì)易結(jié)垢需要清洗，又不適宜采用浮頭式和固定管板式的場合。特別適用于管內(nèi)走清潔而不定管板式的場合。特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。四四. 填料函式換熱器填料函式換熱器 適用范圍：適用于適用

28、范圍：適用于4MPa以下的工作條件。以下的工作條件。五五.釜式重沸器釜式重沸器 適用范圍：此種換熱器和浮頭式、適用范圍：此種換熱器和浮頭式、U形管式形管式換熱器一樣，清洗維修方便，可處理不清潔、換熱器一樣，清洗維修方便，可處理不清潔、易結(jié)垢的介質(zhì)，并能承受高溫、高壓。易結(jié)垢的介質(zhì)，并能承受高溫、高壓。管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)管殼式換熱器的結(jié)構(gòu) 管程：流體流經(jīng)換熱管內(nèi)的通道及與其相貫管程：流體流經(jīng)換熱管內(nèi)的通道及與其相貫通部分。通部分。 殼程：流體流經(jīng)換熱管外的通道及與其相貫殼程：流體流經(jīng)換熱管外的通道及與其相貫通部分。通部分。 管程結(jié)構(gòu)管程結(jié)構(gòu) 一一.換熱管換熱管 換熱管在管板上的排列形式：正三角形

29、、正換熱管在管板上的排列形式：正三角形、正方形、轉(zhuǎn)角正三角形、轉(zhuǎn)角正方形。方形、轉(zhuǎn)角正三角形、轉(zhuǎn)角正方形。 在同樣的管板面積上正三角形排列的管數(shù)最在同樣的管板面積上正三角形排列的管數(shù)最多，故用得最為普遍，但管外不易清洗。為多，故用得最為普遍，但管外不易清洗。為便于管外清洗，可以采用正方形或轉(zhuǎn)角正方便于管外清洗，可以采用正方形或轉(zhuǎn)角正方形排列的管束。形排列的管束。 換熱管中心距一般不小于換熱管中心距一般不小于1.25倍的換熱管外倍的換熱管外徑。徑。45906030(a)正三角形(b)轉(zhuǎn)角正三角形(c)正方形(d)轉(zhuǎn)角正方形 二二. 管板管板 作用：作用：1. 用來排布換熱管用來排布換熱管 2.

30、分隔管程和殼程的流體，避免冷、熱流體分隔管程和殼程的流體，避免冷、熱流體混合。混合。 3. 同時受管程、殼程壓力和溫度的作用。同時受管程、殼程壓力和溫度的作用。12341空隙；2殼程管板；3短節(jié)；4管程管板 三三.管箱管箱 管箱位于管殼式換熱器的兩端。管箱位于管殼式換熱器的兩端。 作用：把從管道輸送來的流體均勻地分布到作用：把從管道輸送來的流體均勻地分布到各換熱管和把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱各換熱管和把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器。在多管程換熱器中，管箱還起改變流體器。在多管程換熱器中，管箱還起改變流體流向的作用。流向的作用。 殼程結(jié)構(gòu)殼程結(jié)構(gòu) 殼程主要由殼體、折流板或折流桿、支承板、殼程主

31、要由殼體、折流板或折流桿、支承板、縱向隔板、拉桿、防沖擋板、防短路結(jié)構(gòu)等縱向隔板、拉桿、防沖擋板、防短路結(jié)構(gòu)等元件組成。元件組成。 一、殼體一、殼體 殼體一般是一個圓筒，在殼壁上焊有接管，殼體一般是一個圓筒，在殼壁上焊有接管，供殼程流體進入和排出之用。供殼程流體進入和排出之用。 二、折流板二、折流板 設(shè)置折流板的目的：是為了提高殼程流體的設(shè)置折流板的目的：是為了提高殼程流體的流速，增加湍動程度，并使殼程流體垂直流速，增加湍動程度，并使殼程流體垂直 沖刷管束，以改善傳熱，增大殼程流體的傳沖刷管束，以改善傳熱，增大殼程流體的傳熱系數(shù)，同時減少結(jié)垢。在臥式換熱器中，熱系數(shù)，同時減少結(jié)垢。在臥式換熱器

32、中，折流板還起支撐管束的作用。折流板還起支撐管束的作用。 三、折流桿三、折流桿 為了解決傳統(tǒng)折流板換熱器中換熱管與折流為了解決傳統(tǒng)折流板換熱器中換熱管與折流板的切割破壞和流體振動，提高傳熱效率，板的切割破壞和流體振動，提高傳熱效率，近年來開發(fā)了一種新型的管束支撐結(jié)構(gòu)。近年來開發(fā)了一種新型的管束支撐結(jié)構(gòu)。 1支撐桿；2折流桿；3滑軌231換熱器設(shè)計計算換熱器設(shè)計計算 1.壁厚的計算壁厚的計算 換熱器筒體壁厚換熱器筒體壁厚 封頭壁厚封頭壁厚 管箱壁厚管箱壁厚 接管壁厚接管壁厚 換熱管壁厚的校核換熱管壁厚的校核 2.補強計算補強計算 開孔所需的補強面積開孔所需的補強面積 有效補強范圍有效補強范圍 有

33、效補強面積有效補強面積 3. 膨脹節(jié)膨脹節(jié) 判斷是否安裝膨脹節(jié)判斷是否安裝膨脹節(jié) 4.墊片的選取墊片的選取 5.螺栓與法蘭螺栓與法蘭 6.折流板和拉桿折流板和拉桿 7.防沖與導流裝置防沖與導流裝置 8.支座支座 鞍座型式的設(shè)計鞍座型式的設(shè)計 支座的設(shè)計計算支座的設(shè)計計算 鞍座內(nèi)力的分析鞍座內(nèi)力的分析 鞍座的強度校核鞍座的強度校核塔設(shè)備塔設(shè)備 塔設(shè)備是化學工業(yè)、石油工業(yè)、石油化工等塔設(shè)備是化學工業(yè)、石油工業(yè)、石油化工等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣（汽）生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣（汽）液或液液兩相之間進行充分接觸，達到相際液或液液兩相之間進行充分接觸，達到相際傳熱及傳質(zhì)的目的。傳熱及傳質(zhì)

34、的目的。 在化工和石油化工生產(chǎn)裝置中，塔設(shè)備的投在化工和石油化工生產(chǎn)裝置中，塔設(shè)備的投資費用占整個工藝設(shè)備費用的資費用占整個工藝設(shè)備費用的25%50%；它；它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中所占的所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中所占的比例也較多。比例也較多。塔設(shè)備的常見分類塔設(shè)備的常見分類 1.按操作壓力分：有加壓塔、常壓塔及減壓按操作壓力分：有加壓塔、常壓塔及減壓塔；塔； 2.按單元操作分：有精餾塔、吸收塔、解吸按單元操作分：有精餾塔、吸收塔、解吸塔、淬取塔、反應塔、干燥塔等；塔、淬取塔、反應塔、干燥塔等； 3.按內(nèi)件結(jié)構(gòu)分：有板式塔、填料塔。按內(nèi)件結(jié)構(gòu)分：有板式塔、填料塔。塔設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)

35、塔設(shè)備的總體結(jié)構(gòu) 塔設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)塔設(shè)備的總體結(jié)構(gòu) 1.塔體：塔體即塔設(shè)備的外殼，常見的塔體由等直塔體：塔體即塔設(shè)備的外殼，常見的塔體由等直徑、等厚度的圓筒及上下封頭組成。徑、等厚度的圓筒及上下封頭組成。 2.支座：塔體支座是塔體與基礎(chǔ)的連接結(jié)構(gòu)。因為支座：塔體支座是塔體與基礎(chǔ)的連接結(jié)構(gòu)。因為塔設(shè)備較高、重量較大，為保證其足夠的強度及剛塔設(shè)備較高、重量較大，為保證其足夠的強度及剛度，通常采用裙式支座。度，通常采用裙式支座。 3.人孔及手孔：為安裝、檢修、檢查等需要，往往人孔及手孔：為安裝、檢修、檢查等需要，往往在塔體上設(shè)置人孔或手孔。不同的塔設(shè)備，人孔或在塔體上設(shè)置人孔或手孔。不同的塔設(shè)備，人

36、孔或手孔的結(jié)構(gòu)及位置等要求不同。手孔的結(jié)構(gòu)及位置等要求不同。 4.接管：用于連接工藝管線，使塔設(shè)備與其他相關(guān)接管：用于連接工藝管線，使塔設(shè)備與其他相關(guān)設(shè)備相連接。按其用途可分為進液管、出液管、回設(shè)備相連接。按其用途可分為進液管、出液管、回流管、進氣出氣管、側(cè)線抽出管、取樣管、儀表接流管、進氣出氣管、側(cè)線抽出管、取樣管、儀表接管、液位計接管等。管、液位計接管等。 5.除沫器：用于捕集夾帶在氣流中的液滴。除沫器：用于捕集夾帶在氣流中的液滴。除沫器工作性能的好壞對除沫效率、分離效除沫器工作性能的好壞對除沫效率、分離效果都具有較大的影響。果都具有較大的影響。 6.吊柱：安裝于塔頂，主要用于安裝、檢修吊

37、柱：安裝于塔頂，主要用于安裝、檢修時吊運塔內(nèi)件。時吊運塔內(nèi)件。板式塔板式塔 按塔板的結(jié)構(gòu)分：有泡罩塔、篩板塔、浮閥按塔板的結(jié)構(gòu)分：有泡罩塔、篩板塔、浮閥塔等；塔等； 塔盤按結(jié)構(gòu)可分為：整塊式塔盤和分塊式塔塔盤按結(jié)構(gòu)可分為：整塊式塔盤和分塊式塔盤。盤。 塔徑塔徑DN700mm時，采用整塊式塔盤；時，采用整塊式塔盤； 塔徑塔徑DN800mm時，采用分塊式塔盤。時，采用分塊式塔盤。降液管的型式降液管的型式 受液盤受液盤 為了保證降液管出口處的液封，在塔盤上設(shè)為了保證降液管出口處的液封，在塔盤上設(shè)置受液盤，受液盤有平型和凹型兩種。置受液盤，受液盤有平型和凹型兩種。溢流堰及進口堰溢流堰及進口堰 溢流堰：

38、有保持塔盤板溢流堰：有保持塔盤板上一定液層高度和促使上一定液層高度和促使液流均勻分布的作用。液流均勻分布的作用。 進口堰：當采用平型受進口堰：當采用平型受液盤時，為使上層塔板液盤時，為使上層塔板流入的液體能在塔盤上流入的液體能在塔盤上均勻分布，減小入口液均勻分布，減小入口液 流的沖力。流的沖力。塔設(shè)備的附件塔設(shè)備的附件 除沫器：在空塔氣速較大，塔頂濺液現(xiàn)象嚴除沫器：在空塔氣速較大，塔頂濺液現(xiàn)象嚴重，以及工藝過程不允許出塔氣體夾帶霧滴重，以及工藝過程不允許出塔氣體夾帶霧滴的情況下，需設(shè)置除沫器，除沫器安裝在塔的情況下，需設(shè)置除沫器，除沫器安裝在塔器的頂部。器的頂部。 裙座：不論是圓筒形還是圓錐形

39、裙座，均有裙座：不論是圓筒形還是圓錐形裙座，均有裙座筒體、基礎(chǔ)環(huán)、地腳螺栓座、人孔、排裙座筒體、基礎(chǔ)環(huán)、地腳螺栓座、人孔、排氣孔、引出管通道、保溫支承圈等組成。氣孔、引出管通道、保溫支承圈等組成。 吊柱：安裝在室外，無框架的整體塔設(shè)備，吊柱：安裝在室外，無框架的整體塔設(shè)備，為了安裝及拆卸內(nèi)件，更換或補充填料，往為了安裝及拆卸內(nèi)件，更換或補充填料，往往在塔頂設(shè)置吊柱。往在塔頂設(shè)置吊柱。 塔設(shè)備的強度計算塔設(shè)備的強度計算 1.塔的固有周期塔的固有周期 2.塔的載荷分析塔的載荷分析 質(zhì)量載荷質(zhì)量載荷 偏心載荷偏心載荷 風載荷風載荷 地震載荷地震載荷 3.筒體的強度及穩(wěn)定性校核筒體的強度及穩(wěn)定性校核

40、4.裙座的強度及穩(wěn)定性校核裙座的強度及穩(wěn)定性校核塔設(shè)備的振動塔設(shè)備的振動 塔設(shè)備在較低的風速作用下，以較高的頻率塔設(shè)備在較低的風速作用下，以較高的頻率沿著與風力的垂直方向產(chǎn)生振動，導致結(jié)構(gòu)沿著與風力的垂直方向產(chǎn)生振動，導致結(jié)構(gòu)破壞，引起人們的重視。破壞，引起人們的重視。 塔設(shè)備在風力的作用下，將產(chǎn)生兩個方向的塔設(shè)備在風力的作用下，將產(chǎn)生兩個方向的振動。一種是順風向的振動，即振動方向沿振動。一種是順風向的振動，即振動方向沿著風的方向，又稱縱向振動；另一種是橫向著風的方向，又稱縱向振動；另一種是橫向振動，即振動方向沿著與風的垂直方向，又振動，即振動方向沿著與風的垂直方向，又稱橫向振動或風的誘導振動。我們主要討論稱橫向振動或風的誘導振動。我們主要討論風的誘導振動。風的誘導振動。反應設(shè)備反應設(shè)備 完成反應過程的設(shè)備為反應設(shè)備，即反應器。完成反應過程的設(shè)備為反應設(shè)備，即反應器。 反應設(shè)備