化工設(shè)備基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義課件

化工設(shè)備基礎(chǔ)知識化工設(shè)備基礎(chǔ)知識1

本課程介紹化工生產(chǎn)中各種單元操作中典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理（性能），設(shè)備的操作、維護(hù)及設(shè)備的故障處理。

通過學(xué)習(xí)掌握化工生產(chǎn)過程中相應(yīng)的設(shè)備，進(jìn)行正確操作和維護(hù)；提高設(shè)備能力及效率，降低設(shè)備投資及其成本，節(jié)約能源，防止污染及加速新技術(shù)的開發(fā)。

通過學(xué)習(xí)掌握化工設(shè)備基礎(chǔ)知識，提高自己對化工設(shè)備知識的運(yùn)用能力。課程簡介及學(xué)習(xí)目的本課程介紹化工生產(chǎn)中各種單元操作中典型設(shè)2本章學(xué)習(xí)簡介：

流體輸送設(shè)備主要應(yīng)用于為流體提高能量，以便克服輸送過程中沿程的機(jī)械損失，提高位能、提高流體壓強(qiáng)（或減壓）。

流體輸送設(shè)備有不同類型，但通常按流體的種類分為液體輸送設(shè)備和氣體輸送設(shè)備。因?yàn)榱黧w輸送設(shè)備廣泛應(yīng)用于化工廠及其它各行業(yè)。故統(tǒng)稱為通用設(shè)備。

本章主要介紹化工中常用的流體輸送設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和特性，以便能夠依據(jù)流體流動的有關(guān)原理正確地選擇和使用流體輸送設(shè)備。(具體來說就是能根據(jù)輸送任務(wù)要求，正確地選擇輸送設(shè)備的類型和規(guī)格，決定輸送設(shè)備在管路中的位置，計(jì)算所消耗的功率及其運(yùn)行管理，使輸送設(shè)備能在高效率下可靠地運(yùn)行。)

本章學(xué)習(xí)簡介：

流體輸送設(shè)備主要應(yīng)用于為流3

離心泵的基本部件是高速旋轉(zhuǎn)的葉輪和固定的蝸牛形泵殼。具有若干個（通常為6～12個）后彎葉片的葉輪緊固于泵軸上，并隨泵軸由電機(jī)驅(qū)動作高速旋轉(zhuǎn)。

葉輪是直接對泵內(nèi)液體做功的部件，為離心泵的供能裝置。泵殼中央的吸入口與吸入管路相連接，吸入管路的底部裝有單向底閥。泵殼側(cè)旁的排出口與裝有調(diào)節(jié)閥門的排出管路相連接。蝸形泵殼不僅是匯集由葉輪流出液體的部件，而且又是一個轉(zhuǎn)能裝置。

離心泵的基本部件是高速旋轉(zhuǎn)的葉輪和固定的4離心泵的工作原理

兩個過程：吸入過程和排出過程

當(dāng)離心泵啟動后，泵軸帶動葉輪一起作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使預(yù)先充灌在葉片間的液體旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，液體自葉輪中心向外周作徑向運(yùn)動。當(dāng)液體自葉輪中心甩向外周的同時，葉輪中心形成低壓區(qū)（真空），在貯槽液面與葉輪中心總勢能差的作用下，致使液體被吸進(jìn)葉輪中心。液體在流經(jīng)葉輪的運(yùn)動過程獲得了能量，靜壓能增高，流速增大。當(dāng)液體離開葉輪進(jìn)入泵殼后，由于殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而減速，部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，最后沿切向流入排出管路。依靠葉輪的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，液體便連續(xù)地被吸入和排出。液體在離心泵中獲得的機(jī)械能量最終表現(xiàn)為靜壓能的提高。離心泵的工作原理兩個過程：吸入過程和排出過程5離心泵的特性曲線

由于離心泵的種類很多，前述各種泵內(nèi)損失難以估計(jì)，使得離心泵的實(shí)際特性曲線關(guān)系、、只能靠實(shí)驗(yàn)測定，在泵出廠時列于產(chǎn)品樣本中以供參考。實(shí)驗(yàn)測出的特性曲線如圖所示，圖中有三條曲線，在圖左上角應(yīng)標(biāo)明泵的型號（如4B20）及轉(zhuǎn)速，說明該圖特性曲線是指該型號泵在指定轉(zhuǎn)速下的特性曲線，若泵的型號或轉(zhuǎn)速不同，則特性曲線將不同。借助離心泵的特性曲線可以較完整地了解一臺離心泵的性能，供合理選用和指導(dǎo)操作。離心泵的特性曲線由于離心泵的種類很多，前述各種泵內(nèi)損失難6離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線7離心泵的特性曲線

由圖可見：①一般離心泵揚(yáng)程隨流量的增大而下降（很小時可能例外）。當(dāng)=0時，由圖可知也只能達(dá)到一定數(shù)值，這是離心泵的一個重要特性；②軸功率隨流量增大而增加，當(dāng)時，最小。這要求離心泵在啟動時，應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥門，以減小啟動功率，保護(hù)電動機(jī)免因超載而受損；③曲線有極值點(diǎn)（最大值），在此點(diǎn)下操作效率最高,能量損失最小。與此點(diǎn)對應(yīng)的流量稱為額定流量。泵的銘牌上即標(biāo)注額定值，泵在管路上操作時，應(yīng)在此點(diǎn)附近操作，一般不應(yīng)低于92%。

離心泵的特性曲線由圖可見：8泵在管路中工作時，由泵的性能曲線和管路特性曲線決定其運(yùn)行工況。管路特性：管路中通過的流量與所需要消耗的能量之間的關(guān)系特性曲線。而管路輸送所需的外加總壓頭稱管道阻力Hc。Hc=Hst+qv2這就是管路特性曲線方程：當(dāng)流量發(fā)生變化時，阻力也發(fā)生變化。離心泵的工作點(diǎn)及流量控制泵在管路中工作時，由泵的性能曲線和管路特性曲線決定其運(yùn)行工況9

泵的工作點(diǎn)MA'AB'BHBHB'HA'HAqvMqvBqvA工作點(diǎn)：將泵的特性曲線與管路特性曲線按同一比例繪制在同一張圖上，則兩條曲線相交于一點(diǎn)M點(diǎn)，M點(diǎn)就叫作泵在管路中的工作點(diǎn)。泵在M點(diǎn)工作時能達(dá)到平衡、穩(wěn)定泵的工作點(diǎn)MA'AB'BHBHB'HA'HAqvMqvBq10離心泵工況運(yùn)行的調(diào)節(jié)(流量調(diào)節(jié))運(yùn)行工況調(diào)節(jié)：泵在運(yùn)行時，由于外界負(fù)荷的變化而要求改變其工況，用人為的方法改變其工況點(diǎn)。而工況點(diǎn)的調(diào)節(jié)則是流量的調(diào)節(jié)。離心泵的運(yùn)行工況調(diào)節(jié)（有三種方法）切割外圓法；變速調(diào)節(jié)法；離心泵出口調(diào)節(jié)法。前兩種方法改變了泵的特性曲線，后一種方法則改變了泵的管路特性。離心泵工況運(yùn)行的調(diào)節(jié)(流量調(diào)節(jié))運(yùn)行工況調(diào)節(jié)：泵在運(yùn)行時，由11

改變泵的特性曲線法：(1)切割葉輪外圓法：葉輪切割后直徑變小，可以改變泵的qv－H曲線，泵的工作點(diǎn)也隨之改變。用這種方法調(diào)節(jié)流量，一臺基本型號的離心泵可配備幾臺不同直徑的葉輪，可按需選用。此法較經(jīng)濟(jì)。改變泵的特性曲線法：12(2)變速調(diào)節(jié)：在管路特性不變時，用改變轉(zhuǎn)速來改變泵的性能曲線，從而改變它們的工作點(diǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)速改變后，揚(yáng)程和流量都會發(fā)生改變，隨著轉(zhuǎn)速的提高，流量和揚(yáng)程都會增大。用此方法來調(diào)節(jié)流量和揚(yáng)程不會產(chǎn)生附加的能量損失，這種方法是最經(jīng)濟(jì)的。但原動機(jī)應(yīng)是可調(diào)速的。一般中小型泵不采用。(2)變速調(diào)節(jié)：在管路特性不變時，用改變轉(zhuǎn)速來改變泵的性能曲13改變管路特性曲線法：最常用的方法是調(diào)節(jié)離心泵的出口開度阻力大小與流量有直接的關(guān)系。用這種方法調(diào)節(jié)流量，有額外的能量損失，是不經(jīng)濟(jì)的。但由于方法簡單，調(diào)節(jié)方便,尤其對于小流量、高揚(yáng)程的離心泵，在啟動瞬間，關(guān)閉出口閥門，還可以減少啟動功率。改變管路特性曲線法：14離心泵的串，并聯(lián)操作同型號泵的串聯(lián)離心泵的串，并聯(lián)操作同型號泵的串聯(lián)15化工設(shè)備基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義課件16串聯(lián):

指前一臺泵的出口向另一臺泵或風(fēng)機(jī)的入口輸送流體的工作方式。串聯(lián)的目的是在流量相同時增加壓頭。兩臺泵串聯(lián)工作時所產(chǎn)生的總揚(yáng)程小于泵單獨(dú)工作時揚(yáng)程的2倍，而大于串聯(lián)前單獨(dú)運(yùn)行的揚(yáng)程，且串聯(lián)后的流量也比一臺泵單獨(dú)工作時大了。

組合后，泵的特性曲線由單泵同一Q下H的倍數(shù)確定。串聯(lián):

指前一臺泵的出口向另一臺泵或風(fēng)機(jī)的入口17同型號泵的并聯(lián)同型號泵的并聯(lián)18化工設(shè)備基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義課件19并聯(lián)

：

指兩臺或兩臺以上的泵向同一壓力管路輸送流體的工作方式。并聯(lián)的目的是在壓頭相同時增加流量。兩臺泵并聯(lián)運(yùn)行時的流量等于并聯(lián)時的各臺泵流量之和，并聯(lián)總流量小于兩單機(jī)單獨(dú)運(yùn)行的流量和，而并聯(lián)后的揚(yáng)程卻比一臺泵單獨(dú)工作時要高些。

組合后，泵的特性曲線由單泵同一H下Q的倍數(shù)確定。

并聯(lián)

：

指兩臺或兩臺以上的泵向同一壓力管路20由組合泵的特性曲線可以看出：

經(jīng)組合后，串聯(lián)未使壓頭翻倍，并聯(lián)未使流量翻倍。而是壓頭、流量均有提高。

由組合泵的特性曲線可以看出：

經(jīng)組合后，串21

生產(chǎn)中究竟采用何種組合方式比較經(jīng)濟(jì)合理，則決定于管路曲線的形狀。對于管路特性曲線較平坦的低阻管路(如圖中曲線a所示)，采用并聯(lián)組合，可獲得較串聯(lián)組合為高的流量和壓頭；對于管路特性曲線較陡的高阻管路(圖中曲線b)，采用串聯(lián)組合，可獲得較并聯(lián)組合高的流量和壓頭。對于值高于單泵所能提供最大壓頭的特定管路，則必須采用串聯(lián)組合方式。生產(chǎn)中究竟采用何種組合方式比較經(jīng)濟(jì)合理，則決22離心泵的類型與選用（1）離心泵的類型①清水泵舊型號：B型新型號：IS型IS型泵是根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2858規(guī)定的性能和尺寸設(shè)計(jì)的，其效率比B型泵平均提高3.67%。IS80-65-16080——泵入口直徑，mm；65——泵出口直徑，mm；160——泵葉輪名義直徑，mm。離心泵的類型與選用（1）離心泵的類型23離心泵的類型與選用

如果要求的壓頭（揚(yáng)程）較高，可采用多級離心泵，其系列代號為“D”，其結(jié)構(gòu)如圖所示。如要求的流量很大，可采用雙吸收式離心泵，其系列代號“Sh”。②耐腐蝕泵，“F”系列，非“F”系列。③油泵，單吸“Y”系列，雙吸式“YS”系列。④液下泵，“FY”系列。⑤屏蔽泵。⑥雜質(zhì)泵“P”系列。離心泵的類型與選用如果要求的壓頭（揚(yáng)程）較24離心泵的類型與選用離心泵的類型與選用25離心泵的類型與選用（2）離心泵的選用①根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)確定泵的類型。②確定輸送系統(tǒng)的流量和所需壓頭。流量由生產(chǎn)任務(wù)來定，所需壓頭由管路的特性方程來定。③根據(jù)所需流量和壓頭確定泵的型號。

A、查性能表或特性曲線，要求流量和壓頭與管路所需相適應(yīng)。B、若生產(chǎn)中流量有變動，以最大流量為準(zhǔn)來查找，H也應(yīng)以最大流量對應(yīng)值查找。C、若H和Q與所需要不符，則應(yīng)在鄰近型號中找H和Q都稍大一點(diǎn)的。離心泵的類型與選用（2）離心泵的選用26離心泵的類型與選用

D、若幾個型號都滿足，應(yīng)選一個在操作條件下效率最好的。E、為保險(xiǎn)，所選泵可以稍大；但若太大，工作點(diǎn)離最高效率點(diǎn)太遠(yuǎn)，則能量利用程度低。F、若被輸送液體的性質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)流體相差較大，則應(yīng)對所選泵的特性曲線和參數(shù)進(jìn)行校正，看是否能滿足要求。離心泵的類型與選用D、若幾個型號都滿足，應(yīng)選一個在操27思考：如何正確操作離心泵？開車前要做哪些準(zhǔn)備工作？如何開車、停車？思考：28檢查地腳螺栓有無松動；檢查是否灌好泵，潤滑油是否合格，油液面是否達(dá)到高度；檢查冷卻水供應(yīng)情況；檢查壓力表、電流表運(yùn)行情況；手動盤車數(shù)圈；檢查防護(hù)網(wǎng)是否完好。待一切完好則可開車。開車前的準(zhǔn)備：檢查地腳螺栓有無松動；開車前的準(zhǔn)備：29離心泵的常見故障及處理離心泵的常見故障及處理30表1－1離心泵設(shè)備故障及處理措施表表1－1離心泵設(shè)備故障及處理措施表31表1－2離心泵常見操作事故及防止措施表1－2離心泵常見操作事故及防止措施32

（1）作用原理如圖所示為曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動的往復(fù)泵，它主要由泵缸、活柱（或活塞）和活門組成。活柱在外力推動下作往復(fù)運(yùn)動，由此改變泵缸內(nèi)的容積和壓強(qiáng)，交替地打開和關(guān)閉吸入、壓出活門，達(dá)到輸送液體的目的。由此可見，往復(fù)泵是通過活柱的往復(fù)運(yùn)動直接以壓強(qiáng)能的形式向液體提供能量的。往復(fù)泵的作用原理和類型（1）作用原理往復(fù)泵的作用原理和類型33往復(fù)泵的作用原理和類型（2）往復(fù)泵的類型按照往復(fù)泵的動力來源可分類如下：①電動往復(fù)泵 電動往復(fù)泵由電動機(jī)驅(qū)動，是往復(fù)泵中最常見的一種。電動機(jī)通過減速箱和曲柄連桿機(jī)構(gòu)與泵相連，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動。②汽動往復(fù)泵汽動往復(fù)泵直接由蒸汽機(jī)驅(qū)動，泵的活塞和蒸汽機(jī)的活塞共同連在一根活塞桿上，構(gòu)成一個總的機(jī)組。往復(fù)泵的作用原理和類型（2）往復(fù)泵的類型34往復(fù)泵的作用原理和類型

按照作用方式可將往復(fù)泵分類如下：①單動往復(fù)泵活柱往復(fù)一次只吸液一次和排液一次。②雙動往復(fù)泵活柱兩邊都在工作，每個行程均在吸液和排液。往復(fù)泵的作用原理和類型按照作用方式可將往復(fù)泵分類如下35往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)

由知僅與活塞每次掃過的體積AS及活塞往復(fù)次數(shù)n關(guān)，而與管路的特性無關(guān)。實(shí)際H不太高時,隨H的變化很小，H大時，減小。而往復(fù)泵的壓頭則只決定于管路特性曲線與泵的特性曲線的交點(diǎn)（工作點(diǎn)確定）。，（1）往復(fù)泵的特性曲線與工作點(diǎn)往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)由36往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)

（2）流量調(diào)節(jié)①用旁路閥調(diào)節(jié)流量。泵的送液量不變，只是讓部分被壓出的液體返回貯池，使主管中的流量發(fā)生變化。顯然這種調(diào)節(jié)方法很不經(jīng)濟(jì)，只適用于流量變化幅度較小的經(jīng)常性調(diào)節(jié)。②改變曲柄轉(zhuǎn)速：因電動機(jī)是通過減速裝置與往復(fù)泵相連的，所以改變減速裝置的傳動比可以很方便地改變曲柄轉(zhuǎn)速，從而改變活塞自往復(fù)運(yùn)動的頻率，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。

往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)（2）流量調(diào)節(jié)37氣體壓縮與輸送機(jī)械

氣體壓縮與輸送機(jī)械

38氣體輸送機(jī)械在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1、氣體輸送：為了克服管路中的阻力，需要提高氣體的壓力。純粹為了輸送的目的而對氣體加壓，壓力一般都不高。但氣體輸送往往輸送量很大，需要的動力往往相當(dāng)大。2、產(chǎn)生高壓氣體：化學(xué)工業(yè)中一些化學(xué)反應(yīng)過程需要在高壓下進(jìn)行，如合成氨反應(yīng)，乙烯的本體聚合；一些分離過程也需要在高壓下進(jìn)行，如氣體的液化與分離。這些高壓進(jìn)行的過程對相關(guān)氣體的輸送機(jī)械出口壓力提出了相當(dāng)高的要求。3、產(chǎn)生真空：相當(dāng)多的單元操作是在低于常壓的情況下進(jìn)行，這時就需要真空泵從設(shè)備中抽出氣體以產(chǎn)生真空。

氣體輸送機(jī)械在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1、氣體輸送：為了克服管路中的39氣體輸送機(jī)械

氣體輸送的特點(diǎn):①動力消耗大：對一定的質(zhì)量流量，由于氣體的密度小，其體積流量很大。因此氣體輸送管中的流速比液體要大得多，前經(jīng)濟(jì)流速（15~25m/s）約為后者（1~3m/s）的10倍。這樣，以各自的經(jīng)濟(jì)流速輸送同樣的質(zhì)量流量，經(jīng)相同的管長后氣體的阻力損失約為液體的10倍。因而氣體輸送機(jī)械的動力消耗往往很大。氣體輸送機(jī)械氣體輸送的特點(diǎn):40氣體輸送機(jī)械②氣體輸送機(jī)械體積一般都很龐大，對出口壓力高的機(jī)械更是如此。③由于氣體的可壓縮性，故在輸送機(jī)械內(nèi)部氣體壓力變化的同時，體積和溫度也將隨之發(fā)生變化。這些變化對氣體輸送機(jī)械的結(jié)構(gòu)、形狀有很大影響。因此，氣體輸送機(jī)械需要根據(jù)出口壓力來加以分類。氣體輸送機(jī)械②氣體輸送機(jī)械體積一般都很龐大，對出口壓力高的機(jī)41按工作原理分為:

離心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式以及噴射式等。按出口壓力（終壓）或壓縮比（氣體壓縮后與壓縮前壓強(qiáng)之比）不同分為：

氣體輸送機(jī)械的分類按工作原理分為:氣體輸送機(jī)械的分類42通風(fēng)機(jī)工業(yè)上常用的通風(fēng)機(jī)有軸流式和離心式兩類。

（1）軸流式通風(fēng)機(jī)軸流式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與軸流泵類似，。軸流式通風(fēng)機(jī)排送量大，所產(chǎn)生的風(fēng)壓甚小，一般只用來通風(fēng)換氣，而不用來輸送氣體?；どa(chǎn)中，在空冷器和冷卻水塔的通風(fēng)方面，軸流式通風(fēng)機(jī)的應(yīng)用還是很廣的。通風(fēng)機(jī)工業(yè)上常用的通風(fēng)機(jī)有軸流式和離心式兩類。43(2)離心式通風(fēng)機(jī)①離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)離心式通風(fēng)機(jī)工作原理與離心泵相同，結(jié)構(gòu)也大同小異。

離心通風(fēng)機(jī)及葉輪1—機(jī)殼;2—葉輪;3—吸入口;4—排出口2(2)離心式通風(fēng)機(jī)①離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)離441、離心式風(fēng)機(jī)的構(gòu)造：葉輪：由前盤、后盤、葉片和輪轂所組成。還曾指出葉片可分為前向、徑向和后向三種類型。機(jī)殼：它的作用是收集來自葉輪的氣體，并將部分動壓轉(zhuǎn)換為靜壓，最后將氣體導(dǎo)向出口。導(dǎo)流器：導(dǎo)流器又稱為進(jìn)口風(fēng)量調(diào)節(jié)器。在風(fēng)機(jī)的入口處一般都裝置有導(dǎo)流器。運(yùn)行時，通過改變導(dǎo)流器葉片的角度（開度）來改變風(fēng)機(jī)的性能，擴(kuò)大工作范圍和提高調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性。進(jìn)氣箱：進(jìn)氣箱的作用是當(dāng)進(jìn)風(fēng)口需要轉(zhuǎn)彎時才采用的，用以改善進(jìn)口氣流流動狀況，減少因氣流不均勻進(jìn)入葉輪而產(chǎn)生的流動損失。進(jìn)氣箱一般用在大型或雙吸入的風(fēng)機(jī)上。吸入口：吸入口有集氣的作用，可以直接在大氣中采氣，使氣流以損失最小的方式均勻流入機(jī)內(nèi)。

1、離心式風(fēng)機(jī)的構(gòu)造：45化工設(shè)備基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義課件46通風(fēng)機(jī)的使用與維護(hù)通風(fēng)機(jī)啟動前,應(yīng)做好如下檢查工作,并認(rèn)真處理：1、檢查潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)是否通暢，軸承中的潤滑油是否充足干凈；2、檢查零部件是否齊全完好，緊固螺栓是否松動；3、人工盤車數(shù)轉(zhuǎn)，檢查葉輪有無卡住和摩擦現(xiàn)象，有無偏重問題存在；4、檢查進(jìn)口和出口閥門是否處于關(guān)閉狀態(tài)，安全保護(hù)裝置是否牢固，過濾網(wǎng)是否堵塞以及周圍臟物是否清除干凈。通風(fēng)機(jī)的使用與維護(hù)通風(fēng)機(jī)啟動前,應(yīng)做好如下檢查工作,并認(rèn)真處47啟動風(fēng)機(jī)時，操作人員應(yīng)躲開風(fēng)機(jī)正面，先啟動油泵和冷卻水泵，后啟動風(fēng)機(jī)。空車運(yùn)行30分鐘后，逐漸開大進(jìn)出口閥門，觀察電流大小。經(jīng)常檢查軸承和電機(jī)溫度，察看機(jī)組振動情況，測聽風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音，發(fā)現(xiàn)異常問題及時處理。定期停機(jī)檢查，清理葉輪上粘貼的物料和其它附著物。正常操作啟動風(fēng)機(jī)時，操作人員應(yīng)躲開風(fēng)機(jī)正面，先啟動油泵和冷卻水泵，后48通風(fēng)機(jī)常見故障及其處理方法通風(fēng)機(jī)常見故障及其處理方法49化工設(shè)備基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義課件50化工設(shè)備基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義課件51化工設(shè)備基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義課件52化工設(shè)備基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義課件53鼓風(fēng)機(jī)

在工廠中常用的鼓風(fēng)機(jī)有旋轉(zhuǎn)式和離心式兩種類型。（1）羅茨鼓風(fēng)機(jī)圖1-66羅茨鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)在工廠中常用的鼓風(fēng)機(jī)有旋轉(zhuǎn)式和離心式兩種類型。54鼓風(fēng)機(jī)羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理與齒輪泵類似。如圖所示，機(jī)殼內(nèi)有兩個漸開擺線形的轉(zhuǎn)子，兩轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，可使氣體從機(jī)殼一側(cè)吸，從另一側(cè)排出。轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間的縫隙很小，使轉(zhuǎn)子能自由運(yùn)動而無過多泄漏。鼓風(fēng)機(jī)羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理與齒輪泵類似。如圖所示，機(jī)55鼓風(fēng)機(jī)屬于正位移型的羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，與出口壓強(qiáng)無關(guān)。該風(fēng)機(jī)的風(fēng)量范圍可自2至500m3/min，出口表壓可達(dá)80kPa，在40kPa左右效率最高。該風(fēng)機(jī)出口應(yīng)裝穩(wěn)壓罐，并設(shè)安全閥。流量調(diào)節(jié)采用旁路，出口閥不可完全關(guān)閉。操作時，氣體溫度不能超過85℃，否則轉(zhuǎn)子會因受熱膨脹而卡住。鼓風(fēng)機(jī)屬于正位移型的羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，與出口56鼓風(fēng)機(jī)（2）離心式的鼓風(fēng)機(jī)離心式鼓風(fēng)機(jī)又稱透平鼓風(fēng)機(jī)，工作原理與離心通風(fēng)機(jī)相同，結(jié)構(gòu)類似于多級離心泵。由于單級風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓較低，故一般風(fēng)壓較高的離心式鼓風(fēng)機(jī)都是多級的。氣體由吸入口進(jìn)入后，依次通過各級的葉輪和導(dǎo)輪，最后由排氣口排出。鼓風(fēng)機(jī)（2）離心式的鼓風(fēng)機(jī)57鼓風(fēng)機(jī)離心式鼓風(fēng)機(jī)的蝸殼形通道亦為圓形；但外殼直徑與厚度之比較大；葉輪上葉片數(shù)目較多；轉(zhuǎn)速較高；葉輪外周都裝有導(dǎo)輪。離心式鼓風(fēng)機(jī)的送氣量大，但所產(chǎn)生的風(fēng)壓不高，單級出口表壓多在30kPa以內(nèi)；多級可達(dá)0.3MPa，出口表壓一般不超過0.3MPa。由于在離心鼓風(fēng)機(jī)中，壓縮比不高，所以無需冷卻裝置，各級葉輪的直徑也大致相同。離心式鼓風(fēng)機(jī)的選型方法與離心式通風(fēng)機(jī)相同。鼓風(fēng)機(jī)離心式鼓風(fēng)機(jī)的蝸殼形通道亦為圓形58壓縮機(jī)壓縮機(jī)是一種用來壓縮氣體以提高氣體壓力或輸送氣體的機(jī)械。壓縮機(jī)容積式動力式透平壓縮機(jī)往復(fù)壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)引射器軸驅(qū)動自由活塞其他類型單軸雙軸或多軸軸流徑流（離心）其他類型液環(huán)滑片回轉(zhuǎn)活塞或搖擺活塞其他類型螺桿雙轉(zhuǎn)子其他類型壓縮機(jī)壓縮機(jī)是一種用來壓縮氣體以提高氣體壓力或輸送59往復(fù)式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（１）機(jī)體（２）傳動機(jī)構(gòu)（３）壓縮機(jī)構(gòu)（４）潤滑機(jī)構(gòu)（５）冷卻系統(tǒng)（６）操縱控制系統(tǒng)附屬裝置主要包括：空氣過濾器、盤車裝置、傳動裝置（指機(jī)外的）、后冷卻器、緩沖器、油水分離器、儲氣罐、冷卻水泵、冷卻塔、各種管路、閥門、電氣設(shè)備及其保護(hù)裝置、安全防護(hù)罩、網(wǎng)等，有的還設(shè)有電磁閥、空氣凈化裝置和干燥裝置。主機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（１）機(jī)體主機(jī)60往復(fù)式壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)工作原理:一般由電動機(jī)經(jīng)三角帶帶動軸旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)連桿帶動活塞產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動，使氣閥、活塞、汽缸所組成的活塞腔容積發(fā)生變化，達(dá)到壓縮空氣的目的。壓縮空氣經(jīng)中冷器再進(jìn)行壓縮，最后進(jìn)入儲氣罐。

儲氣罐主要由筒體、壓力表、安全閥等組成，可以穩(wěn)定空氣管路壓力，減少壓縮機(jī)工作時所引起的壓力波動。若某種原因使其內(nèi)部的壓縮空氣超過額定氣壓，安全閥會自動開啟，將壓縮空氣排入大氣中，保證安全運(yùn)行。安全閥的開啟壓力為額定排氣壓力的1.05～1.08倍。當(dāng)然，不同規(guī)格的空壓機(jī)，安全閥的開啟壓力是不一樣的。往復(fù)式壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)工作原理:61往復(fù)式壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)的工作過程分為四個階段：（1）膨脹階段：當(dāng)活塞運(yùn)動造成工作容積的增加時，殘留在工作室內(nèi)的高壓氣體將膨脹，但吸入口活門還不會打開，只有當(dāng)工作室內(nèi)的壓力降低至等于或略小于吸入管路的壓力時，吸入活門才會打開。（2）吸氣階段：吸入口活門在壓力的作用下打開，活塞繼續(xù)運(yùn)行，工作室容積繼續(xù)增大，氣體不斷被吸入。（3）壓縮階段：活塞反向運(yùn)行，工作室容積減少，工作室內(nèi)壓力增加，但排出活門仍不打開，氣體被壓縮。（4）排氣階段：當(dāng)工作室內(nèi)的壓力等于或略大于排出管的壓力時，排出口活門打開，氣體被排出。往復(fù)式壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)的工作過程分為四個階段：62往復(fù)式壓縮機(jī)

4．多級壓縮多級壓縮是指在一個氣缸里壓縮了一次的氣體進(jìn)入中間冷卻器冷卻之后再送入次一氣缸進(jìn)行壓縮，經(jīng)幾次壓縮才達(dá)到所需要的終壓。討論：（1）采用多級壓縮的原因：①若所需要的壓縮比很大，容積系數(shù)就很小，實(shí)際送氣量就會很??；②壓縮終了氣體溫度過高，會引起氣缸內(nèi)潤滑油碳化或油霧爆炸等問題；③機(jī)械結(jié)構(gòu)亦不合理：為了承受很高的終壓，氣缸要做的很厚，為了吸入初壓很低的氣體,氣缸體積又必須很大。往復(fù)式壓縮機(jī)4．多級壓縮63往復(fù)式壓縮機(jī)

（2）級數(shù)越多，總壓縮功越接近于等溫壓縮功，即最小值。然而，級數(shù)越多，整體構(gòu)造就越復(fù)雜。因此，常用的級數(shù)為2至6，每級壓縮比為3至5。（3）理論上可以證明，在級數(shù)相同時，各級壓縮比相等，則總壓縮功最小。往復(fù)式壓縮機(jī)（2）級數(shù)越多，總壓縮功越接近于等溫壓縮功64往復(fù)式壓縮機(jī)

5．往復(fù)式壓縮機(jī)的流量調(diào)節(jié)（1）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；（2）旁路調(diào)節(jié)；（3）改變氣缸余隙體積：顯然，余隙體積增大，余隙內(nèi)殘存氣體膨脹后所占容積將增大，吸入氣體量必然減少，供氣量隨之下降。反之，供氣量上升。這種調(diào)節(jié)方法在大型壓縮機(jī)中采用較多。往復(fù)式壓縮機(jī)5．往復(fù)式壓縮機(jī)的流量調(diào)節(jié)65在啟動壓縮機(jī)前，有必要對其作一些檢查，以排除故障隱患。啟動前應(yīng)檢查儀表、閥門、電氣開關(guān)、聯(lián)鎖裝置，保安系統(tǒng)是否齊全、靈敏、準(zhǔn)確、可靠。

電源電壓：電源電壓的波動范圍要求為±５％左右。

油位檢查：油位一般在油標(biāo)的1/3～2/3為宜。低于油標(biāo)1/3時，應(yīng)及時添加經(jīng)過濾的同牌號潤滑油。啟動潤滑油泵和冷卻水泵，控制在規(guī)定的壓力與流量。盤車檢查，確保轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。往復(fù)式壓縮機(jī)的操作在啟動壓縮機(jī)前，有必要對其作一些檢查，以排除故障隱患。啟動前66充氮置換，當(dāng)被壓縮氣體易燃易爆時，必須用氮?dú)庵脫Q氣缸及系統(tǒng)內(nèi)的介質(zhì)，以防開車時發(fā)生爆炸。按開車步驟啟動主機(jī)和開關(guān)閥門。調(diào)節(jié)排氣壓力時，要同時逐漸調(diào)節(jié)進(jìn)、出氣閥門，防止抽空和憋壓現(xiàn)象。經(jīng)?！翱?、聽、摸、聞”檢查連接、潤滑、壓力、溫度等情況，發(fā)現(xiàn)隱患及時處理。嚴(yán)格按操作規(guī)程熟練操作。往復(fù)式壓縮機(jī)的操作充氮置換，當(dāng)被壓縮氣體易燃易爆時，必須用氮?dú)庵脫Q氣缸及系統(tǒng)內(nèi)67常見故障及其原因和措施

★排氣量不足：

排氣量不足是與壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)氣量相比而言。主要可從下述幾方面考慮：

1、

進(jìn)氣濾清器的故障

：積垢堵塞，使排氣量減少；吸氣管太長，管徑太小，致使吸氣阻力增大影響了氣量，要定期清洗濾清器。

2

、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低使排氣量降低：空氣壓縮機(jī)使用不當(dāng)，因空氣壓縮機(jī)的排氣量是按一定的海拔高度、吸氣溫度、濕度設(shè)計(jì)的，當(dāng)把它使用在超過上述標(biāo)準(zhǔn)的高原上時，吸氣壓力降低等，排氣量必然降低。往復(fù)式壓縮機(jī)常見故障及其原因和措施

往復(fù)式壓縮機(jī)683、

氣缸、活塞、活塞環(huán)磨損嚴(yán)重、使有關(guān)間隙增大，泄漏量增大，影響到了排氣量。屬于正常磨損時，需及時更換易損件，如活塞環(huán)等。屬于安裝不正確，間隙留得不合適時，應(yīng)按圖紙給予糾正，如無圖紙時，可取經(jīng)驗(yàn)資料，對于活塞與氣缸之間沿圓周的間隙，如為鑄鐵活塞時，間隙值為氣缸直徑的0.06／100～0.09／100；對于鋁合金活塞，間隙為氣徑直徑的0.12／100～0.18／100；鋼活塞可取鋁合金活塞的較小值。往復(fù)式壓縮機(jī)3、

氣缸、活塞、活塞環(huán)磨損嚴(yán)重、使有關(guān)間隙增大，泄漏量增大694、

填料函不嚴(yán)，產(chǎn)生漏氣使氣量降低。其原因首先是填料函本身制造時不合要求；其次可能是由于在安裝時，活塞桿與填料函中心對中不好，產(chǎn)生磨損、拉傷等造成漏氣；一般在填料函處加注潤滑油，它起潤滑、密封、冷卻作用。

5、

壓縮機(jī)吸、排氣閥的故障對排氣量的影響。閥座與閥片間掉入金屬碎片或其它雜物，關(guān)閉不嚴(yán)，形成漏氣。這不僅影響排氣量，而且還影響級間壓力和溫度的變化；閥座與閥片接觸不嚴(yán)形成漏氣而影響了排氣量，一個是制造質(zhì)量問題，如閥片翹曲等，第二是由于閥座與閥片磨損嚴(yán)重而形成漏氣。往復(fù)式壓縮機(jī)4、

填料函不嚴(yán)，產(chǎn)生漏氣使氣量降低。其原因首先是填料函本身706、

氣閥彈簧力與氣體力匹配的不好。彈力過強(qiáng)則使閥片開啟遲緩，彈力太弱則閥片關(guān)閉不及時，這些不僅影響了氣量，而且會影響到功率的增加，以及氣閥閥片、彈簧的壽命。同時，也會影響到氣體壓力和溫度的變化。

7、

壓緊氣閥的壓緊力不當(dāng)。壓緊力小，則要漏氣，當(dāng)然太緊也不行，會使閥罩變形、損壞，一般壓緊力可用下式計(jì)算：p=kπD2P2/4，D為閥腔直徑，P2為最大氣體壓力，k為大于1的值，一般取1.5～2.5，低壓時k＝1.5～2.0，高壓時k＝1.5～2.5。這樣取k，實(shí)踐證明是好的。氣閥有了故障，閥蓋必然發(fā)熱，同時壓力也不正常。

往復(fù)式壓縮機(jī)6、

氣閥彈簧力與氣體力匹配的不好。彈力過強(qiáng)則使閥片開啟遲緩71★排氣溫度不正常

排氣溫度不正常是指其高于設(shè)計(jì)值。從理論上進(jìn)，影響排氣溫度增高的因素有：進(jìn)氣溫度、壓力比、以及壓縮指數(shù)（對于空氣壓縮指數(shù)K＝1.4）。實(shí)際情況影響到吸氣溫度高的因素如：中間冷卻效率低，或者中冷器內(nèi)水垢結(jié)多影響到換熱，則后面級的吸氣溫度必然要高，排氣溫度也會高。另外，氣閥漏氣，活塞環(huán)漏氣，不僅影響到排氣溫度升高，而且也會使級間壓力變化，只要壓力比高于正常值就會使排氣溫度升高。此外，水冷式機(jī)器，缺水或水量不足均會使排氣溫度升高。往復(fù)式壓縮機(jī)★排氣溫度不正常

排氣溫度不正常是指其高于設(shè)計(jì)72★壓力不正常以及排氣壓力降低

壓縮機(jī)排出的氣量在額定壓力下不能滿足使用者的流量要求，則排氣壓力必然要降低，所要排氣壓力降低是現(xiàn)象，其實(shí)質(zhì)是排氣量不能滿足使用者的要求。此時，只好另換一臺排氣壓力相同，而排氣量大的機(jī)器。影響級間壓力不正常的主要原因是氣閥漏氣或活塞環(huán)磨損后漏氣，故應(yīng)從這些方面去找原因和采取措施。往復(fù)式壓縮機(jī)★壓力不正常以及排氣壓力降低

壓縮機(jī)排出的氣量73★不正常的響聲

壓縮機(jī)若某些部件發(fā)生故障時，將會發(fā)出異常的響聲，一般來講，操作人員是可以判別出異常的響聲的?；钊c缸蓋間隙過小，直接撞擊；活塞桿與活塞連接螺帽松動或脫扣，活塞端面絲堵松動，活塞向上串動碰撞氣缸蓋，氣缸中掉入金屬碎片以及氣缸中積聚水份等均可在氣缸內(nèi)發(fā)出敲擊聲。曲軸箱內(nèi)曲軸瓦螺栓、螺帽、連桿螺栓、十字頭螺栓松動、脫扣、折斷等，軸徑磨損嚴(yán)重間隙增大，十字頭銷與襯套配合間隙過大或磨損嚴(yán)重等等均可在曲軸箱內(nèi)發(fā)出撞擊聲。排氣閥片折斷，氣閥彈簧松軟或損壞，負(fù)荷調(diào)節(jié)器調(diào)得不當(dāng)?shù)鹊染稍陂y腔內(nèi)發(fā)出敲擊聲。由此去找故障和采取措施。往復(fù)式壓縮機(jī)★不正常的響聲

壓縮機(jī)若某些部件發(fā)生故障時，將74★過熱故障

在曲軸和軸承、十字頭與滑板、填料與活塞桿等摩擦處，溫度超過規(guī)定的數(shù)值稱之為過熱。過熱所帶來的后果：一個是加快磨擦副間的磨損，二是過熱量的熱不斷積聚直致燒毀磨擦面以及燒抱而造成機(jī)器重大的事故。造成軸承過熱的原因主要有：軸承與軸頸貼合不均勻或接觸面積過小；軸承偏斜，曲軸彎曲、扭曲；潤滑油粘度太小，油路堵塞，油泵有故障造成斷油等；安裝時沒有找平，沒有找好間隙，主軸與電機(jī)軸沒有找正，兩軸有傾斜等。往復(fù)式壓縮機(jī)★過熱故障

在曲軸和軸承、十字頭與滑板、填料與75壓縮機(jī)的事故分析斷裂事故

曲軸斷裂：其斷裂大多在軸頸與曲臂的圓角過渡處，其原因大致有如下幾種：過渡圓角太小，r為曲軸頸)

；熱處理時，圓角處未處理到，使交界處產(chǎn)生應(yīng)力集中；圓角加工不規(guī)則，有局部斷面突變；長期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，以及有的用戶為了提高產(chǎn)量，隨便增加轉(zhuǎn)速，使受力狀況惡化；材質(zhì)本身有缺陷，如鑄件有砂眼、縮松等。此外在曲軸上的油孔處起裂而造成折斷也是可以看到的。

壓縮機(jī)的事故分析斷裂事故

曲軸斷裂：其斷裂大多76連桿的斷裂：有如下幾種情況：(1)連桿螺釘斷裂，其原因有：連桿螺釘長期使用產(chǎn)生塑性變形；螺釘頭或螺母與大頭端面接觸不良產(chǎn)生偏心負(fù)荷，此負(fù)荷可大到是螺栓受單純軸向拉力的七倍之多，因此，不允許有任何微小的歪斜，接觸應(yīng)均勻分布，接觸點(diǎn)斷開的距離最大不得超過圓周的1/8即450

；螺栓材質(zhì)加工質(zhì)量有問題。連桿的斷裂：77(2)活塞桿斷裂：主要斷裂的部位是與十字頭連接的螺紋處以及緊固活塞的螺紋處，此兩處是活塞桿的薄弱環(huán)節(jié)，如果由于設(shè)計(jì)上的疏忽，制造上的馬虎以及運(yùn)轉(zhuǎn)上的原因，斷裂較常發(fā)生。若在保證設(shè)計(jì)、加工、材質(zhì)上都沒有問題，則在安裝時其預(yù)緊力不得過大，否則使最大作用力達(dá)到屈服極限時活塞桿會斷裂。在長期運(yùn)轉(zhuǎn)后，由于氣缸過渡磨損，對于臥式中的活塞會下沉，從而使連接螺紋處產(chǎn)生附加載荷，再運(yùn)轉(zhuǎn)下去，有可能使活塞桿斷裂，這一點(diǎn)在檢修時應(yīng)特別注意。此外，由于其它部位的損壞，使活塞桿受到了強(qiáng)烈的沖擊時，都有可能使活塞桿斷裂。

(2)活塞桿斷裂：主要斷裂的部位是與十字頭連接的螺紋處以及緊78燃燒和爆炸事故

有油潤滑壓縮機(jī)中往往產(chǎn)生積碳問題，這是我們所不希望的，因?yàn)榉e碳不僅會使活塞環(huán)卡在槽內(nèi)，氣閥工作不正常以及使氣流信道面積減小，增加阻力，而且在一定的條件下積碳會燃燒，導(dǎo)致壓縮機(jī)發(fā)生爆炸事故。因此，氣缸中的潤滑油不能供給太多，不能讓沒有經(jīng)過很好過濾，含有大量塵埃的氣體吸入氣缸，否則形成積碳與含有多量揮發(fā)物的氣體接觸導(dǎo)致爆炸。為了防止燃燒、爆炸發(fā)生，一定要計(jì)劃檢修，定期清洗儲氣罐和管道的油垢。

燃燒和爆炸事故

有油潤滑壓縮機(jī)中往往產(chǎn)生積碳問79氣缸、缸蓋破裂：主要原因：對于水冷式機(jī)器，在冬天運(yùn)轉(zhuǎn)停車后，若忘掉將氣缸、缸蓋內(nèi)的冷卻水放盡，冷卻水會結(jié)冰而撐破氣缸以及缸蓋，因此，停車后必須放掉冷卻水；由于在運(yùn)轉(zhuǎn)中斷水而未及時發(fā)現(xiàn)，使氣缸溫度升高，而又突然放入冷卻水，使缸被炸裂；由于死點(diǎn)間隙太小，活塞螺帽松動，以及掉入缸內(nèi)金屬物和活塞上的絲堵脫出等原因都會使活塞撞擊缸蓋，使其破裂。氣缸、缸蓋破裂：主要原因：對于水冷式機(jī)器，在冬天運(yùn)轉(zhuǎn)停車后，80除此以外，引起壓縮機(jī)燃燒和爆炸事故還有如下操作方面的原因：壓縮機(jī)在用氫、氧、氮?dú)錃庳?fù)荷試車之前，沒有用低壓的氮?dú)鈱⒖諝怛?qū)除干凈而引起爆炸。因缺乏操作知識，開車后沒有打開壓縮機(jī)到儲氣罐的閥門，致使排氣壓力急劇升高導(dǎo)致爆炸。因此，要防止這類事故發(fā)生，開車前必須熟悉操作規(guī)程，開車后，密切注意壓力表數(shù)值。在一般中小型壓縮機(jī)中，最好將壓縮機(jī)到儲氣罐這段管路上的閘閥取消，只留下逆止閥即可。此外，對壓縮機(jī)操作工應(yīng)進(jìn)行上崗前的培訓(xùn)。

由于壓縮機(jī)高壓級氣閥不嚴(yán)密，使高壓高溫的氣體返回氣缸，在排氣閥附近產(chǎn)生高溫，當(dāng)有積碳存在時，即會引起爆炸。為避免事故，此時必須檢修排氣閥、檢查漏氣部位，消除故障。

除此以外，引起壓縮機(jī)燃燒和爆炸事故還有如下操作方面的原因：壓81離心式壓縮機(jī)

離心式壓縮機(jī)的構(gòu)造基本與離心泵相同，其工作原理也是借助于高速旋轉(zhuǎn)葉輪產(chǎn)生的離心力。1．結(jié)構(gòu)——定子與轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子：主軸、多級葉輪、軸套及平衡元件

定子：氣缸和隔板2．工作原理：氣體沿軸向進(jìn)入各級葉輪中心處，被旋轉(zhuǎn)的葉輪做功，受離心力的作用，以很高的速度離開葉輪，進(jìn)入擴(kuò)壓器。氣體在擴(kuò)壓器內(nèi)降速、增壓。經(jīng)擴(kuò)壓器減速、增壓后,氣體進(jìn)入彎道，使流向反轉(zhuǎn)180°后進(jìn)入回流器，經(jīng)過回流器后又進(jìn)入下一級葉輪。顯然，彎道和回流器是溝通前一級葉輪和后一級葉輪的通道。因此，氣體在多個葉輪中被增加數(shù)次，能以很高的壓力能排出。離心式壓縮機(jī)離心式壓縮機(jī)的構(gòu)造基本與離心泵相同82離心式壓縮機(jī)3．特性曲線離心式壓縮機(jī)的H~Q曲線與離心式通風(fēng)機(jī)在形狀上相似。在小流量時都呈現(xiàn)出壓力隨流量的增加而上升的情況。4．特點(diǎn)與往復(fù)式壓縮機(jī)相比，離心式壓縮機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn)：體積和重量都很小而流量很大；供氣均勻；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；易損部件少、維護(hù)方便。因此，除非壓力要求非常高，離心式壓縮機(jī)已有取代往復(fù)式壓縮機(jī)的趨勢。而且，離心式壓縮機(jī)已經(jīng)發(fā)展成為非常大型的設(shè)備，流量達(dá)幾十萬立方米/時，出口壓力達(dá)幾十兆帕。離心式壓縮機(jī)3．特性曲線83離心式壓縮機(jī)從離心式壓縮機(jī)本身的特點(diǎn)看，雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但它也有一些固有的而且是難以消除的缺點(diǎn)，如喘振、軸向推力大等。喘振：離心式壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中，當(dāng)負(fù)荷降低到一定程度時，氣體的排出量會出現(xiàn)強(qiáng)烈振蕩，同時機(jī)身也會劇烈振動，并發(fā)出“哮喘”或吼叫聲，這種現(xiàn)象就叫離心式壓縮機(jī)的“喘振”。針對這些特點(diǎn)，必須認(rèn)真設(shè)置相應(yīng)的控制系統(tǒng)。

氣量或壓力控制系統(tǒng)，即負(fù)荷控制系統(tǒng)。

防喘振控制系統(tǒng)。

油路控制系統(tǒng)。密封油、控制油、潤滑油等，對于這些油的油壓、油溫等常要設(shè)置聯(lián)鎖報(bào)警控制系統(tǒng)。

主軸的軸向推力、軸向位移及振動的指示與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。離心式壓縮機(jī)從離心式壓縮機(jī)本身的特點(diǎn)看，雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但它84化工設(shè)備基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義課件85化工設(shè)備基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義課件86真空泵1、真空泵的一般特點(diǎn)真空泵就是從真空容器中抽氣、一般在大氣壓下排氣的輸送機(jī)械。若將前述任何一種氣體輸送機(jī)械的進(jìn)口與設(shè)備接通，即成為從設(shè)備抽氣的真空泵。然而，專門為產(chǎn)生真空用的設(shè)備卻有其獲得之處。（1）由于吸入氣體的密度很低，要求真空泵的體積必須足夠大；（2）壓縮比很高，所以余隙的影響很大。真空泵1、真空泵的一般特點(diǎn)87真空泵真空泵的主要性能參數(shù)有：（1）極限剩余壓力（或真空度）：這是真空泵所能達(dá)到最低壓力；（2）抽氣速率：單位時間內(nèi)真空泵在極限剩余壓力下所吸入的氣體體積，亦即真空泵的生產(chǎn)能力。真空泵真空泵的主要性能參數(shù)有：88真空泵

2、往復(fù)式真空泵與往復(fù)式壓縮機(jī)的構(gòu)造無顯著區(qū)別，但也有其自身的特點(diǎn)：（1）在低壓下操作，氣缸內(nèi)、外壓差很小，所用的活門必須更加輕巧；（2）當(dāng)要求達(dá)到較好的真空度時，壓縮比會很大，余隙容積必須很小，否則就不能保證較大的吸氣量。（3）為減少余隙的影響，設(shè)有連通活塞左右兩側(cè)的平衡氣道。干式往復(fù)真空泵可造成高達(dá)96~99.9%的真空度；濕式則只能達(dá)到80~85%真空泵2、往復(fù)式真空泵89真空泵3、水環(huán)真空泵水環(huán)真空泵的外殼呈圓形，其中的葉輪偏心安裝。啟動前，泵內(nèi)注入一定量的水，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，水被甩至殼壁形成水環(huán)。此水環(huán)具有密封作用，使葉片間的空隙形成許多大小不同的密封室。由于葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，密封室外由小變大形成真空，將氣體從吸入口吸入；繼而密封室由大變小，氣體由壓出口排出。水環(huán)真空泵結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，最高真空度可達(dá)85%。真空泵3、水環(huán)真空泵90化工設(shè)備基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義課件91真空泵

4、液環(huán)真空泵液環(huán)泵外殼呈橢圓形。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時液體被拋向四周形成一橢圓形液環(huán)，在其軸方向上形成兩個月牙形的工作腔。由于葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，每個工作腔內(nèi)密封室逐漸由小變大而從吸入口吸入氣體；然后又由大變小，將氣體強(qiáng)行排出。真空泵4、液環(huán)真空泵92真空泵5、旋片真空泵是旋轉(zhuǎn)式真空泵的一種，其工作原理見圖。當(dāng)帶有兩個旋片7的偏心轉(zhuǎn)子按箭頭方向旋轉(zhuǎn)時，旋片在彈簧8的壓力及自身離心力的作用下，緊貼泵體9內(nèi)壁滑動，吸氣工作室不斷擴(kuò)大，被抽氣體通過吸氣口3經(jīng)吸氣管4進(jìn)入吸氣工作室，當(dāng)旋片轉(zhuǎn)至垂直位置時，吸氣完畢，此時吸入的氣體被隔離。真空泵5、旋片真空泵93真空泵轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，被隔離的氣體逐漸被壓縮，壓強(qiáng)升高。當(dāng)壓強(qiáng)超過排氣閥片2上的壓強(qiáng)時，則氣體經(jīng)排氣管5頂開閥片2，通過油液從泵排氣口1排出。泵在工作過程中，旋片始終將泵腔分成吸氣、排氣兩個工作室，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，有兩次吸氣、排氣過程。旋片泵的主要部分浸沒于真空油中，為的是密封個部件間隙，充填有害的余隙和得到潤滑。此泵屬于干式真空泵。真空泵轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，被隔離的氣體逐漸被壓縮，壓強(qiáng)升高94真空泵如需抽吸含有少量可凝性氣體的組合氣時，泵上設(shè)有專門設(shè)計(jì)的鎮(zhèn)氣閥（能在一定的壓強(qiáng)下打開的單向閥），把經(jīng)控制的氣流（通常是濕度不大的空氣）引到泵的壓縮腔內(nèi)，以提高混合氣的壓強(qiáng)，使其中的可凝性氣體在分壓尚未達(dá)到泵腔溫度下的飽和值時，即被排出泵外。旋片泵可達(dá)到較高的真空度（絕對壓強(qiáng)約為0.67Pa），抽氣速率比較小，適用于抽除干燥或含有少量可凝性蒸氣的氣體。不適宜用于抽除含塵和對潤滑油起化學(xué)作用的氣體。真空泵如需抽吸含有少量可凝性氣體的組合氣時，泵上設(shè)有95真空泵6、噴射真空泵噴射泵是利用高速流體噴射時壓力能向動能轉(zhuǎn)換所造成的真空，將氣體吸入泵內(nèi)，并在混合室通過碰撞、混合，以提高吸入氣體的機(jī)械能，氣體和工作流體一并排出泵外。噴射泵的流體可以水，也可以是水蒸汽，分別稱為水噴射泵和蒸汽噴射泵。單級蒸汽噴射泵僅能達(dá)到90%的真空度，為獲得更高的真空度可采用多級蒸汽噴射泵。噴射泵的優(yōu)點(diǎn)是工作壓強(qiáng)范圍大，抽氣量大，結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)是效率低。真空泵6、噴射真空泵96傳熱

知識點(diǎn)：傳熱速率方程；熱量衡算方程；總傳熱系數(shù)；平均溫差；傳熱的設(shè)計(jì)型和操作型問題定量計(jì)算；傳熱操作型問題定性分析；壁溫的計(jì)算；列管換熱器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工藝計(jì)算與選型；換熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)概念；強(qiáng)化傳熱過程的途徑；其他各種類型傳熱器的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。重點(diǎn)：傳熱速率方程；熱量衡算方程；總傳熱系數(shù)；傳熱的設(shè)計(jì)型和操作型問題定量計(jì)算；傳熱操作型問題定性分析；強(qiáng)化傳熱過程的途徑；列管換熱器結(jié)構(gòu)、工藝計(jì)算。傳熱97本章內(nèi)容簡介：傳熱是指由于溫度差引起的能量轉(zhuǎn)移，又稱熱傳遞。凡是有溫度差存在時，熱就必然從高溫處傳遞到低溫處，因此傳熱是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域中極普遍的一種傳遞現(xiàn)象。

化工生產(chǎn)中對傳熱過程的要求經(jīng)常有以下兩種情況：一種是強(qiáng)化傳熱過程，如各種換熱設(shè)備中的傳熱；另一種是削弱傳熱過程，如設(shè)備和管道的保溫，以減少熱損失。為此必須掌握傳熱的共同規(guī)律?；鳠徇^程既可連續(xù)進(jìn)行亦可間歇進(jìn)行。對于前者，傳熱系統(tǒng)(例如換熱器)中不積累能量(即輸入的能量等于輸出的能量)，稱為定態(tài)傳熱。定態(tài)傳熱的特點(diǎn)是傳熱速率(單位時間傳遞的熱量)在任何時刻都為常數(shù)，并且系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度僅隨位置變化而與時間無關(guān)，對于后者，傳熱系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度既隨位置又隨時間而變，此種傳熱過程為非定態(tài)傳熱。根據(jù)傳熱機(jī)理的不同，熱傳遞有三種基本方式：傳導(dǎo)、對流和熱輻射。傳熱可依靠其中的一種方式或幾種方式同時進(jìn)行，在無外功輸入時，熱流方向總是由高溫處向低溫處流動。本章內(nèi)容簡介：98傳熱設(shè)備

在工業(yè)生產(chǎn)中，要實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞，須采用一定的設(shè)備將一種流體的熱量傳遞給另一種流體，此種傳遞熱量的設(shè)備稱換熱器。由于用途不同，工作條件不同和載熱體特性不同，從而對換熱器提出了不同的要求，因此在工業(yè)上出現(xiàn)了許多不同類型的換熱器。要合理的選擇和使用這些換熱器，首先必須了解其結(jié)構(gòu)特征。

傳熱設(shè)備

在工業(yè)生產(chǎn)中，要實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞，須99換熱器

根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式可分為：混合式、蓄熱式、間壁式。直接接觸式（混合式）在這類換熱器中，冷熱兩種流體通過直接混合進(jìn)行熱量交換。在工藝上允許兩種流體相互混合的情況下，這是比較方便和有效的，且其結(jié)構(gòu)比較簡單。直接接觸式換熱器常用于氣體的冷卻或水蒸汽的冷凝，如常見的涼水塔、洗滌塔等。換熱器根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式100蓄熱式蓄熱式換熱器又稱為蓄熱器，它主要由熱容量較大的蓄熱室構(gòu)成，室中可填耐火磚或金屬帶等作為填料。當(dāng)冷、熱兩種流體交替地通過同一蓄熱室時，即可通過填料將得自熱流體的熱量，傳遞給冷流體，達(dá)到換熱的目的。這類換熱器的結(jié)構(gòu)簡單，且可耐高溫，常用于氣體的余熱及其冷量的利用。其缺點(diǎn)是設(shè)備體積較大，而且兩種流體交替時難免有一定程度的混合。多用于石油裂解和冶金工業(yè)中的煉鋼等方面。

蓄熱式101換熱器間壁式

這一類換熱器的特點(diǎn)是在冷熱兩種流體之間用一金屬壁（或石墨等導(dǎo)熱性好的非金屬）隔開，以使兩種流體在不相混合的情況下進(jìn)行熱量交換。1、夾套式換熱器2、沉浸式蛇管換熱器3、噴淋式換熱器4、套管換熱器5、列管換熱器（1）固定管板式（2）U型管式（3）浮頭式6、其他高效換熱器（1）螺旋板式（2）平板式換熱器間壁式102（1）夾套式換熱器結(jié)構(gòu)：夾套裝在容器外部，在夾套和容器壁之間形成密閉空間，成為一種流體的通道。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。缺點(diǎn)：傳熱面積A小，傳熱效率低。用途：廣泛用于反應(yīng)器的加熱和冷卻。為了提高傳熱效果，可在釜內(nèi)加攪拌器或蛇管和外循環(huán)。

（1）夾套式換熱器103（2）沉浸式蛇管換熱器結(jié)構(gòu)：蛇管一般由金屬管子彎繞而制成，適應(yīng)容器所需要的形狀，沉浸在容器內(nèi)，冷熱流體在管內(nèi)外進(jìn)行換熱。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，便于防腐，能承受高壓。缺點(diǎn)：傳熱面積不大，蛇管外對流傳熱系數(shù)小。為了強(qiáng)化傳熱，容器內(nèi)加攪拌。

（2）沉浸式蛇管換熱器104（3）噴淋式換熱器結(jié)構(gòu)：冷卻水從最上面的管子的噴淋裝置中淋下來，沿管表面流下來，被冷卻的流體從最上面的管子流入，從最下面的管子流出，與外面的冷卻水進(jìn)行換熱。在下流過程中，冷卻水可收集再進(jìn)行重新分配。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)便宜，能耐高壓，便于檢修、清洗，傳熱效果好。缺點(diǎn)：冷卻水噴淋不易均勻而影響傳熱效果，只能安裝在室外。用途：用于冷卻或冷凝管內(nèi)液體。

（3）噴淋式換熱器105間壁式（4）套管式換熱器結(jié)構(gòu)：由不同直徑組成的同心套管，可根據(jù)換熱要求，將幾段套管用U形管連接，可增加傳熱面積；冷、熱流體可以逆流或并流。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，能耐高壓，傳熱系數(shù)較大，能保持完全逆流使平均對數(shù)溫差最大，可增減管段數(shù)量應(yīng)用方便。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)不緊湊，金屬消耗量大，接頭多易漏，占地較大。用途：廣泛用于超高壓生產(chǎn)過程，可用于流量不大，所需傳熱面積不多的場合。

間壁式（4）套管式換熱器106間壁式（5）列管式換熱器（管殼式換熱器）列管式換熱器又稱為管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器，歷史悠久，占據(jù)主導(dǎo)作用。主要由殼體、管束、管板、折流擋板和封頭等組成。一種流體在管內(nèi)流動，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。優(yōu)點(diǎn)：單位體積設(shè)備所能提供的傳熱面積大，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，可選用的結(jié)構(gòu)材料范圍寬廣，操作彈性大，大型裝置中普遍采用。為提高殼程流體流速，往往在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)目與管束相互垂直的折流擋板。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束，使湍動程度大為增加。常用的折流擋板有圓缺形和圓盤形兩種，前者更為常用。

間壁式（5）列管式換熱器（管殼式換熱器）107間壁式常見的折流擋板間壁式常見的折流擋板108間壁式根據(jù)所采取的溫差補(bǔ)償措施，列管式換熱器可分為以下幾個型式。（1）固定管板式殼體與傳熱管壁溫度之差大于50C，加補(bǔ)償圈，也稱膨脹節(jié)，當(dāng)殼體和管束之間有溫差時，依靠補(bǔ)償圈的彈性變形來適應(yīng)它們之間的不同的熱膨脹。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，殼程檢修和清洗困難，殼程必須是清潔、不易產(chǎn)生垢層和腐蝕的介質(zhì)。間壁式根據(jù)所采取的溫差補(bǔ)償措施，列管式換熱器可分為以下幾個型109a、固定管板式換熱器b、帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器

c、d、浮頭式換熱e、U形管式換熱器a、固定管板式換熱器b、帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器110（2）浮頭式兩端的管板，一端不與殼體相連，可自由沿管長方向浮動。當(dāng)殼體與管束因溫度不同而引起熱膨脹時，管束連同浮頭可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，可完全消除熱應(yīng)力。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本高，消除了溫差應(yīng)力，是應(yīng)用較多的一種結(jié)構(gòu)形式。

間壁式（2）浮頭式間壁式111間壁式（3）U型管式把每根管子都彎成U形，兩端固定在同一管板上，每根管子可自由伸縮，來解決熱補(bǔ)償問題。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡單，管程不易清洗，常為潔凈流體，適用于高壓氣體的換熱。

間壁式（3）U型管式112間壁式螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器主要由兩張平行的薄鋼板卷制而成，構(gòu)成一對互相隔開的螺旋形流道。冷熱兩流體以螺旋板為傳熱面相間流動，兩板之間焊有定距柱以維持流道間距，同時也可增加螺旋板的剛度。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高，不易堵塞，結(jié)構(gòu)緊湊A/V大，成本較低。缺點(diǎn)：操作壓力、溫度不能太高，螺旋板難以維修，流體阻力較大。

間壁式螺旋板式換熱器113化工設(shè)備基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義課件114間壁式板式換熱器①平板式換熱器冷熱流體在板片的兩側(cè)流過，通過板片換熱。板上可被壓制成多種形狀的波紋，可增加剛性；提高湍動程度；增加傳熱面積；易于液體的均勻分布。優(yōu)點(diǎn)：傳熱效率高，總傳熱系數(shù)大，結(jié)構(gòu)緊湊，操作靈活，安裝檢修方便。缺點(diǎn)：耐溫、耐壓性較差，易滲漏，處理量小。間壁式板式換熱器115化工設(shè)備基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講義課件116間壁式③板翅式換熱器板翅式換熱器是一種傳熱效果好，更為緊湊的板式換熱器。板翅式換熱器的基本結(jié)構(gòu)，是由于平隔板和各種型式的翅片構(gòu)成板束組裝而成。在兩塊平行薄金屬板（平隔板）間，夾入波紋狀或其他形狀的翅片，兩邊以側(cè)條密封，即組成為一個單元體。各個單元體又以不同的疊積適當(dāng)排列，并用釬焊固定，成為常用的逆流或錯流式板翅式換熱器組裝件，或稱為板束。再將帶有集流進(jìn)出口的集流箱焊接到板束上，就成為板翅式換熱器。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)高度緊湊，傳熱效率高，允許較高的操作壓力。缺點(diǎn)：制造工藝復(fù)雜，檢修清洗困難。

間壁式③板翅式換熱器117（1）設(shè)計(jì)和選用時應(yīng)考慮的問題除了流體的流向，流速和流體出口溫度的選擇外，還應(yīng)考慮：①冷熱流體流動通道的選擇a、不潔凈或易結(jié)垢的液體宜在管程，因管內(nèi)清洗方便，但U形管式的不宜走管程；b、腐蝕性強(qiáng)的流體宜在管程，以免管束和殼體同時受到腐蝕；c、壓力高的流體宜在管內(nèi)，以免殼體承受壓力；d、飽和蒸汽宜走殼程，因比較清潔，且冷凝液容易排出；e、被冷卻的流體宜走殼程，便于散熱；f、若兩流體溫差大，對于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，宜將給熱系數(shù)大的流體通入殼程，以減小熱應(yīng)力；g、流量小的流體一般以管程為宜。

管殼式換熱器的設(shè)計(jì)和選用（1）設(shè)計(jì)和選用時應(yīng)考慮的問題管殼式換熱器的設(shè)計(jì)和選用118②流動方式的選擇并流：參與換熱的兩種流體沿傳熱面平行而同向的流動。逆流：參與換熱的兩種流體沿傳熱面平行而反向的流體。錯流：兩種流體的流向垂直交叉。折流：一流體只沿一個方向流動，另一流體反復(fù)來回折流；或者兩流體都反復(fù)折回。復(fù)雜流：幾種流動型式的組合。

管殼式換熱器的設(shè)計(jì)和選用逆流并流錯流折流②流動方式的選擇管殼式換熱器的設(shè)計(jì)和選用逆流119管殼式換熱器的設(shè)計(jì)和選用逆流和并流可以看成是兩種極端情況。在流體進(jìn)出口溫度相同的條件下，逆流的平均溫差最大，并流最小，其它流動型式的tm介于兩者之間。從提高傳熱推動力來言，逆流最佳。1）在熱負(fù)荷Q、K相同時，采用逆流可以以較小的傳熱面積A完成相同的換熱任務(wù)；2）在熱負(fù)荷Q、A相同時，可以節(jié)省加熱和冷卻介質(zhì)的用量或多回收熱。3）逆流時，傳熱面上冷熱流體間的溫度差較為均勻。管殼式換熱器的設(shè)計(jì)和選用120在某些方面并流也優(yōu)于逆流。如工藝上要求加熱某一熱敏性物質(zhì)時，要求加熱溫度不高于某值（并流t2max<T2）；或者易固化物質(zhì)冷卻時，要求冷卻溫度不低于某值（并流T2min<t2），如易于控制流體出口溫度。采用折流和其它復(fù)雜流型的目的是為了提高傳熱系數(shù)，從而提高K來減小傳熱面積。用來表示某種流動型式在給定工況下接近逆流的程度，綜合利弊，最好使>0.9，絕不能使<0.8，否則另外選其他流型。當(dāng)換熱器一側(cè)流體發(fā)生相變，可能其溫度保持不變，此時就無所謂逆并流，不論何種流動形式，只要進(jìn)出口溫度相同，則tm均相等。

在某些方面并流也優(yōu)于逆流。121③換熱管規(guī)格和排列選擇為了制造和維修的方便，我國目前試行的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用19×2mm和25×2.5mm兩種規(guī)格，管長有1.5、2.0、3.0、6.0m，排列方式：正三角形、正方形直列和錯列排列。各種排列方式的優(yōu)點(diǎn)：

管殼式換熱器的設(shè)計(jì)和選用③換熱管規(guī)格和排列選擇管殼式換熱器的設(shè)計(jì)和選用122管殼式換熱器的設(shè)計(jì)和選用④折流擋板安裝折流擋板的目的是為提高殼程對流傳熱系數(shù)，為取得良好的效果，擋板的形狀和間距必須適當(dāng)。對圓缺形擋板而言，弓形缺口的大小對殼程流體的流動情況有重要影響。擋板的間距對殼體的流動亦有重要的影響。一般取擋板間距為殼體內(nèi)徑的0.2～1.0倍。a.切除過少b.切除適當(dāng)

c.切除過多管殼式換熱器的設(shè)計(jì)和選用④折流擋板123傳熱過程的強(qiáng)化措施（1）增大傳熱平均溫度差①兩側(cè)變溫情況下，盡量采用逆流流動；②提高加熱劑T1的溫度（如用蒸汽加熱，可提高蒸汽的壓力來達(dá)到提高其飽和溫度的目的）；降低冷卻劑t1的溫度。利用來強(qiáng)化傳熱是有限的。（2）增大總傳熱系數(shù)

K

①盡可能利用有相變的熱載體；②用大的熱載體，如液體金屬Na等；③減小金屬壁、污垢及兩側(cè)流體熱阻中較大者的熱阻；④提高較小一側(cè)有效。

傳熱過程的強(qiáng)化措施（1）增大傳熱平均溫度差124傳熱過程的強(qiáng)化措施（3）增大單位體積的傳熱面積A/V①直接接觸傳熱：可增大A和湍動程度，使Q；②采用高效新型換熱器。隨工業(yè)的發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)了不少的高效緊湊的換熱器并逐漸趨于完善。這些換熱器基本可分為兩類，一類是在管式換熱器的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，另一類是采用各種板狀換熱表面。如圖所示幾種強(qiáng)化傳熱管和板翅式換熱器的翅片。

(a)光直翅片(b)鋸齒翅片(c)多孔翅片

傳熱過程的強(qiáng)化措施（3）增大單位體積的傳熱面積A/V125換熱器的強(qiáng)化和其他類型板殼式換熱器將管殼式換熱器中的管束用板束代替，即為板殼式換熱器。其結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱系數(shù)高、堅(jiān)固、能承受很高的壓強(qiáng)和溫度，但制造工藝復(fù)雜，焊接要求高。強(qiáng)化管式換熱器在管式換熱器的基礎(chǔ)上，采取某些強(qiáng)化措施，提高傳熱效果。如管外加翅片，增大A、管外的對流給熱系數(shù)；管內(nèi)安裝內(nèi)插物，增大A、管內(nèi)的對流給熱系數(shù)，從而增大K。換熱器的強(qiáng)化和其他類型板殼式換熱器126換熱器的強(qiáng)化和其他類型熱管換熱器熱管是在一根裝有毛細(xì)吸芯金屬管內(nèi)充以定量的某種工作液體，然后封閉并抽除不凝性氣體。當(dāng)加熱段受熱時，工作液體遇熱沸騰，產(chǎn)生的蒸汽流至加熱段再次沸騰。如此過程反復(fù)循環(huán)，熱量則由加熱段傳至冷卻段。在熱管內(nèi)部，熱量的傳遞是通過沸騰冷凝過程。由于沸騰和冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)皆很大，蒸汽流動的阻力損失很小，因此管壁溫度相當(dāng)均勻。這種新型的換熱器具有傳熱能力大，應(yīng)用范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。特點(diǎn)：有相變對流傳熱系數(shù)大，結(jié)構(gòu)簡單，壁溫均勻。

流化床換熱器通過在流體中加固體顆粒，當(dāng)管程內(nèi)的流體由下往上流動，使眾多的固體顆粒保持穩(wěn)定的流化狀態(tài)，對換熱器管壁起到?jīng)_刷、洗垢作用。同時，使流體在較低流速下也能保持湍流，大大強(qiáng)化了穿熱速率。

換熱器的強(qiáng)化和其他類型熱管換熱器127換熱器的操作換熱器的正常使用投產(chǎn)前應(yīng)檢查壓力表、溫度計(jì)、液位計(jì)以及有關(guān)閥門是否齊全完好。輸送蒸汽前先打開冷凝水排放閥門，排除積水和污垢；打開放空閥，排除空氣和其他不凝性氣體。換熱器投產(chǎn)時，要先通入冷流體，緩慢或數(shù)次通入熱流體，做到先預(yù)熱后加熱，切忌驟冷驟熱，以免換熱器受到損壞，影響其使用壽命。進(jìn)入換熱器的冷熱流體如果含有大顆粒固體雜質(zhì)和纖維質(zhì)，一定要提前過濾和清除（特別是對板式換熱器），防止堵塞通道。經(jīng)常檢查兩種流體的進(jìn)出口溫度和壓力，發(fā)現(xiàn)溫度、壓力超出正常范圍或有超出正常范圍的趨勢時，要立即查出原因，采取措施，使之恢復(fù)正常。定期分析流體的成分，以確定有無內(nèi)漏，以便及時處理；對列管換熱器進(jìn)行堵管或換管，對板式換熱器修補(bǔ)或更換板片。定期檢查換熱器有無滲漏、外殼有無變形以及有無振動，若有應(yīng)及時處理。定期排放不凝性氣體和冷凝液，定期進(jìn)行清洗。換熱器的操作換熱器的正常使用128操作要點(diǎn)蒸汽加熱：必須不斷排除冷凝水，否則積于換熱器中，部分或全部變?yōu)闊o相變傳熱，傳熱速率下降。同時還必須及時排放不凝性氣體。因?yàn)椴荒詺怏w的存在使蒸汽冷凝的給熱系數(shù)大大降低。熱水加熱：一般溫度不高，加熱速度慢，操作穩(wěn)定，只要定期排放不凝性氣體，就能保證正常操作。煙道氣加熱：一般用于生產(chǎn)蒸汽或加熱、汽化液體、煙道氣的溫度較高，且溫度不易調(diào)節(jié)，在操作過程中，必須時時注意被加熱物料的液位、流量和蒸汽產(chǎn)量，還必須做到定期排污。導(dǎo)熱油加熱：溫度高、黏度較大、熱穩(wěn)定性差、易燃、溫度調(diào)節(jié)困難，操作時必須嚴(yán)格控制進(jìn)出口溫度定期檢查進(jìn)出管口及介質(zhì)流道是否結(jié)垢，做到定期排污，定期放空，過濾或更換導(dǎo)熱油。水和空氣冷卻：操作時注意根據(jù)季節(jié)變化調(diào)節(jié)水和空氣的用量，用水冷卻時，還要注意定期清洗。冷凍鹽水冷卻：溫度低，腐蝕性較大，在操作時應(yīng)嚴(yán)格控制進(jìn)出口的溫度防止結(jié)晶堵塞介質(zhì)通道，要定期放空和排污。冷凝：需要注意的是，定期排放蒸汽側(cè)的不凝性氣體，特別是減壓條件下不凝性氣體的排放。操作要點(diǎn)蒸汽加熱：必須不斷排除冷凝水，否則積于換熱器中，部分129列管式換熱器的維護(hù)和保養(yǎng)保持設(shè)備外部整潔、保溫層和油漆完好。保持壓力表、溫度計(jì)、安全閥和液位計(jì)等儀表和附件的齊全、靈敏和準(zhǔn)確。發(fā)現(xiàn)閥門和法蘭連接處滲漏時應(yīng)及時處理。開停換熱器時，不要將閥門開得太猛，否則容易造成管子和殼體受到?jīng)_擊，以及局部驟然脹縮，產(chǎn)生熱應(yīng)力，使局部焊縫開裂或管子連接口松弛。盡可能減少換熱器的開停次數(shù)，停止使用時，應(yīng)將換熱器內(nèi)的液體清洗放凈，防止凍裂和腐蝕。定期測量換熱器的殼體厚度，一般兩年一次。列管式換熱器的維護(hù)和保養(yǎng)保持設(shè)備外部整潔、保溫層和油漆完好。130列管式換熱器的常見故障與處理方法列管式換熱器的常見故障與處理方法131換熱器的清洗換熱器經(jīng)過一段時間的運(yùn)行，傳熱面上會產(chǎn)生污垢，使傳熱系數(shù)大大降低，從而影響傳熱效率，因此必須定期對換熱器進(jìn)行清洗，由于清洗的困難程度隨著垢層厚度的增加而迅速增大，所以清洗間隔時間不宜過長。換熱器的清洗有化學(xué)清洗、機(jī)械清洗、高壓水清洗。對清洗方法的選定應(yīng)根據(jù)換熱器的形式、污垢的類型等情況而定。一般化學(xué)清洗適用于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的情況，如列管換熱器管間、U形管內(nèi)的清洗，由于清洗劑一般呈酸性，對設(shè)備多少會有一些腐蝕。機(jī)械清洗常用于堅(jiān)硬的垢層、結(jié)焦或其他沉積物，但只能清洗工具能夠到達(dá)之處，如列管換熱器的管內(nèi)（卸下封頭），噴淋式蛇管換熱器的外壁、板式換熱器（拆開后），常用的清洗工具有刮刀、竹板、鋼絲刷、尼龍刷等。換熱器的清洗換熱器經(jīng)過一段時間的運(yùn)行，傳熱面上會產(chǎn)生污垢，使132酸洗（鹽酸）洗液濃度應(yīng)保持5～6%。不得大于8%，溫度在60℃左右為宜?；蛴脵C(jī)械法清垢，先將管程鉆通，然后進(jìn)行酸洗。凡是采用酸洗的管束，酸洗后必須用清水洗凈。換熱器檢修后，水壓試驗(yàn)按操作壓力的1.25倍進(jìn)行，試壓時，壓力應(yīng)逐漸增加，達(dá)到試驗(yàn)壓力后再保持5分鐘，然后降到操作壓力詳細(xì)檢查。符合下列條件時認(rèn)為水壓試驗(yàn)合格：（1）沒有破裂現(xiàn)象；（2）沒有滲漏的地方；（3）試壓后沒有殘余變形。酸洗（鹽酸）洗液濃度應(yīng)保持5～6%。不得大于8%，溫度在60133本章內(nèi)容簡介：蒸餾是分離均相液體混合物的典型單元操作。這種操作是利用液體混合物中在相同的操作條件下?lián)]發(fā)度不同這一特性，將混合液部分氣化，使混合液中各組分得以分離。如從原油中分離汽油、煤油和柴油、重油和各種溶劑油、潤滑油等多種石油產(chǎn)品；從液化空氣中分離出純度高的氧和氮；從液態(tài)裂解氣中分離乙烯、丙烯等。

本章內(nèi)容簡介：134蒸餾和蒸發(fā)的區(qū)別雖然都是將混合液加熱沸騰進(jìn)行組分分離，但這兩種操作有本質(zhì)上的區(qū)別。進(jìn)行蒸發(fā)的溶液，是由揮發(fā)的溶劑和不揮發(fā)的溶質(zhì)組成，經(jīng)蒸發(fā)后除去一部分溶劑而增加溶質(zhì)的濃度，蒸發(fā)的產(chǎn)物是被濃縮了的溶液或固體溶質(zhì)。而進(jìn)行蒸餾的溶液，溶劑與溶質(zhì)皆具有揮發(fā)性，在蒸餾過程中二者同時變成蒸氣，其數(shù)量與各自的揮發(fā)度相當(dāng)。經(jīng)蒸餾后，溶液全部或部分地分離為組分，而且在大多數(shù)情況下蒸氣冷凝液和殘留液均是產(chǎn)品。蒸餾和蒸發(fā)的區(qū)別135蒸餾過程可按不同方法分類：

按操作方式分為：間歇蒸餾連續(xù)蒸餾

按蒸餾方式分為：簡單蒸餾平衡蒸餾精餾

按混合物中組分的數(shù)目分為：雙組分精餾多組分精餾

按操作壓強(qiáng)分為：常壓蒸餾加壓蒸餾減壓蒸餾

蒸餾過程可按不同方法分類：136本章內(nèi)容簡介：

吸收是利用各組分溶解度不同，使混合氣體與適當(dāng)?shù)囊后w接觸，氣體中的一個或幾個組分便溶解于該液體內(nèi)而形成溶液，不能溶解的組分則保留在氣相之中，從而達(dá)到分離氣體混合物的目的。

1)回收混合氣體中的有用物質(zhì)。例如用液態(tài)烴吸收石油裂解氣中的乙烯和丙烯；用硫酸處理焦?fàn)t氣以回收其中的氨。

2)除去有害成分以凈化氣體。例如用水或堿液脫除合成氨原料氣中的二氧化碳；用銅氨液脫除一氧化碳及除去工業(yè)尾氣中的有害物質(zhì)如H2S，SO2等，以免污染環(huán)境。

3)制備某種氣體的溶液，制取液體產(chǎn)品。例如用水吸收氯化氫以制取鹽酸，用水吸收甲醛以制取福爾馬林溶液等。本章內(nèi)容簡介：

吸收是利用各組分溶解度不同，使混137蒸餾和吸收塔設(shè)備：

知識點(diǎn)：工業(yè)上評價(jià)塔設(shè)備性能好壞的指標(biāo)，板式塔和填料塔的典型結(jié)構(gòu)、性能、特征和選用原則。常用塔板和填料的類型、特點(diǎn)及使用場合。

重點(diǎn)：板式塔和填料塔的典型結(jié)構(gòu)、性能、特征和選用原則。常用塔板和填料的類型、特點(diǎn)及使用場合。

蒸餾和吸收塔設(shè)備：138本章內(nèi)容簡介：

塔設(shè)備是能夠?qū)崿F(xiàn)蒸餾和吸收兩種分離操作的氣液傳質(zhì)設(shè)備，廣泛地應(yīng)用于化工、石油化工、石油等工業(yè)中。其結(jié)構(gòu)形式基本上可以分為板式塔和填料塔兩大類。雖然這兩種塔既能用于蒸餾操作也適用于吸收操作，但在工業(yè)生產(chǎn)中，當(dāng)處理量大時多采用板式塔，而當(dāng)處理量小時多采用填料塔，當(dāng)然也有例外。對于一個具體地工藝過程，選用何種塔型為宜，尚需根據(jù)兩類塔型各自地特點(diǎn)和工藝本身地要求而定。

本章重點(diǎn)介紹板式塔的塔板類型，分析其操作特點(diǎn)，同時還介紹各種類型填料及填料塔的。本章內(nèi)容簡介：

塔設(shè)備是能夠?qū)崿F(xiàn)蒸餾和吸收兩139對塔設(shè)備的主要要求是能分離組成復(fù)雜的物料、生產(chǎn)要可靠、保證產(chǎn)品質(zhì)量、大型化，為了滿足工藝等要求，塔設(shè)備應(yīng)具備下列性能：

1．分離效率高------達(dá)到一定分離程度所需塔的高度低。2．生產(chǎn)能力大------單位塔截面積處理量大。3．操作穩(wěn)定、彈性大------對一定的塔器，操作時氣液流量（亦稱氣液負(fù)荷）的變化會影響分離效率。若分離效率最高時的氣液負(fù)荷作為最佳負(fù)荷點(diǎn)，可把分離效率比最高效率下降15%的最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比稱為操作彈性。工程上常用的，是液，氣負(fù)荷比L/V為某一定值時，氣相與液相的操作彈性。操作彈性大的塔必然適應(yīng)性強(qiáng)，易于穩(wěn)