化工设备基础知识
第一节、第一节、化工静设备基础知识
一、化工设备的概念化工设备是指化工生产中静止的或配有少量传动机构组成的装置, 主要用于完成传热、传质和化学反应等过程,或用于储存物料。二、化工设备的分类 1、按结构特征和用途分为容器、塔器、换热器、反应器(包括各种反应釜、固定床或液态化床)和管式炉等。2、按结构材料分为金属设备(碳钢、合金钢、铸铁、铝、铜等）、非金属设备（陶瓷、玻璃、塑料、木材等)和非金属材料衬里设备（衬橡胶、塑料、耐火材料及搪瓷等）其中碳钢设备最为常用。3、按受力情况分为外压设备（包括真空设备)和内压设备,内压设备又分为常压设备(操作压力小于 1kｇf/cm２)、低压设备(操作压力在 1～1６ｋｇf/cm２之间)、中压设备 (操作压力在 16～10０ kｇｆ／cm2 之间）高压设备、（操作压力在 100~1０00 ｋｇf/cm２之间)和超高压设备(操作压力大于１00０ kgf／cm2）三、化工容器结构与分类 1、基本结构在化工类工厂使用的设备中，有的用来贮存物料, 如各种储罐、计量罐、高位槽; 有的用来对物料进行物理处理，如换热器、精馏塔等;有的用于进行化学反应,如聚合釜，反应器,合成塔等。尽管这些设备作用各不相同，形状结构差异很大，尺寸大小千差万别, 内部构件更是多种多样, 但它们都有一个外壳, 这个外壳就叫化工容器。所以化工容器是化工生产中所用设备外部壳体的总称。由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，故化工容器痛常为压力容器。化工容器一般由筒体、封头、支座、法兰及各种开孔所组成，见图1－1。
图1－1化工容器的总体结构
１—法兰; 2—支座; 3—封头拼接焊缝；４—封头； 5—环焊缝; 6—补强圈; 7—人孔; 8—纵焊缝; 9—筒体； 10—压力表； 1１—安全阀；１2—液面计
1)筒体筒体是化工设备用以储存物料或完成传质、传热或化学反应所需要的工作空间, 是化工容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。圆柱形筒体（即圆筒）和球形筒体是工程中最常用的筒体结构。 2）封头根据几何形状的不同，封头可以分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种，其中以椭圆形封头应用最多。封头与筒体的连接方式有可拆连接与不可拆连
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接(焊接)两种,可拆连接一般采用法兰连接方式。 3）密封装置化工容器上需要有许多密封装置,如封头和筒体间的可拆式连接,容器接管与外管道间可拆连接以及人孔、手孔盖的连接等，可以说化工容器能否正常安全地运行在很大程度上取决于密封装置的可靠性。 4)开孔与接管化工容器中，由于工艺要求和检修及监测的需要，常在筒体或封头上开设各种大小的孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管,以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表等接管开孔。５）支座化工容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同,化工容器支座分立式容器支座和卧式容器支座两类,其中立式容器支座又有腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四种。大型容器一般采用裙式支座。卧式容器支座有支承式、鞍式和圈式支座三种;以鞍式支座应用最多。而球形容器多采用柱式或裙式支座。 6）安全附件由于化工容器的使用特点及其内部介质的化学工艺特性，往往需要在容器上设置一些安全装置和测量、控制仪表来监控工作介质的参数，以保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。化工容器的安全装置主要有安全阀、爆破片、紧急切断阀、安全联锁装置、压力表、液面计、测温仪表等。上述筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件等即构成了一台化工设备的外壳。对于储存用的容器,这一外壳即为容器本身。对用于化学反应、传热、分离等工艺过程的容器而言,则须在外壳内装入工艺所要求的内件，才能构成一个完整的产品。2、分类从不同的角度对化工容器及设备有各
种不同的分类方法，常用的分类方法有以下几种。 1）按压力等级分按承压方式分类,化工容器可分为内压容器与外压容器。内压容器又可按设计压力大小分为四个压力等级，具体划分如下: 低压(代号L)容器0．１ＭPa≤ｐ<1.６ MPａ；中压（代号Ｍ)容器 1．6M Ｐａ≤p<1０.０ MＰa；高压(代号H)容器10．0MPa≤p<１０0 MPa; 超高压（代号Ｕ）容器 p ≥１00Mｐa。外压容器中，当容器的内压小于一个绝对大气压 (约０．1Mｐａ）时又称为真空容器。 2）按原理与作用分根据化工容器在生产工艺过程中的作用, 可分为反应容器、换热容器、分离容器、储存容器。①反应容器（代号R）主要是用于完成介质的物理、化学反应的容器,如反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、蒸压釜、煤气发生炉等。
②换热容器（代号E）主要是用于完成介质热量交换的容器。如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器等。③分离容器（代号S)主要是用于完成介质流体压力平衡缓冲和气体净化分离的容器。如分离器、过滤器、蒸发器、集油器、缓冲器、干燥塔等。④储存容器（代号C,其中球罐代号B）主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的容器。如液氨储罐、液化石油气储罐等。
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在一台化工容器中,如同时具备两个以上的工艺作用原理时,应按工艺过程的主要作用来划分品种。3)按相对壁厚分按容器的壁厚可分为薄壁容器和厚壁容器，当筒体外径与内径之比小于或等于 1.2mm 时称为薄壁容器,大于1.2mm 时称厚壁容器。 4）按支承形式分当容器采用立式支座支承时叫立式容器,用卧式支座支承时叫卧式容器。5)按材料分当容器由金属材料制成时叫金属容器;用非金属材料制成时，叫非金属容器。 6）按几何形状分按容器几何形状，可分为圆柱形、球形、椭圆形、锥形、矩形等容器。７)按安全技术管理分上面所述的几种分类方法仅仅考虑了压力容器的某个设计参数或使用状况，还不能综合反应压力容器面临的整体危害水平。例如储存易燃或毒性程度中度以及上危害介质的压力容器，其危害性要比相同几何尺寸、储存毒性程序轻度或非易燃介质的压力容器大得多。压力容器的危害性还与其设计压力p和全容积V的乘积有关，pV值愈大，则容器破裂时爆炸能量愈大,危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。为此,《压力容器安全技术监察规程》采用既考虑容器压力与容积乘积大小，又考虑介质危害程度以及容器品种的综合分类方法,有利于安全技术监督和管理。该方法将压力容器分为三类。（1）、第三类压力容器具有下列情况之一的为第三类压力容器。①高压容器; ②中压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质); ③中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于10 MPam3) ④中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质, 且pV 乘积≥0.5 MＰ
a ．m3)；⑤低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且pV乘积≥ 0.2 MPａｍ
3); ⑥高压、中压管壳式余热锅炉；⑦中压搪玻璃压力容器；⑧使用强度级别较高(指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540 MPa ) 的材料制造的压力容器; ⑨移动式压力容器，包括铁路罐车(介质为液化气体、低温液体) 罐式汽车液、 [ 化气体运输（半挂)车、低温液体运输(半挂）车、永久气体运输（半挂）车] 和罐式集装箱(介质为液化气体、低温液体)等; ⑩球形储罐(容积大于等于50m３); ⑾低温液体储存容器（容积大于5 ｍ3)。(2)、第二类压力容器具有下列情况之一的为第二类压力容器。①中压容器; ②低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质)；③低压反应容器和低压储存容器(仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）; ④低压管壳式余热锅炉; ⑤低压搪玻璃压力容器。 3
(3）、第一类压力容器除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。四、化工塔设备的分类和结构 (一)塔设备的分类１、按操作压力分类1）加压塔;2）减压塔;3)常压塔。
2、按化工单元操作分类 1）精馏塔; 2)吸收塔和解吸塔; 3）萃取塔; ４）反应塔；５)
再生塔； 6）干燥塔。 3、按气液接触的基本构件分类１）填料塔； 2）板式塔 (二) 塔设备的结构 1、塔设备的基本部件填料塔和板式塔结构见图1-2图1-3。从图中可看出,两种不同的塔结构,均包括一些基本部件，如塔体、支座及塔体附件。而其不同的内件结构则在介绍两种塔型时分别介绍。
图１-2填料塔结构图
１—支座； 2—液体出口; ３—填料支承; ４—卸料孔；５—塔体; 6—填料； 7—液体再分布器; ８—喷淋装置
1)塔体塔体是塔设备的主要部件,大多数塔体是等直径、等壁厚的圆筒体，顶盖以椭圆形封头为多。但随着装置的大型化,不等直径、不等壁厚的塔体已逐渐增多。塔体除满足工艺条件对它提出的强度、刚度要求外，还应考虑风力、地震、偏心载荷所带来的影响,以及吊装、运输、检验、开停工等情况。塔体材质常采用的有：铸铁、碳素钢、低合金钢、不锈耐酸钢(复层、衬里）等。2）塔体支座塔设备常采用裙式支座。它应当具有足够的强度和刚度，来承受塔体操作重量、风力、地震等引起的载荷。塔体支座的材质常采用碳素钢，也有采用铸铁的。 3)塔体附件①接管；②人孔和手孔;③吊耳;④吊柱；⑤平台和爬梯。 2、填料塔
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图1－３板式塔总体结构图
1—裙座; 2—裙座人孔; 3—塔底液体出口; ４—裙座气孔; 5—塔体； 6—人孔; 7—蒸汽入口；８—塔板；9—回流入口; 10—吊柱; 1１—塔顶蒸汽出口；１2—进料口填料塔是化学工业中最常用的气液传质设备之一，在塔内设置填料使气液两相能够达到良好传质所需的接触面积。填料塔具有结构简单，便于用耐腐蚀材料制造，适应性较好。填料塔广泛的应用在蒸馏、吸收和解吸操作,而在大型装置中，填料塔的使用范围正在扩大。六十年代后期,直径超过3米的填料塔已十分普遍。目前，填料塔不仅可以大型化,而且在某些方面超过了板式塔的规模。所以，近代化学、石油工业中，填料塔的地位变得日益重要。近来,由于塔内采用接触面积较大的矩鞍型或聚丙烯鲍尔环填料,经实践证明,已克服大型填料塔的不足,显示出效率高,处理量大,压力降小等优点。1）填料ⅰ、填料的选择填料塔操作的好坏与选用填料的正确与否有很大关系。选择填料的原则如下:单位体积填料的表面积要大；使气液相接触的自由体积要大；对气相阻力要小,即空隙截面积大；重量要轻；机械强度要高;耐介质腐蚀,经久耐用；价格低廉。填料的选择，应根据操作压力和介质来选择填料的材质, 根据操作工艺要求，选择填料的型式, 根据填料塔径选择填料尺寸。ⅱ、填料的分类工业用填料大致分为实体填料和网体填料两大类。ⅲ、填料材质选择填料要根据被处理物料的腐蚀性及操作压力,确定使用填料的材质。ⅳ、填料尺寸选择
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填料尺寸选定与塔径尺寸有关，一般要求塔径与填料直径之比不能太小,否则, 填料与塔壁的间隙过大,易使液体沿塔壁空隙流下,使截面上液体分布不均。ⅴ、常用填料的特性①拉西环拉西环使用历史悠久，各种参数比较完整；设计与操作经验丰富,外形简单、制造方便;取材容易、造价低廉,适用于非金属耐腐蚀材料制造等优点。但拉西环由于表面积利用率低，因而使塔的生产能力降低,阻力较大,加上自身的形状决定了它沟流和壁流严重，使气液分布不均匀，气—液接触不良。②鲍尔环鲍尔环除钢制外,还有用陶瓷和塑料制成的。具有如下优点: 对于同样的空隙率而言, 阻力比拉西环小，因而可提高气速, 生产能力可以提高。由于小窗叶片向环中心弯, 液体分布较为均匀，所以沟流和壁流情况比拉西环好。开小窗后表面积比拉西环要大,且环内表面得以充分利用,以进行气液传质，而拉西环内表面利用率较低。操作弹性范围大。在一般情况下,当同样压降时,处理量比拉
西环大50%以上;在同样处理量时, 压降可降低,传质效率能提高20％左右。③、鞍形填料鞍形填料又分弧鞍形和矩鞍形两种。此种填料常用于吸收操作，处理腐蚀性介质较为适宜,且成本低。近来,又对矩鞍形填料予以改进。它是目前瓷制填料中处理量大，效率较高的一种。 2)塔设备喷淋装置在塔顶部装设喷淋装置，可使塔顶引入的液体能沿塔截面均匀分布进入填料层，避免部分填料得不到湿润,降低填料层的有效利用率,影响传质效果。喷淋装置的类型很多，常用的如下表: 管式喷淋型莲蓬头式盘式溢流式槽式喷淋装置类型反射板式冲击式宝塔式离心式机械式①管式喷淋器小直径的填料塔(3００mm以下)可以采用管式喷淋器，如图1-4（a)、（b）所示。直径小于6０0ｍm的塔可采用多孔直管式如图1－4(c）。该结构的优点是结构简单，缺点是喷淋面积小而且不均匀。
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图1-４管式喷淋器 (a)直管;(ｂ）弯管;(c）多孔直管式对于直径稍大的填料塔（１20０mm以下）,可以采用多孔环管喷淋器，如图1-5 所示。环状管的下面开有小孔,小孔直径为4~8ｍm，共有3~5排，小孔面积总和约与管截面积相等，环管中心圆直径D１一般为塔径Dg的60～８0％。这种喷淋器优点是结构简单，制造及安装方便,但缺点是喷淋面积小,不够均匀，而且液体要清洁,否则小孔易堵塞。②莲蓬头式喷淋器这种结构是应用最普遍的一种喷淋装置, 结构简单，喷淋较均匀, 如图1－6所示。莲蓬头可以作成半球形、碟形或杯形, 它悬于填料上方中央处，液体经小孔分股喷出, 莲蓬头直径一般为塔径的２0～3０%，小孔直径为3～15mm, 它的安装位置离填料表面此种结构的缺点是容易堵塞，液体分布情况与压头有关，的距离一般约为(0.5～1)Dｇ, 所以适用于料液清洁且料液压头不变或变化不大的情况,一般用于直径６00mm以下的塔设备。③溢流型喷淋器盘式分布器是常用的一种溢流型喷淋装置,液体经过进液管加到喷淋盘内，然后从喷淋盘内的降液管溢流，喷淋到填料上。中央进料的盘式分布器如图1－７所示。降液管一般按等边三角形排列，焊接在喷淋盘的分布板上。
图1－５环管多孔喷淋器
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图1-６莲蓬头式
喷淋器
图1－7盘式分布器④冲击型喷淋器反射板式喷洒器为冲击型的一种，利用液流冲击反射板（可以是平板、凸板或锥形板）以飞溅分布液体。最简单的结构为平板,液体循中心管流下，冲击后分成液滴并向各方飞溅。３）液体再分布装置由于工艺条件的要求，需要的填料层总高度较大,当喷淋液体喷到填料表面后，液体有流向塔壁造成“壁流”的倾向，称为“干锥体”现象,使液体分布不均，降低了填料塔的效率。为避免产生“干锥体”现象，必须在塔结构上采取措施，即沿填料层每隔一段距离，装设液体再分布器，使其在整个高度的填料层内部都得到喷淋液的均匀分布。分配锥是最简单的一种结构，如图１-８所示。（b)图为具有通孔的分配锥，适用塔径在600～800mm的塔，α为3５～45,Ｄ1＝（0．7～0.8)Dｇ。图1-9所示为槽形液体再分配器,器上的通孔是增加气体通过的截面积,使气体通过再分配器时，速度变化不大，该分布器适用塔径6０0ｍm以上的塔。
图1-8 分配锥
图1－9 槽形再分配器
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4)填料的支承结构填料的支承结构不但要有足够的强度和刚度,而且须有足够的自由截面积,否则会增大塔的压力降,使在支承处不致首先发生液泛。在工业填料塔中,最常用的填料支承是栅板,它是用竖扁钢制成,其结构见图 1-10。 5)除沫器除沫器是用来捕集夹带在气相中液滴的装置，装在塔内顶部,它能起到保证传质效率，降低物料损失，改善塔后
压缩机或真空泵的操作状况以及减少对环境污染的作用。
图1-10填料支承结构
图1－11
小型除沫器
常见的除沫器有折板除沫器、填料除沫器及丝网除沫器，其中丝网除沫器采用最多，它适用于分离5微米的液滴,其除沫率可达99%。丝网由一定规格编织成的丝网带卷制成盘状物,再用支承板加以固定,丝网带可用金属或非金属材料制成,丝网支承栅板的自由截面积应大于90%。适用于洁净气体。若在气液中含有粘结物时,则易堵塞网孔，影响塔的正常操作。图1-11是一种小型除沫器,该结构适用于除沫器直径与塔径相近的情况。若塔体直径大于1000ｍm以上时，将采取分块结构型式,便于丝网的安装与检修。 (三)板式塔板式塔因空塔速度比填料塔高,所以生产强度比填料塔大。板式塔的塔板结构有多种,它是决定塔特性的主要因素。 1、塔板的主要部件塔板的主要部件有： 1）降液管降液管的作用是使液体由上一层塔板流到下一层塔板。２)出口堰出口堰具有维持板上液层高度及使液流均匀的作用。 3）入口堰其作用是使上一层板流入的液体能在板上均匀分布，并减少进入处液体水平冲出。降液管与下层塔板至入口堰处称为受液盘，这种结构便于液体的侧线抽出。在低液流量时，仍能造成正液封,具有改变液体流向的缓冲作用。４）塔板
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塔板有整块式或分块式两种。（１）整块式塔板此种塔板一般用于塔径小于８０0mm,人不便进入安装和检修的塔内。塔体由若干塔节组成，塔节与塔节之间用法兰连接。塔板与塔板之间用管子支承。塔板与塔壁间隙用填料来密封。（２）分块式塔板分块式塔板用于塔径在9０0mm以上，人可以进入的塔内。塔体为一焊制整体圆筒, 不分塔节, 而塔板是分成数块，通过人孔送入塔内, 装到焊在塔内壁的塔板固定件上。为了进行塔内清洗和检修，在塔板中央设置一块内部通道板，通道板应为上、下均可拆的。塔板上的鼓泡构件型式很多,常用鼓泡构件为泡罩、浮阀等。下节分别叙述。 (３)泡罩塔板泡罩塔板所用的泡罩有圆形和条形两类,其主要特点是鼓泡元件各具有升气管。上升气体经升气管由泡罩齿缝吹入液层，两相接触密切，加之板上液层较高,两相接触时间较长,分离效果较好。但由于气体通过泡罩的路线曲折及液层较高，导致压降及雾沫夹带增高等缺点。同时,由于塔板上液面梯度较大,气相分布不均，影响传质效率，这也是泡罩结构所造成的。(4）浮阀塔板及特点①生产能力大,比泡罩塔板约提高20~40%,与筛板塔相近。②操作弹性大，在较宽的气速变化范围内,板效率变化较小，其弹性范围（即最大负荷与最小负荷之比）为７～9。③由于气－液接触状态良好,以及气体为水平方向吹出,雾沫夹带量小,因此塔板效率高,比泡罩塔效率可提高15％左右。④液面梯度小，蒸汽分配比较均匀,塔板压降比泡罩塔小。⑤塔板结构简单,安装容易。浮阀塔板结构与泡罩塔板类同。操作时气流自下而上吹起浮阀,从浮阀周边水平方向吹入塔板上液层,进行两相接触。液体则由上一层塔板的降液管流入，经进口堰均布, 再横向流过塔板与气相接触传质后，再经溢流堰进入降液管, 流入下一层塔板。五、化工换热设备的结构和分类化工换热设备是在化工生产过程中即化学反应物中实现热能传递的设备，使热量从温度较高的流体传给另一种温度较低的流体。在化肥、化工、炼油工业生产中，常常进行着各种不同的换热过程，特别是近年开发的各种化工工艺,充分进行了热能的综合利用，各种型式的高效、节能换热设备不断推出，应用到不同的冷换操作单元中。例如：加热或冷却、蒸发或冷凝。换热设备就是在生产过程即化学反应或物理反应中实现热能传递的设备, 使热量从温度较高的流体传给另一种温度较低的流体。根据生产工艺的不同，为达到热量的充分利用和满足工艺参数，换热设备可以是热交换器(如两流体介质相互换热）、冷凝器(如用水蒸汽冷凝）、加热器（如高温工艺气加热水)、冷却器(如水或液体氨作冷载体）等。在化工生产中,换热设备不但作为一
个单独的化工设备,而且在其他设备中也常附有换热设备或换热部分,如蒸馏设备中的回流冷凝器,蒸发设备中的加热,高低变炉和氨合成塔中触媒的换热等,均为重要的不可缺少的化工操作设备。化工生产流程中,用于汽－液、汽－气、气-气、液-液之间的换热设备，按热量的授受方式可分为①表面式换热器;②蓄热式换热器；③液体间接式换热器；④直接接触式换热器。表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流,两种流体之间进行换热。表面式换热器有管壳式、套管 1０
式和其他型式的热交换器。蓄热式换热器是借助于由固体构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体,蓄热体与高温流体接触一定时间，接受和储蓄了一定热量,然后与低温流体接触一定时间，把热量释放给低温流体。蓄热式换热器有用在一段炉对流段上的旋转换热器，回收烟气温度用于预热燃烧空气；还有阀门切换式换热器等。流体连接间接式换热器, 是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体热交换器和低温流体之间循环，在高温流体换热器接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。直接接触式热交换器是两种流体直接接触进行换热的设备,例如：冷水塔、气体冷凝器等。另外,换热器按用途还可分为: 加热器———把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。预热器———预先加热流体,为后序操作提供标准的工艺参数；过热器———用于把流体(工艺气或蒸汽）加热到过热状态; 蒸发器———用于加热流体,达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。(一）化工装置常用换热设备结构、性能和特点 1、管壳式换热器①管壳式换热器的类型和优缺点常用的管壳式换热器有固定管板式、浮头式和“U”形管式。固定管板式换热器结构简单,造价低，制造容易,管程清洗检修方便。壳程清洗困难，管束制造后有温差应力存在,当冷热两流体的平均温差较大,或壳体和传热管材料热膨胀系数相差较大、热应力超过材质的许用应力时，在壳体上应设膨胀节，由于膨胀节不能承受较大内压,所以换热器壳程压力不能太高。固定管板式换热器适用于两种介质温差不大（一般应低于30℃）,或温差较大但壳程压力不高的条件。浮头式换热器的优点是壳体和管束的温差不受限制,管束清洗和检修较为方便, 管程、壳程均容易清扫。缺点是结构复杂,密封要求较高,一旦泄漏在线处理较为困难。一般在温差较大的化工单元操作中设置浮头式换热器。 U形管式换热器，克服了固定管板式和浮头式换热器的缺点，但在U形拐弯处很难清洗干净,更换管子较为困难,特别是管板中心部的U形管,泄漏后只能堵管，要想更换管子必须从管板处全部切除,造成很大浪费。U 形管换热器适用于两种流体温差较大，且壳程易结垢的条件。②管壳式换热器的结构特点ⅰ、固定管板式换热器固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、封头压盖等部件组成,如图1-12 所示。其结构特点是在壳体中设置有管束,管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起,壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起。管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器，管程可以用隔板分成任何程数。应用极为广泛。近年来,也有设计开发出固定管板的挠性管板,即薄管板式换热器，这是根据弹性薄圆板理论，在均匀载荷作用下周边固定支承的圆平板产生的挠度可被看作在管板布管区的变形，无论是热应力还是管壳温差应力挠性变形薄管板均能承受,它的应用比常规的固定管板式换热器更具有优点。
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图1－12固定管板式换热器结构图
1—排气口２—封头３—法兰４—管板5—排气口６—壳体 7—列管 8—支座9—定距管1０—折流板１1—膨胀节 12—壳体接管 13—排气口1４—封头接管1５—封头１6—排气口 1７—法兰１8—管板19—排液口 20—支座21—接管 22—
排液口 2３—入口管
薄管板换热器用于中压、大直径换热设备上更有满意的效果。薄管板的结构一般有三种型式,如图1－13。
图1-１3薄管板结构
（a）凸面薄管板;（b）平面薄管板;（c）凹面薄管板
ⅱ、浮头式换热器浮头式换热器主要由壳体、浮动式封头管箱、管束等部件组成，如图1－１4所示。它的一端管板固定在壳体与管箱之间,另一端管板可以在壳体内自由移动,也就是壳体和管束热膨胀可自由,故管束和壳体之间没有温差应力。一般浮头设计成可拆卸结构,使管束可自由地抽出和装入。浮头式换热器的浮头也有不同的结构型式，常用的如图１-1５所示，它是用钳形环和螺栓使浮头和管板密封贴合，以使管内和管间流体互不渗漏。这种结构现在用的不多了。根据设计规范,采用了图1-１6所示结构，即浮头盖法兰直接和钩圈用螺栓紧固,使浮头法兰和活动的管板密封贴合,虽然减少了管束的有效传热面积，但密封性可靠,整体也较紧凑。
图１－14浮头式换热器
1—吊环； 2—平盖板；３—法兰; 4—接口； 5—管线接管; 6—分程板；７—壳体;8—排气口;9—接管；10—接管; 1１—封头；12—接管;13—排气口;14—接管; １5—支座；１6
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—内封头；17—堰板;1８—吊耳；19—浮头衬托;20—浮动管板;２1—列管； 22—折流板;２３—定距管;2４—支座；25—接管;26—排液口; 2７—法兰; ２8—固定管板; 29—法兰；30—排液口；31—接管; ３2—管箱
ⅲ、“U”形管式换热器 U形管式换热器的结构如图1－1７所示。结构特点是换热管做成U形，两端固定在同一块管板上,由于壳体和管子分开，可以不考虑热膨胀,管束可以自由伸缩,不会因为流体介质温差而产生温差应力。U形管换热器只有一块管板，没有浮头，结构比较简单。管束可以自由抽出和装入,方便清洗。由于换热管均做成半径不等的U形弯，最外层损坏后可更换外,其余的管子损坏只有堵管。同时和固定管板式换热器相比, 它的管束的中心部分存有空隙,流体很容易走短路，影响了传热效果，管板上排列的管子也比固定管板式换热器少,体积有些庞大。由于U形管曲率半径不一样，也增加了制造程序,加上切管长短不一,流体流动状态下的分布也不均匀,堵管后更减少了换热面积。图1-１5浮头结构之一图1-16浮头结构之二
图1-１７
Ｕ形管式换热器
1—吊耳；2—盖板； 3—法兰; 4—接管； 5—接管; 6—隔板; 7—接管;８—短管；９—壳体;10—折流板; 11—挡板； 1２—拉杆; 13—列管；14—放气管; 1５—封头； 16—接管; １7—支座；18—支座； 1９—接管；2０—短管;２1—法兰；2２—管板;23—接管；2４—接管;25—管箱
U形管换热器，一般使用于高温高压的场合,在压力高时，须加厚管子弯管段的壁厚。为增加流体介质在壳程内的流速,可在壳体内设置折流板和纵向隔板,以提高传热效果。 2、板式换热器板式换热器是一种高效换热器,在工厂应用中有伞板换热器和平板换热器,化工装置中常用后一种。工作原理如图1-18。板式换热器的特点：①、体积小，占地面积少。
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②、传热效率高,可使在低速下强化传热。
图１-18 板式换热器工作原理图③、组装方便，当增加换热面积时，只多装板片，
化工设备基础知识 一、化工设备的概念 化工设备是指化工生产中静止的或配有少量传动机构组成的装置，主要用于完成传热、传质和化学反应等过程，或用于储存物料。 二、化工设备的分类 1、按结构特征和用途分为容器、塔器、换热器、反应器（包括各种反应釜、固定床或液态化床）和管式炉等。 2、按结构材料分为金属设备（碳钢、合金钢、铸铁、铝、铜等）、非金属设备（陶瓷、玻璃、塑料、木材等）和非金属材料衬里设备（衬橡胶、塑料、耐火材料及搪瓷等）其中碳钢设备最为常用。 3、按受力情况分为外压设备（包括真空设备）和内压设备，内压设备又分为常压设备（操作压力小于1kgf/cm2）、低压设备（操作压力在 1～16 kgf/cm2 之间）、中压设备（操作压力在 16～100 kgf/cm2 之间）高压设备、（操作压力在 100～1000 kgf/cm2 之间）和超高压设备（操作压力大于 1000 kgf/cm2） 三、化工容器结构与分类 1、基本结构在化工类工厂使用的设备中，有的用来贮存物料，如各种储罐、计量罐、高位槽；有的用来对物料进行物理处理，如换热器、精馏塔等；有的用于进行化学反应，如聚合釜，反应器，合成塔等。尽管这些设备作用各不相同，形状结构差异很大，尺寸大小千差万别，内部构件更是多种多样，但它们都有一个外壳，这个外壳就叫化工容器。所以化工容器是化工生产中所用设备外部壳体的总称。由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，故化工容器痛常为压力容器。 化工容器一般由筒体、封头、支座、法兰及各种开孔所组成. 1）筒体筒体是化工设备用以储存物料或完成传质、传热或化学反应所需要的工作空间，是化工容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。圆柱形筒体（即圆筒）和球形筒体是工程中最常用的筒体结构。 2）封头根据几何形状的不同，封头可以分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种，其中以椭圆形封头应用最多。封头与筒体的连接方式有可拆连接与不可拆连接（焊接）两种，可拆连接一般采用法兰连接方式。 3）密封装置化工容器上需要有许多密封装置，如封头和筒体间的可拆式连接，容器接管与外管道间可拆连接以及人孔、手孔盖的连接等，可以说化工容器能否正常安全地运行在很大程度上取决于密封装置的可靠性。 4）开孔与接管化工容器中，由于工艺要求和检修及监测的需要，常在筒体或封头上开设各种大小的孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表等接管开孔。 5）支座化工容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同，化工容器支座分立式容器支座和卧式容器支座两类，其中立式容器支座又有腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四种。大型容器一般采用裙式支座。卧式容器支座有支承式、鞍式和圈式支座三种；以鞍式支座应用最多。而球形容器多采用柱式或裙式支座。 6）安全附件由于化工容器的使用特点及其内部介质的化学工艺特性，往往需要在容器上设置一些安全装置和测量、控制仪表来监控工作介质的参数，以保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。化工容器的安全装置主要有安全阀、爆破片、紧急切断阀、安全联锁装置、压力表、液面计、测温仪表等。 上述筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件等即构成了一台化工设备的外壳。对于储存用的容器，这一外壳即为容器本身。对用于化学反应、传热、分离等工艺过程的容器而言，则须在外壳内装入工艺所要求的内件，才能构成一个完整的产品。 2、分类从不同的角度对化工容器及设备有各种不同的分类方法，常用的分类方法有以下几种。
化工设备基础知识 第一章轴轴的主要作用是用来支撑和固定旋转传动零件，常见的轴有直轴和曲轴两种。一、直轴的分类：根据承受荷载的情况不同，直轴可分为心轴、转轴和传动轴三类。 1、心轴：心轴工作时主要用来支撑转动零件，承受弯矩而不传递运动，也不传递动力。心轴随零件转动的（如火车轮轴）称为活动心轴，不随零件一起转动的（如自行车轴、滑轮轴）称为固定心轴，它们承载时均产生弯曲变形。 2、转轴：转轴既要支承旋转零件还要传递运动和动力，如机床主轴、减速机齿轮轴、搅拌轴等。这类轴在外力作用下将产生弯曲变形和扭转变形。 3、传动轴主要用来传递扭矩，它不承受或承受较小的弯矩，如汽车、拖拉机变速箱与后轮轴间的传动轴。 轴的材料：选取轴用材料主要取决于轴的工作条件载荷和加工工艺等综合因素，除满足强度、刚度、耐磨性外，还要求对应力集中敏感性小，常用碳素钢、合金钢的锻件和轧制圆钢做为轴的毛坯。 碳素钢对应力集中的敏感性较小，其机械性能可通过热处理进行调整，比合金钢价廉，所以应用最广，常用30、40、45、50 号钢，其中45 号钢最常用。对于非重要或受载荷较小的轴可用Q235、Q237 等普通碳素结构钢。 合金钢可淬性好，且具有较高的机械性能，常用于传递较大功率并要求减小尺寸和重量以及提高轴颈耐磨性的场合。 合金铸铁和球墨铸铁也常用来做轴的原因是铸造成型容易得到较复杂且更合理的形状，铸造材料吸振性高，并可用热处理的方法提高耐磨性，对应力敏感性较低，且价廉。但铸造质量不易控制，可靠性较差，需慎用。 二、轴的结构 轴的外形通常作成阶梯形的圆柱体。轴上供安装旋转零件的部位叫轴头，轴与轴承配合部分叫轴颈，轴的其他部分叫轴身轴的设计与选择要考虑很多因素的影响，在满足不同截面的强度和刚度要求的同时，还要便于轴上零件的固定、定位、拆装、调整，尽可能减小应力集中以提高轴整体的疲劳强度，以及轴本身的加工工 艺性。 旋转零件一般要随轴旋转传递运动和动力，零件在圆周方向和轴线方向都需要确定他们之间的相对位置以保证各零件正常的工作关系。
化工设备基础知识 第一章轴 轴的主要作用是用来支撑和固定旋转传动零件，常见的轴有直轴和曲轴两种。 一、直轴的分类：根据承受荷载的情况不同，直轴可分为心轴、转轴和传动轴三类。 1、心轴：心轴工作时主要用来支撑转动零件，承受弯矩而不传递运动，也不传递动力。心轴随零件转动的（如火车轮轴）称为活动心轴，不随零件一起转动的（如自行车轴、滑轮轴）称为固定心轴，它们承载时均产生弯曲变形。 2、转轴：转轴既要支承旋转零件还要传递运动和动力，如机床主轴、减速机齿轮轴、搅拌轴等。这类轴在外力作用下将产生弯曲变形和扭转变形。 3、传动轴主要用来传递扭矩，它不承受或承受较小的弯矩，如汽车、拖拉机变速箱及后轮轴间的传动轴。 轴的材料：选取轴用材料主要取决于轴的工作条件载荷和加工工艺等综合因素，除满足强度、刚度、耐磨性外，还要求对应力集中敏感性小，常用碳素钢、合金钢的锻件和轧制圆钢做为轴的毛坯。 碳素钢对应力集中的敏感性较小，其机械性能可通过热处理进行调整，比合金钢价廉，所以应用最广，常用30、40、45、50号钢，其中45号钢最常用。对于非重要或受载荷较小的轴可用Q235、Q237等普通碳素结构钢。 合金钢可淬性好，且具有较高的机械性能，常用于传递较大功率并要求减小尺寸和重量以及提高轴颈耐磨性的场合。 合金铸铁和球墨铸铁也常用来做轴的原因是铸造成型容易得到较复杂且更合理的形状，铸造材料吸振性高，并可用热处理的方法提高耐磨性，对应力敏感性较低，且价廉。但铸造质量不易控制，可靠性较差，需慎用。 二、轴的结构 轴的外形通常作成阶梯形的圆柱体。轴上供安装旋转零件的部位叫轴头，轴及轴承配合部分叫轴颈，轴的其他部分叫轴身轴的设计及选择要考虑很多因素的影响，在满足不同截面的强度和刚度要求的同时，还要便于轴上零件的固定、定位、拆装、调整，尽可能减小应力集中以提高轴整体的疲劳强度，以及轴本身的加工工
化工工艺图识图基础知 识 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
工艺流程图识图基工艺流程图是工艺设计的关键文件，它以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物量和能量的变化过程。流程图是管道、仪表、设备设计和装置布置专业的设计基础，也是操 作运行及检修的指南。 在生产实际中我们经常能见到的表述流程的工艺图纸一般只有两种，也就是大家所知道的PFD和P&ID。PFD实际上是英文单词的词头缩写，全称为Process Flow Diagram，翻译议成中文就是“工艺流程图”的意思。而P&ID也是英文单词的词头缩写，全称为Piping and Instrumentation Diagram，“&”在英语中表示and。整句翻译过来就是“工艺管道及仪表流程图”。二者的主要区别就是图中所表达内容多少的不同，PFD较 P&ID内容简单。更明了的解释就是P&ID图纸里面基本上包括了现场中所有的管件、阀门、仪表控制点等，非常全面，而PFD图将整个生产过程表述明白就可以了，不必将所有的阀门、管件、仪表都画出来。 另外，还有一种图纸虽不是表述流程的，但也很重要即设备布置图。 下面就介绍一下大家在图纸中经常看到的一些内容及表示方法。 1 流程图主要内容 不管是哪一种，那一类流程图，概括起来里面的内容大体上包括图形、标注、图例、标题栏等四部分，我们在拿到一张图纸后，首先就是整体的认识一下它的主要内容。具体内容分别如下： a 图形将全部工艺设备按简单形式展开在同一平面上，再配以连接的主、辅管线及管件，阀门、仪表控制点等符号。 b 标注主要注写设备位号及名称、管段编号、控制点代号、必要的尺寸数据等。 c 图例为代号、符号及其他标注说明。 d 标题栏注写图名、图号、设计阶段等。
化工设备机械基础大纲文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
《化工设备机械基础》课程大纲课程编号： 课程类型：技术基础课 学时：48 适用对象：精细化工专业 使用教材：《化工设备机械基础》高安全编着，化学工业出版社出版社 参考书：1、《化工设备机械基础》赵军等编，化学工业出版社，2000 2、《化工设备机械设计基础》潘永亮主编，科学出版社，1999年 3、《化工轻工机械设计基础》陈经梅等编，浙江大学出版社，1994 第一部分前言 一、课程的性质 本课程是化工工艺类专业一门综合性的机械类技术基础课。通过本课程的学习，掌握一定的化工机械方面的基础知识，并具备对一般化工设备进行结构分析和设计的初步能力，为今后从事化工工艺过程研究、设计和生产管理奠定必要的基础。使学生掌握相关的基本理论、基本知识以及设计的基本方法，为从事化工设备机械的设计、使用、管理和维护打下基础。 二、课程基本理念 1.坚持以高职教育培养目标为依据，遵循“结合理论联系实际，以应知、应会”的原则，以培养锻炼职业技能为重点。 2.注重培养学生的专业思维能力和专业实践能力。 3.把创新素质的培养贯穿于教学中。采用行之有效的教学方法，注意发展学生专业思维和专业应用能力。 4.培养学生分析问题、解决问题的能力 三、课程的设计思路
《化工设备机械基础》课程在设计思想上充分体现一体化，即：理论与实践内容一体化、知识传授与动手训练场地一体化、理论与实路教师为一人的“一体化”。 《化工设备机械基础》的课程内容要经历由社会调研的行业岗位分析到典型工作任务确定，从典型工作任务对职业核心能力的要求到学习领域的设定，强调学习领域的教学内容是由多个学习专情境的整合，在每个学习情景构建中分成应知知识点、职业能力要点、职业素质训练三个部分，为学生素质能力、职业能力、创新能力培养开拓了新的途径，每一个学习情境对应一个典型工作过程。 第二部分课程目标 一、课程目标 教学目标和总体要求是本课程的学习，掌握一定的化工机械方面的基础知识，并具备对一般化工设备进行结构分析和设计的初步能力，为今后从事化工工艺过程研究、设计和生产管理奠定必要的基础。使学生掌握相关的基本理论、基本知识以及设计的基本方法，为从事化工设备机械的设计、使用、管理和维护打下基础。 通过行为导向的项目式教学，加强学生实践技能的培养，培养学生的综合职业能力和职业素养；独立学习及获取新知识、新技能、新方法的能力；与人效、沟通及合作等方面的态度和能力。 二、职业能力目标 （一）知识目标 1.（1）了解化工设备对金属材料的强度、塑性及韧性等的要求。 （2）了解低温条件对材料韧性的影响，高温对低碳钢屈服极限和强度极限的影响。理解材料的蠕变、蠕变极限、持久极限等概念。 （3）掌握碳素钢、普通低合金钢、不锈钢及铸铁牌号的意义。
设备基础知识竞赛参考题及答案 一、机械基础部分 1、 金属材料的机械性能包括那些？ 答：强度、硬度、塑性、脆性、韧性、疲劳和蠕变。 2、 材料受载荷作用的形变形式有那几种？ 答：拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲五种。 3、 4、化工常用静止设备有哪几种？ 答：容器、塔器、换热器和反应器等。 5、零件圆柱尺寸为Φ25 ，请问该零件基本尺寸是多少？上偏差是多少？下偏差是多少？公差是多少？ 答：基本尺寸是直径25mm；上偏差是0.015mm；下偏差是0.05mm；公差是0.065mm。6、零件的配合有哪几种？ 答：有间隙配合、过渡配合、过盈配合。 7、三视图的投影规律是什么？ 答：主俯长对正、主左高平齐、俯左宽相等。 8、说明阀门型号J41H-16 D 80中各符号的含义？ 答：①J-截止阀，4-阀兰连接，1-直通式，H-阀座密封面材料为合金钢，16-公称压力为1.6MP a ②D 80是公称直径为80mm。 9、简述离心泵的工作原理？ 答：在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成
了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。 10、我公司为什么要对阀门传动丝杆、设备螺栓进行润滑或防锈处理？ 答：传动丝杆和设备连接螺栓长期暴露在空气当中，由于空气里含有水分等，长期不使用，不润滑易腐蚀，所以需要润滑或防锈处理。 11、泵轴密封的作用是什么？ 答：泵的轴密封是用来阻止泵内液体向外泄漏，同时也防止空气进入泵腔。 12、离心泵流量不足的原因有那些？ 答：①吸入管或泵的进口堵塞，吸入管阻力过大。 ②叶轮吸入口口环磨损，间隙过大。 ③泵的转向不对或叶轮装反。 ④出口阀未打开或开度太小。 13、离心泵振动大的原因是什么？ 答：①泵转子或驱动机转子动平衡不合要求。②连轴器找正不合要求。③轴承磨损、间隙过大。④地脚螺栓松动。⑤基础不牢固。⑥轴弯曲。⑦支架不牢固引起管道振动。⑧泵体内部磨损。⑨转子零件松动或破损⑩叶轮中有杂物。 14、轴承温度高的原因有那些？ 答：①轴承间隙过大或过小。②轴承安装不正确。③轴承磨损或松动。④轴承缺油、加油过多或油质不良。⑤轴承内有杂物。 15、轴承温度的允许值是多少？ 答：滑动轴承：＜80℃；滚动轴承：＜95℃。 16、离心式鼓风机由那些部件组成？ 答：机壳、转子组件（叶轮、主轴）、密封组件、轴承、润滑装置及其他辅助零部件组成。 17、罗茨风机风量不足、风压降低的原因？ 答：①叶片磨损间隙增大。②传递带松动达不到额定转数。③密封或机壳漏气。④管道阀兰漏气。 18、对于有机械密封的泵类设备启动或停止泵运行时应注意什么？ 答：因机械密封动、静环之间的运动依靠液体润滑和冷却在启动泵之前，需要打开入口阀，让液体充满空间形成良好的润滑；停止转动后在关闭阀门，防止无冷却润滑液体磨损。19、无缝钢管：“Φ159×4×6000”各符号表示什么意思？ 答：Φ159-无缝钢管外径159mm；4-无缝钢管厚度4mm；6000-无缝钢管长度6000mm。 20、材料在加工或使用过程中所受的外力叫载荷，按其作用性质不同可分为哪三种载荷？答：①静载荷。②冲击载荷。③交变载荷。 21、碳素钢按含碳量分为哪几类，其含碳量的范围？ 答：碳素钢按含碳量分为3类，低碳钢（含碳量为0.05～0.25%）；中碳钢（含碳量为0.3～0.55%）；和高碳钢（含碳量为大于0.6%）
化工工艺图识图基础知识
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工艺流程图识图基 工艺流程图是工艺设计的关键文件，它以形象的图形、符号、代号,表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表等的排列及连接,借以表达在一个化工生产中物量和能量的变化过程。流程图是管道、仪表、设备设计和装置布置专业的设计基础,也是操作运行及检修 的指南。 在生产实际中我们经常能见到的表述流程的工艺图纸一般只有两种，也就是大家所知道的ＰFD和Ｐ&ID。ＰFD实际上是英文单词的词头缩写，全称为Process Flow Ｄｉａｇra ｍ,翻译议成中文就是“工艺流程图”的意思。而Ｐ＆IＤ也是英文单词的词头缩写，全称为Pipiｎg and InsｔrumeｎtatｉｏｎDiａgram,“&”在英语中表示ａnd。整句翻译过来就是“工艺管道及仪表流程图”。二者的主要区别就是图中所表达内容多少的不同，PFD较Ｐ&ID 内容简单。更明了的解释就是Ｐ&ID图纸里面基本上包括了现场中所有的管件、阀门、仪表控制点等,非常全面,而PFD图将整个生产过程表述明白就可以了,不必将所有的阀门、管件、仪表都画出来。 另外，还有一种图纸虽不是表述流程的,但也很重要即设备布置图。 下面就介绍一下大家在图纸中经常看到的一些内容及表示方法。 1 流程图主要内容 不管是哪一种,那一类流程图，概括起来里面的内容大体上包括图形、标注、图例、标题栏等四部分，我们在拿到一张图纸后，首先就是整体的认识一下它的主要内容。具体内容分别如下: ａ图形将全部工艺设备按简单形式展开在同一平面上,再配以连接的主、辅管线及管件,阀门、仪表控制点等符号。 b标注主要注写设备位号及名称、管段编号、控制点代号、必要的尺寸数据等。 c 图例为代号、符号及其他标注说明。 d 标题栏注写图名、图号、设计阶段等。 明确了图纸的四个主要组成,我们就可以逐一了解每一部分的具体内容,在读工艺施工流程图时,首先了解标题栏和图例说明,从中掌握所读图样的名称、各种图形符号、代号的意义及管路标注等;然后在掌握设备的名称和代号、数量的基础上,了解主要物料流程线，按箭头方向逐一找其所通过的设备、控制点和经每台设备后的生成物和最后物料的排放处；最后了
化工设备基础知识 第一节、化工静设备基础知识 一、化工设备的概念 化工设备是指化工生产中静止的或配有少量传动机构组成的装置，要紧用于完成传热、传质和化学反应等过程，或用于储存物料。 二、化工设备的分类 1、按结构特点和用途分为容器、塔器、换热器、反应器（包括各种反应釜、固定床或液态化床）和管式炉等。 2、按结构材料分为金属设备（碳钢、合金钢、铸铁、铝、铜等）、非金属设备（陶瓷、玻璃、塑料、木材等）和非金属材料衬里设备（衬橡胶、塑料、耐火材料及搪瓷等）其中碳钢设备最为常用。 3、按受力情形分为外压设备（包括真空设备）和内压设备，内压设备又分为常压设备（操作压力小于1kgf/cm2）、低压设备（操作压力在1～16 kgf/cm2之间）、中压设备（操作压力在16～100 kgf/cm2之间）、高压设备（操作压力在100～1000 kgf/cm2之间）和超高压设备（操作压力大于100 0 kgf/cm2） 三、化工容器结构与分类 1、差不多结构 在化工类工厂使用的设备中，有的用来贮存物料，如各种储罐、计量罐、高位槽；有的用来对物料进行物理处理，如换热器、精馏塔等；有的用于进行化学反应，如聚合釜，反应器，合成塔等。尽管这些设备作用各不相同，形状结构差异专门大，尺寸大小千差万别，内部构件更是多种多样，但它们都有一个外壳，那个外壳就叫化工容器。因此化工容器是化工生产中所用设备外部壳体的总称。由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，故化工容器痛常为压力容器。化工容器一样由筒体、封头、支座、法兰及各种开孔所组成，见图1-1。 图1－1化工容器的总体结构 1—法兰；2—支座；3—封头拼接焊缝；4—封头；5—环焊缝；
?第一章化工设备图样的差不多知识 ?第二章化工设备图的表达特点 ?第三章化工设备的焊接及焊缝表达 ?第四章化工设备常用零部件简介 ?第五章化工设备图的绘制 ?第六章化工设备图的阅读 ?第七章工艺流程图 ?第八章车间布置设计与建筑图 ?第九章设备布置图 ?第十章管道布置图 ?第一章 化工设备图样的差不多知识本节重点： ?图幅布置及各种表格内容 ?化工图样包括化工机器、化工设备图样和化工工艺图样。
?化工设备图样包括化工设备总图、装配图、部件图、零件图、管口方位图、表格图及预焊接图等。 ?化工工艺图样包括化工工艺流程图、设备布置图、管路布置图等。 ?一、化工设备图样： ?1、总图 ?2、装配图 ?3、部件图 ?4、零件图 ?5、管口方位图 ?6、表格图 ?7、标准图 ?8、通用图 ?二、化工设备图样的安排格式： ?1、装配图兼作总图
?2、装配图附零件图 ?3、部件装配图 ?4、部件装配图附有零件图 ?5、零件图 ?6、装配图附数据表 三、图幅排列原则： ?装配图、零件图、部件图可排列在同一张纸上。
?假如不能排列在同一张图纸上，也可分排在几张纸上，但要保证以下两个条件。 ?第一、要紧视图及所属的技术要求、技术特性表、管口表、明细表、选用表及图纸目录等均应安排在第一张图纸上。 ?第二、在每一张图纸的技术要求下方，应加“注”，注明几张图纸之间的相互联系。四、标题栏： ?1、大主标题栏 ?2、小主标题栏 ?2、简单标题栏 ?3、标准图或通用图标题栏 ?五、明细表：
? 六、管口表： ? 七、技术特性表： ?用于表示设备本身所有的和所能承受的工艺参数等。
化工设备基本知识考试题 1、设备巡检的五字经是：听、摸、查、看、闻 2、润滑管理中五定：定点、定质、定量、定期、定人；三过滤：领油大桶到贮油桶、从贮油桶到油壶、从油壶到润滑部位。 3、设备管理中的四懂：懂原理、懂构造、懂性能、懂工艺流程；三会：会操作、会保养、会排除故障。 4、压力容器的合理维修有哪些？保持压力容器防腐完好无损，防止介质和大气对其腐蚀，安全附件按规定校验，保持齐全、灵敏、准 确，固定件必须完整可靠及时清除跑、冒、滴、漏现象，减少和消 除容器的振动现象。 5、润滑剂的作用：冷却、洗涤、密封、防锈、减振、传递、润滑。 6、谈谈你对治理跑冒滴漏的意义和认识：影响厂容厂貌，危害生产，影响无泄漏工厂的验收，化工生产易燃、易爆、易中毒，如果到处 跑冒滴漏会危害人的身体健康，会造成生产不必要的损失，甚至会 给职工带来伤亡事故，或造成严重后果。 7、滚动轴承常见的故障及原因是：1、轴承发热：（1）润滑油供应不充分或选号不对（2）有杂物侵入（3）安装不正确；2、声音不正常：（1）轴承滚道剥落或滚道损坏（2）支架散（3）轴承严重缺油（4）滚道和钢球有麻点；3、传动不灵活：（1）轴承附件如密封件 有松动或摩擦（2）轴承被油污或污物卡住（3）轴承内外环与轴承 箱配合不好过松或过紧。 8、离心泵不打液主要原因是：（1）介质温度过高，形成气蚀（2）
吸液口堵塞（3）机体和密封件漏气（4）叶轮螺母松动，叶轮与轴 键磨损，键不起作用（5）叶轮片冲刷严重（6）电机反转（7）泵抽空（8）泵空气没排除形不成真空等。 9、叙述齿轮油泵的工作原理：当泵启动后主动轮带动从动齿轮，从 动齿轮以相反的方向旋转，齿轮与齿轮之间有很好的啮合，两个齿 轮的齿将进口处的油刮走一些，于是形成低压吸入液体进入泵体的 液体分成两路，在齿轮与泵壳的空隙中被齿轮推着前进，压送到排油口形成高压而排液。 10、吹风气回收锅炉主要设备有那些：燃烧炉、蒸汽过热器、锅炉 本体、第二空气预热器、软水加热器、第一空气预热器、引风机、送风机。 11、炉条机打滑的原因：（1）推动轴承坏，刹车片磨损严重（2） 炉条机严重缺油，各件严重磨损（3）炉子结疤，灰盘移位；（4）链条过长，链轮磨损严重（5）宝塔弹簧没压紧等。 12、油压波动的原因：（1）油温过高，季节性油型不对（2）油泵磨损严重（3）溢流阀磨损严重（4）油缸密封件坏，串油（5）电磁阀磨损严重，串油（6）油质脏，油中进水（7）贮能器缺压（8） 油泵功率小，流量达不到（9）系统安装贮能少（10）系统油外漏（11）系统油缸配套不均（12）滤网脏，吸液量差等。 13、罗茨风机响声大的原因：（1）出口压力高，负荷重（2）电机部件出故障（3）风机内焦油粘接严重(4)缺油（5）风机内进水（6）轴承磨损严重，齿轮啮合不好（7）部分部件螺栓松动（8）近
化工设备机械基础知识总结 %1.拉伸与压缩 1 .内力（正应力）：o=N/A=F/A 单位：MPa=N/mm2 2.强度条件：omax=N/A<[o].通过强度条件校核强度：o max=N/A <[。], 截面设计：A>N/[O]，确定许用载荷：N<[o]/A. 3.应变：纵向应变：E=AL/L.虎克定律：①AI^FL/EA,推出：o=E& %1.弯曲 1.内力： %1剪力弯矩通过截面法受力分析可得。 %1应力：o=Ei=Ey/p?p（变形的曲率半径）y（该点到中性层的距离）计算公式：o=My/I z M同一截面的弯矩由受力分析可得，y到中性轴 的距离，L横截面惯性矩，矩形截面：I广bh3/12,圆形截面：I广兀D4/64撮大正应力：o max=M/W z,抗弯截面模量Wz，w z=l z/y max, Y max是上下边缘到中性轴的距离。 2.应变：￡=y/p, p（变形的曲率半径）y（该点到中性层的距离）。 3.强度条件：Omax=Mmax/Wz<[。],校核强度:M max/W z< [o],截面设 计:Wz >M max/[o]o 4.提高梁弯曲强度的主要途径：①选择合理的截面：（1）根据应力分布规律的选择：可以将矩形截面靠近中性轴的这部分的面积移到离中性轴较远的上下边缘作为翼板。（2）根据截面模量的选择：截面竖放不易弯曲。（3）根据材料特性的选择，对于抗压强度和抗拉强度相等的塑性材料（如钢材），一般采用对称于中性轴的截面。而对于抗压强度和抗拉强度不等的脆性材料，最好使中性轴偏于相对较弱的一边O ②合理布置支座和载荷作用位置。
%1.剪切 1.内力。①剪应力：T=Q/A (Q剪力受力分析可得，A受剪构件的横截面积)剪切强度条件：T=Q/A<[T]可以通过材料拉伸时的许用应力[。]来估计许用剪切应力。塑性材料[U= (0.6~0.8) [o],而脆性材料是[』=(0.8?1.0) [o] ②挤压应力:。jy=F/Ajy (Ajy挤压面积。方键是Ajy=L?h/2,对于圆柱面为了简化计算，一般采用挤压面的正投影。Ajy=d ? h)挤压强度条件Ojy=F/Ajy < [Ojy]可以通过估计,[Ojy ] = d^.O) [ %1.扭转 1 .外力矩的计算：T=60P/27in或者T=6.55P/n. 2.应力的计算：许用剪应力T p=T max/p max - P,抗扭截面模量Wp =I p/p max , Tmax=Tn/Wp, T p=T nP/l p,极惯性矩I p,圆截面I p = 7lD4/32? 0. 1D4,W P=TT D3/ 16?0.2D3,圆环(内径d 外径D a=d/D)： I p=7i D4/32 (1-a4) ?0.1D4 ( 1-a4) W P=K D3/16?0.2D3 (l-a4)o 3.强度条件：lmax=Tmax/Wp,如果把W p=7lD3/16带入就得到设计圆 轴的直径。扭转时的许用剪应力[T]=(0.5?0.6)[O](塑性材料)国=(0.8~1.0)回(脆性材料) 4.纯剪切：互相垂直面上只有剪应力作用的情况叫做纯剪切。剪切虎克定律：I=G Y W剪应力不超过比例极限tp, G剪切弹性模量，反映材料抵抗剪切变形的能力，Y剪应变，角变形。)G=E/2(l+|u)(E抗压
化工设备基础知识-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
设备基础知识竞赛参考题及答案 一、机械基础部分 1、 金属材料的机械性能包括那些？ 答：强度、硬度、塑性、脆性、韧性、疲劳和蠕变。 2、 材料受载荷作用的形变形式有那几种？ 答：拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲五种。 3、 4、化工常用静止设备有哪几种？ 答：容器、塔器、换热器和反应器等。 5、零件圆柱尺寸为Φ25 ，请问该零件基本尺寸是多少上偏差是多少下偏差是多少公差是多少？ 答：基本尺寸是直径25mm；上偏差是；下偏差是；公差是。 6、零件的配合有哪几种？ 答：有间隙配合、过渡配合、过盈配合。 7、三视图的投影规律是什么？ 答：主俯长对正、主左高平齐、俯左宽相等。 8、说明阀门型号J41H-16 D 80中各符号的含义？ 答：①J-截止阀，4-阀兰连接，1-直通式，H-阀座密封面材料为合金钢，16-公称压力为②D 80是公称直径为80mm。 9、简述离心泵的工作原理？ 答：在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部
分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。 10、我公司为什么要对阀门传动丝杆、设备螺栓进行润滑或防锈处理？ 答：传动丝杆和设备连接螺栓长期暴露在空气当中，由于空气里含有水分等，长期不使用，不润滑易腐蚀，所以需要润滑或防锈处理。 11、泵轴密封的作用是什么？ 答：泵的轴密封是用来阻止泵内液体向外泄漏，同时也防止空气进入泵腔。12、离心泵流量不足的原因有那些？ 答：①吸入管或泵的进口堵塞，吸入管阻力过大。 ②叶轮吸入口口环磨损，间隙过大。 ③泵的转向不对或叶轮装反。 ④出口阀未打开或开度太小。 13、离心泵振动大的原因是什么？ 答：①泵转子或驱动机转子动平衡不合要求。②连轴器找正不合要求。③轴承磨损、间隙过大。④地脚螺栓松动。⑤基础不牢固。⑥轴弯曲。⑦支架不牢固引起管道振动。⑧泵体内部磨损。⑨转子零件松动或破损⑩叶轮中有杂物。 14、轴承温度高的原因有那些？ 答：①轴承间隙过大或过小。②轴承安装不正确。③轴承磨损或松动。④轴承缺油、加油过多或油质不良。⑤轴承内有杂物。 15、轴承温度的允许值是多少？ 答：滑动轴承：＜80℃；滚动轴承：＜95℃。 16、离心式鼓风机由那些部件组成？ 答：机壳、转子组件（叶轮、主轴）、密封组件、轴承、润滑装置及其他辅助零部件组成。 17、罗茨风机风量不足、风压降低的原因？ 答：①叶片磨损间隙增大。②传递带松动达不到额定转数。③密封或机壳漏气。④管道阀兰漏气。 18、对于有机械密封的泵类设备启动或停止泵运行时应注意什么？ 答：因机械密封动、静环之间的运动依靠液体润滑和冷却在启动泵之前，需要打开入口阀，让液体充满空间形成良好的润滑；停止转动后在关闭阀门，防止无冷却润滑液体磨损。 19、无缝钢管：“Φ159×4×6000”各符号表示什么意思？
化工设备基础知识 第一节、第一节、化工静设备基础知识 一、化工设备的概念化工设备是指化工生产中静止的或配有少量传动机构组成的装置, 主要用于完成传热、传质和化学反应等过程,或用于储存物料。二、化工设备的分类 1、按结构特征和用途分为容器、塔器、换热器、反应器(包括各种反应釜、固定床或液态化床)和管式炉等。2、按结构材料分为金属设备(碳钢、合金钢、铸铁、铝、铜等）、非金属设备（陶瓷、玻璃、塑料、木材等)和非金属材料衬里设备（衬橡胶、塑料、耐火材料及搪瓷等）其中碳钢设备最为常用。3、按受力情况分为外压设备（包括真空设备)和内压设备,内压设备又分为常压设备(操作压力小于 1kｇf/cm２)、低压设备(操作压力在 1～1６ｋｇf/cm２之间)、中压设备 (操作压力在 16～10０ kｇｆ／cm2 之间）高压设备、（操作压力在 100~1０00 ｋｇf/cm２之间)和超高压设备(操作压力大于１00０ kgf／cm2）三、化工容器结构与分类 1、基本结构在化工类工厂使用的设备中，有的用来贮存物料, 如各种储罐、计量罐、高位槽; 有的用来对物料进行物理处理，如换热器、精馏塔等;有的用于进行化学反应,如聚合釜，反应器,合成塔等。尽管这些设备作用各不相同，形状结构差异很大，尺寸大小千差万别, 内部构件更是多种多样, 但它们都有一个外壳, 这个外壳就叫化工容器。所以化工容器是化工生产中所用设备外部壳体的总称。由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，故化工容器痛常为压力容器。化工容器一般由筒体、封头、支座、法兰及各种开孔所组成，见图1－1。 图1－1化工容器的总体结构 １—法兰; 2—支座; 3—封头拼接焊缝；４—封头； 5—环焊缝; 6—补强圈; 7—人孔; 8—纵焊缝; 9—筒体； 10—压力表； 1１—安全阀；１2—液面计 1)筒体筒体是化工设备用以储存物料或完成传质、传热或化学反应所需要的工作空间, 是化工容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。圆柱形筒体（即圆筒）和球形筒体是工程中最常用的筒体结构。 2）封头根据几何形状的不同，封头可以分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种，其中以椭圆形封头应用最多。封头与筒体的连接方式有可拆连接与不可拆连 1 接(焊接)两种,可拆连接一般采用法兰连接方式。 3）密封装置化工容器上需要有许多密封装置,如封头和筒体间的可拆式连接,容器接管与外管道间可拆连接以及人孔、手孔盖的连接等，可以说化工容器能否正常安全地运行在很大程度上取决于密封装置的可靠性。 4)开孔与接管化工容器中，由于工艺要求和检修及监测的需要，常在筒体或封头上开设各种大小的孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管,以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表等接管开孔。５）支座化工容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同,化工容器支座分立式容器支座和卧式容器支座两类,其中立式容器支座又有腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四种。大型容器一般采用裙式支座。卧式容器支座有支承式、鞍式和圈式支座三种;以鞍式支座应用最多。而球形容器多采用柱式或裙式支座。 6）安全附件由于化工容器的使用特点及其内部介质的化学工艺特性，往往需要在容器上设置一些安全装置和测量、控制仪表来监控工作介质的参数，以保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。化工容器的安全装置主要有安全阀、爆破片、紧急切断阀、安全联锁装置、压力表、液面计、测温仪表等。上述筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件等即构成了一台化工设备的外壳。对于储存用的容器,这一外壳即为容器本身。对用于化学反应、传热、分离等工艺过程的容器而言,则须在外壳内装入工艺所要求的内件，才能构成一个完整的产品。2、分类从不同的角度对化工容器及设备有各