过程装备成套技术第六章

第一章概论1过程工业：以流程性物料为主要处理对象一系列物理化学过程的工业生产之总称2过程装备成套技术：为完成工业生产，从设备、管道和机器的选型，设计生产到运输、安装、检验、试车，直到达到预定的技术要求和技术指标过程中所涉及的所有技术。

3成套装备：为生产某些产品或完成一定任务所必须的整套设备4过程工业成套装备：过程工业生产用的主要机器设备和各种辅助设备的，由管道连接起来组成的一个能完成特定工艺过程的一套设备5设备分为类型：1反应设备,塔设备，存储设备，换热设备，工业锅炉，机器（三机一泵）6在过程工业中装置的主体：过程装备7工业生产中的“三废”指废气废渣废水8过程装备成套技术的主要任务：补充从产品开发，可信性研究、工艺设计、专用设备设计、定型机器设备的选型、生产装置自动控制到装置安装调试投产全过程所需知识中其他专业课程没有设计的知识，拓宽知识面，开拓思路。

第二章工艺开发与工艺设计概述1过程工业新产品开发的基本步骤框图：见图2—1P82过程工业开发的全过程分为四个阶段：商品信息研究和实验性研究阶段，小试和概念设计，模型试验、中试和基础设计，工程设计和施工各阶段包括内容，每一步骤包括内容：信息研究：市场对开发新产品的需求量，对开发产品与国民经济其他部门的关系，市场前景，收益估算，社会效益以及环境污染，评估科研水平，社会条件及完成该项目的可能性实验性研究：（详见P9，主要了解）3工艺路线选择包括哪些步骤：调查，分析，生产成本计算，评估，选择工艺路线各个步骤主要内容是什么：详见（P11-13）4工艺路线选择的总的原则是：生产上安全可靠，技术上先进，经济上合理5生产成本包括：直接材料费用，直接染料费用，动力费用，直接工资和职工福利及制造费用6过程装置：为实现特定工艺性能所设计或选定的，并能将各种不同性能的众多部分有机组合成德整体。

7工艺分为哪几个阶段：初步设计、扩大初步设计和施工图设计阶段8初步设计的设计文件应包括哪些内容：设计说明书和说明书附图、附表9施工图设计的设计文件包括哪些内容：设计说明，有关图纸、相关表格10工艺设计从全局出发，要考虑哪些因素：选择厂址，总图布置，安全防火与环境保护，公用工程，自动控制和土建设计第三章经济分析与评价1固定资产：使用期限超过一年的房屋、建筑、机器设备、运输工具及其他与生产经营相关的设备、器具、和工具。

《过程装备成套技术》教学大纲二、课程目的和任务过程装备成套技术课程是为工科院校过程装备与控制工程专业的一门综合性专业选修课，实践性较强。

本课程旨在学习过程装置设计、建设全过程中涉及到的新产品生产工艺开发和项目可行性研究、工艺设计、经济性评价和环境评价、机器设备的型式选择、重要工艺参数的自动控制方案选择与设计、管道设计、绝热与防腐设计、装置的安装及检验、装置的试车等各种工程知识，获得与过程工业生产装置建设有关的广泛而全面的基础知识。

三、本课程与其它课程的关系本课程是在工程材料、化工原理、过程设备设计、过程流体机械、过程装备控制技术及应用、过程装备材料腐蚀与防护、专业生产实习等课程的基础上，综合运用先修课程的基础知识，分析和解决过程工业成套装备从设计到试车全过程问题的工程学科，与过程设备设计、化工机械制造、过程流体机械等课程共同构成过程装备与控制过程专业完整的知识体系。

通过本课程的学习，学生将掌握过程工业生产装置建设中涉及到的相关原理、一般方法，为日后的实践工作奠定理论基础。

四、教学内容、重点、教学进度、学时分配（一）概论(2学时)1、主要内容过程工业与过程装备成套技术；典型成套装备示例；过程装备成套技术的主要任务和基本要求。

2、重点过程工业的特点。

3、教学要求掌握过程工业的特点，了解过程装备技术的工程应用状况。

（二）工艺开发与工艺设计概述(4学时)1、主要内容工艺过程开发及工艺路线选择；工艺设计的内容及设计文件；工艺设计中的全局性问题。

2、重点工艺开发与工艺设计的基本程序和主要内容。

3、教学要求掌握工艺开发与工艺设计的基本程序和主要内容；工艺路线选择的原则及顺序；了解初步设计及施工图设计的基本内容，初步了解厂址选择、总图布置、安全环保、公用工程等非工艺设计内容。

工艺路线选择的原则及顺序是本章难点。

（三）经济分析与评价(2学时)1、主要内容投资估算与成本分析；经济评价；环境影响评价及可行性研究报告概述。

过程装备控制技术课后习题及参考答案第一章控制系统的基本概念1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。

主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。

2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：自动控制系统主要有被控对象,测量元件和变送器，调节器，执行器等环节组成。

自动控制系统常用的术语有：被控变量y；给定值y s；测量值y m；操纵变量m；干扰f；偏差信号（e）；控制信号u3.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。

其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。

采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。

而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。

4.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？答：干扰作用是指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是通过对被控变量的测量得到测量值，使其与给定值比较，得出偏差信号。

这个信号按一定规律计算出控制信号来改变操纵变变量克服干扰作用。

两者关系是控制作用的一部分职能就是减小或消除干扰对被控变量的影响。

5.什么是闭环控制？什么是开环控制？定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统？答：闭环控制是控制系统的输出信号的改变回返回影响操纵变量的控制方式。

开环控制是控制系统的输出信号不会影响操纵变量的控制方式。

《过程装备成套技术》课程教学大纲一、编写说明（一）制定大纲的依据依据教育部过程装备与控制工程专业教学指导分委员会制定的过程装备与控制工程专业培养方案，并参照本学科专业人才培养规格与培养模式的要求进行编写。

（二）课程简介《过程装备成套技术》课程系统的讲述了过程工业中新产品工艺开发和项目可行性研究、工艺设计、经济性评价与环境评价、工艺流程设计及设备布置设计、机器和设备的型式选择、管道设计、绝热设计、生产自动控制到装置的安装、检验、试车、投产等与过程装置设计、建设全过程有关的各种工程知识。

（三）课程的地位与作用《过程装备成套技术》是现代工业的关键技术之一，也是过程装备与控制工程专业的一门工程性很强的综合性专业课程。

（四）课程性质、目的和任务《过程装备成套技术》是过程装备与控制工程专业必修课之一。

学生在学习了先修课程的基础上，进一步拓宽专业知识面，补充过程装备设计专业方向有关过程工业产品开发、可行性研究、过程工艺设计、生产工艺参数自动控制、安装与试车等方面的专业知识，使学生了解过程工业从产品开发、装备设计与选型，直至开车投产全过程涉及的各种专业知识，从而为今后的工作打好基础。

（五）与其他课程的联系《过程装备成套技术》与其他课程的联系十分紧密。

本课程安排在《化工原理》、《过程装备控制技术及应用》等相关课程之后。

（六）对先修课的要求《化工原理》对本门课程的支持点：化工工艺流程、化工工艺计算、物料衡算、能量衡算等；《过程装备控制技术及应用》对本门课程的支持点：过程控制、被控变量的选择、操纵变量的选择、自动化装置的选型等。

二、大纲内容（一）教学目的和任务《过程装备成套技术》课程的教学目的和任务是补充先修课程中未涉及的从产品开发、可行性研究、工艺设计、专用设备设计、定型机器设备选型、生产自动控制到设备安装、调试、投产全过程所需知识，拓宽知识面、融会贯通、开拓思路，为本专业学生就业后承担过程工业生产体系不同环节的技术工作进行知识储备。

1.1 过程工业的概念以流程性物料为主要处理对象、完成一系列化学、物理过程以改变物质的状态、结构、性质，并进行物料的传输过程，或其中某种过程的工业生产的总称。

特点：1）处理对象：流程性物料（2）有过程性（3）传输性（4）密闭性（5）连续性（6）广泛性1.2 过程装备成套技术包含内容：设计：工艺设计和装备设计，要求合理组合。

安装：装备的就位，要求符合设计、规范要求。

检验试车：调试技术性能指标，是正常运行的保证。

正常运行：运行管理。

2.1 工艺开发与工艺设计的基本程序和主要内容：工艺开发：第一阶段：商品信息研究和实验性研究第二阶段：小试和概念设计第三阶段：模型试验，中试和基础设计第四阶段：工程设计和施工工艺设计：原料和技术路线选择，工艺流程设计，物料衡算，能量平衡计算，工艺设备设计和选型车间布置设计，管路设计，非工业设计项目的考虑，编制设计文件，包括设计说明书，附图和附表工艺路线选择的原则及顺序：生产上安全可靠，技术上先进，经济上合理。

3.2 经济评价 :财务评价、国民经济评价、必要的社会效益分析财务评价是遵循现行财税制度和规定，根据现行市场价格，计算工程项目在财务上的收入和支出，并测算一个项目投入的资金所能带来的利润，考察项目上的盈利能力、消偿能力等财务状况，据以判别工程项目的财务可行性财务评价的盈利能力分析分为：①静态指标：投资利润率，投资利税率，资本金净利润率，投资回收期②动态指标：财务净现值和财务内部收益率项目清偿能力分析是考察计算期内，各年的财务状况及偿债能力。

用借款偿还期，资产负债率，流动比率和速动比率等指标表示。

国民经济评价是在财务评价的基础上，采用国家规定的参数和影子价格调整项目的投入物和产出物，从而对项目的收益和费用进行计算分析。

环境影响评价的基本原则：1.为开发建设决策服务，坚持可靠、实用及综合分析的原则2.要建立在基础数据、资料完整准确的基础上3.要选用先进的、适用的方法和技术手段，保证环境影响评价工作的科学性、先进性。

过程装备成套技术(第二版·黄振仁)
课后习题
第五章过程装备的设计与选型
1.工业中常用泵的型式有哪些，各适用于什么场所？有一种物料，其粘度为400mm2/s,工作温度25℃，预定的安装高度4m，需选用一台什么型式的泵较为合适？
2.一种悬浮液含有粒度为0.3mm的固体颗粒42％，过滤性能良好，可供选择的分离机械有哪些？各有什么优缺点？哪一种应优先考虑？为什么？
3.干燥机械有哪些型式？各有什么特点？选型时应考虑哪些问题？现有一种物料呈小颗粒密度为600kg/m3，含水75%，选何种机械就会合适为什么？
第八章绝热设计
1.有一立式设备，直径为2m，设备内介质温度为250℃，已知设备所在地年均气温12℃，年均风速2m/s，设备位于室外，拟选用岩棉制品保温，计算符合国家最大允许热损失要求的保温厚度。

2.已知锅炉烟道的排烟温度200℃，采用岩棉毡保温，室内空气温度为25℃，试计算金属烟道的保温层厚度。

3.已知一根主蒸汽管道φ219×6mm，温度为450℃，室内空气温度为25℃，采用微孔硅酸钙制品保温，控制保温层外表面温度为50℃，试计算管道保温层厚度。

第十章过程装备安装
1.某卧式换热器总长20m,质量100t，另有一台吸收塔高53m，质量40t，安装时可以选用哪些吊装机械，什么吊装机械最合适?
2.起重机把杆的受力情况如何？
3.某机器有12个地脚螺栓，质量20t，地脚螺栓间的距离为800mm、400mm两种，应选什么型式的垫铁？机器的机脚螺栓如何正确定位？。

过程装备成套技术课程设计院系班级：里仁学院建环系过控11-1班设计题目：丙烯羟基合成法制正丁醛姓名：杨运清学号：111610041016指导教师：由立臣完成日期：2014-11-24目录任务书 (3)原始流程图 (4)第一章绪论 (5)第二章工艺流程及工艺流程图 (6)一、工艺流程 (6)二、工艺流程图 (7)第三章管子尺寸、管法兰、垫片的确定 (8)一、管子尺寸 (8)二、管法兰 (9)三、垫片 (10)第四章绘制设备布置图及配置图 (11)一、绘制设备布置图 (11)二、绘制管道布置图 (12)第五章校核管道跨矩 (13)第六章结束语 (15)第七章考评表 (16)参考文献 (17)过程装备成套技术课程设计任务书姓名杨运清班级过控11-1班学号111610041016 设计题目丙烯羟基合成法制正丁醛设计要求1.按所给流程示意图，绘制出不带控制点的管道仪表流程图，编写设备位号。

2.选择其中相关联的四台设备，布置在室内，绘制设备布置图。

3.其中，若没有相关数据，则按下面数据确定：设备设计压力为2.3MPa，温度210℃，流量自定。

4.根据流程图确定介质，选择材质并进行管法兰型号规格、法兰密封面、管子选择和管道支撑设计，绘制管道设计图（平立面图）。

5.选择一段管道，进行管道跨距的校核。

6.编写设计说明书工艺流程及相关参数（流程图见附件）参考文献：1.《管法兰、垫片及紧固件》2.《压力容器法兰》3.《过程装备成套技术课程设计指南》4.《过程装备成套技术》指导教师：由立臣 2014年11月第一章绪论正丁醛为无色透明液体，有窒息性气味，外观与性状：无色透明液体，有窒息性气味，分子量：72.11，蒸汽压：12.20kPa/20℃，闪点：-22℃，熔点：-100℃，沸点：75.7℃，溶解性：微溶于水，溶于乙醇、乙醇、乙醚等多数有机剂，密度：相对密度(水=1)0.80；相对密度(空气=1)：2.5。

目前丁醛生产方法采用以下几种：1.丙烯羰基合成法：丙烯与合成气在Co或Rh催化剂存在下进行羰基合成反应，生成正丁醛和异丁醛。