4設(shè)備設(shè)計(jì)與選擇a(編輯修改稿)
2025-03-27 10:55 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 回流罐：一般考慮 510min左右的液體保存量 ,做冷凝液封用 儲(chǔ)罐尺寸的確定 ? 定型設(shè)備：根據(jù)計(jì)算的容積，手冊(cè)中查標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備的有關(guān)尺寸 ? 非定型設(shè)備：根據(jù)計(jì)算容積，考慮裝料系數(shù)和高徑比 裝料系數(shù)與高徑比 ? 裝料系數(shù)是防止物料溢出的安全系數(shù)，與物料種類和操作條件相關(guān)。一般儲(chǔ)槽、計(jì)量槽取 ，攪拌反應(yīng)器取 ，對(duì)沸騰操作或易發(fā)泡的反應(yīng)器取 。 ? 高徑比一般取 H:D=12 管口方位的確定 ? 儲(chǔ)罐的管口方位主要有：進(jìn)料、出料、溫度、壓力（真空）、放空、液面計(jì)、排液、以及人控、手孔等 ? 根據(jù)儲(chǔ)罐的大小及進(jìn)出口流量決定各管口尺寸與數(shù)量 ? 管口方位的安排應(yīng)該有利于工藝管道的布置 確定容器的支撐方式 ? 立式或臥式 ? 裙座、鞍座、三角支座等 繪制設(shè)備草圖（條件圖） ? 標(biāo)注尺寸 ? 對(duì)非標(biāo)設(shè)備，繪制設(shè)備的外形輪廓圖，標(biāo)注一切相關(guān)尺寸，填寫設(shè)計(jì)條件表，向設(shè)備設(shè)計(jì)人員提出設(shè)計(jì)條件 ? 對(duì)定型設(shè)備，可以選用標(biāo)準(zhǔn)圖系列的有關(guān)圖紙，將工藝要求的管口方位、支座等與標(biāo)準(zhǔn)的管口方位及支座圖進(jìn)行對(duì)照，如有不符，按工藝要求的管口方位訂貨，提出相應(yīng)的訂貨要求 換熱設(shè)備的選擇 ? 換熱器的分類 ? 換熱器設(shè)計(jì)的基本原則 換熱器圖示 夾套式換熱器 列管式換熱器 螺旋板式換熱器 套管式換熱器 噴淋管式換熱器 換熱器的分類 ? 按工藝用途分類：加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、再沸器、空冷器等 ? 根據(jù)冷熱流體的熱量交換方式分類：間壁式、直接式、蓄熱式等三類 ? 間壁式換熱器可分為管式換熱器（承壓能力高）及板式換熱器（承壓能力低） 換熱器設(shè)計(jì)的基本原則 ? 基本要求 ? 介質(zhì)流程 ? 終端溫差 ? 流速 ? 壓力降 ? 傳熱系數(shù) ? 污垢系數(shù) ? 標(biāo)準(zhǔn)化原則 基本要求 ? 換熱器設(shè)計(jì)要滿足工藝操作條件，能長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，安全可靠，不泄漏，維修清洗方便，滿足工藝要求的傳熱面積，盡量有較高的傳熱效率，流體阻力盡量小，滿足工藝布置的安裝尺寸要求 ? 經(jīng)濟(jì)上合理 介質(zhì)流程 ? 腐蝕性介質(zhì)走管程，可以降低對(duì)外殼材質(zhì)的要求； ? 毒性介質(zhì)走管程，泄漏的幾率?。灰捉Y(jié)垢的介質(zhì)走管程便于清洗和清掃； ? 壓力較高的介質(zhì)走管程，這樣可以減少對(duì)殼體的機(jī)械強(qiáng)度要求； ? 溫度高的介質(zhì)走管程，可以改變材質(zhì)，滿足介質(zhì)要求； ? 粘度較大、流量小的介質(zhì)走殼程，可提高傳熱系數(shù)。 ? 從壓力降考慮，雷諾數(shù)小的走殼程 終端溫差 ? 熱端的溫差應(yīng)在 200C以上； ? 用水或其它冷卻介質(zhì)冷卻時(shí)，冷端溫差可以小一些，但不要低于 50C； ? 當(dāng)用冷卻劑冷凝工藝流體時(shí)，冷卻劑的進(jìn)口溫度應(yīng)當(dāng)高于工藝流體中最高凝點(diǎn)組分的凝點(diǎn) 50C以上； ? 空冷器的最小溫差應(yīng)大于 200C； ? 冷凝含有惰性氣體的流體時(shí)，冷卻劑出口溫度至少比冷凝組分的露點(diǎn)低 50C。 流速 ? 在換熱器內(nèi)，一般希望采用較 高 的 流速 ，這樣可以 提高傳熱效率 ，有利于沖刷污垢和沉積。但流速過(guò)大，磨損嚴(yán)重，甚至造成設(shè)備震動(dòng)，影響操作和使用壽命，能量消耗也將增加。因此，比較適宜的流速應(yīng)該經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)核算來(lái)確定。 流體在直管內(nèi)常見(jiàn)的流速 流體 流速 冷卻水（淡水） 冷卻用海水 低粘度油類 粘度油類 油類蒸氣 氣液混合流體 殼程內(nèi)常見(jiàn)適宜流速 流體 流速 水及水溶液 低粘度油 高粘度油 油蒸氣 氣液混合流體 壓力降 ? 壓力降一般隨著操作壓力的不同而有一個(gè)大致的范圍，壓力降的影響因素有很多 傳熱系數(shù) ? 傳熱面兩側(cè)的傳熱膜系數(shù) α α2如相差很大時(shí)， α 較小的一側(cè)將成為控制傳熱效果的主要因素，設(shè)計(jì)換熱器時(shí)，應(yīng)該設(shè)法增大該側(cè)的傳熱膜系數(shù)。計(jì)算傳熱膜面積時(shí)，常以 α 小的一側(cè)為準(zhǔn)。 污垢系數(shù) ? 換熱器在使用過(guò)程中，會(huì)在壁面上產(chǎn)生污垢，在設(shè)計(jì)換熱器時(shí)要慎重考慮流速和壁溫的影響。從工藝上降低污垢系數(shù)，如改進(jìn)水質(zhì)，消除死區(qū)，增加流速，防止局部過(guò)熱等。 標(biāo)準(zhǔn)化原則 ? 盡量選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)或標(biāo)準(zhǔn)系列，這樣可以提高工程的工作效率，縮短施工周期，降低工程投資。 換熱器的性能比較 ? 根據(jù)熱交換器的傳熱效率、工藝性、操作性能、緊湊性和金屬用量等可以作為選擇熱交換器形式時(shí)的參考指標(biāo)。 間壁式換熱器性能比較 分類 名稱 特性 相對(duì)費(fèi)用 耗用金屬量 kg/m2 管殼式 固定管板式 浮頭式 填料式 U形管式 使用廣泛，一系列化，殼程不易清洗，最大使用溫差 120oC 殼程易清洗，管殼兩物料溫差 120oC，內(nèi)墊片易滲漏 同浮頭式，制造成本高，不宜制造大直徑 制造安裝方便，造價(jià)低，管程耐高溫；結(jié)構(gòu)不緊湊，管子不易更換、不易清洗 30 46 板式 螺旋板式 波紋板式 制造簡(jiǎn)單，緊湊，可用于帶顆粒物料，不易檢修 緊湊，效率高，易清洗，使用溫度 150oC,使用壓力 50 16 管式 空冷式 噴淋管式 投資和操作費(fèi)用較水冷低，易維修，但受周圍空氣溫度影響大 制造方便，可用海水冷卻，造價(jià)較套管低，對(duì)周圍環(huán)境有水霧腐蝕 60 其它 板殼式 熱管 結(jié)構(gòu)緊湊 ,傳熱好 ,成本低 ,壓降小 ,難制造 高熱導(dǎo)性 ,導(dǎo)溫性 ,熱流密度大 ,制造要求高 24 熱交換器的設(shè)計(jì)方法 ? 匯總設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、分析設(shè)計(jì)任務(wù) ? 設(shè)計(jì)換熱流程 ? 選擇換熱器的材質(zhì) ? 選擇換熱器的類型 ? 確定換熱器中冷熱流體的流向 ? 確定和計(jì)算平均溫差?tm ? 計(jì)算熱負(fù)荷 Q、流體給熱系數(shù) α ? 估計(jì)污垢熱阻系數(shù)并初步估算傳熱系數(shù) K ? 計(jì)算總傳熱面積 A ? 調(diào)整溫差再計(jì)算一次傳熱面積 ? 選用系列換熱器 ? 驗(yàn)算換熱器的壓力降 ? 畫出換熱器設(shè)備草圖 匯總設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、分析設(shè)計(jì)任務(wù) ? 根據(jù)物料衡算和工藝物料的要求、特性，得到物料流量、溫度、壓力和化學(xué)性質(zhì)、物性參數(shù)，取得有關(guān)設(shè)備的負(fù)荷、流程中的地位，與流程中其它設(shè)備的關(guān)系等數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)換熱流程 ? 在換熱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該仔細(xì)探討換熱的工藝流程，以利于充分利用熱量，充分利用熱源 選擇換熱器的材質(zhì) ? 根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性能和其他相關(guān)性能，按照操作壓力、溫度、材料規(guī)格和制造價(jià)格，綜合選擇 塔器設(shè)備的選型與設(shè)計(jì) ? 根據(jù)氣液兩相的接觸方式不同，塔器設(shè)備可分類為： 噴淋塔 ：液體被噴成細(xì)霧或雨滴狀分散于氣流中，氣液接觸在液滴的表面上進(jìn)行。這類塔多用于氣體的除塵、凈化和吸收等操作。 填料塔 ：噴淋的液體沿填料表面呈膜狀下降，氣液兩相就在填料的濕表面上進(jìn)行接觸。這類塔多用于吸收和洗滌凈化操作，也可用于蒸餾和萃取，塔的填料有環(huán)形、螺絲型、旋槳型、鞍型、柵板型等多種。 泡罩塔 ：氣液兩相間接觸是氣體小泡穿過(guò)液層進(jìn)行的。這類塔多用于精餾操作，也可用于吸收操作。不適于液體萃取。泡罩有圓形、槽形、S型和長(zhǎng)條形等
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