过程装备成套技术第五章PPT文件格式下载.ppt

1、特性尺寸计算以及流体流动阻力与操作范围的计算等。65.1.2设备的工艺设计及选型设备的工艺设计及选型75.1.2.1 5.1.2.1 换热设备的工艺设计换热设备的工艺设计换热设备按其特征可分为三类：间壁式、混合式间壁式、混合式和和蓄热式蓄热式。热流热流体体冷流体冷流体热流体热流体冷流冷流体体蓄热式换热器蓄热式换热器冷流冷流体体冷流冷流体体热流热流体体热流热流体体载热体载热体间壁间壁式换热器式换热器混合混合式换热器式换热器8管壳式换热器管壳式换热器：应用最广泛的一种换热设备：应用最广泛的一种换热设备常常用用的的管管壳壳式式换换热热器器有有固固定定管管板板式式、浮浮头头式式、U型型管管式式等等结构

2、形式结构形式5.1.2.1 5.1.2.1 换热设备的工艺设计换热设备的工艺设计固定管板式换热器固定管板式换热器浮头式换热器浮头式换热器U型管式换热器型管式换热器9流流程程的的选选择择:一一般般不不洁洁或或易易结结垢垢的的物物料料走走易易于于清清洗洗的的一一侧侧，对对于于直直管管管管束束，走走管管程程；需需要要提提高高流流速速以以增增大大传传热热膜膜系系数数的的流流体体、腐腐蚀蚀性性或或压压力力高高的的流流体体走走管管程程；深深冷冷低低温温流流体体应应走走管管程程；被被冷冷却却流流体体和和饱饱和和蒸蒸汽汽一一般般走走壳壳程程；粘粘度度大大或或流流量量小小的的流流体体，也也以以走走壳壳程程为为宜

3、宜，因因壳壳程程中中一一般般设设有有折流板，易于达到湍流。折流板，易于达到湍流。流动方式的选择流动方式的选择:并流并流和和逆流逆流，还有，还有多壳程多管程多壳程多管程的的复杂流动复杂流动方式。尽可能采取逆流方式。尽可能采取逆流（1）管壳式换热器设计或选用时应考虑的问题管壳式换热器设计或选用时应考虑的问题5.1.2.1 5.1.2.1 换热设备的工艺设计换热设备的工艺设计10折折流流板板的的安安装装:折折流流板板的的目目的的是是提提高高管管外外给给热热糸糸数数。但但应应考考虑虑适适当当的的形形状状和和间间距距。对对圆圆缺缺形形挡挡板板，弓弓形形缺缺口口的的高高度度太太大大或或太太小小都都会会产产

4、生生死死区区，不不利利于于传传热热且且增增加加流流体体阻阻力力。一一般般缺缺口口高高度度为为直直径径的的10%-40%，最最长长见见的的为为20%和和25%的的两两种种。挡挡板板间间距距一一般般为为挡挡板板直直径径的的0.4-1.0倍倍。间间距距过过大大，则则不不能能保保证证流流体体垂垂直直流流过过管管束束，使使管管外外给给热热系系数数下下降降；间间距距过过小小，则则加加大大阻阻力力损损失失，且且给给制制造造和和维维修带来不便。修带来不便。5.1.2.1 5.1.2.1 换热设备的工艺设计换热设备的工艺设计11换换热热管管的的规规格格和和排排列列:为为增增大大换换热热器器的的单单位位容容积积传

5、传热热面面积积，应应将将管管子子直直径径取取得得小小些些；但但对对于于不不洁洁净净以以及及易易结结垢垢的的流流体体，为为防防止止堵堵塞塞，则则应应将将管管子子直直径径取取得得大大些些。常常用用的的管管子子规规格格有有192和和252.5等等，管管长长一一般般采采用用3m或或6m。管束有正三角形排列和正方形排列等。流流体体流流动动方方向向正三角形排列正三角形排列流流体体流流动动方方向向正方形排列正方形排列5.1.2.1 5.1.2.1 换热设备的工艺设计换热设备的工艺设计 换热器的工艺计算采用试差法换热器的工艺计算采用试差法,其步骤为：其步骤为：计算传热量及平均温差，初选总传热系数，估算传热面积

6、；遵遵照照换换热热器器标标准准，初初步步决决定定管管径径、管管长长、管管数数、壳壳体体直直径径、管程数、折流板型式及数目等；管程数、折流板型式及数目等；然然后后根根据据初初步步确确定定的的换换热热器器主主要要尺尺寸寸，选选择择管管程程流流体体和和壳壳程流体；程流体；再再分分别别计计算算管管、壳壳程程传传热热膜膜系系数数，确确定定污污垢垢热热阻阻，求求总总传传热热系系数数，重重新新计计算算传传热热面面积积；若若传传热热面面积积与与前前述述估估算算的的传传热热面积大致相等，则通过，否则应重新估算。面积大致相等，则通过，否则应重新估算。计算管程、壳程的压力降，使压力损失限制在允许范围内。（2）管壳式

7、换热器的工艺计算步骤管壳式换热器的工艺计算步骤5.1.2.1 5.1.2.1 换热设备的工艺设计换热设备的工艺设计13塔设备按内件结构可分为塔设备按内件结构可分为板式塔板式塔和和填料塔填料塔。5.1.2.2 5.1.2.2 传质设备（塔设备）的类型及设计传质设备（塔设备）的类型及设计 塔设备作为气液传质设备被广泛采用。塔设备作为气液传质设备被广泛采用。气液传质设备包括蒸馏塔和吸收塔。蒸馏塔：利用液体混合物中各组分的挥发度的差异提蒸馏塔：利用液体混合物中各组分的挥发度的差异提纯某物质。纯某物质。吸收塔：利用气体在溶液中溶解度的差异分离气体混吸收塔：利用气体在溶液中溶解度的差异分离气体混合物。合物

8、。145.1.2.2 5.1.2.2 传质设备（塔设备）的类型及设计传质设备（塔设备）的类型及设计 内件内件压力降压力降空塔气速空塔气速弹性弹性效率效率安装维安装维修修板式塔一定数量塔板小大（生产能力大）大稳定容易填料塔一定高度的填料较大 小（生产能力小）小小塔径下就高，规则填料也高较难（1）板式塔与填料塔的比较板式塔与填料塔的比较15对对于于具具有有腐腐蚀蚀性性的的物物料料，宜宜选选择择填填料料塔塔，因因为为填填料料可可选用选用陶瓷陶瓷或其它或其它耐蚀材料耐蚀材料；易起泡的物料易起泡的物料宜选宜选填料塔填料塔，因为填料不易形成泡沫；，因为填料不易形成泡沫；具具有有热热敏敏性性的的物物料料宜宜

9、减减压压操操作作，以以防防过过热热，故故应应选选用用压降小的填料塔；压降小的填料塔；有有悬悬浮浮物物或或易易结结垢垢的的物物料料以以板板式式塔塔为为宜宜，因因为为填填料料塔塔多数容易堵塞；多数容易堵塞；若若物物系系在在传传质质过过程程中中伴伴有有热热效效应应，需需引引出出热热量量，以以板板式塔式塔为宜。为宜。5.1.2.2 5.1.2.2 传质设备（塔设备）的类型及设计传质设备（塔设备）的类型及设计 16塔板是气液两相接触的基本元件，塔板是气液两相接触的基本元件，（2）板式塔的塔板形式及选用）板式塔的塔板形式及选用鼓泡型鼓泡型喷射型喷射型塔板塔板溢流装置塔板溢流装置塔板无溢流装置塔板无溢流装置

10、塔板舌形塔板舌形塔板筛板塔板筛板塔板泡罩塔板等泡罩塔板等浮阀塔板浮阀塔板斜孔塔板等斜孔塔板等穿流式栅板穿流式栅板穿流式筛板穿流式筛板穿流式浮阀塔板穿流式浮阀塔板5.1.2.2 5.1.2.2 传质设备（塔设备）的类型及设计传质设备（塔设备）的类型及设计 17填料塔气液两相沿填料表面进行逆流传填料塔气液两相沿填料表面进行逆流传质。两相的组份浓度沿塔高呈连续变化。质。填料填料（3）填料塔的填料及附属结构）填料塔的填料及附属结构规则填料：规则填料：波纹填料应用很广波纹填料应用很广乱堆填料：乱堆填料：用于持液量高的场合用于持液量高的场合附属结构附属结构液体分布器液体分布器：使液体均匀分布在填料层使液体

11、均匀分布在填料层液体再分布器：液体再分布器：需配适宜的液体收集装置需配适宜的液体收集装置填料支撑填料支撑:要求有足够强度，足够大要求有足够强度，足够大的自由横截面，有利于液体再分布的自由横截面，有利于液体再分布5.1.2.2 5.1.2.2 传质设备（塔设备）的类型及设计传质设备（塔设备）的类型及设计 5.1.2.2 5.1.2.2 传质设备（塔设备）的类型及设计传质设备（塔设备）的类型及设计 5.1.2.2 5.1.2.2 传质设备（塔设备）的类型及设计传质设备（塔设备）的类型及设计 5.1.2.2 5.1.2.2 传质设备（塔设备）的类型及设计传质设备（塔设备）的类型及设计 21计算计算塔

12、径塔径，求出液泛气速并确定，求出液泛气速并确定空塔气速空塔气速 计计算算理理论论板板数数以以确确定定板板式式塔塔的的塔塔板板数数或或填填料料塔塔的的填填料料层层高高度度；板板式式塔塔还还须须进进行行塔塔板板的的开开孔孔区区和和溢溢流流区区的的设设计计和和计算。计算。进行流体力学计算，包括气流通过塔板或填料的进行流体力学计算，包括气流通过塔板或填料的压降压降、板式塔板式塔漏液点的计算漏液点的计算等，保证设备的工作点落在稳定操等，保证设备的工作点落在稳定操作区内。一般应算出气、液流量的上限和下限，作区内。一般应算出气、液流量的上限和下限，划出设划出设备的稳定操作范围备的稳定操作范围。（4）塔设备的

13、工艺计算）塔设备的工艺计算5.1.2.2 5.1.2.2 传质设备（塔设备）的类型及设计传质设备（塔设备）的类型及设计 22 前面介绍的换热器和塔设备主要用于前面介绍的换热器和塔设备主要用于传热传热和和传质传质的物理过程。而过程工业中常要进行以的物理过程。而过程工业中常要进行以化学反应为主的过程，完成化学反应过程的设化学反应为主的过程，完成化学反应过程的设备统称为备统称为反应器反应器。常用的反应设备有。常用的反应设备有搅拌反应搅拌反应器器、固定床反应器固定床反应器和和流化床反应器流化床反应器。5.1.2.3 5.1.2.3 反应设备的类型及特点反应设备的类型及特点 23由由容器、搅拌器、传动容器、搅拌器、传动装置装置以及以及夹套夹套等组成，它适等组成，它适应性强、制造方便、装置紧应性强、制造方便、装置紧凑，应用很广。可用于凑，应用很广。可用于液液-液相液相、液液-固相固相和和液液-气相气相间间物料的反应。搅拌反应器约物料的反应。搅拌反应器约占反应设备总数的占反应设备总数的90%90%。夹。夹套是反应器的外部传热构件。套是反应器的外部传热构件。传热面积不够时，需在筒体传热面积不够时，需在筒体内部增设蛇管以强化传热。内部增设蛇管以强化传热。1-搅拌器搅拌器2-罐体罐体3-夹套夹套4-搅拌轴搅拌轴5-压出管压出管6-支座支座7-人孔人孔8-轴