化工生产基础课件.ppt

,化工生产基础,目录,第一章化工生产概述第二章单位制和单位换算第三章化工生产中常见的化学反应第四章化工常用基础数据第五章传热及传热设备第六章蒸馏与吸收设备第七章化工设备机械基础知识第八章管路相关知识第九章流体输送机械,第一章化工生产概述,1.1化工生产的特点1.2化工生产过程1.3单元操作和单元反应1.4两个重要的基本定律1.5化工生产基础知识的主要内容,用化工手段将原料加工成产品的生产过程统称为化工生产过程。化工生产基础知识兼有“科学”与“技术”的特点，它综合运用数学、物理、化学等基础知识，来分析和解决化工类型生产过程中的各种问题，在化学、化工类专业人才培养中，它承担着工程科学与工程技术的双重教育任务，所以它起到理论学科与应用学科的搭桥作用。化工基础知识通常包括“化工原理”、“化学反应工程”及“化工工艺学”三大部分内容，习惯上称为“三传一反一工”。,1.1化工生产的特点,1、生产过程连续性和间接性：空间连续、时间连续；操作一般都不和物料直接接触。2、生产技术的复杂性和严密性：工艺流程复杂；化学反应对反应条件要求非常严格，每种产品都有一套严密的工艺规程。3、原料、产品和工艺的多样性：不同原料制造同一产品；同一原料制造不同产品；化工产品一般都有两种以上的生产工艺。4、安全生产的极端重要性：高温、高压、真空、深冷；物料易燃、易爆、有毒。,1.2化工生产过程,任何化工生产过程都可以分解和归纳为两类过程，即化学反应过程和物理处理过程，这也就是核心部分和辅助部分两大部分。化学反应过程的结果是物质发生变化，物理处理过程的结果是物质发生物理变化。物理变化：只改变物质的外部状态和形状，而没有改变物质的组成，更没有新物质产生，这种变化称作物理变化。如物质的顔色、形态等的变化。化学变化：由一种物质生产新物质的变化称作化学变化，如铁氧化后生成铁锈；炭燃烧后生成二氧化碳等。,前处理核心部分：化学反应过程及其设备（反应器）是整个化工生产过程的核心。前处理过程：又称预处理过程，在进行化学反应之前，对原料进行各种预处理，以便为反应过程创造最适宜的工艺条件，如适宜的物料状态、纯度以及它应具有的温度、压强等。后处理过程：化学反应后，对产物或中间产物需要进行必要的后处理，以便获得合格的最终产品或中间产物。过程、核心部分及后处理过程。,前处理,核心部分,后处理,1.3单元操作和单元反应,定义单元操作的特点单元操作类型,定义：,具有物理变化特点的基本加工过程称为单元操作（也叫物理过程）；具有化学变化特点的基本加工过程称为单元反应（也叫单元过程或化学过程）。任何一个化工生产过程都是由若干个单元操作经过合理地组合，再与化学反应串联而成。,单元操作的特点：,单元操作都是纯物理性操作，这些操作只改变物料的状态或物理性质，并不改变物料的化学性质；单元操作都是化工生产过程中共有的操作。单元操作广泛的应用于石油、化工、轻工、冶金、动力及原子能等多种行业中。某单元操作作用于不同的化工生产过程，其遵循的原理是相同的，进行该操作的设备也是相似的、通用的。,单元操作类型：,（1）硫体流动过程的单元操作遵循流体动力学规律进行的操作过程，如液体输送、气体输送、气体压缩、过滤、沉降等。（2）热量传递过程的单元操作遵循热量传递规律进行的操作过程，也叫传热过程，如传热、蒸发等。（3）质量传递过程的单元操作物质从一个相转移到另一个相的操作过程，也叫传质过程，如蒸馏、吸收、萃取等。（4）热力过程的单元操作遵循热力学原理进行的单元操作，如冷冻等。（5）机械过程的单元操作依靠机械加工或机械输送进行的单元操作，如粉碎、固体输送等。,1.4两个重要的基本定律,1、物质守恒定律：化学反应过程中，只是由一些物质变化成为另一些物质，但在变化前后物质的量是相等的。W原W产+W损2、能量守恒定律：能量转化过程中，能量只能相互转化，而不能自生自灭，只能从一种形式转化成另一种形式。Q入Q出+Q损,1.5化工生产基础知识的主要内容,（1）化工原理（三传）主要内容（2）化学反应工程（一反）部分内容（3）化工工艺学（一工）部分内容,化工原理（三传）主要内容：,（1）动量传递过程：主要讨论流体动力学过程的基本规律，即研究流体的流动及流体和与之接触的固体壁面间发生相对运动时的基本规律，以及受这些规律支配的若干单元操作，如：流体的流动与输送、沉降、过滤等。（2）热量传递过程：主要讨论热量传递过程的基本规律，以及受这些规律支配的若干单元操作，如：加热、冷却、蒸发等。（3）质量传递过程：主要讨论物质通过相界面的迁移过程的基本规律，以及受这些规律支配的若干单元操作，如：液体的蒸馏、气体的吸收、固体的干燥等。,化学反应工程（一反）部分内容：,化学反应工程是以化学动力学、化学热力学以及“三传”的原理为基础，研究工业规模的化学反应的规律，为反应器的设计、放大、选型及生产控制提供理论依据。化学反应器是化工生产中用于进行化学反应的设备，是整个生产过程的心脏。,化工工艺学（一工）部分内容：,化工工艺学是研究如何利用天然原料或半成品通过适当的化学和物理的方法加工成化工产品的生产过程的学科。它的任务是依据化学、物理化学、化学工程原理，寻求技术上先进、经济上合理的生产方法、工艺流程、最佳操作条件和适宜的设备构型。,第二章单位制和单位换算,2.1单位制2.2SI的优越性2.3目前我国使用的单位制,2.1单位制,相关概念：基本量：任何单位制的建立，都是首先选择几个独立的物理量，如长度、时间、质量等，并以使用方便为原则规定出它们的单位，这些物理量称为基本物理量，简称基本量，其单位称为基本单位；导出量：其它的物理量，如速度、加速度等的单位则根据有关的物理定义或定律，由有关的基本单位推导而出，这些物理量称为导出量，对应的单位称为导出单位。,（1）过去常用的单位制,（2）国际单位制,国际单位制是1960年10月第十一界国际计量大会通过的一种优越性较大的新单位制，其代号为SI。SI的基本量与基本单位：SI是MKS制的引申，除了MKS制中原有的长度、时间和质量三个基本量外，又加上了四个基本量。,国际单位制的基本量与基本单位,国际单位制的辅助单位：,国际单位制中具有专门名称的导出单位：,2.2SI的优越性,（1）通用性：SI具有高度的通用性或者统一性。它包括了所有领域中的计量单位，从而使科学技术、工业生产、经济贸易甚至日常生活等都只使用SI一种单位制。（2）一贯性：使用SI在导出单位时，不需引入比例系数，而且SI中任何一个物理量只有一个单位。热、功、能是本质相同的物理量，计算或比较时由于单位不同必须采用“热功当量”进行换算：1kcal=427kgf.m,1kcal=4.18kJ。在SI中，既然三者本质相同，则其单位统一，统一使用kJ为单位，这样使得计算或比较非常方便。,2.3目前我国使用的单位制,国家选定的非国际单位制单位：,第八章管路相关知识,管路：由管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门以及管道特殊件等管道组成件及管道支吊架（管道支承件）等组成，是管子、管件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门、其他组成件或受压部件和支承件的装配总成。所谓管道特殊件，是指非普通标准组成件。是按工程设计条件特殊制造的管道组成件，包括膨胀节、特殊阀门、爆破片、阻火器、过滤器、挠性接头及软管等。,8.1压力管道8.2阀门8.3法兰,8.1压力管道,定义分类管道规格钢号管道选用标准及要求管道顔色提报管道材料要素,定义,从广义上理解，所谓压力管道，应当是指所有承受内压或外压的管道，无论其管内介质如何。但从我国颁发压力管道安全管理与监察规定以后，“压力管道”便成为受监察管道的专用名词。在压力管道安全管理与监察规定第二条中将压力管道定义为：“在生产、生活中使用的可能引起燃爆或中毒等危险性较大的特种设备”。,定义,压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。,分类,GA类:长输管道。GA分为：GA1与GA2级。GB类:公用管道：GB分为：GB1与GB2级。GC类:工业管道：GC分为：GC1、GC2及GC3类。其中GC1级安全等级最高；GC3级安全等级最低。,GA1级,符合下列条件之一的长输管道为GA1级：(1)输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P1.6MPa的管道；(2)输送有毒、可燃、易爆液体流体介质，输送距离200km且管道公称直径DN300mm的管道；(3)输送浆体介质，输送距离50km且管道公称直径DN150mm的管道。输送距离指产地、储存库、用户间的用于输送商品介质管道的直接距离；,GA2级,符合以下条件之一的长输管道为GA2级：(1)输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P1.6MPa的管道；(2)GA1(2)范围以外的管道；(3)GA1(3)范围以外的管道。,GC1级,符合下列条件之一的工业管道为GC1级：(1)输送GB5044职业性接触毒物危害程度分级中规定毒性程度为极度危害介质的管道；(2)输送GB50160石油化工企业设计防火规范及GBJ16建筑设计防火规范中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P4.0MPa的管道；(3)输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P4.0MPa且设计温度400的管道；(4)输送流体介质且设计压力P10.0MPa的管道。,GC2级,(1)输送GB50160石油化工企业设计防火规范及GBJ16建筑设计防火规范中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力P4.0MPa的管道；(2)输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P4.0MPa且设计温度400C管道；(3)输送非可燃流体介质、无毒流体介质，设计压力P10MPa且设计温度400的管道；(4)输送流体介质，设计压力P10MPa且设计温度400的管道。,GC3级,符合以下条件之一的GC2级管道划分为GC3级；(1)输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P1.0MPa且设计温度400的管道；(2)输送非可燃流体介质、无毒流体介质，设计压力P4.0MPa且设计温度400的管道。,管道规格压力,管道规格压力,管道规格公称直径,表8-1管径及相应的管螺纹,公称直径-外径,大外径系列：DN15-22mm，DN20-27mmDN25-34mm，DN32-42mmDN40-48mm，DN50-60mmDN65-76(73)mm，DN80-89mmDN100-114mm，DN125-140mmDN150-168mm，DN200-219mmDN250-273mm，DN300-324mmDN350-360mm，DN400-406mmDN450-457mm，DN500-508mmDN600-610mm，,公称直径-外径,小外径系列：DN15-18mm，DN20-25mmDN25-32mm，DN32-38mmDN40-45mm，DN50-57mmDN65-73mm，DN80-89mmDN100-108mm，DN125-133mmDN150-159mm，DN200-219mmDN250-273mm，DN300-325mmDN350-377mm，DN400-426mmDN450-480mm，DN500-530mmDN600-630mm，,钢号,钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。我国钢号的表示方法，根据国家标准钢铁产品牌号表示方法（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。,钢号的表示方法,1.钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如：Si,Mn,Cr等。混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。2.产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示。3.钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。,钢号表示方法的分类说明,1碳素结构钢2优质碳素结构钢3碳素工具钢4易切削钢5合金结构钢6低合金高强度钢7弹簧钢,8滚动轴承钢9合金工具钢和高速工具钢10不锈钢和耐热钢11焊条钢12电工用硅钢13电工用纯铁,1.碳素结构钢,由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点（s）为235MPa的碳素结构钢。屈服点：钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2。,碳素结构钢,必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D，它反应了碳素钢结构中有害杂质（P、S）含量的多少，C、D级磷、硫含量最低，质量最好，可作为重要焊接结构钢。脱氧方法符号F表示沸腾钢，b表示半镇静钢，Z表示镇静钢，TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即ZT和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。,碳素结构钢,专门用途的碳素钢，例如：桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。,2.优质碳素结构钢,钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。,3.碳素工具钢,钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，如“T8MnA”。,4.易切削钢,钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢其钢号为“Y30”。锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。,5合金结构钢,钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5%时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4等。例如18Cr2Ni4WA。,合金结构钢,钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi。,6低合金高强度钢,钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。,7弹簧钢,弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素钢相同，后者基本上与合金结构钢相同。,8滚动轴承钢,钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法，基本上和合金结构钢相同。,9合金工具钢和高速工具钢,合金工具钢钢号的平均碳含量1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量1.0%时，以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号，其铬含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。高速工具钢的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。,10不锈钢和耐热钢,钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%；若钢中含碳量0.03%或0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni9等。对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。,11焊条钢,它的钢号前冠以字母“H”，以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”，可以区别于不锈钢“2Cr13”。,12电工用硅钢,钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢，DW表示电工用冷轧无取向硅钢，Q表示电工用冷轧取向硅钢。字母之后的数字表示铁损值（W/kg）的100倍。钢号尾部加字母“G”者，表示在高频率下检验的；未加“G”者，表示在频率为50周波下检验的。例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg。,13电工用纯铁,它的牌号由字母“DT”和数字组成，“DT”表示电工用纯铁，数字表示不同牌号的顺序号，例DT3。在数字后面所加的字母表示电磁性能：A高级、E特级、C超级，例如DT8A,管道选用标准及要求,1.无缝钢管2.中、低压锅炉用无缝钢管（GB3087-82）3.化肥用高压无缝钢管（GB6479-86）4.不锈钢无缝钢管（GB2270-80）5.低压流体输送用焊接钢管（GB3092-93）和镀锌焊接钢管（GB3091-93）6.螺旋电焊钢管（SY5036-83、SY5037-83）7.铸铁管道8.石油裂化用钢管9.钢板卷焊管,1.无缝钢管,第一条：外径219mm以下管道（无缝钢管）可供选用；第二条：无缝钢管（GB8163-87）热轧和冷拔普通碳素钢、优质碳素钢、低合金钢和普通合金结构无缝钢管，用作输送以下流体：a蒸汽、b压缩空气、c真空、d盐水、e弱碱、f循环水、工艺水、g不含酸碱腐蚀的物料（生产物料）；第三条：无缝钢管的钢号有10、20、09MnV、16Mn等；第四条：壁厚选用如表8-2所示，PN2.5MPa(常用钢号20#),表8-2DN与管壁厚,2.中、低压锅炉用无缝钢管（GB3087-82）,第一条：此类钢管适用于低碳钢制造的各种结构低、中压锅炉用的过热蒸汽管、沸水管等；第二条常用材料有10、20号钢，10、20号钢使用温度在-20475之间，锅炉上广泛应用于壁温的联箱和蒸汽导管，壁温500的过热器管及水冷壁管、省煤器管；第三条：15MnV、12MnMoV使用温度-20475，是代20号钢锅炉管；,2.中、低压锅炉用无缝钢管（GB3087-82）,第四条：12MoVWBSiRe（无铬8号）使用温度400580，用作壁厚580锅炉过热器管；第五条：12Cr2MoWVB（102钢）具有良好的工艺性能、抗氧化性的持久塑性，时效性好，使用温度在600620，用作壁温600620锅炉过热器、再热器或主蒸汽管；第六条：15CrMo焊接性能好，使用温度350560（低温可用到-40），锅炉工业中广泛用作高压锅炉上壁温的水冷壁管和550的集箱及蒸汽导管。,3.化肥用高压无缝钢管（GB6479-86）,第一条：此类钢管适用于公称压力1032MPa，工作温度-40+400，输送介质为合成氨原料气（氢、氮气）合成氨、甲醇、尿素类的管道；第二条：管子的尺寸公差长度按GB8163-87规定。第三条：各钢种适用温度范围如下：20、15MnV，12MnMoV、10MoVNbTi300。,4不锈钢无缝钢管,第一条：适用于化工、石油工业中具有强腐蚀性介质的管道；第二条：钢管规格如下表8-3：第三条：只可外径219选无缝不锈钢管；第四条：不锈钢无缝管常用材料有：0Cr13、1Cr13、1Cr17Ni2、1Cr25Ti、0Cr18Ni9Ti、00Cr18Ni10Ti、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、00Cr17Ni14Mo2、00Cr17Ni14Mo3、0Cr18Ni12Mo2Ti等。,不锈钢无缝钢管,要求：对于一般腐蚀性介质选用304（1Cr18Ni9、0Cr18Ni9），321（0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti），304耐晶间腐蚀性能较低，321在600以下耐热并具有较高耐晶间腐蚀性能；对于腐蚀性极强的强酸性溶液物料选用0Cr17Ni12Mo2/（316）、00Cr17Ni14Mo2/（316L）、钼二钛（0Cr18Ni12Mo2Ti）等，钼二钛、钼三钛在600以下耐热，无晶间腐蚀，耐亚硫酸、沸腾磷酸、蚁酸、醋酸及其他酸作用的和漂白粉及亚硫酸盐液等介质；镍、铬、钼不锈耐酸钢应尽可能以耐酸铸铁或节镍无镍不锈耐酸钢代用。材质按性能由低到高的优先顺序选用。,表8-3DN与管壁厚,5.低压流体输送用焊接钢管和镀锌焊接钢管,第一条：适用于输送水、压缩空气、煤气、蒸气、冷凝水及采暖系统的管道，输送水、冷凝水采用镀锌管，输送空气、煤气用不镀锌管；第二条：常用材料Q215AF、Q215A、Q235AF、Q235A。,6.螺旋电焊钢管,第一条：适用于作蒸气、水、空气、油及油气管道；第二条：DN200的（无腐蚀性作用介质）中使用；第三条：材料为Q235AF、Q235A、SS400、SM400B、16Mn。要求：在无腐蚀性介质中代替无缝钢管、玻璃钢管，应广泛采用。,7.铸铁管道,普通铸铁管硅铸铁管,普通铸铁管,普通铸铁管是用优质灰铸铁制成的。常用于埋入地面下作为给水总管、煤气总管和室内排水管道。也可用来输送酸、碱性溶液，不能用于输送蒸汽的管路，更不能用于输送爆炸性和有毒性的介质。铸铁管的直径有501500mm，壁厚有7.530mm，管长有3m、4m、6m等。排水铸铁管只有承插式一种，直径有50200mm，壁厚有47mm，管长有0.5m、1m、1.5m、2等到多种，但一般为2m。,硅铸铁管,硅铸铁管有高硅铸铁管和抗氯硅铁管两种，高硅铸铁管能抗多种强酸的腐蚀，抗氯硅铁管可抵抗各种浓度和温度的盐酸，硅铁管常用于化工管道。高硅铸铁管和抗氯硅铁管用于输送公称压力为0.25MPa以下的腐蚀性介质。硅铁管耐热性能好，可达900。硅铁管脆性大，当受到轻微敲击、碰撞、局部受热或急剧冷却时，都容易产生破裂。它的硬度较高，质脆、维修困难。,8.石油裂化用钢管,第一条：适用于石油精炼厂的炉管、热交换器管和管道管用的无缝钢管，规格如表8-4中“”所示。第二条：钢管钢号有：10、20、12CrMo、15CrMo、1CrMo、1Cr2Mo、1Cr18Ni9、1Cr19Ni11Nb；第三条：10、20号管可焊性好，可作炉管，使用温度在-40475之间；第四条：15A13MoWTi作高温重油炉管及抗H2S的塔设备及零部件如塔板、筛板等，代Cr5Mo炉管，使用温度在650以内；要求：第一条：按最小壁厚选材。第二条：根据介质特性选用不同钢号，优先选用20#钢管。,表8-4石油裂化钢管规格,9.钢板卷焊管,a.管壳式换热器用奥氏体不锈钢焊接钢管b.配管用奥氏体不锈钢焊接钢管,a.管壳式换热器用奥氏体不锈钢焊接钢管,标准：第一条：适用于设计压力不大于4.0MPa的换热管、盘管等；第二条：钢号：304、304L、321、316、316L；要求：选用优先级321304304L316316L。,b.配管用奥氏体不锈钢焊接钢管,标准：第一条：适用于管道压力大于5.0MPa的化工、医药、生化、轻工业、纺织类工程配管和管件，也可用于压容壳体接管、盘管等；第二条：同a采用热轧冷轧带钢、钢板、采用连续工艺成型，并采用如化工工艺设计手册第二册表15-48所示工艺进行焊接。HG20537.3-92适用于不加焊丝，HG20537.4-92适用于大口径或壁厚较大的加焊丝焊管，用于内压计算时的焊缝系数见化工工艺设计手册第二册表15-48，配管常用规格见化工工艺设计手册表15-5015-53；第三条：常用钢号304、321、304L。,管道顔色,提报管道材料要素,材料：即钢号类别：无缝钢管或焊管（含直缝焊管和螺旋焊管）管径与壁厚：eg.DN50,3.5；或者是573.5。数量：m或者是用软件将m换算为t。,8.2阀门,阀门是介质流通或压力系统中的一种设施，它用来调节介质的流量或压力。其功能包括切断或接通介质，控制流量，改变流量，改变介质流向，防止介质回流，控制压力或泄放压力。一、阀门的分类二、各种阀门的优缺点,阀门分类15,依照阀门的用途和作用来分：切断阀类（其作用是接通和截断管路内的介质，如球阀、闸阀、截止阀、蝶阀和隔膜阀）；调节阀类（其作用是用来调节介质的流量、压力的参数，如调节阀、节流阀和减压阀等）；止回阀类（其作用是防止管路中介质倒流，如止回阀和底阀）；分流阀类（其作用是用来分配、分离或混合管路中的介质，如分配阀、疏水阀等）；安全阀类。,阀门分类2,2.依驱动形式来分：手动阀；动力驱动阀（如电动阀、气动阀）；自动类（此类不手须外力驱动，而利用介质本身的能量来使阀门动作，如止回阀、安全阀、自力式减压阀和疏水阀等）。,阀门分类3,3.依公称压力分类可分为：真空阀门（工作压力低于标准大气压）；低压阀门（公称压力小于或等于1.6Mp）中压阀门（公称压力为2.5MPA、4.0MPA、6.4MPA）；高压阀门（公称压力10MPA-80MPA）；超高压阀门（大于100MPA）。,阀门分类4,4.按温度等级分类可分为：超低温阀门（工作温度低于80）；低温阀门（工作温度介于4080）；常温阀门（工作温度高于40，而低于或等于120）；中温阀门（工作温度高于120，而低于450）；高温阀门（工作温度高于450）,阀门分类5,5.通常分类法是按照既考虑工作原理和作用，又考虑阀门结构，此为国内通常分类法，可分为：闸阀；蝶阀；截止阀；止回阀；旋塞阀；球阀；夹管阀；隔膜阀；柱塞阀等。,各种阀门的优缺点,1.闸阀2.蝶阀3.球阀4.截止阀5.旋塞阀,6.隔膜阀7.安全阀8.疏水阀9.减压阀10.止回阀,1.闸阀（符号Z）,闸阀原理,闸阀也叫闸板阀,是一种广泛使用的阀门。它的闭合原理是闸板密封面与阀座密封面高度光洁、平整一致,相互贴合,可阻止介质流过,并依靠顶模、弹簧或闸板的模形,来增强密封效果。它在管路中主要起切断作用，即全开或全关使用。一般，闸阀不可作为调节流量使用。它可以适用低温低压也可以适用于高温高压，并可根据阀门的不同材质。但闸阀一般不用于输送泥浆等介质的管路中。,闸阀优、缺点,优点：流体阻力小；启、闭所需力矩较小；可以使用在介质向两方向流动的环网管路上，也就是说介质的流向不受限制；全开时，密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小；形体结构比较简单，制造工艺性较好；结构长度比较短。缺点：外形尺寸和开启高度较大，所需安装的空间亦较大；在启闭过程中，密封面相对摩擦，摩损较大，甚至要在高温时容易引起擦伤现象；一般闸阀都有两个密封面，给给加工、研磨和维修增加了一些困难；启闭时间长。,2.蝶阀(符号D),蝶阀原理,蝶阀，也叫蝴蝶阀,顾名思义,它的关键性部件好似蝴蝶迎风,自由回旋。是用圆盘式启闭件往复回转90左右来开启、关闭和调节流体通道的一种阀门。蝶阀具有轻巧的特点,比其他阀门要节省材料,结构简单,开闭迅速,切断和节流都能用,流体阻力小,操作省力。蝶阀,可以做成很大口径。能够使用蝶阀的地方,最好不要使闸阀,因为蝶阀比闸阀经济,而且调节性好。,蝶阀优、缺点,优点：结构简单，体积小，重量轻，耗材省，别用于大口径阀门中；启闭迅速，流阻小；可用于带悬浮固体颗粒的介质，依据密封面的强度也可用于粉状和颗粒状介质。可适用于通风除尘管路的双向启闭及调节，广泛用于冶金、轻工、电力、石油化工系统的煤气管道及水道等。缺点：流量调节范围不大，当开启达30%时，流量就将进95%以上。由于蝶阀的结构和密封材料的限制，不宜用于高温、高压的管路系统中。一般工作温度在300以下，PN40以下。密封性能相对于球阀、截止阀较差，故用于密封要求不是很高的地方。,3.球阀（符号Q）,球阀原理,是由旋塞阀演变而来，它的启闭件是一个球体，利用球体绕阀杆的轴线旋转90实现开启和关闭的目的。球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向，设计成V形开口的球阀还具有良好的流量调节功能。,球阀优点,优点：具有最低的流阻；不会被卡住（在无润滑剂时），能可靠地应用于腐蚀性介质和低沸点液体中；在较大的压力和温度范围内，能实现完全密封；可实现快速启闭，且操作无冲击。球形关闭件能在边界位置上自动定位；工作介质密封可靠；在全开和全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质不会引起密封面的侵蚀；结构紧凑、重量轻，是用于低温介质系统的最合理的阀门结构；阀体对称，尤其是焊接阀体结构，能很好地承受来自管道的应力；关闭件能承受关闭时的高压差。全焊接阀体的球阀，可以直埋于地下，使阀门内件不受浸蚀，使用寿命长，是石油、天然气管线最理想的阀门。,球阀缺点,缺点：因为球阀最主要的阀座密封圈材料是聚四氟乙烯，它对几乎所有的化学物质都有是惰性的，且具有摩擦系数小、性能稳定、不易老化、温度适用范围广和密封性能优良的综合性特点。但聚四氟乙烯的物理特性，包括较高的膨胀系数，对冷流的敏感性和不良的热传导性，要求阀座密封的设计必须围绕这些特性进行。所以，当密封材料变硬时，密封的可靠性就受到破坏。而且，聚四氟乙烯的耐温等级较低，只能在小于180情况下使用。超过此温度，密封材料就会老化。而考虑长期使用的情况下，一般只会在120不使用。它的调节性能相对于截止阀要差一些，尤其是气动阀（或电动阀）。,4.截止阀(J),截止阀原理,是指关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。根据阀瓣的这种移动形式，阀座通口的变化是与阀瓣行程成正比例关系。由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。因此，这种类型的阀门非常迁合作为切断或调节以及节流用。截止阀分为三类:直通式、直角式及直流式斜截止阀。,截止阀优、缺点,优点：在开启和关闭过程中，由于阀瓣与阀体密封面间的磨擦力比闸阀小，因而耐磨。开启高度一般仅为阀座通道的1/4，因此比闸阀小得多；通常在阀体和阀瓣上只有一个密封面，因而制造工艺性比较好，便于维修。由于其填料一般为石棉与石墨的混合物，故耐温等级较高。一般蒸汽阀门都用截止阀。缺点：由于介质通过阀门的流动方向发生了变化，因此截止阀的最小流阻也较高于大多数其他类型的阀门,长期运行时,密封可靠性不强。由于行程较长，开启速度较球阀慢,体积大，结构长度大于闸阀。注意：截止阀只许介质单向流动,安装时有方向性。,5.旋塞阀(X),旋塞阀,也叫旋塞、考克、转心门。旋塞阀是依靠旋塞体绕阀体中心线旋转,以达到开启与关闭的目的。它的作用是切断、分田和改变介质流向。原理与球阀基本相似。优点：结构简单,外形尺寸小,操作时只须旋转90度,流体阻力也不大。缺点：开关费力,密封面容易磨损,高温时容易卡住,不适宜于调节流量。种类很多,有直通式、三通式和四通式。,6.隔膜阀(G),一种特殊形式的截断阀，它的启闭件是一块用软质材料制成的隔膜，把阀体内腔与阀盖内腔及驱动部件隔开，故称隔膜阀。优点：操纵机构与介质通路隔开，工作介质的纯净，同时介质冲击操纵机构工作部件的可能性小,阀杆处不需单独密封；由于工作介质接触的仅仅是隔膜和阀体，二者均可以采用多种不同的材料，该阀能理想控制多种工作介质，尤其适合带有化学腐蚀或悬浮颗粒的介质。结构简单，只由阀体、隔膜和阀盖组合件三个部件构成，易于快速拆卸和维修，更换隔膜可以在现场及短时间内完成。,隔膜阀缺点,缺点：隔膜阀一般只能应用DN200mm的管路上。只适用于低压及温度不超过180的场合；调节性能相对较差，只在小范围内调节。,7.安全阀（A）,是指在受压容器、设备或管路上，作为超压保护装置。当设备、容器或管路内的压力升高超过允许值时，阀门自动开启，继而全量排放，以防止设备、容器或管路和压力继续升高；当压力降低到规定值时，阀门应自动及时关闭，从而保护设备、容器或管路的安全运行。,安全阀,8.疏水阀（S）,疏水阀也叫阻汽排水阀、汽水阀、疏水器、回水盒、回水门等。它的作用是自动排泄不断产生的凝结水,而不让蒸汽出来。当设备或管道中的凝结水在蒸汽压力推动下进入疏水阀,逐渐增多至接近灌满浮筒时,由于浮筒的重量超过了浮力而向下沉落,使节流阀开启。这样使得筒内的凝结水在蒸汽压力的作用下经导管和阀门排出。当浮筒内的凝结水接近排完时,由于浮筒的重量减轻而向上浮起,使节流阀关闭,浮筒内又开始积存凝结水。这样周期性地工作,既可自动排出凝结水,又能阻止蒸汽外逸。,9.减压阀(Y),减压阀是通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门。一般阀后压力要小于阀前压力的50%。减压阀种类很多,主要有活塞式和弹簧薄膜式两种。活塞式减压阀是通过活塞的作用进行减压的阀门。弹簧薄膜式减压阀,是依靠弹簧和薄膜来进行压力平衡的。,10.止回阀（H）,又称逆流阀、逆止阀、背压阀和单向阀。这些阀门是靠管路中介质本身的流动产生的力自动开启和关闭的，属于一种自动阀门。止回阀用于管路系统，其主要作用是防止介质倒流、防止泵及驱动电动机反转，以及容器介质的泄放，还可用于给其中的压力可能升至超过系统压的辅助系统提供补给的管路上。主要可分为升降式（沿轴线移动）与旋启式（依重心旋转）。,升降式、旋启式,升降式:阀瓣沿着阀体垂直中心线移动。这类止回阀有两种:一种是卧式,装于水平管道,阀体外形与截止阀相似,另一种是立式,装于垂直管道。旋启式:阀瓣围绕座外的销轴旋转,这类阀门有单瓣、双瓣和多瓣之分,但原理是相同的。,止回阀,8.3法兰,1.法兰类型及类型代号2.密封面型式3.法兰类型与密封面形式4.法兰标记及示例,1.法兰类型及类型代号,SO:带颈平焊法兰,PL:板式平焊法兰,WN：带颈对焊法兰,IF：整体法兰,SW：承插焊法兰,Th：螺纹法兰,2.密封面型式,3.法兰类型与密封面形式,4.法兰标记及示例,标记,b.法兰类型代号，按表8-7的规定。,示例,第九章流体输送机械,流体输送机械分类离心泵轴流泵旋涡泵活塞（柱塞）泵转子泵泵的使用注意事项,流体输送机械分类,离心泵,1.离心泵的工作原理2.离心泵的基本构造3.离心泵的过流部件4.离心泵的特性曲线5.离心泵的类型6.离心泵的选用,1.离心泵的工作原理,离心泵的工作原理是：离心泵所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水行成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水很快旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水源的水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则将造成泵体发热，震动，出水量减少，对水泵造成损坏（简称“气蚀”）造成设备事故！,2.离心泵的基本构造,离心泵的基本构造是由六部分组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。（1）叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。（2）泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。（3）泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。（4）轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/33/4的体积太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的,加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出并且漂贱，太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85度一般运行在60度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理！,（5）密封环又称减漏环。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低！间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环，密封的间隙保持在0.251.10mm之间为宜。（6）填料函主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空！当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却！保持水泵的正常运行。所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意！在运行600个小时左右就要对填料进行更换。,3.离心泵的过流部件,离心泵的过流部件：吸入室、叶轮、压出室。叶轮室是泵的核心，也是过流部件的核心。泵通过叶轮对液体的作功，使其能量增加。叶轮按液体流出的方向分为三类：（1）径流式叶轮（离心式叶轮）液体是沿着与轴线垂直的方向流出叶轮。（2）斜流式叶轮（混流式叶轮）液体是沿着轴线倾斜的方向流出叶轮。（3）轴流式叶轮液体流动的方向与轴线平行的。叶轮按吸入的方式分为二类：（1）单吸叶轮（即叶轮从一侧吸入液体）。（2）双吸叶轮（即叶轮从两侧吸入液体）。叶轮按盖板形式分为三类：（1）封闭式叶轮。（2）敞开式叶轮。（3）半开式叶轮。其中封闭式叶轮应用很广泛，单吸叶轮、双吸叶轮均属于这种形式。,4.离心泵的特性曲线,离心泵的特性曲线是将由实验测定的Q、H、N、等数据标绘而成的一组曲线。此图由泵的制造厂家提供，供使用部门选泵和操作时参考。不同型号泵的特性曲线不同，但均有以下三条曲线：(1)H-Q线表示压头和流量的关系；(2)N-Q线表示泵轴功率和流量的关系；(3)-Q线表示泵的效率和流量的关系；(4)泵的特性曲线均在一定转速下测定，故特性曲线图上注出转速n值。离心泵特性曲线上的效率最高点称为设计点，泵在该点对应的压头和流量下工作最为经济。离心泵铭牌上标出的性能参数即为最高效率点上的工况参数。离心泵的性能曲线可作为选择泵的依据。确定泵的类型后，再依流量和压头选泵。,离心泵特性曲线图,5.离心泵的类型,按被输送液体的性质可分为：(1)水泵(B型、D型、sh型)用于输送清水及物理、化学性质类似于水的清洁液体。(2)耐腐蚀泵(F型)用于输送酸、碱等腐蚀性液体。(3)油泵(Y型)用于输送石油产品。,6.离心泵的选用,(1)根据被输送液体的性质及操作条件确定类型；(2)根据流量(一般由生产任务定)及计算管路中所需压头，确定泵的型号(从样本或产品目录中选取)；(3)若被输送液体的粘度和密度与水相差较大时，应核算泵的特性参数：流量、压头和轴功率。选择离心泵时，可能有几种型号的泵同时满足在最佳范围内操作这一要求，此时，可分别确定各泵的工作点，比较工作点上的效率，择优选取。离心泵的特点是，送液能力大，流量均匀，但产生的压头不高，且压头随着流量的改变而变化。,LDPB系列离心泵液体传送清洗设备工业系统园林灌溉机床冷却液传增压,输送介质：一般为稀薄、洁净、无腐蚀性、非爆炸性、不含固体颗粒或纤维的液体；水泵匹配一全封闭风冷鼠笼式洛凯电机（内置过热保护器），水泵运转安静，外形美观。,FV/P节能耐腐蚀离心泵FV/P(Z)自吸泵，采用聚偏二氟乙烯(PVDF)，增强聚丙烯(CFR-PP)一次注塑料成型。机械强度高，耐腐蚀性能强，自吸泵结构上独具一格的科学性，泵腔内设有吸液室、储液室、回液止回阀、气液分离室，回流孔。,只需在第一次开前灌注引液，以后不必重复灌注引液，在吸送介质时，液体可时断时续，断液15分钟内来液可继续吸送，机械密封不需另加冷却水冷却，操作简便、安全无泄露，是取代液下泵的最佳产品。PVDF材质：气密性好，无毒、无污染，抗氧不老化，机械性能好，耐强氧化剂、卤素、芳烃溶剂，工作温度-40120。CFR-RP材质：无毒、无污染，耐一般酸碱盐类，工作温度-1480。,供水：水厂过滤与输送、水厂分区送水、主管增压、高层建筑增压。工业增压：流程水系统、清洗系统、高压冲洗系统、消防系统。工业液体输送：冷却和空调系统、锅炉给水和冷凝系统、机床配套、酸性和碱性介质输送。,水处理：超滤系统、反渗透系统、蒸馏系统、分离器和游泳池的水处理系统。灌溉：农田灌溉、喷灌、滴灌。,轴