壓力容器設(shè)計(jì)舉例

設(shè)計(jì)一液氨貯罐。工藝尺寸：貯罐內(nèi)徑Di=2600mm,貯罐(不包括封頭)長(zhǎng)度L=4800mm。

使用地點(diǎn)：天津。

解：1.罐體壁厚設(shè)計(jì)

根據(jù)第一篇選材所作的分析，本貯罐選用16MnR制作罐體和封頭。

設(shè)計(jì)壁厚d根據(jù)下式計(jì)算：

2.封頭壁厚設(shè)計(jì)

采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。

設(shè)計(jì)壁厚d按下式計(jì)算：

校核罐體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度式

3.鞍座

先粗略計(jì)算鞍座負(fù)荷。

貯罐總質(zhì)量：m=m\+ni2+mi,+m4

式中：

機(jī)1-罐體質(zhì)量；

-封頭質(zhì)量；

-液氨質(zhì)量；

-附件質(zhì)量。

設(shè)備總重量

m=mi+m2+m#叫=4950+195()+3042()+500=37820Kg=381

每個(gè)鞍座承約受190Kg負(fù)荷，選用輕型帶墊板，包角為120。的鞍座。即

JB/T4712-92鞍座A2600一F

JB/T4712-92鞍座A2600一S

4.人孔

常溫及最高工作壓力1.6MPa,按公稱壓力1.6MPa的等級(jí)選取。

考慮人孔蓋直徑較大較重，水平吊蓋人孔。

按照《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取

人孔標(biāo)記：HG21523-95人孔R(shí)FIV(A-G)450-1.6

RF指突面密封，IV指接管與法蘭的材料為20R,

AG是指用普通石棉橡膠板墊片，

450-1.6是指公稱直徑為450mm、公稱壓力為1.6MPa。

5.人孔補(bǔ)強(qiáng)確定

本設(shè)計(jì)的人孔

筒節(jié)內(nèi)徑</=450mm,

壁厚i=10mm。

查手冊(cè)，補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸如下：

補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑。i=484mm,

補(bǔ)強(qiáng)圈外徑￡>2=760mm。

補(bǔ)強(qiáng)金屬面積應(yīng)大于等于開(kāi)孔減少截面積

補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度估算：

6.接口管

(1)液氨進(jìn)料管：

用57X3.5mm無(wú)縫鋼管

(強(qiáng)度驗(yàn)算略)。一端切成45°。

配用具有突面密封的平焊管法蘭，

法蘭標(biāo)記：

HG20592法蘭SO50-1.6RF16MnR?

殼體名義壁厚n=16mm>12mm,接管公稱直徑小于80mm,不用補(bǔ)強(qiáng)。

⑵液氨出料管：

可拆壓出管25X3mm,用

法蘭套在接口管38X3.5mm內(nèi)。

罐體接口管法蘭：

HG20592法蘭SO32-1.6RF16MnR?

連接尺寸和厚度與

HG20592法蘭SO32-L6RF16MnR相同，但內(nèi)徑25mm。

液氨壓出管端部法蘭(與氨輸送管相連)用HG20592法蘭SO20-1.6RF16MnR?都不必補(bǔ)強(qiáng)。

壓出管伸入貯罐2.5m。

(3)排污管：

貯罐右端最底部安設(shè)排污管，

57X3.5mm,管端焊有一與截止閥J41W-16相配的管法蘭：

HG20592法蘭SO50-1.6RF16MnR?

排污管與罐體聯(lián)接處焊有一厚度為lOmrn的補(bǔ)強(qiáng)圈。

(4)液面計(jì)接管

本貯罐采用兩支玻璃管液面計(jì)

BIWPN1.6,1000mm,HG5-227-80

與液面計(jì)相配的接管18X3mm,

管法蘭為

HG20592法蘭SO15-1.6RF16MnR。

(5)放空管接管

用32X3.5mm無(wú)縫鋼管，

法蘭

HG20592法蘭SO25-1.6RF16MnR?

(6)安全閥接管

安全閥接管尺寸由安全閥泄放量決定。

本貯罐選用32X25mm的無(wú)縫鋼管，

法蘭為

HG20592法蘭SO25-1.6RF16MnRo

7.設(shè)備總裝配圖

附有貯儲(chǔ)的總裝配圖,技術(shù)特性表,接管表,各零部件的名稱、規(guī)格、尺寸、材料等見(jiàn)明細(xì)表。

本貯罐技術(shù)要求

1.本設(shè)備按GBI50-1998《鋼制壓力容器》進(jìn)行制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收

2.焊接材料，對(duì)接焊接接頭型式及尺寸可按GB985-80中規(guī)定（設(shè)計(jì)焊接接頭系數(shù)=1.0）

3.焊接采用電弧焊，焊條型號(hào)為E4303

本貯罐技術(shù)要求

4.殼體焊縫應(yīng)進(jìn)行無(wú)損探傷檢查，探傷長(zhǎng)度為100%

5.設(shè)備制造完畢后，以2MPa表壓進(jìn)行水壓試驗(yàn)

6.管口方位按接菅表

第四章管殼式換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì)

應(yīng)用化學(xué)2005級(jí)

第一節(jié)概述

一、定義

換熱器是用來(lái)完成各種不同傳熱過(guò)程的設(shè)備。

二、衡量換熱器好壞標(biāo)準(zhǔn)：

1.先進(jìn)性一傳熱效率高，流體阻力小，材料?。?/p>

2.合理性一可制造加工，成本可接受；

3.可靠性一強(qiáng)度滿足工藝條件。

三、舉例

熱交換器

冷卻器

?用空氣作介質(zhì)一空冷器

?用氨、鹽水、氟里昂等冷卻到（）℃~-20'C—保冷器

冷凝器

吩離器

?全凝器

加熱器（一般不發(fā)生相變）

?預(yù)熱器一粘度大的液體，噴霧狀不好，預(yù)熱使其粘度下降；

?過(guò)熱器一加熱至飽和溫度以上。

蒸發(fā)器一發(fā)生相變

再沸器

廢熱鍋爐

應(yīng)用叁多的一一管殼式換熱器

四、管殼式換熱器的分類

總體按結(jié)構(gòu)可分：

剛性結(jié)構(gòu)和具有熱補(bǔ)償裝置兩類

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

GB151-1999《鋼制管殼式換熱器》

QB/T2068-1994《輕工用管殼式蒸發(fā)器》

固定管板式換熱器

結(jié)構(gòu)特征：

管束連接在管板上，管板分別焊接在殼體兩端（管子、管板、殼體剛性連接）

固定管板式換熱器

優(yōu)點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、布管多，管內(nèi)便于清洗，更換、造價(jià)低，應(yīng)用廣泛。管壞時(shí)易堵漏。

缺點(diǎn)：

不易清洗殼程，存在溫差應(yīng)力。

適用場(chǎng)合：

適用于殼程介質(zhì)清潔，不易結(jié)垢，管程需清洗以及溫差不大或溫差雖大但是殼程壓力不大

的場(chǎng)合。

設(shè)置膨脹節(jié)條件：

管殼壁溫差大于50℃。

浮頭式換熱器

結(jié)構(gòu)特征：

一塊管板與殼體剛性連接，而另一塊呈浮動(dòng)狀態(tài)。

浮頭式換熱器

優(yōu)點(diǎn)：

不產(chǎn)生溫差應(yīng)力；管束可以清洗（能抽出）

缺點(diǎn)：

環(huán)隙大，結(jié)構(gòu)不緊湊，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，金屬耗量較大。

適用場(chǎng)合：

適用于殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場(chǎng)合。

填料函式換熱器

結(jié)構(gòu)特征：

一塊管板與殼體剛性連接，而另一塊呈浮動(dòng)狀態(tài)（浮動(dòng)管板與殼體之間采用填料密封）

填料函式換熱器

優(yōu)點(diǎn)：不產(chǎn)生溫差應(yīng)力；管束可以清洗（能抽出）；成本比浮頭式低；填料函處泄漏能及時(shí)

發(fā)現(xiàn)。

缺點(diǎn)：殼程內(nèi)介質(zhì)由外漏的可能，殼程中不宜處理易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒的介質(zhì)。

適用場(chǎng)合：適低壓小直徑場(chǎng)合。

U型管式換熱器

結(jié)構(gòu)特征：

只有一塊管板，管子彎曲成U形兩端連接在同一個(gè)管板上，管程數(shù)為偶數(shù)。

U型管式換熱器

?優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低；殼程可清洗；管子可自由伸縮，不產(chǎn)生溫差應(yīng)力。

?缺點(diǎn)：管板上布管少，結(jié)構(gòu)不緊湊；管程不能清洗，管子壞時(shí)不易修補(bǔ)。

?適用場(chǎng)合：適用于管、殼壁溫差較大的場(chǎng)合，尤其是管內(nèi)介質(zhì)清潔不易結(jié)垢的高溫、高壓、

腐蝕性較強(qiáng)的場(chǎng)合。

五、管殼式換熱器機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容

管殼式換熱器的設(shè)計(jì)：

根據(jù)化工生產(chǎn)工藝條件的要求，通過(guò)化工工藝計(jì)算，確定換熱器的傳熱面積，同時(shí)選擇

管徑、管長(zhǎng)，決定管數(shù)、管程數(shù)和殼程數(shù)。

然后進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，內(nèi)容有：

?殼體直徑的決定和殼體厚度的計(jì)算；

?換熱器封頭選擇，壓力容器法蘭選擇；

?管板尺寸確定；

?折流板的選擇與計(jì)算；

?管子拉脫力的計(jì)算；

?溫差應(yīng)力計(jì)算。

第二節(jié)管子的選用及其與管板的連接

一、管子的選用

直徑：

小直徑管子—單位傳熱面積的金屬消耗量小，傳熱系數(shù)稍高，但容易結(jié)垢，不易清洗，用于

較清潔的流體。

大直徑管子一一用于粘性大或污濁的流體。

0>19,①25

規(guī)格：(外徑X壁厚)

長(zhǎng)徑比：臥式6-10；立式：4-6

長(zhǎng)度規(guī)格：1.5-12米，其中6米管最多。

一、管子的選用

結(jié)構(gòu)型式：

多用光管，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易；為強(qiáng)化傳熱，也采用異型管、翅片管、螺紋管

等。

一、管子的選用

材料：

根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)的腐蝕性能決定。主要有碳素鋼、合金鋼、銅、鈦、塑料、石墨等。

二、管子與管板的連接

管子與管板連接形式：

?脹接

?焊接

?脹焊接合

(-)脹接

過(guò)程：利用脹管器——擠壓

管端塑性變形

管板孔彈性變形

(-)脹接

要求：

管板硬度大于管子硬度，否則將管端退火后(降低硬度)再脹接

脹接時(shí)管板上的孔可以是光孔，也可開(kāi)槽

(-)焊接

焊接連接比脹接連接有更大優(yōu)越性

(二)焊接

優(yōu)點(diǎn)：在高溫高壓條件下，焊接連接能保持連接的緊密性，管板加工要求可降低，節(jié)省孔的

加工工時(shí)，工藝較脹接簡(jiǎn)單，壓力較低時(shí)可使用較薄的管板。

缺點(diǎn)：在焊接接頭處產(chǎn)生的熱應(yīng)力可能造成應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和疲勞破裂，同時(shí)管子、管板間存

在間隙，易出現(xiàn)間隙腐蝕。

(-)焊接

結(jié)構(gòu)：主要有4種

a：管板孔不開(kāi)坡口——連接強(qiáng)度差，使用壓力不高，管子壁厚較?。?/p>

b：在管板孔端開(kāi)坡口——焊接結(jié)構(gòu)較好，使用較多；

c：管子頭部不突出管板——焊接質(zhì)量不能保證；

d：孔的四周開(kāi)溝槽——減少焊接應(yīng)力，適用于薄管壁、管板在焊接后不允許產(chǎn)生較大變形。

(三)脹焊并用

提高連接處的抗疲勞性能，消除應(yīng)力腐蝕和間隙腐蝕，提高使用壽命。

強(qiáng)度焊——既保證焊縫嚴(yán)密性、又能保證有足夠大的抗拉脫強(qiáng)度；

密封焊一不保證強(qiáng)度，單純防止泄漏；

貼脹一一消除管子與管板孔之間的間歇，不承擔(dān)拉脫力；

強(qiáng)度脹一滿足一般脹接強(qiáng)度的脹接。

（=）脹焊并用

脹焊并用連接主要有：

強(qiáng)度焊+貼脹...........先焊后脹

強(qiáng)度脹+密封焊.........先脹后焊

（三）脹焊并用

先焊后脹：

高溫高壓換熱器中大多用厚壁管，脹接時(shí)一般要使用潤(rùn)滑油，進(jìn)入接頭后縫隙中會(huì)在焊接

時(shí)生成氣體，惡化焊縫質(zhì)量，因此，先焊后脹，可避免這一弊病。

先脹后焊：

焊接質(zhì)量好。適用于管子與管板材料焊接性能較差的材料，可防止產(chǎn)生焊接裂紋。

第三節(jié)管板結(jié)構(gòu)及與殼體連接

一、換熱管排列方式

正三角形和轉(zhuǎn)角正三角形排列：

排列緊湊，傳熱效果好。適用于殼程介質(zhì)污垢少，且不需要進(jìn)行機(jī)械清洗的場(chǎng)合。

第三節(jié)管板結(jié)構(gòu)及與殼體連接

一、換熱管排列方式

正方形和轉(zhuǎn)角正方形排列：

管間小橋形成一條直線通道，便于機(jī)械清洗。適用經(jīng)常清洗管子外表面上的污垢的場(chǎng)

合。

二:換熱管排列方式

組合排列法：

多程換熱器中，因結(jié)構(gòu)需要，各程之間采用正方形排列（便于安裝隔板）、而各程內(nèi)按照三角

形排列。

二、管間距

管間距——兩相鄰換熱管中心的距離。

?要求管間距，1.25d0,便于管子與管板間的連接

?最外層管壁與殼壁之間的距離為10mm,主要是為折流板易于加工，不易損壞。

三、管程的分程及管板與隔板的連接

管程：

在管內(nèi)流動(dòng)的流體從管子的一端流到另一端一一稱為一個(gè)管程

分程原因：

當(dāng)換熱器所需的換熱面積較大，要么管子做得很長(zhǎng)，要么增加管子數(shù)量。

前者受很多條件限制，后者降低了流速。

為了增加管程流速，提高傳熱效果，須將管束分程，使流體依次流過(guò)各程管子。

三、管程的分程及管板與隔板的連接

管程分程原則：

各程換熱管數(shù)應(yīng)大致相等

相鄰程間平均壁溫差一般不應(yīng)超過(guò)28℃

各程間的密封長(zhǎng)度應(yīng)最短

分程隔板的形狀應(yīng)簡(jiǎn)單

管程

分程隔板：?jiǎn)螌雍碗p層兩種。

雙層隔板具有隔熱空間，可防止熱流短路。管板與分程隔板連接是可拆連接，其間用

密封填料密封。

四、管板與殼體的連接結(jié)構(gòu)

不可拆的焊接式：固定管板式換熱器管板與殼體的連接

四、管板與殼體的連接結(jié)構(gòu)

四、管板與殼體的連接結(jié)構(gòu)

可拆式：

浮頭式、U型管式及填料函式換熱器固定端管板與殼體的連接

五、換熱器管板強(qiáng)度計(jì)算的理論依據(jù)簡(jiǎn)介

管板厚度——管板強(qiáng)度尺寸

根據(jù)換熱器的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)及材料許用應(yīng)力等設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算確定的。

?實(shí)心圓平板模型

?彈性基礎(chǔ)模型

?菱形面積法：

五、換熱器管板強(qiáng)度計(jì)算的理論依據(jù)簡(jiǎn)介

實(shí)心圓平板模型：

將管板當(dāng)作受均布載荷的實(shí)心圓板，以按彈性理論得到的園平板最大彎曲應(yīng)力為主要依據(jù)，

并加以適當(dāng)?shù)男拚禂?shù)來(lái)考慮管板開(kāi)孔削弱和管束的實(shí)際支承作用，由此得到管板厚度的計(jì)算

公式，偏于安全。

五、換熱器管板強(qiáng)度計(jì)算的理論依據(jù)簡(jiǎn)介

彈性基礎(chǔ)模型：

將管束當(dāng)作彈性支承，而管板則作為放置于這彈性基礎(chǔ)上的圓板，然后根據(jù)載荷大小、管束

的剛度及周邊支承情況來(lái)確定管板的彎曲應(yīng)力。由于它較全面地考慮了管束的支承和溫差的影

響，因而較精確，但計(jì)算公式較多，計(jì)算過(guò)程繁瑣，GB15L1999采用的就是此法

五、換熱器管板強(qiáng)度計(jì)算的理論依據(jù)簡(jiǎn)介

菱形面積法：

取管板上相鄰四根管子之間的菱形面積，按彈性理論求此面積在均布?jí)毫ψ饔孟碌淖畲髲澢?/p>

應(yīng)力。由于此方法與管板實(shí)際受載情況相差較大，所以僅用于粗略估算。

五、換熱器管板強(qiáng)度計(jì)算的理論依據(jù)簡(jiǎn)介

說(shuō)明：

在設(shè)計(jì)中盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，管板的結(jié)構(gòu)尺寸則可以根據(jù)管子的排列方式、管子與管板的

連接方式、管板與殼體的連接方式以及是否兼作法蘭等因素確定。

第四節(jié)折流板、支承板、旁路擋板及攔液板的作用和結(jié)構(gòu)

一、折流板及支承板

作用：

提高殼程內(nèi)流體的流速

加強(qiáng)湍流強(qiáng)度

提高傳熱效率

支撐換熱管

一、折流板及支承板

結(jié)構(gòu)：

?弓形

?圓盤一圓環(huán)形

?帶扇形切口

弓形折流板

——結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

應(yīng)用較多

一、折流板及支承板

尺寸：

厚度與殼體直徑和折流板間距有關(guān)；折流板最小厚度按國(guó)標(biāo)選取。

弓形折流板間距：

最小間距》max{Di，50mm}

最大間距：不超過(guò)下表規(guī)定，且

一、折流板及支承板

折流板的固定：

拉桿定距管結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑》19mm的管束

拉桿點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，適用于換熱管外徑4mm的管束

二、旁路擋板

作用：阻止流體短路，迫使殼體流體通過(guò)管束進(jìn)行熱交換。（沿殼體與管束之間的間隙）

結(jié)構(gòu)及安裝：

加工成規(guī)則的長(zhǎng)條狀，長(zhǎng)度等于折流板或支承板的板間距，兩端焊在折流板或支承板上。

通常2—4對(duì)，對(duì)稱布置。

三、攔液板

作用：

立式冷凝器中起到截?cái)r液膜作用。在立式冷凝器中為減薄管壁上的液膜而提高傳熱膜系

數(shù)。其間距可以取折流板間距或視實(shí)際情況定。

第五節(jié)溫差應(yīng)力

一、管壁與殼壁溫度差引起的溫差應(yīng)力

（-）溫差應(yīng)力產(chǎn)生的原因：

第五節(jié)溫差應(yīng)力

（二）溫差應(yīng)力的計(jì)算：

溫差軸向力F：

由于溫差而使殼體被拉長(zhǎng)的總拉伸力應(yīng)等于所有管子被壓縮的總壓縮力，總拉伸力（或總

壓縮力）就是溫差軸向力。符號(hào)規(guī)定F為+,表示殼體被拉，管子被壓，反之則相反。

溫差應(yīng)力：

溫差軸向力引起的溫差應(yīng)力可以達(dá)到殼體薄膜應(yīng)力的幾倍，因此，在換熱器設(shè)計(jì)中必須考慮

采取一定的措施。

第五節(jié)溫差應(yīng)力

（三）溫差應(yīng)力的補(bǔ)償

減少殼體與管束間的溫度差：合理安排管程與殼程介質(zhì)；殼壁保溫。

裝設(shè)撓性構(gòu)件：固定管板式換熱器設(shè)置膨脹節(jié)

使殼體和管束自由熱膨脹：U、填料函式、浮頭式等

二、管子拉脫力的計(jì)算

（一）產(chǎn)生原因：

原因：

由于介質(zhì)壓力與溫差應(yīng)力的聯(lián)合作用,使管子和管板接頭處有分離趨勢(shì)，產(chǎn)生拉脫力。

為保證管端與管板牢固連接和有良好的密封性能，必須進(jìn)行拉脫力校核。

二、管子拉脫力的計(jì)算

計(jì)算：

?在操作壓力下，每平方米脹接周邊所受到的力

?在溫差應(yīng)力作用下，管子每平方米脹接周邊所產(chǎn)生的力

管子拉脫力：

以上產(chǎn)生的兩個(gè)力作用方向可能同向、也可能反向，管子的拉脫力為兩者之矢量和，方向

同大者。

校核：

其合力絕對(duì)值，即管子拉脫力必須小于許用拉脫力。

管箱與殼程接管

管箱：

管內(nèi)流體進(jìn)出口的空間（流道室）

深度有一定的要求，滿足流通面積的需要。

殼程接管：

防沖擋板：防止流體對(duì)換熱管造成很大的沖刷

導(dǎo)流筒：

內(nèi)導(dǎo)流筒和外導(dǎo)流筒；作用：消除死區(qū)，充分利用換熱面積；防止流體對(duì)換熱管造成很大

的沖刷。

新型高效換熱器

圍繞如何提高傳熱效率

強(qiáng)化傳熱元件

思考題：

4-1

4-3

4-4

4-5

4-6

要求掌握的內(nèi)容

?掌握塔設(shè)備的基本知識(shí)。

?掌握板式塔的結(jié)構(gòu)及工作原理。了解塔的附屬結(jié)構(gòu)。

?熟練掌握填料塔的基本參數(shù)、填料塔的結(jié)構(gòu)、及工作原理。

?掌握各種填料的性能、作用、及特點(diǎn)。

?塔設(shè)備的基本功能：

*塔設(shè)備是實(shí)現(xiàn)氣一液相或液一液相間的傳質(zhì)設(shè)備。

*塔設(shè)備完成的單元過(guò)程有：精儲(chǔ)、吸收、解吸、萃取。這些過(guò)程是在一定的溫度、壓力、

流量等工藝條件下完成的。因此，塔的結(jié)構(gòu)必須保證氣一液兩相，或者液一液兩相的充分接觸,

和必要的傳質(zhì)、傳熱面積、以及兩相分離的空間。

塔設(shè)備除要滿足工藝條件以外，還應(yīng)滿足下列條件：

?保證兩相充分接觸時(shí)間和接觸面積通量。

?盡力減少塔內(nèi)流體的阻力損失和熱量損失。

?盡力減少霧沫夾帶和泄漏量，及液泛的可能。

?適應(yīng)能力強(qiáng)及操作彈性大。

?塔的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單，省料、省錢。

塔設(shè)備分類：

按照內(nèi)部機(jī)構(gòu)，塔設(shè)備可分為兩大類：

?板式塔——沿塔高按照一定間距設(shè)置若干塔盤（或稱塔板）。處理量大、效率高、重量輕、檢

修方便；但壓降大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

?填料塔—塔內(nèi)分層安放一定高度的填料層。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、壓降?。坏珎髻|(zhì)效率差，

不宜處理較臟的物料。

基本結(jié)構(gòu)：

從設(shè)備設(shè)計(jì)的角度，兩類塔設(shè)備都包括以下基本結(jié)構(gòu)：

?塔體：包括筒節(jié)、端蓋、和聯(lián)接法蘭等；（和支座構(gòu)成塔的主體部分）

?內(nèi)件：塔板或填料及其支承裝置、降液管、溢流堰、除沫裝置、緊固件等；

?支座：一般為裙式支座；（上端與塔體底封頭焊接在一起，下端按要求通過(guò)地腳螺栓固定在基

礎(chǔ)上）

?附件：包括人孔、進(jìn)出料接管、吊柱、各類儀表接管液體和氣體的分配裝置，以及塔外的扶梯、

平臺(tái)、保溫層等。

第一節(jié)板式塔

一、板式塔的結(jié)構(gòu)和種類

板式塔因空塔速度比填料塔高，生產(chǎn)強(qiáng)度比填料塔大。

板式塔的種類：

?按氣液流向分：錯(cuò)流、逆流、并流。

?按溢流裝置分：有溢流裝置、無(wú)溢流裝置。

?按塔盤結(jié)構(gòu)分：泡罩塔、浮閥塔、篩板塔。

泡罩塔

組成：由泡罩、升氣管、降液管（溢流管）、溢流堰。

?工作原理；鼓泡元件有升氣管，上升氣體經(jīng)升氣管由泡罩齒縫吹入液層，兩相充分接觸，加之

板上液層較高，兩相接觸時(shí)間長(zhǎng)，分離效果好。但由于氣體通過(guò)泡罩的路線曲折，及液層較高,

導(dǎo)致壓降及霧沫夾帶增高。同時(shí)由于塔板上液面梯度較大，氣相分布不均，影響傳質(zhì)效果。

浮閥塔

?工作原理：浮閥的下面有三條閥腿，把這三條閥腿裝入閥孔中，用工具將腿下的閥腳旋轉(zhuǎn)9

0°,則浮閥就被限止在閥孔內(nèi)，只能作上下運(yùn)動(dòng)，而不能脫離塔板。氣流速度較大時(shí)，浮閥

被吹起，達(dá)到最大開(kāi)度；當(dāng)氣流速度較小時(shí)，氣體的動(dòng)壓頭小于浮閥自重，于是浮閥下落，浮

閥周邊上三個(gè)朝下傾斜的定距片與塔板接觸，此時(shí)開(kāi)度最小。

?定距片的作用是保證最小氣速時(shí)浮閥還有一定的開(kāi)度，使氣體和塔板上液體能均勻的鼓泡，避

免浮閥與塔板粘住。浮閥的開(kāi)度隨塔內(nèi)氣相負(fù)荷大小自動(dòng)調(diào)節(jié)，可以增大傳質(zhì)的效果，減少霧

沫夾帶。

?優(yōu)點(diǎn):

?操作彈性大；生產(chǎn)能力大。

?氣液兩相接觸充分，效率高。

?塔板壓力降小。塔板不易堵塞。

?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。

二、板式塔的結(jié)構(gòu)

?總體結(jié)構(gòu)：

?塔體與裙座結(jié)構(gòu)（主體部分）

?塔盤結(jié)構(gòu)：塔盤板、降液管、溢流堰、緊固件和支承件。

?除沫裝置：用于分離氣體夾帶的液滴，多位于塔頂出口處。

?設(shè)備管道：人孔、接管等。

?塔附件：保溫圈、吊柱、扶梯、平臺(tái)等。

塔盤結(jié)構(gòu)：

?塔盤實(shí)際上是塔中的氣、液通道。為了滿足正常操作要求，塔盤結(jié)構(gòu)本身必須具有一定的剛度

以維持水平，塔盤與塔壁之間要保持一定的密封性以避免氣、液短路。且應(yīng)便于制造，安裝、

維修。要求成本低。

?塔盤的結(jié)構(gòu)有整塊式和分塊式兩種。

?塔徑800~900mm以下：采用整塊式塔盤

?塔徑800~900mm以上：采用分塊式塔盤

?塔徑800-900mm：兩種均可

整塊式塔盤：

?特點(diǎn)：塔徑小，生產(chǎn)能力較小。

?塔節(jié)尺寸：由于塔盤是整體式，每個(gè)塔節(jié)要裝若干個(gè)塔盤，其中塔節(jié)的長(zhǎng)度必須考慮安裝要求

（人手能夠得到），這取決于塔徑的大小，塔徑太小時(shí)，人的身子無(wú)法伸入塔內(nèi)，具體塔節(jié)尺寸

參考P59?60。

?塔盤固定：拉桿和定距管固定。

?塔盤密封（塔盤與塔壁之間的間歇）：填料密封（包括螺栓、螺母、壓板、壓圈、密封填料）

整塊式塔盤：

?弓形降液管——降液能力大

?圓形降液管——處理液相負(fù)荷小，有兼作溢流堰和另設(shè)溢流堰兩種降液管。

?整塊式塔盤支承：拉桿-定距管結(jié)構(gòu)

分塊式塔盤

?分塊原因：

-在工藝上，塔徑大，塔盤過(guò)大，分液不均勻；

-對(duì)碳鋼，塔板厚3~4mm,不銹鋼2~3mm,塔徑過(guò)大，塔板跨距太大，易形成弧形，安裝

時(shí)水平度不好，從剛度出發(fā)，仍要分塊：

一塔板過(guò)大，不能放進(jìn)塔內(nèi)，因一般從人孔進(jìn)出，人孔尺寸有限制，因而塔盤受此限制要分塊,

塔徑大，人可以進(jìn)入安裝與檢修，可以不再分塔節(jié)，但必須相距?定距離開(kāi)一個(gè)人孔。

分塊式塔盤

與整塊式的區(qū)別：

?分塊式：無(wú)塔盤圈，有支持圈（支持板），無(wú)密封結(jié)構(gòu)。

?整塊式：有塔盤圈，無(wú)支持圈（支持板），有密封結(jié)構(gòu)。

分塊式塔盤

塔盤板結(jié)構(gòu)：

?塔盤板形式很多，主要有自身梁式和槽式（己經(jīng)實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化，寬度B為標(biāo)準(zhǔn)尺寸）。（翻折邊

有利于支承塔盤，使塔盤有足夠剛性）

?按照溢流方式分：?jiǎn)我缌魉P、雙溢流塔盤

溢流裝置是根據(jù)回流量與氣液比確定。

?當(dāng)回流量小，塔徑也小時(shí)，為了增加氣液接觸時(shí)間，常采用U型溢流裝置。

*當(dāng)回流量大，塔徑小時(shí)，常采用單溢流裝置。

*當(dāng)回流量大，塔徑也大時(shí)，為了減少塔盤上液體停留時(shí)間，常采用雙溢流裝置。

分塊式塔盤

分塊式塔盤的連接

?螺栓連接：螺栓、螺母、墊片，有上可拆連接、上下均可拆連接（根據(jù)人孔位置、檢修要求）。

注：為便于安裝、檢修、清洗塔盤等操作，可在塔盤中央附近設(shè)置一塊內(nèi)部通道板，要求上

下可拆。

塔盤的支承：

?對(duì)直徑不大的塔（小于2（）（）0mm）,塔盤的支承…般用焊在塔壁上的支持圈（支承圈），適用于

單溢流塔盤結(jié)構(gòu)；

?對(duì)直徑較大的塔（＞200（）~3（X）0mm）,需用支承梁結(jié)構(gòu)，適用于雙溢流塔盤結(jié)構(gòu)。

第二節(jié)填料塔

與板式塔相比：

?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

?壓降低

?填料易用耐腐蝕材料制造。

?填料塔的總體結(jié)構(gòu):

塔體、噴淋裝置（液體分配器）、填料、柵板、液體再分布器、支座、接管（氣液進(jìn)出口）

等組成。

?與板式塔不同之處：

噴淋裝置、液體再分布器、填料支承裝置。

?工作原理：

氣體由塔底進(jìn)入，經(jīng)填料上升，液體則由噴淋噴出，沿填料表面下流，從而氣液兩項(xiàng)充分

接觸。完成氣液兩項(xiàng)的傳質(zhì)過(guò)程。

一、噴淋裝置：

?作用：使液體的原始分布盡可能地均勻，以利于氣液的充分接觸。也就是噴出液體，使整個(gè)

塔截面的填料很好潤(rùn)濕（直接影響塔的處理能力和分離效率）。

?要求：液體能均勻分散于塔截面，使整個(gè)塔截面的填料表面很好潤(rùn)濕；通道不易睹塞；結(jié)構(gòu)

簡(jiǎn)單，制造維修方便。

?種類：噴灑型、溢流型、沖擊型

噴灑型：

a、管式噴灑器：

?小直徑塔，DNW3（X）mm,可選用管式噴泗器，通過(guò)填料上的進(jìn)液管（直、彎或缺口）進(jìn)行噴

灑。

?特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但噴淋面積較小且不均勻。

噴灑型：

b、環(huán)管多孔噴灑器；

?塔徑稍大一些的塔，DNWl200mm,可選用單環(huán)管多孔噴灑器。（大直徑有多支管噴灑器）

?特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和安裝方便，缺點(diǎn)是噴灑面積小，不夠均勻，而且液體要求清潔，否則

小孔易堵塞。（環(huán)管下面開(kāi)小孔，一般為3~5排）。

噴灑型：

c、蓮蓬頭噴灑器：

其結(jié)構(gòu)主要有半球形、碟形、杯形。

?特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.，制造安裝方便，其主要缺點(diǎn)是小孔易堵塞，不適于處理污濁液體，一般可用

于塔徑小于60（）mm的塔中，通常要求壓頭要恒定，對(duì)于壓頭波動(dòng)較多的場(chǎng)合不適宜采用。

?保持1的適當(dāng)距離（70-100毫米），壓頭變化時(shí)，不致產(chǎn)生嚴(yán)重壁流效應(yīng)；確保氣液分離空間

（通道）。

溢流型：

操作彈性大，不易堵塞，操作可靠和便于分塊安裝。

溢流型噴淋裝置可分為

?盤式分布板

?槽式分布器

溢流型：

盤式分布板：

?應(yīng)用廣泛的一種溢流型噴淋裝置，液體從中央進(jìn)料管加到噴淋盤內(nèi)，然后從噴淋盤上的降液管

溢流（管高出盤，溢流堰），淋灑到填料上，降液管通常接等邊三角形（正方形也可）排列，焊

在噴淋盤的分布板上（中有直徑3mm的淚孔，停工時(shí)排液）。

?管子上緣開(kāi)槽或斜切口：減少由于降液管上緣不夠水平造成的液體溢流不均勻度。

溢流型：

盤式分布板：

?優(yōu)點(diǎn)：流體阻力小，液體分布均勻。

?缺點(diǎn)：只提供液體通道，無(wú)氣體通道，上升氣速過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)偏吹，使溢流不均勻，因此，只

有溢流管，而沒(méi)有上升管，不宜適用負(fù)荷過(guò)大場(chǎng)合。

溢流型：

槽式分布器：

,直徑太大，分布板上的液面高度差較大，影響液體的均勻分布。

?主要用于DN>3000mm的塔，其優(yōu)點(diǎn)是自由截面大，適應(yīng)性好，處理量大，操作彈性大，其

結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖，液體先加入分配槽（頂槽），然后再由分配槽的開(kāi)口處到噴淋槽，噴淋槽上有堰口，

兩側(cè)有三角形或矩形的開(kāi)口，各開(kāi)口的卜緣應(yīng)位于同一水平面上，再由此溢流到填料上。

溢流型：

沖擊型：

?常用的沖擊型噴淋裝置有反射板式噴淋器和寶塔式噴淋器兩種。

?反射板式噴淋器由中心管和反射板組成，反射板可以做成平板、凸板或錐形板。操作時(shí)液體沿

中心管流下，靠液流沖擊反射板的反射分散作用而分布液體。反射板中央鉆有小孔以使液體流

下噴淋到填料的中央部分。

溢流型：

沖擊一寶塔式型噴淋器：

?為了使液滴分散更均勻，可由幾個(gè)反射板組成寶塔式噴淋器。其優(yōu)點(diǎn)是噴灑半徑（范圍）大，

液體流量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易堵塞，缺點(diǎn)是改變液體流量和壓力時(shí)要影響噴灑范圍，操作彈性

?。ㄒ筇幚砦锪喜僮鳡顟B(tài)穩(wěn)定）。

二、液體再分布器

設(shè)置原因

?當(dāng)液體流過(guò)填料層時(shí)，（因周邊液體向下流動(dòng)的阻力較小，有逐漸向塔壁方向流動(dòng)的趨勢(shì)）流

體慢慢地會(huì)從器壁流走（壁流現(xiàn)象產(chǎn)生），使液體分布不均勻，塔中央部分填料可能沒(méi)有潤(rùn)濕，

起不到作用，降低了整個(gè)塔的效率。因此在流體流經(jīng)一定高度后需安裝再分布器使液體重新均

勻地分配到填料上。

液體再分布器

作用：

?將上層填料流卜的液體收集，再分布，避免塔中心的填料不能被液體濕潤(rùn)而形成“干錐”；

?當(dāng)塔內(nèi)氣液相出現(xiàn)徑向濃度差時(shí)，液體再分布器將上層填料流下的液體完全收集、混合，然后

均分布到下層填料，并將上升的氣體均勻分布到上層填料以消除各自的徑向濃度差。

液體再分布器

?典型結(jié)構(gòu)—分配錐

?再分布器：氣體流動(dòng)死角，且使氣體收縮；擾亂氣體流動(dòng)，損失壓降；損失了有效填料層。

?帶通孔分配錐：通孔是為了增加氣體通過(guò)時(shí)的截面積，避免中心氣體的流速太大。

三、填料支承結(jié)構(gòu)

?作用：支承填料

?設(shè)計(jì)要求：

足夠的強(qiáng)度、剛度，以支承填料的重量；有足夠的自由截面（應(yīng)大于填料的空隙截面），避

免在支座處首先發(fā)生液泛；有利于液體再分布器；便于制造、安裝和拆卸。

填料支承結(jié)構(gòu)

常用結(jié)構(gòu)：柵板

?對(duì)于大直徑塔，柵板是分塊的（要能從人孔中放進(jìn)與取出）；如果填料的空隙截面積大于柵板

的自由截面積，可采川升氣管式支承板，或者采用開(kāi)長(zhǎng)圓孔的波形板。

四、填料

?填料大致可分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料兩種。

?拉西環(huán)；（瓷環(huán)）填充方式有亂堆和整砌兩種。

?鮑爾環(huán)：在金屬拉西環(huán)的壁上開(kāi)了--排或兩排長(zhǎng)方形的小窗，小窗葉片向環(huán)中心彎入，在中心

處相搭，上下兩排小窗的位置相錯(cuò)，增加了接觸面積，效率得到了提高。

?階梯環(huán)：一頭為鮑爾環(huán)，一頭翻卷，由于不對(duì)稱，裝入塔內(nèi)可減少填料環(huán)相互重疊，使填料表

面得以充分利用，同時(shí)增大了空隙，使壓降降低，傳質(zhì)效率提高。

?鞍形填料：這種填料重迭部分少，空隙率大，利用率高。它有兩種形式，一種是矩鞍環(huán)，i種

是弧鞍環(huán)，都是敞開(kāi)式填料，這種填料比拉西環(huán)傳質(zhì)效率高，壓力降低，且強(qiáng)度高。

?波紋填料；由許多波紋形薄板垂直疊在一起，各層的波紋成45°,盤與盤之間成90°排列，

結(jié)構(gòu)緊湊，比表面積大。傳質(zhì)好，且可根據(jù)物料溫度及腐蝕情況采用不同的材料。

?填料的特性；

?填料尺寸：外徑x高度x厚度

?填料的個(gè)數(shù)：每立方米體積內(nèi)裝多少填料。個(gè)/nP。

?比面積：?jiǎn)挝惑w積填料所具有的填料表面積，m2/m3。

?空隙率：塔內(nèi)每立方米干填料凈空間所占的百分?jǐn)?shù)。

?堆枳密度；單位體枳內(nèi)填料的重量，kg/m3。

五、塔體與裙式支座（裙座）

?由于塔設(shè)備除承受介質(zhì)載荷壓力（正壓或外壓）外，還承受重力載荷、風(fēng)載荷、地震載荷、

偏心載荷。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)載荷情況進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算或穩(wěn)定性計(jì)算。

塔體承受的各種載荷

?塔設(shè)備自重載荷

主要要求計(jì)算正常操作下、水壓試驗(yàn)時(shí)和吊裝時(shí)各自的質(zhì)量。分別為操作質(zhì)量，最大質(zhì)量和

最小質(zhì)量。

?地震載荷

當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，塔設(shè)備作為懸壁梁，在地震載荷作用下產(chǎn)生彎曲變形。所以，安裝在7度及

7度以上地震烈度地區(qū)的塔設(shè)備必須考慮它的抗震能力，計(jì)算出水平地震力，垂直地震力和地

震彎矩。

塔體承受的各種載荷

?風(fēng)載荷

?風(fēng)對(duì)塔體的作用之一：

是造成風(fēng)彎矩，在迎風(fēng)面的塔壁和裙座體壁引起拉應(yīng)力，背風(fēng)面一側(cè)引起壓應(yīng)力；

?風(fēng)對(duì)塔體的作用之二：

氣流在風(fēng)的背向引起周期性旋渦，即卡曼渦街，導(dǎo)致塔體在垂直于風(fēng)的方向產(chǎn)生周期振動(dòng),

這種情況僅僅出現(xiàn)在H/D較大，風(fēng)速較大時(shí)比較明顯，?般不予以考慮。

?塔體及封頭厚度

按計(jì)算壓力計(jì)算初步厚度值，然后根據(jù)各種載荷作用下的組合應(yīng)力進(jìn)行危險(xiǎn)截面的應(yīng)力驗(yàn)

算。

裙座設(shè)計(jì)

裙座結(jié)構(gòu)：

?塔體是由裙座支承與基座固定。

?裙座的結(jié)構(gòu)組成：裙座圈、基礎(chǔ)環(huán)、螺栓座

?承受風(fēng)載荷和地震載荷不大的塔，采用圓筒形裙座

?承受風(fēng)載荷和地震載荷較大的塔，采用圓錐形裙座。

裙座設(shè)計(jì)

裙座設(shè)計(jì)：

?裙座計(jì)算包括裙座圈、基礎(chǔ)環(huán)、地腳螺栓及裙座與筒體的焊縫等內(nèi)容，其中，裙座圈壁厚是裙

座的強(qiáng)度尺寸（依據(jù)強(qiáng)度條件計(jì)算），設(shè)計(jì)方法與塔體壁厚設(shè)計(jì)方法相同。而整個(gè)裙座的結(jié)構(gòu)設(shè)

計(jì)已經(jīng)實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化。

說(shuō)明：

?裙座圈：裙座圈在重力載荷、風(fēng)載荷、地震載荷作用卜，產(chǎn)生軸向壓縮應(yīng)力與彎曲應(yīng)力，而與

內(nèi)、外壓沒(méi)有關(guān)系。裙座圈的危險(xiǎn)截面一般發(fā)生在操作或水壓試驗(yàn)時(shí)裙座基座及開(kāi)孔削弱截面，

或裙座與設(shè)備的環(huán)焊縫截面。設(shè)計(jì)時(shí)，通常參照塔體壁厚，試取一?定厚度，然后進(jìn)行應(yīng)力驗(yàn)算。

?地腳螺栓：作用是將塔設(shè)備固定在基礎(chǔ)上，防止傾倒。地腳螺栓應(yīng)該按照受拉伸（背風(fēng)側(cè)無(wú)載

荷）來(lái)考慮，并且，在設(shè)備最輕時(shí)容易傾倒，因此，計(jì)算時(shí)通常按照安裝時(shí)受風(fēng)載荷、操作時(shí)

受地震載荷兩種情況考慮。

作業(yè)：

*5-1

*5-2

要求掌握的內(nèi)容

?了解反應(yīng)器的分類、作用、控制參數(shù)和結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)掌握反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)及攪拌器各部件的選型。

?熟練掌握攪拌機(jī)械的基本知識(shí)、結(jié)構(gòu)和工作原理。

?掌握攪拌軸密封的作用、原理。

?掌握反應(yīng)器的熱交換形式，并能聯(lián)系實(shí)際。

?熟練掌握反應(yīng)器運(yùn)行操作過(guò)程中的維護(hù)和保養(yǎng)工作。

攪拌設(shè)備的作用

使物料混合均勻

?使氣體在液相，I'很好地分散

?使固體粒子（如催化劑）在液相中均勻地懸浮

?使不相溶的另一液相均勻懸浮或充分乳化

強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)

?強(qiáng)化相間的傳質(zhì)（如吸收等）

?強(qiáng)化傳熱

注：

混合的快慢、均勻程度和傳熱情況的好壞，都會(huì)影響反應(yīng)結(jié)果，因此，攪拌情況的改變，會(huì)

很敏感地影響產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量。

基本結(jié)構(gòu)：

總體結(jié)構(gòu)：

?（盛裝物料的）容器：

筒體、上下封頭、夾套、接管

?（保證溫度的）傳熱裝置：

夾套或者蛇管；加熱——蒸汽、冷卻——冷卻水、鹽水

?（混合物料的）攪拌器：

形式多樣，通常用可拆方式固定在攪拌軸上

?（支承攪拌器的）攪拌軸、軸封裝置、傳動(dòng)裝置：

通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)（或經(jīng)減速器再與電機(jī)相連）

攪拌反應(yīng)器操作方式：

間歇操作：

?生產(chǎn)能力低、經(jīng)常發(fā)生變化、規(guī)模小等情況適用，一般是單罐操作。物料從進(jìn)料管一次加入，

進(jìn)行攪拌、加熱，待反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)后的物料從壓出管壓出。

連續(xù)操作：

?反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。通常是多個(gè)凡攪拌器串聯(lián)起來(lái),物料連續(xù)地從第一個(gè)攪拌反應(yīng)器的加料口加入,

在第?個(gè)反應(yīng)器內(nèi)混合反應(yīng)后從出料口流入第二.個(gè)反應(yīng)器繼續(xù)接觸反應(yīng)，依次下去，直至生成

物從最后個(gè)攪拌反應(yīng)器出料口連續(xù)排出。

反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型式及分類

?槽型反應(yīng)器（反應(yīng)釜）：主要用于液相均相、液相非均相或氣液相反應(yīng)?？砷g歇操作，也可

連續(xù)操作。

?管式反應(yīng)器：用于氣相或液相連續(xù)反應(yīng)，由于管子能承受很大壓力，用于加壓下的反應(yīng)尤為適

合。

?塔式反應(yīng)器：廣泛用于氣一液相、液一液相反應(yīng)。

?固定床反應(yīng)器：流體通過(guò)靜態(tài)催化劑顆粒進(jìn)行反應(yīng)的反應(yīng)器，多用手氣一固相反應(yīng)，一般固體

為催化劑，氣體為反應(yīng)物料。

?流化床反應(yīng)器：主要用于氣一固相催化反應(yīng)。固體在流化床內(nèi)呈流化狀態(tài)。

反應(yīng)釜的特點(diǎn)

?結(jié)構(gòu)基本相同：除有釜體外，還有傳動(dòng)裝置、攪拌器、和加熱或冷卻裝置等，以改善傳熱條件,

使反應(yīng)溫度控制得比較均勻，并強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程。

?操作壓力較高：釜內(nèi)的壓力是由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生或由溫度升高形成，壓力波動(dòng)大，有時(shí)操作不穩(wěn)

定，壓力突然增高要超過(guò)正常壓的兒倍。

?操作溫度高：化學(xué)反應(yīng)需要在一定的溫度下進(jìn)行，所以反應(yīng)釜既承受壓力又承受溫度。

?均有相應(yīng)的攪拌器：為保證反應(yīng)均勻快速的進(jìn)行，提高效率，因此在反應(yīng)釜中都裝有相應(yīng)的攪

拌器，這樣就帶來(lái)傳動(dòng)軸的動(dòng)密封和防止泄露的問(wèn)題。

?多屬間歇操作：釜頂裝有快裝人孔和手孔、視鏡，便于取樣、觀察反應(yīng)情況，和進(jìn)入設(shè)備檢修。

第二節(jié)攪拌器的型式及選型

常見(jiàn)型式：

?槳式

?渦輪式

?推進(jìn)式

?錨式

?框式

?螺帶式

?螺桿式

按照流型：

?軸流式—推進(jìn)式、螺帶式、螺桿式等。

?徑流式——漿式、開(kāi)啟渦輪式、圓盤渦輪式

按照速度分：

?快速攪拌器——開(kāi)啟渦輪式、圓盤渦輪式、推進(jìn)式

?慢速攪拌器—漿式、螺帶式、螺桿式、錨式、框式

攪拌器的功能：

?提供攪拌過(guò)程所需要的能量和適宜的流動(dòng)狀態(tài)，以達(dá)到攪拌過(guò)程的目的。

選型依據(jù)：

?首先我們要明確攪拌的目的是什么？操作介質(zhì)特性怎樣（粘度、密度、腐蝕性等）？同時(shí)考慮

到動(dòng)力消耗等問(wèn)題，決定選擇什么樣的漿型，最后再能定下攪拌器的各個(gè)具體尺寸。例如，介

質(zhì)粘度比較大，適宜選擇慢速攪拌器，否者動(dòng)力消耗將巨大。

第三節(jié)傳熱裝置

夾套：

?一般屬于薄壁容器范疇，套在攪拌反應(yīng)器的筒體和封頭的外部，具有加熱或冷卻介質(zhì)的進(jìn)出接

管。（加熱蒸氣自?shī)A套上部進(jìn)入，冷凝水從夾套底部排出；而冷卻水流向相反）

?夾套壓力——根據(jù)承受應(yīng)力情況，一般不高于2.5MPa（前面介紹的薄壁容器計(jì)算應(yīng)力辦法），

更高壓力，需采用蜂窩式夾套（減小應(yīng)力計(jì)算空間，一般高壓容器的內(nèi)徑都比較小，就是這個(gè)

原因）。

?傳熱面積—就是夾套所包圍的內(nèi)筒體表面積。

?夾套高度—傳熱面積決定，但必須保證上端應(yīng)高于筒體內(nèi)物料的高度（保證安裝、拆卸法蘭

連接螺栓，離開(kāi)筒體法蘭應(yīng)有150-200獸）。

蛇管：

?傳熱面積比較大時(shí)采用螺旋蛇管、U形立式蛇管。

反應(yīng)釜的熱交換形式

?水加熱：（敞開(kāi)式、密閉式）

?由循環(huán)泵、水槽、管道及控制閥門的調(diào)節(jié)器組成。反應(yīng)釜外表焊上蛇管，蛇管與釜壁有間隙,

導(dǎo)致熱阻增加，傳熱效果降低。

?熱氣加熱：加熱溫度T<100°C,可采用飽和蒸汽加熱。

?其它介質(zhì)加熱：工藝要求必須在高溫下工作，或欲避免采用高壓系統(tǒng)，可用其它介質(zhì)代替水。

?電感加熱：前三種方法由于溫度變化幅度大，易產(chǎn)生溫差應(yīng)力，電感加熱可避免。

第四節(jié)攪拌器的功率

定義：

■攪拌功率—攪拌過(guò)程進(jìn)行時(shí)需要?jiǎng)恿?，稱這一動(dòng)力叫做攪拌功率。

■攪拌器功率——為使攪拌器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的功率稱為攪拌器功率。（不包括機(jī)械傳動(dòng)和軸封

部分所消耗的功率）此功率的涉及因素較多，與攪拌器幾何參數(shù)、攪拌槽幾何參數(shù)、物料的物

性參數(shù)、攪拌器運(yùn)行參數(shù)等有關(guān)。

■攪拌作業(yè)功率—攪拌器使攪拌槽中的液體以最佳方式完成攪拌過(guò)程所需要的功率叫做攪拌

作業(yè)功率。

關(guān)系：

?攪拌功率：包括攪拌器功率、機(jī)械傳動(dòng)功率損失、軸封功率損失三部分。

?最理想狀態(tài)：攪拌器功率=攪拌作業(yè)功率

（1）因次分析法（圖64）

?將大量影響因素作為變量，逐漸轉(zhuǎn)化為較少變量的無(wú)因次準(zhǔn)數(shù)，得到一個(gè)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式，再通過(guò)

作圖建立必要的算圖，查出相應(yīng)的準(zhǔn)數(shù)就可以按照準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式（計(jì)算公式）近似計(jì)算出功率來(lái)。

（2）單位體積液體所需功率的推薦值（經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)方法得到的）——從攪拌作業(yè)功率的觀點(diǎn)

決定攪拌過(guò)程的功率。（表6-2）

單位體積液體所需的平均攪拌功率可以反映攪拌過(guò)程的難易程度

第五節(jié)攪拌罐（反應(yīng)釜）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

?由于釜的內(nèi)筒、夾套都存在受壓情況，那么在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)（也就是厚度計(jì)算），必須弄清

楚危險(xiǎn)工況，即壓力最大的情況（包括正常操作、非正常操作如單方失壓時(shí)），一般不能采用壓

差來(lái)計(jì)算。通常有壓力操作的反應(yīng)釜，其筒體必須分別按照內(nèi)壓、外壓?jiǎn)为?dú)作用時(shí)，計(jì)算其強(qiáng)

度和穩(wěn)定性。

?在明確了計(jì)算條件后，筒體、封頭的強(qiáng)度計(jì)算就可以按照前面介紹的容器強(qiáng)度計(jì)算辦法進(jìn)行計(jì)

算。

一、罐體的長(zhǎng)徑比

考慮因素有三：

1.罐體長(zhǎng)徑比對(duì)攪拌功率的影響：

保證容積一定的情況下，需要較大攪拌功率的，長(zhǎng)徑比可以選得小些。直徑越小，所需攪拌

功率就越小，反之，能量消耗增大。

2.罐體長(zhǎng)徑比對(duì)傳熱的影響：

體積一定時(shí)，長(zhǎng)徑比越大，表面枳越大，越利于傳熱；并且此時(shí)傳熱面距罐體中心近，物料

的溫度梯度就越小，有利于傳熱效果。因此，單純從夾套傳熱角度考慮，?般希望長(zhǎng)徑比大一

些。

3.物料特性對(duì)罐體長(zhǎng)徑比的要求：

需要足夠液料高度的，希望長(zhǎng)徑比大些。

二、攪拌罐內(nèi)直徑與高度確定

在已知長(zhǎng)徑比之后，還要根據(jù)攪拌罐操作時(shí)所允許的裝滿程度考慮裝料系數(shù)n,然后經(jīng)過(guò)初

步計(jì)算、數(shù)值圓整及核算，最終確定筒體的內(nèi)直徑和高度。

?公稱容積Vg：

操作時(shí)盛裝物料的容積——vg=vn,v是罐體的全容積。

?裝料系數(shù)：

?般取0.6?0.85,物料在反應(yīng)過(guò)程中要起泡沫或呈沸騰狀態(tài)，裝料系數(shù)取低值，約為0.6?

0.7,物料反應(yīng)平穩(wěn)，可取0.8?0.85

?筒體內(nèi)徑初步計(jì)算：

由近似計(jì)算公式：

?將長(zhǎng)徑比和公稱容積帶入計(jì)算，得

?確定筒體直徑和高度：

直徑圓整，并取最接近的公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)系列值。有了直徑，容器的封頭的容積就可以計(jì)算

山來(lái)，這樣直筒體的容積也可以確定了，從而根據(jù)容積就可以計(jì)算山對(duì)應(yīng)得簡(jiǎn)體高度。

?驗(yàn)算結(jié)果：

如果確定的直徑和高度滿足最初取的長(zhǎng)徑比即可，否者，重新計(jì)算直徑和高度，直至都

滿足要求。

頂蓋的結(jié)構(gòu)

?常選用橢圓形封頭，如果傳動(dòng)裝置由封頭支承時(shí)，需要適當(dāng)增加封頭的厚度。

第六節(jié)傳動(dòng)裝置及攪拌軸

傳動(dòng)裝置：

一般包括電動(dòng)機(jī)、減速裝置、聯(lián)軸器、機(jī)座及攪拌軸。常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)布局形式是立

式，整個(gè)傳動(dòng)裝置安裝在攪拌反應(yīng)器的上方，其支承由上封頭來(lái)?yè)?dān)任，封頭上設(shè)置一個(gè)底座（焊

接起來(lái)），用來(lái)安裝和拆卸上方傳動(dòng)裝置。如圖所示，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速器降速到工藝要求的轉(zhuǎn)速

后，在通過(guò)聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞給攪拌軸。

傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括:

?電動(dòng)機(jī)的選用

?減速器的選用

,聯(lián)軸器的選用

攪拌器攪拌速度較快時(shí)，可以設(shè)計(jì)成電動(dòng)機(jī)與攪拌器直接連用，不需要減速器。對(duì)于多數(shù)情

況要采用減速器，減速器和電機(jī)在供貨時(shí)一般是配套的，因此在設(shè)計(jì)選用時(shí)，根據(jù)選定的減速

器選川配套的電動(dòng)機(jī)系列，電動(dòng)機(jī)必須滿足功率、轉(zhuǎn)速、安裝等要求。

軸承的布置也是保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素，通常軸承布置有三種情況：

1、軸承設(shè)在機(jī)座內(nèi)

2、軸承設(shè)在設(shè)備的底部（主要承受徑向載荷，而軸向載荷由減速器或電機(jī)的向心推力軸承

承擔(dān)，但所能承受的軸向力有限）

3、軸承設(shè)在密封處（并與密封緊密相連，主要控制密封外的擺動(dòng)量，保證密封正常運(yùn)轉(zhuǎn)）

攪拌軸的計(jì)算

?攪拌軸的強(qiáng)度計(jì)算：

?攪拌軸是承受扭轉(zhuǎn)和彎曲的聯(lián)合作川，以扭轉(zhuǎn)為主。工程上只考慮扭矩，然后用增加安全系數(shù)

以降低材料的許用應(yīng)力來(lái)彌補(bǔ)由于忽略受彎曲作用所引起的誤差。

■軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件是：

■抗扭截面系數(shù)：

■軸所傳遞的扭矩：

■代入強(qiáng)度條件公式，得：

攪拌軸的剛度計(jì)算：

按照不能超過(guò)最大允許扭轉(zhuǎn)角可以得出：

按照上面的強(qiáng)度和剛度分別計(jì)算，并取其中的最大值，同時(shí)還要考慮軸截面局部削弱，因此

應(yīng)按所取的計(jì)算直徑再給予適當(dāng)增大。

密封裝置

?填料密封（靜密封）：

?組成：填料箱、填料、油環(huán)、襯套、壓蓋和壓緊螺栓等

?優(yōu)點(diǎn)：便宜、裝折方便。

?不足：容易泄露，壓緊力過(guò)大時(shí)磨擦力大，要定期添加潤(rùn)滑油。

?原理：填料在壓蓋壓力作用下，（產(chǎn)生徑向變形）對(duì)攪拌軸表面產(chǎn)生徑向壓緊力；又由于填料

中含有潤(rùn)滑劑，在對(duì)攪拌軸產(chǎn)生徑向壓緊力的同時(shí)，形成極薄的液膜，-方面使攪拌軸受到潤(rùn)

滑，另一方面阻止設(shè)備內(nèi)流體的逸出或外部流體的滲入，從而達(dá)到密封目的。

?注意：由于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，填料在制造時(shí)加入的潤(rùn)滑劑將不斷消耗，且加入量一定有限，因此，填料

箱上還需設(shè)置添加潤(rùn)滑液的通道。否者，潤(rùn)滑劑不足時(shí)，將在填料與軸之間形成干摩擦，燒壞

填料，不但形成泄露，而且加劇軸的磨損

密封裝置

?機(jī)械密封：

基本結(jié)構(gòu)：

?靜環(huán)、動(dòng)環(huán)、密封圈、彈簧、彈簧座、緊定螺釘?shù)取?/p>

?動(dòng)環(huán)一就是旋轉(zhuǎn)環(huán)，隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)環(huán)也稱為補(bǔ)償環(huán)，不至于經(jīng)常更換密封元件。

?靜環(huán)——防轉(zhuǎn)銷固定，不隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

工作原理：

?機(jī)械密封是依靠垂直于軸的兩個(gè)密封元件的平面相互貼合（依靠介質(zhì)壓力或彈簧力），和乍

相對(duì)運(yùn)動(dòng)達(dá)到密封的裝置。又稱端面密封。（也就是將軸向的密封轉(zhuǎn)化為徑向的端面密封）

?一個(gè)密封元件安裝在軸上隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)密封元件安裝在靜止的機(jī)殼上，通過(guò)彈簧力的

作用，使兩個(gè)平面始終保持接觸，并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。兩平面間一方面又較高的光潔度，另一方面

有油膜，因此能保持密封。

（ABD無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，都是靜密封,是很容易保證。對(duì)于C屬于動(dòng)密封,不過(guò)已經(jīng)將容易產(chǎn)生嚴(yán)

重磨損的軸向密封轉(zhuǎn)為徑向密封,密封面磨損后,由于彈簧作用,動(dòng)環(huán)可以作適當(dāng)補(bǔ)償）

機(jī)械密封的特點(diǎn)：

消耗功耗小、泄漏量低、密封性能可靠、使用壽命長(zhǎng)。

機(jī)械密封的類型

按摩擦副對(duì)數(shù)分類：

?單端面密封——用一對(duì)摩擦副，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、拆卸容易。一般不需要外供封液系統(tǒng)，但需

設(shè)置自沖洗系統(tǒng)，以延長(zhǎng)使用壽命。適用于一般液體場(chǎng)合。

?雙端面密封——用兩對(duì)背靠摩擦副，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需外供封液系統(tǒng)。密封腔內(nèi)通入介質(zhì)壓力為

0.05-0.15MPa的外供封液，起“封堵”和潤(rùn)滑密封端面等作用。適用于高溫，介質(zhì)壓力高或毒性

大、易燃易爆等情況。

按液體壓力平衡情況分類：

?非平衡型——不能平衡液體壓力對(duì)端面的作用，端面比壓隨液體壓力增加而增加。適用于低壓

場(chǎng)合。

?平衡型——能部分或全部平衡液體壓力對(duì)端面的作用。端面比壓隨液體壓力增加而緩慢增加，

改善端面磨損情況。適用較高壓力。

機(jī)械密封的類型

按彈簧數(shù)量分類：

?單彈簧一單個(gè)大彈簧，端面比壓不均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)受離心力影響大，因彈簧直徑大，腐蝕對(duì)

彈簧力影響較小。適用廣。

?多彈簧一多個(gè)小彈簧，端面比壓均勻。適用于無(wú)腐蝕性介質(zhì)。

按彈簧安裝形式分類：

?外裝式密封——彈簧不接觸介質(zhì)

?內(nèi)裝式密封——彈簧接觸介質(zhì)

按密封介質(zhì)泄漏方向分類：

?內(nèi)流式——密封介質(zhì)在密封端面間的泄漏方向與離心力方向相反，泄漏量較外流式小。

?外流式一密封介質(zhì)在密封端面間的泄漏方向與離心力方向相同，泄漏量較內(nèi)流式大。

?布置作業(yè):6-1、6-2

第七章化工用泵

第一節(jié)化工用泵的類型

泵——液體的加壓與輸送的流體機(jī)械。

作用原理、基本結(jié)構(gòu)型式和對(duì)應(yīng)的壓縮機(jī)相似，區(qū)別在于液體是不可壓縮性，而且在

一定條件下有汽化現(xiàn)象發(fā)生，因此泵的結(jié)構(gòu)和性能有自己的特點(diǎn)。

泵的作用：

在輸送過(guò)程中把能量傳遞給液體，使液體的能量增加，實(shí)現(xiàn)液體的輸送。

泵的應(yīng)用：

泵在人們的日常生活中遇到比較多，它作為一種通用機(jī)械設(shè)施，用途相當(dāng)廣泛，涉及到

水利、化工、石油、環(huán)境、采礦、軍事等眾多領(lǐng)域，對(duì)于不同工作的需要，要求不同形式的泵,

因此泵的類型就比較多。

泵的分類：

上面是泵的最基本的分類（作用原理不同）

按泵所適用的介質(zhì)來(lái)分類：

清水泵污水泵泥漿泵砂泵灰渣泵

耐酸泵冷油泵熱油泵堿泵

按流體壓力分類：

低壓

中壓

高壓泵

第二節(jié)葉片式泵

離心泵的葉輪——作功元件

?閉式葉輪：輸送清潔液體

?半開(kāi)式葉輪：輸送含固體顆粒的液體

?開(kāi)式葉輪：輸送含雜質(zhì)或帶纖維的液體

（-）離心泵的工作原理

離心泵在啟動(dòng)之前，泵內(nèi)應(yīng)灌滿液體（灌泵）,這是離心泵的獨(dú)特之處。

工作時(shí)，葉輪中的液體隨葉輪旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生離心力，在此離心力作用下液體自葉輪飛出。

然后液體經(jīng)過(guò)泵的壓液室、擴(kuò)壓管，從泵的排液口流到泵外管路中。

同時(shí)，由于輪內(nèi)液體被拋出，在葉輪中間的吸液口處造成了低壓，吸液池中的液體在

壓差作用下，經(jīng)吸液管及泵的吸液室而進(jìn)入葉輪中。這樣葉輪在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，一面不斷地吸入

液體，一面又不斷地給吸入的液體以一定的能量，將它拋到壓液室，并經(jīng)擴(kuò)壓管而流出泵外。

（三）離心泵的性能參數(shù)

（四）離心泵表示方法（了解）

目前，中國(guó)對(duì)丁一泵的命名尚未有統(tǒng)一的規(guī)定。

?吸入口徑

?泵類型

?揚(yáng)程

?級(jí)數(shù)

表7—2有常用離心泵系列表示方法與使用范圍

（五）離心泵的基本方程式（補(bǔ)充）

與離心式壓縮機(jī)相類似，只不過(guò)液體是不可壓縮的流體，流動(dòng)中不考慮密度的變化。所

用到的三個(gè)基本方程是連續(xù)方程、歐拉方程和伯努利方程。

利用動(dòng)量矩定理推導(dǎo)出離心泵的基本方程一一歐拉方程式：

上式表示葉輪對(duì)通過(guò)葉輪的每單位質(zhì)量液體所作的功，也就是每單位質(zhì)量液體從葉輪中

獲得能量一一稱為理論能量頭。

習(xí)慣上，離心泵常以液注高度（m）來(lái)表示其能量頭,這樣比較形象。將上式除以重力加

速度，得到下式：

上式HT稱為離心泵的理論揚(yáng)程。其物理意義是葉輪對(duì)單位重量液體作的功（或每單位重

量液體從葉輪得到的能量），單位為液柱高度。

利用葉輪進(jìn)出口速度三角形可得到歐拉第二表達(dá)式：

在進(jìn)液無(wú)預(yù)旋的情況下，Ciu=O,Cl=Cir通常離心泵中?。–1=）C1產(chǎn)C2”這樣有：

為了表示勢(shì)揚(yáng)程在理論揚(yáng)程中所占的比例，定義勢(shì)揚(yáng)程與理論揚(yáng)程之比為葉輪的反作用度

離心泵揚(yáng)程與離角關(guān)系曲線圖

由上圖可知，當(dāng)P">90°,動(dòng)揚(yáng)程大于勢(shì)揚(yáng)程，而且大到一定程度，勢(shì)揚(yáng)程會(huì)降為

零，泵的理論揚(yáng)程全部表現(xiàn)為動(dòng)揚(yáng)程的形式，為了將動(dòng)揚(yáng)程轉(zhuǎn)化為勢(shì)揚(yáng)程，不但會(huì)有較大的能

量損失,而且轉(zhuǎn)能裝置也將增大,這是所不希望的。

為了使離心泵有較高的效率和適當(dāng)?shù)目傮w尺寸，在離心泵中通常取離角小于90°。

（六）離心泵的使用

1、離心泵的汽蝕及預(yù)防措施

從泵的特性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，如果設(shè)法使吸液池的壓力逐漸降低，當(dāng)降低到某種程度時(shí)，就

會(huì)出現(xiàn)：離心泵的揚(yáng)程突然出現(xiàn)明顯的下降，液流變得不穩(wěn)定，功率和效率曲線也有明顯的變

化，而且泵的噪音和振動(dòng)也都加劇，離心泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)受到破壞，這就是所謂的汽蝕現(xiàn)夔。

汽蝕的嚴(yán)重后果：

a.汽蝕使過(guò)流部件被剝蝕破壞

通常離心泵受汽蝕破壞的部位，先在葉片入口附近，繼而延至葉輪出口。起初是金屬表面

出現(xiàn)麻點(diǎn)，繼而表面呈現(xiàn)槽溝狀、蜂窩狀、魚(yú)鱗狀的裂痕，嚴(yán)重時(shí)造成葉片或葉輪前后蓋板穿

孔，甚至葉輪破裂，造成嚴(yán)重事故。因而汽蝕嚴(yán)重影響到泵的安全運(yùn)行和使用壽命。

b.汽蝕使泵的性能下降

汽蝕使葉輪和流體之間的能量轉(zhuǎn)換遭到嚴(yán)重的干擾，使泵的性能下降。

c.汽蝕使泵產(chǎn)生噪音和振動(dòng)

氣泡潰滅時(shí)，液體互相撞擊并撞擊壁面，會(huì)產(chǎn)生各種頻率的噪音。嚴(yán)重時(shí)可聽(tīng)到泵內(nèi)有

“劈啪”的爆炸聲，同時(shí)引起機(jī)組的振動(dòng)。而機(jī)組振動(dòng)又進(jìn)一步促使更多的汽泡產(chǎn)生與潰滅，如

此互相激勵(lì)，導(dǎo)致強(qiáng)烈的汽蝕共振，致使機(jī)組不得不停機(jī)，否則會(huì)遭到破壞。

d.汽蝕也是水力機(jī)械向高流速發(fā)展的巨大障礙

因?yàn)橐后w流速愈高，會(huì)使壓力變得愈低，更易汽化發(fā)生汽蝕。

產(chǎn)生汽蝕的條件:

前者可采取下列辦法：

X增加泵前儲(chǔ)液池中液面上的壓力;

派減小泵前吸上裝置的安裝高度；

X將吸上裝置改為倒灌裝置；

派減小泵前管路上的流動(dòng)損失。

(1)泵的特性曲線

?揚(yáng)程一流量(H—Q)

,功率一流量(N-Q)

,效率一流量⑺一Q)

?必需汽蝕余量一流量(NPSHr—Q)

(2)離心泵的管路特性曲線

離心泵的管路特性曲線是指管路情況一定時(shí)(即管路進(jìn)、出口壓力、升液高度、管路長(zhǎng)

度和管徑、管件個(gè)數(shù)及尺寸以及閥門開(kāi)啟度等都已確定)，使液體從吸液池開(kāi)始經(jīng)過(guò)該管路到達(dá)

管路的出口需要由外界給予單位重量液體的能量L(單位以液柱高表示)與經(jīng)過(guò)該管路的流量。

間的關(guān)系曲線O

最善高單地說(shuō)它表示在特定管路系統(tǒng)中，于固定操作條件下，液體流經(jīng)該管路時(shí)所需

的壓頭與流量的關(guān)系。此曲線形狀由管路布局與操作條件來(lái)確定，而與泵的性能無(wú)關(guān)。

這里的外界供能，實(shí)際上就是需要泵提供的揚(yáng)程H。只有H=L,才能維持液體的穩(wěn)定

輸送要求。

泵在管路中的工作點(diǎn)：

泵和管路組成輸送液體系統(tǒng)。泵在管路上工作同樣要符合質(zhì)量守恒、能量守恒和轉(zhuǎn)換

規(guī)律。泵輸送的液體量就是管路中流過(guò)的液體量,單位重量液體通過(guò)管路所需要的能量應(yīng)是泵

的揚(yáng)程所提供的能量。因此,泵在某管路上工作時(shí)的工作點(diǎn)便是泵的揚(yáng)程特性曲線H—Q與

管路特性曲線L-V的交點(diǎn)。

注意幾點(diǎn):

?在實(shí)際管路中，離心泵并聯(lián)操作能增加流量，但小于各泵單獨(dú)操作的流量之和。

?離心泵串聯(lián)工作時(shí)能提高揚(yáng)程，后級(jí)泵的強(qiáng)度加大。

?一般采用相同性能的離心泵進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)。

?在離心泵串并聯(lián)中，各單臺(tái)離心泵應(yīng)力求落在高效工作區(qū)內(nèi)。

?根據(jù)工藝特性，綜合考慮離心泵的串聯(lián)、并聯(lián)工作的泵使用臺(tái)數(shù)。P96

?對(duì)于特殊工藝要求，可以采用兩臺(tái)離心泵既可以串聯(lián)操作，也可以并聯(lián)操作。

二、旋渦泵

1、基本結(jié)構(gòu)

葉輪、泵體、泵蓋

泵體與葉輪—環(huán)流通道

隔板---吸入口與排出口分開(kāi)

（隔板與葉輪有很小的間隙）

2、工作原理

旋渦泵是通過(guò)葉輪葉片把能量傳遞給流道內(nèi)的流體（動(dòng)量交換）。

3、類型與特點(diǎn)

類型：開(kāi)式泵、閉式泵

總體來(lái)說(shuō)，旋渦泵（與離心泵相比）的特點(diǎn)：

?高揚(yáng)程、小流量；

.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕；

?具有自吸能力或借助于簡(jiǎn)單裝置實(shí)現(xiàn)自吸；

?效率較低，一般為（20%—40%）、最高個(gè)超過(guò)50%；

?旋渦泵的抗汽蝕性能較差；

?隨著抽送液體粘度增加，泵效率急劇下降，不適宜輸送粘度大的液體：

?隔板處的徑向間隙和輪盤兩側(cè)與泵體間的軸向間隙很小，加工和裝配精度要求較高;

?當(dāng)抽送液體中含有雜質(zhì)時(shí)，因磨損導(dǎo)致徑向間隙和軸向間隙增大，從而降低泵性能。

應(yīng)用：

流量小、揚(yáng)程高、粘度較低、不含固體顆粒液體的輸送。

三、軸流泵

軸流泵：

?一種高比轉(zhuǎn)數(shù)的葉片式泵

?是以空氣動(dòng)力學(xué)中機(jī)翼的升力理論為基礎(chǔ)

?沒(méi)有離心力而引起揚(yáng)程的增加作用

軸流泵的工作特點(diǎn)：

流量大，單級(jí)壓頭低。

第三節(jié)容積式泵

作用原理：

通過(guò)容積變化，實(shí)現(xiàn)液體的輸送

類型：

往復(fù)泵——利用往復(fù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)

回轉(zhuǎn)泵——利用回轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)

往復(fù)泵代表：活塞泵、柱塞泵、隔膜泵

回轉(zhuǎn)泵代表：螺桿泵、齒輪泵

一■、活塞泵

往復(fù)活塞泵：液力端、動(dòng)力端

?液力端——直接輸送液體，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能

組成：液缸、活塞、吸入閥、排出閥、填料函、缸蓋

.動(dòng)力端一將原動(dòng)機(jī)的能量傳給液力端

組成：曲軸、連桿、十字頭、軸承、機(jī)架

當(dāng)活塞兩面都起作用時(shí)（一面吸入，另一面就排出），一個(gè)往復(fù)行程中將完成兩次吸排

過(guò)程。

----雙作用缸

活塞泵的特點(diǎn)：

?流量只取決于泵缸幾何尺寸（活塞直徑，活塞行程）、曲軸轉(zhuǎn)速，而與泵的楊程無(wú)關(guān)。

（不能用排出閥調(diào)節(jié)流量）

?活塞泵可以通過(guò)改變排出閥的開(kāi)啟壓力，達(dá)到增加揚(yáng)程的R的。

（只要原功機(jī)有足夠功率）

（填料密封有相應(yīng)的密封性能）

（零部件有足夠的強(qiáng)度）

?活塞泵在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)不能像離心泵那樣關(guān)閉出水閥啟動(dòng)，而是要開(kāi)閥啟動(dòng)。

?自吸性能好

?排出流量是脈動(dòng)的，造成流量的不均勻，需設(shè)置后續(xù)裝置，減少流量和壓力的波動(dòng)

活塞泵的應(yīng)用：

?適用于輸送壓力高，流量小的各種介質(zhì)。不適合輸送易燃易爆的有毒介質(zhì)。

二、隔膜泵

基本結(jié)構(gòu)：

液力端增設(shè)隔膜，其周圍通過(guò)緊固密封，輸送介質(zhì)和工作介質(zhì)分開(kāi)。

實(shí)際上，很多類型的泵在其液力端都可以做成隔膜泵。

適用：小流量，低壓情況，可用作計(jì)量泵。

三、螺桿泵

依靠相互嚙合旋轉(zhuǎn)的螺桿輸送液體。

工作原理：

?由相互嚙合的螺桿和包容螺桿的泵套形成（隔絕吸入腔和排出腔）密封線與相互隔離的密封腔。

?當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，液體被吸入后進(jìn)入密封腔，密封容積在螺牙的擠壓下提高液體壓力。

?密封線在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，由吸入腔一端向排出腔一端作軸向移動(dòng)，從而不斷地把被輸送液體推向

排出腔。

特點(diǎn)：

?流量與壓力穩(wěn)定

?轉(zhuǎn)速高，能與原動(dòng)機(jī)直聯(lián)

?損失小，經(jīng)濟(jì)性能好

?具有較強(qiáng)的自吸能力，機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。

應(yīng)用場(chǎng)合：

?幾乎可用于任何粘度的液體，尤其是石油、化工、醫(yī)藥等方面的高粘度液體。

運(yùn)行要求：

?泵進(jìn)口端管路應(yīng)設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)；（避免顆粒磨損）

?首次運(yùn)行前，應(yīng)向泵內(nèi)注入輸送液體，防止啟動(dòng)時(shí)的干摩擦：

?開(kāi)車前，先打開(kāi)所有進(jìn)出口管路閥門，不可閉閥啟動(dòng)。

四、齒輪泵

依靠相互嚙合旋轉(zhuǎn)的一對(duì)齒輪輸送液體。

一個(gè)為主動(dòng)輪，另一個(gè)為從動(dòng)輪，分外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵

工作原理：

?由泵體、泵蓋、齒槽構(gòu)成工作腔；

?齒嚙合線將泵的吸入腔和排出腔分開(kāi)；

?齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，液體在齒間被推動(dòng)前進(jìn)

?排液腔中，齒輪逐漸嚙合，容積減小，液體受壓排出。

特點(diǎn)及應(yīng)用：

?流量比活塞泵均勻，與螺桿泵相比流量壓力有脈動(dòng)，流量與揚(yáng)程關(guān)系不大。

?齒輪泵沒(méi)有進(jìn)水閥、排水閥，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、工作可靠，維修保養(yǎng)方便。

?一般具有輸送流量小和輸出壓力高的特點(diǎn)。

?適用于輸送不含顆粒的粘稠液體。

第四節(jié)流體動(dòng)力泵

?依靠另一種“工作流體”作動(dòng)力來(lái)輸送液體

?流體動(dòng)力泵代表：噴射泵、酸蛋、液環(huán)泵

一、噴射泵

工作原理

?噴射形成低壓區(qū)

?液體被抽吸到混合室（擾動(dòng)而混合）

?液體經(jīng)擴(kuò)散管減速增壓排出

特點(diǎn)與應(yīng)用：

?噴射泵內(nèi)無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便。

?容易保證密封、制造取材廣泛、易于防腐、耐高溫。

?噴射泵的缺點(diǎn)是傳能效率較低。

應(yīng)用：

?用途較多，如礦井排水、水泵站排水等

?兼作混合器

二、酸蛋

?密閉壓力容器

?壓力輸送

?間歇送料

?壓力控制（安全措施）

?效率低

?適用于腐蝕性強(qiáng)的酸堿液體

三、水環(huán)真空泵

工作原理

?葉輪偏心安置

?工作液體-液環(huán)

?月牙形工作腔構(gòu)成

?容積由大變小--增壓

特點(diǎn)

?輸送氣體介質(zhì)，如易燃、易爆、含固體顆粒的氣體；

?不需吸排氣閥，工作平穩(wěn)，氣量均勻。

第五節(jié)泵的選擇

?影響泵性能的因素以及泵的基本性能條件入手分析

?以自學(xué)為主

第六節(jié)化工用泵的使用與維護(hù)

?主要使用離心泵

?結(jié)合離心泵部分以自學(xué)為主（包括串并聯(lián)、汽蝕等）

第八章壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)

一、壓縮機(jī)的分類

5.按氣缸中心線相對(duì)地平線位置或其彼此間的關(guān)系（結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）分類

立式壓縮機(jī)、臥式壓縮機(jī)、角度式壓縮機(jī)

第二章容積式壓縮機(jī)

第二節(jié)往復(fù)壓縮機(jī)

典型代表——活塞式壓縮機(jī)

活塞式壓縮機(jī)的特點(diǎn)：

?流量小，氣流速度低，損失小，效率高，大型達(dá)80%以上；

?壓力范圍廣，低壓到超高壓；

?適用性強(qiáng)，排氣壓力變化時(shí)，排氣量不變，排氣量便于調(diào)