《常用设备原理》PPT课件.ppt

2009年6月,常用设备原理简介,二、常用设备的基本原理,换热器,分离器,压缩机,泵,分馏塔,分离方式对所得原油和天然气的数量和质量都有很大的影响。分离方式基本上可分为下列三种，即：一次分离、连续分离和多级分离。所谓一次分离是指油气混合物的汽液两相一直在保持接触的条件下逐渐降低压力，最后流入常压储罐，在罐中一下子把气液分开。由于这种分离方式有大量气体从储中排出，同时油气进入油罐时冲击力很大，实际生产中并不采用。,二、常用设备的基本原理,（一）分离器,连续分离指随着油气混合物在管路中压力的降低，不断地将逸出的平衡气排出，直至压力降为常压，平衡气亦最终排除干净，剩下的液相进入储罐。连续分离亦称微分分离或微分汽化，它在实际生产中亦很难实现。多级分离是指油气两相保持接触的条件下，压力降到某一数值时，把降压过程中析出的气体排出，脱除气体的原油继续沿管路流动、降压到另一较低压力时，把该段降压过程中从原油中析出的气体再排出，如此反复，直至系统的压力降为常压，产品进入储罐为止。每排一次气，作为一级；排几次气，叫做几级分离。,二、常用设备的基本原理,将油气混合物分离为单一相态的原油和天然气的过程通常是在油气分离器中进行。一般来说，要求从气体中带出的液体不超过50mg/m3，将直径大于10m油滴从气体中除去，就能达到要求。油气分离包括两个部分：沉降分离和机械分离。沉降分离是依靠油滴和气体的密度差，把油滴从气体中沉降下来的分离方法。碰撞分离是利用碰撞作用把在沉降分离中未能除去的较小的油滴除去。油气分离器中完成碰撞分离作用的部件叫除雾器。,二、常用设备的基本原理,入口分流器,气液界面,除雾器,天然气,液体,压力控制阀,液位控制阀,天然气,液体,液位控制阀,压力控制阀,除雾器,入口分流器,气液界面,两相分离器,二、常用设备的基本原理,重力分离器,气液界面,水,液位控制阀,水出口,界面控制器,液面控制器,压力调节阀,气体出口,液面控制器,液面控制器,入口分流器,气液界面,油出口,油进口,水出口,油出口,气体出口,压力调节阀,入口分流器,油进口,三相分离器,二、常用设备的基本原理,重力分离器,二、常用设备的基本原理,过滤分离器,如果气体中同时含有固体颗粒和液体微粒，就需要使用过滤分离器进行去除。过滤精度：1、3、5、10mm及以上 过滤效率：固体99.98%液体：99.5%压降：0.1MPa,二、常用设备的基本原理,旋流分离器,旋流分离器依靠其核心部件旋流筒产生的离心力，使气体在旋流筒中高速旋转，在很短的时间内凝液就可以到达器壁内凝结下来，从而达到气液分离，旋流分离器的分离效果取决于旋流筒的设计和气体压力。旋流分离器依靠旋流筒所产生的强大离心力，分离效果高于重力分离器，可达到5mm。,二、常用设备的基本原理,（二）压缩机,二、常用设备的基本原理,往复式活塞压缩机由曲柄连杆机构将驱动机的回转运动变为活塞的往复运动，气缸和活塞共同组成实现气体压缩的工作腔。活塞在气缸内作往复运动，使气体在气缸内完成进气、压缩、排气等过程，由进、排气阀控制气体进入与排出气缸。,二、常用设备的基本原理,当压缩机的排气量在310m3/min时，气缸的冷却一般采用风冷，活塞杆与曲轴直联，无十字头。当排气量在10m3/min以上时，大多为水冷，有十字头。活塞式压缩机的气缸有单作用和双作用两种。单作用是只有气缸一侧才有进、排气阀，活塞经过一次循环，只能压缩一次气体。双作用则是指气缸的两侧都有进、排气阀，活塞往返运动时，都可以压缩气体。活塞式压缩机可以制成单级或多级压缩。气缸通常有油润滑，必要时也可以采用无油润滑气缸。,二、常用设备的基本原理,立式,卧式,角度式,对置式,气缸中心线和地面垂直，由于活塞环的工作表面不承受活塞的重量，因此气缸和活塞的磨损较小，活塞环的工作条件有所改善,对称平衡式,组合式,气缸中心线和地面平行，分单列或双列，且都在曲轴的一侧。由于整个机器都处于操作者的视线范围之内，管理维护方便，曲轴、连杆的安装拆卸都较容易。,各气缸中心线披此成一定的角度，但不等于180。由于气缸中心线相互位置的不同，又共分为L型、V型、W型，扇型,气缸在曲轴两侧水平布置，相邻的两相对列曲柄错角不等于180。对置式压缩机分两种：一种为相对两列的气缸中心线不在一直线上；另一种曲轴两侧相对两列的气缸中心线在一直线上，成偶数列，,气缸中心线和地面垂直，由于活塞环的工作表面不承受活塞两主轴承之间，相对两列气缸的曲柄错角为180，惯性力可完全平衡，转速能提高。,天然气发动机-压缩机组根据与发动机联接型式，分为组合式和可分离式两种。,二、常用设备的基本原理,二、常用设备的基本原理,对称平衡压缩机是50年代才出现的，由于优点显著，发展很迅速。现代的大型活塞式压缩机绝大部分均为对称平衡型结构。在对称平衡型中，电动机布置在曲轴一端的，称为M型；电动机布置在列与列之间的，称为H型，H型的列间距较大，便于操作、维修，机身和曲轴的结构和制造较简单。,二、常用设备的基本原理,离心式压缩机本体由转子、定子、轴承等组成。转子由主轴、叶轮、联轴器等组成，有时还有轴套、平衡盘，定子由机壳、隔板、密封（级间密封和轴密封）、进气室和蜗室等组成。,二、常用设备的基本原理,离心式压缩机的使用过程中应注意两个问题：喘振和临界转速。喘振又叫飞动，是离心式压缩机的一种特殊现象。任何离心压缩机按其结构尺寸，在某一固定的转速下，都有一个最高的工作压力，在此压力下有一个相应的最低的流量。当离心压缩机出口的压力高于此数值时，就会产生喘振。为了避免喘振的发生，必须使压缩机的工作点离开喘振点，使系统的操作压力低于喘振点的压力。当生产上实际需要的气体量低于喘振点的流量时，为了避免压缩机喘振，可以采用循环的方法，使压缩机出口的一部分气体经冷却后，返回压缩机进口，这条循环管线一般称为反飞动线。,二、常用设备的基本原理,水平放置的轴都存在一定的临界转速，它是轴本身的一种特性。轴的刚度、转动惯量不同，临界转速也各有不同。当轴还没有旋转时，由于重力的作用，轴向下弯曲。弯曲转动过来后，仍然是弯曲的。由于轴在转动，弯曲也不断出现，表现出来就是振动，称为自振。自振频率和轴的刚度、几何尺寸等特性有关。而轴本身和轴上安装的零件，由于制造安装的原因，转子的重心和转动中心不可能在同一中心线上重合，一般差0.030.05mm。由于中心偏差，转动起来就有一个离心力，此离心力使转子发生振动。振动的次数决定于转子的转速，转动一次就振动一次，所以强迫振动。当自振和强迫振动的频率相等时，叫共振。共振时的压缩机转速叫作临界转速,二、常用设备的基本原理,螺杆式压缩机的结构如下图所示。在“”字形气缸中平行旋转两个高速回转并按一定传动比相互啮合的螺旋形转子。通常对节圆外具有凸齿的转子称为阳转子（主动转子）；在节圆内具有凹齿的转子称为阴载子（从动转子）。阴、阳转子上的螺旋形体分别称为阴螺杆和阳螺杆。一般阳转子（或经增速齿轮组）与驱动机连接。,二、常用设备的基本原理,螺杆式压缩机与活塞式压缩机一样，同属于容积型压缩机械；就其运动形式而言，压缩机的转子与动力型机械一样，作高速旋转运动。所以，螺杆式压缩机兼有二者的特点。螺杆式压缩机具有较高的齿顶线速度，转速可高达每分钟万转以上，故常可与高速驱动机直联，没有如活塞式压缩机那样的气阀、活塞环等易损件，因而它运转可靠，寿命长，易于实现远距离控制。具有强制输气的特点，即排气量几乎不受排气压力的影响没有动力型压缩机在小排气量时出现的喘振现象。,二、常用设备的基本原理,（三）泵,二、常用设备的基本原理,二、常用设备的基本原理,离心泵具有性能范围广泛、流量均匀、结构简单、运转可靠和维修方便等诸多优点，因此离心泵在工业生产中应用最为广泛。除了在高压小流量和计量时常用往复式泵，液体含气时常用旋涡泵和容积式泵，高粘度介质常用转子泵外，其余场合，绝大多数使用离心泵据统计，在化工生产（包括石油化工）装置中，离心泵的使用量占泵总量的70%80%。,二、常用设备的基本原理,（1）叶轮：离心泵的核心部件，由4-8片叶片组成。作用：通过高速旋转，将原动机的能量传给液体。分类：开式、闭式和半开式。,一 离心泵主要部件和工作原理,1主要部件,原理,（2）泵壳：泵的外壳，包围叶轮，形成一个截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道。将液体的大部分动能转变成静压能。泵壳作用：汇集液体；能量转化作用。,（3）泵轴：位于叶轮中心且与叶轮所在平面垂直的轴。轴封：旋转泵轴与固定泵体之间的密封装置。,二、常用设备的基本原理,2离心泵的工作原理,（1）液体能量转化：泵轴带动叶轮叶片间流体做功，流体获得高速进入泵壳。蜗壳形通道逐渐扩大，流体在壳内减速，动能转化为静压能。,（2）液体吸上原理：叶轮高速旋转使叶轮中心形成低压（真空），低位槽液体依靠压力差被不断地吸入泵内。,气缚现象：离心泵在启动前壳内充满大量气体，叶轮中心处形成的负压小，形不成吸上液体所需的压力差，致槽内液体吸不上来的现象。,二、常用设备的基本原理,二 离心泵的性能参数与特性曲线,1主要性能参数,转速n：1000-3000rpm；2900rpm最常见。流量Q：泵的输液能力，与叶轮结构、尺寸和转速有关。流量计直接测其输出管路。压头（扬程）H：泵向单位重量流体提供的机械能。与流量、叶轮结构、尺寸和转速有关。扬程能量概念；非举升高度举升高度泵将流体从低位升至高位时，两液面间的高度差。,二、常用设备的基本原理,效率：泵对外加能量的利用程度。=Ne/N,有效功率Ne：单位时间离心泵对流体做的功。Ne=gQH；轴功率N：单位时间内由电机输入离心泵的功。,2离心泵的性能曲线,H-Q曲线：随着流量的增加，泵的压头下降，此规律对流量很小的情况可能不适用。,N-Q曲线：轴功率随流量的增加而增大，离心泵应在关闭出口阀的情况下启动，使泵启动功率最小，减小电机的启动电流。,-Q曲线：泵的效率先随着流量的增加而上升，达一最大值后下降。生产中选泵，应使泵在最高效率点附近操作，相应的流量范围内效率较高。,功率：,二、常用设备的基本原理,粘度：粘度增加，泵的流量、压头、效率都下降，但轴功率上升。故当被流体的粘度有较大变化时，需对特性曲线校正。粘度210-5m2s-1,影响小可忽略。,3离心泵特性曲线的影响因素,（1）流体的性质：密度：离心泵的压头和流量均与液体的密度无关，HQ曲线不变。有效功率和轴功率与密度成正比，使用水的NQ曲线需对密度校正：效率与密度无关。,二、常用设备的基本原理,（2）转速 离心泵转速变化时，流量、压头和轴功率都要变化：,（3）叶轮直径当切割量小于20%时：,切割定律,比例定律,二、常用设备的基本原理,流体通过管路所需外加压头：,式中的压头损失：,三 离心泵的工作点和流量调节,1管路的特性方程,管路的特性方程,二、常用设备的基本原理,2离心泵的工作点,液体流过管路所需压头与泵对液体提供的压头相等时的流量,说明：泵的工作点由泵特性和管路 特性共同决定，可联立两特性方程得到；泵的工作点对应的泵压头既是泵提供的，也是管路需要 的；工作点对应的各性能参数反映一台泵的实际工作状态。,二、常用设备的基本原理,3离心泵的流量调节（1）改变管路特性改变出口阀的开度,二、常用设备的基本原理,（2）改变泵的特性 改变叶轮转速,nAnB，转速增加,流量和压头均增加。,（3）改变泵的特性 切削叶轮直径：,调节范围不大，只能变小，适合长期性调整，操作中调整不可行,二、常用设备的基本原理,n台完全相同的泵并联，组合泵的特性方程为：,1双泵并联,理论上，H不变，Q加倍；,四 离心泵的组合操作,实际工作流量并未加倍（QB2QA），压头有所增加；,2双泵串联,理论上，Q不变，H加倍；实际工作压头未加倍（HB2HA），流量却有所增加；n个完全相同的泵串联，组合泵的特性方程：,二、常用设备的基本原理,高阻管路：22串联比并联时Q增值大，选串联。低阻管路：11并联比串联时Q增量大，选并联。,3组合方式的选择,压头不够：,流量不够：,采用串联,高阻管路,低阻管路,双串,双并,二、常用设备的基本原理,（1）位能、动能及静压能（机械能）（2）热、外功（净功）,五 离心泵的安装高度,二、常用设备的基本原理,1汽蚀现象,在S-S和K-K间列柏努利方程：,二、常用设备的基本原理,安装高度：被吸入液体贮槽的液面到离心泵入口处的垂直距离.,叶轮中心处汽化产生大量汽泡；含汽泡液体进入周边高压区，压力剧增使汽泡凝聚，产生局部真空，周围液体以很高的流速冲向真空区域；当汽泡的冷凝发生在叶片表面附近时，大量液体以高频冲 击力冲击叶片，使叶轮损伤，这种现象称为“汽蚀”。,问题：如何确定Zs的上限？泵的实际安装高度低于允许安装高度，操作时不会发生汽蚀。,二、常用设备的基本原理,汽蚀现象,防止汽蚀，应pKpV（液体饱和蒸汽压），且pepK，,或,气蚀余量（NPSH）,2汽蚀余量与允许安装高度,全压头,饱和蒸汽压,允许气蚀余量,二、常用设备的基本原理,泵的允许安装高度：,（1）汽蚀现象的产生的原因：离心泵的安装高度太高；被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；吸入管路的阻力损失太大。,（2）计算的允许安装高度有时为负值，说明泵应该安装在 液体贮槽液面以下。,（3）允许安装高度的大小与泵的流量有关。,（4）安装泵时，为保险计，实际安装高度比允许安装高度 还要小0.5至1米。,二、常用设备的基本原理,1、离心泵的类型：（1）清水泵：适用于输送清水或物性与水相近、无腐蚀性且杂质较少的液体。结构简单，操作容易。（2）耐腐蚀泵：用于输送具有腐蚀性的液体，接触液体的部件用耐腐蚀的材料制成，要求密封可靠。（3）油泵：输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。（4）杂质泵：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，叶轮流 道宽，叶片数少。,单吸泵,双吸泵流量大小；单级泵,多级泵扬程大小；卧式泵，立式泵安装条件。,六 离心泵的选用、安装与操作,二、常用设备的基本原理,（1）根据被输送液体的性质确定泵的类型（2）确定输送系统的流量和所需压头。流量由生产任务来定，所需压头由管路的特性方程来定。（3）根据所需流量和压头确定泵的型号查泵的型谱或相关附表，要求流量和压头与管路所需相适应，防止形成大马拉小车（浪费）或小马拉大车（超载）。若生产中流量有变动，以最大流量为准来查找，无最大流量时，按1.11.15倍正常流量计算；H应以最大流量对应压头的1.051.1倍计。若H和Q与所需要不符，则应在邻近型号中找H和Q都稍大一点的。若几个型号都满足，应选一个在操作条件下效率最好的。为保险，所选泵可以稍大；但若太大，工作点离最高效率点太远，则能量利用程度低。若被输送液体的性质与标准流体相差较大，则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，确定是否能满足要求。,二、常用设备的基本原理,3 离心泵的安装与操作（1）安装：安装高度不能太高，应小于允许安装高度。尽量减少吸入管路的阻力，主要考虑：吸入管路短、直、粗、管件少。（2）操作：启动前应灌泵；应在关闭出口阀的情况下启动泵；停泵前先关闭出口阀；,二、常用设备的基本原理,一、往复泵：往复工作的容积式泵，依靠活塞的往复运动周期性改变泵腔容积将液体吸入和压出。,1往复泵的结构吸入阀和排出阀均为单向阀。活塞与阀间的空间称为工作室。,往复泵装置简图1泵缸;2活塞;3活塞杆;4吸入阀;5排出阀,单动泵：一侧装有吸入阀和排出阀.,二、常用设备的基本原理,活塞与电机相连，在泵缸内作往复运动；活塞自左向右移动时，排出阀关闭，吸入 阀打开，液体进入泵缸，直至活塞移至最右端。活塞由右向左移动，吸入阀关闭而排出阀开启，将液体以高压排出。活塞移至左端，排液完毕，完成一个工作循环，周而复始实现送液。说明：冲程：活塞在两端点间的移动距离。单动泵：活塞往复运动一次，吸液和排液各一次，交替进行，输送液体不连续。由于活塞的往复运动是不等速的，瞬间流量不均匀，形成的流量曲线：,2.工作原理：,二、常用设备的基本原理,单动往复泵,双动泵：活塞左右两侧都有阀门，吸液和排液同时进行。活塞自左向右移动时，工作室左侧吸入液体，右侧排出液体，活塞自右向左移动时，工作室右侧吸入液体，左侧排出液体，活塞的每一次行程都在吸液和排液，每一个工作循环吸液和排液各两次，因而供液流量连续，但仍有起伏。,采用三台双动泵并联工作，其送液量较均匀。,为提高流量的均匀性，左右两排出阀上方增设空气室，利用空气的压缩和膨胀来存放和排出部分液体，对液流波动起缓冲作用 稳压装置,二、常用设备的基本原理,双动往复泵,3.往复泵特点：流量只与泵缸尺寸、冲程、活塞往复次数有关，与泵的压头、管路等无关。理论上 单动泵的流量：QTASnr 双动泵的流量：QT(2A-a)S nr式中：QT 往复泵理论流量，m3/s；A 活塞截面积，m2；a 活塞杆截面积，m2；S 活塞的冲程(在泵缸内移动的距离)，m；nr 活塞往复频率，1/s。,二、常用设备的基本原理,(3)往复泵提供的压头只与管路的情况有关，与泵的几何尺 寸、流量无关;(4)往复泵具有自吸能力;(5)启动和停车时须开出口阀门（与离心泵相反）。流量调节 不能用排出管路上的阀门;(6)往复泵的理论流量是由单位时间内活塞扫过的体积决定的，排液能力只与活塞位移有关，与管路无关，这种泵称为正位移泵。,实际流量小于理论流量，仍为常数，压头高时会稍变小。瞬时流量不均匀而一段时间内流量的固定性。,二、常用设备的基本原理,4、往复泵的工作点与流量调节,流量调节方法：,支路调节：在排出管上安装支路。支路作用：使排出液体部分流回吸入管路，即使主管中的流量发生变化，泵送流量不变。支路还设安全阀，当泵出口压力超过规定值，安全阀被顶开，使出口减压。改变曲柄转速：通过改变曲柄转速，来改变活塞往复运动的频率，达到调节流量的目的。,工作点：泵特性与管特性的交点。,二、常用设备的基本原理,二、常用设备的基本原理,屏蔽泵,标准型反向清洗,立式逆向循环型,标准逆向循环型,基本分离型,基本型轴外循环,基本型轴内循环,高温分离型,二、常用设备的基本原理,在石油化工及油气集输生产过程中，常常需要对物料进行加热，换热器是现介质之间热量热交换的设备。在石油、化工装置中换热器占据着重要的位置，通常约占总投资的30-45%，占设备总重量的40%。1、接触式换热器2、蓄热式换热器3、间壁式换热器（板、管式换热器）约占总量的90%以上。,（四）换热器,二、常用设备的基本原理,接触式换热器的工作原理是两种介质经接触而相互传递热量。如电厂使用的凉水塔、小型浴室热水加热等。,二、常用设备的基本原理,蓄热式换热器的工作原理是先加热固体物质使其达到一定温度后，冷介质再通过固体物质而被加热，达到传热的目的，这种换热器使用量极少。,二、常用设备的基本原理,间壁式换热器：当一种液体与另一种液体进行交换而且不允许混合时，就要求在间壁式热交换器中进行，冷热液体用固体传热面隔开。间壁式热交换器类很多。在各种换热器中，由于管壳式换热器单位体积内能够提供较大的传热面积，传热效果比较好、并且适应性较强，因此是生产上应用最广泛的换热设备，约占总量的90%以上。管壳式换热器、螺旋板式换热器、套管式换热器、板式换热器、板壳式换热器,二、常用设备的基本原理,1、管壳式换热器是把换热管与管板连接，再用壳体固定的一种换热器。石油、化工装置中的换热设备，应用最广泛的是管壳式换热器。因为许多工艺过程都具有高温、高压、高真空、有腐蚀等特点，而管壳式换热器具有选材范围广，换热表面清洗较方便，适应性强，处理能力大，特别是能承受高温和高压等特点，所以管壳式换热器被广泛应用于化工、炼油、石油化工、制药、印染以及其它许多工业中。U形管式换热器、浮头式换热器、固定管板式换热器、填料函式换热器,二、常用设备的基本原理,（1）固定管板式换热器 换热器的两端管板采用焊接方法与壳体连接固定。换热管可为光管或低翅管。其结构简单，制造成本低，能得到较小的壳体内径，管程可分成多样，壳程也可用纵向隔板分成多程，规格范围广，故在工程中广泛应用。其缺点是壳侧不便清洗，只能采用化学方法清洗，检修困难，对于较脏或对材料有腐蚀性的介质不能走壳程。壳体与换热管温差应力较大，当温差应力很大时（大于50oC），可以设置单波或多波膨胀节减小温差应力。固定管板式换热器可分为带膨胀节和不带膨胀节两种形式。,二、常用设备的基本原理,（2）U形管式换热器 U形管式换热器是将换热管弯成U形，管子两端固定在同一块管板上。由于换热管可以自由伸缩，所以壳体与换热管无温差应力。因U形管式换热器仅有一块管板，所以结构较简单，管束可从壳体内抽出，壳侧便于清洗，但管内清洗稍困难，所以管内介质必须清洁且不易结垢。U形管式换热器一般用于高温高压情况下，尤其是壳体与换热管金属壁温差较大时。壳程可设置纵向隔板，将壳程分为两程。,二、常用设备的基本原理,(3)浮头式换热器结构如图所示，其一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。壳体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不会产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管束可以容易地插入或抽出，这样为检修和清洗提供了方便。这种形式的换热器特别适用于壳体与换热管温差应力较大，而且要求壳程与管程都要进行清洗的工况。浮头式换热器的缺点是结构复杂，价格较贵，成本较固定管板式换热器高20，而且浮头端小盖在操作时无法知道泄漏情况，所以装配时一定要注意密封性能。,二、常用设备的基本原理,管壳式换热器系列特征和适用范围,二、常用设备的基本原理,2、套管式换热器 套管式换热器是由两种大小不同的标准管连接或焊接而成的同心套筒，根据换热要求，可将几段套筒连接起来组成换热器。进行换热时一种流体在内管，另一种流体则在套管的间隙流动。套管式换热器的优点是制造简单年内，耐压高。缺点是金属耗量高，难以构成较大的面积，占地面积也较大。一般适用于中小流量的工况。,二、常用设备的基本原理,3、蛇管式换热器 蛇管式换热器是由直管及弯管组称的管组或螺旋形管组，一般将其浸没在承有液体的容器内，如大罐、燃料油罐等设备的加热、单盘管换热器等。蛇管式换热器内通入热载体（蒸汽、热水或热油等）,二、常用设备的基本原理,4、螺旋板式换热器螺旋板式换热器是由两块平行的钢板在专用设备上制成，每块钢板都被绕成螺旋形，并形成两个同心通道。进出口管分别装于通道的边缘端。螺旋板式换热器具有体积小、效率高、制造简单、成本低等优点。是一种高效换热设备，适用汽汽、汽液、液液传热。螺旋板式换热器按结构形式可分为不可拆式螺旋板式及可拆式螺旋板式换热器,二、常用设备的基本原理,（1）由于设备由两张卷制而成，形成了两个均匀的螺旋通道，两种传热介质可进行全逆流流动，大大增强了换热效果，即使两种小温差介质，也能达到理想的换热效果。（2）在壳体上的接管采用切向结构，局部阻力小，由于螺旋通道的曲率是均匀的，液体在设备内流动没有大的转向，总的阻力小，因而可提高设计流速使之具备较高的传热能力。（3）不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有较高的密封性。（4）可拆式螺旋板换热器其中一个通道可拆开清洗，特别适用有粘性、有沉淀液体的热交换。（5）螺旋板式换热器按公称压力可分为PN0.6、1.0、1.6、2.5MPa(系指单通道能承受的最大工作压力)。按材质可分为碳素钢和不锈钢。用户可根据实际工艺情况选用。（6）单台设备不能满足使用要求时，可以多台组合使用。,二、常用设备的基本原理,5、板式换热器 板式换热器是由许多换热板片(冲压有波纹槽的金属薄板)，按一定间隔四周通过密封垫片密封,并用夹紧螺柱压紧而成，其角上的孔构成了连续的通道，介质从入口进入通道,并被分配到换热板片之间的流道内，每张板片都有密封垫片，板与板之间的位置是交替放置，两种流体，分别进入各自通道，由板片隔开，一般情况下，两种介质在通道内逆流流动，热介质将热能传递给板片，板片又将热能传递给另一侧的冷介质，从而达到热介质温度降低被冷却，冷介质温度升高得到加热的目的。,二、常用设备的基本原理,（1）传热系数高：压制为波纹的薄板片，能使流体在较小的流速下产生湍流，板阻小，所以板式换热器有较高的传热系数，一般在3000W/K以上，为管壳式换热器的35倍。完成同一换热任务，板式换热器的换热面积仅为管壳式换热器的1/31/4。（2）结构紧凑、占地面积小：板式换热器的结构十分紧凑，单位体积内提供的换热面积为管壳式换热器的25倍，板式换热器的占地面积约为管壳式换热器的1/51/10。（3）检修、清洗方便：把板式换热器的夹紧螺柱从侧面拆掉后，即可松开板束检修产品，或进行机械清洗，整个检修、清洗过程十分简捷、方便。,板式换热器的特点,二、常用设备的基本原理,（4）很容易改变换热面积或流程组合：只要增加（或减少）几张板片，即可实现增加（或减少）换热面积。另外，改变板片的排列，或更换几张板片即可达到要求的流程组合，适应新的换热工况。（5）污垢系数低：由于板式换热器通道内流体的剧烈湍动，流通死区基本没有，同时用不锈钢或其它材料冷压制的换热面表面很光滑，杂质不容易沉积和粘附在表面，垢层不容易形成。,板式换热器的特点,二、常用设备的基本原理,（6）末端温差小：末端温差这个指标也是用于衡量换热器换热效率高低的一个重要指标，它是指热介质进口的温度和冷介质出口的温度的差（或热介质出口的温度和冷介质进口的温度的差），通常情况下板式换热器在水水换热时，可以到1，而管壳式换热器最小到5。（7）重量轻：板式换热器的板片厚度可以很薄，同时又没有管壳式换热器大的管板和壳体，所以在完成同样的换热任务的情况下，板式换热器的面积又很小，重量仅为管壳式换热器的1/51/10。,板式换热器的特点,二、常用设备的基本原理,6、换热器强化传热的方法从QAKtm的传热基本方程式可以看出，当热负荷Q一定时，增加传热面积A，总传热系数K或温差tm中的一个或几个参数均可强化传热。但是究竟提高哪个参数最好，应根据不同的工况作具体分析。（1）增加传热面积A（2）增加总传热系数K（3）增加温差tm,二、常用设备的基本原理,塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类,（五）分馏塔,分馏塔,塔内气液接触部件的结构型式,板式塔,填料塔,二、常用设备的基本原理,错流塔板,逆流塔板,塔内气液流动的方式,泡罩塔,筛板塔,浮阀塔,喷射型塔板,栅板,淋降栅板,散堆填料,归整填料,分馏塔动画,二、常用设备的基本原理,板式塔内沿塔高装有若干层塔板（或称塔盘），液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。,二、常用设备的基本原理,按照塔内气液流动的方式，可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。错流塔板：塔内气液两相成错流流动，即流体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层，但对整个塔来说，两相基本上成逆流流动。错流塔板必须设置和受液槽，堰高可以控制板上液体流径与液层厚度，以期获得较高的效率。但是降液管占去一部分塔板面积，影响塔的生产能力；而且，流体横过塔板时要克服各种阻力，因而使板上液层出现位差，此位差称之为液面落差。液面落差大时，能引起板上气体分布不均，降低分离效率。错流塔板广泛用于蒸馏、吸收等传质传热操作中。,二、常用设备的基本原理,逆流塔板亦称穿流板，板间不设降液管，气液两相同时由板上孔道逆向穿流而过。栅板、淋降筛板等都属于逆流塔板。这种塔板结构虽简单，板面利用率也高，但需要较高的气速才能维持板上液层，操作弹性较小，分离效率也低，工业上应用较少。,二、常用设备的基本原理,填料塔也是一种重要的气液传质设备。它的结构很简单，在塔体内充填一定高度的填料，其下方有支承栅板，上方为填料压板及液体分布装置。液体自填料层顶部分散后沿填料表面流下而润湿填料表面；气体在压强差推动下，通过填料间的空隙由塔的一端流向另一端。气液两相间的传质通常是在填料表面的液体与气相间的界面上进行的。壳体可由陶瓷、金属、玻璃、塑料制成，必要时可在金属筒体内衬以防腐材料。为保证液体在整个截面上的均匀分布，塔体应具有良好的垂直度。填料塔不仅结构简单，而且有阻力小和便于用耐腐材料制造等优点。,二、常用设备的基本原理,精心 诚信 创新 奉献 发展,请领导、专家批评指正！,