化工设计讲义学生

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1、word化工原理课程设计讲义一、概述 化工工艺设计指生产方式的选择、生产工艺流程设计、工艺计算(物料平衡和能量平衡)、非标准化工设备的设计、标准设备的选型与管线的配置，并对公用工程(水、电、汽等)提出工艺要求。设计是一项创造劳动，是设计者对许多构思加以综合、应用根底知识和专业知识去实现设计目标的一个过程。设计是一门综合学科，涉与面很广，它要求设计者要有扎实的理论根底、较强的实践能力和高度的责任感，应用正确的设计思想，从国情出发、从实际出发，采用先进的科学技术，有效利用资源，做到技术上先进、经济上合理，使设计处于多方位优化状态。1. 1化工原理课程设计的目的化工原理课程设计是化工类相关专业的学生

2、运用化工原理与有关先修课程的根本知识去完成某一设计任务的一次较为全面的化工初步设计训练，是化工原理课程最后一个重要的教学环节，其根本目的包括：(1)使学生初步掌握化工单元操作设计的根本方法和程序；(2)训练学生的根本技能，如计算、绘图、运用设计资料(手册、标准和规)、使用经验数据，进展经验估算和处理数据等；(3)提高学生运用工程语言(简洁的文字、清晰的图表、正确的计算)表达设计思想的能力；(4)培养学生理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用己学过的理论和实际知识去分析和解决工程问题的能力。1. 2化工原理课程设计的容和步骤1. 2. 1课程设计的根本容化工原理课程设计的根本容如下。(1)设计

3、方案简介 对给定或选定的工艺流程、主要的设备型式进展简要的论述。 (2)主体设备的工艺设计计算 包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算与结构设计、流体力学验算。(3)典型辅助设备的选型和计算 包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定。(4)带控制点的工艺流程简图 以单线图的形式绘制，标出主体设备和辅助设备的物料流向、物流量、能流量和主要化工参数测量点。(5)主体设备工艺条件图 图面上应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接收表与组成设备的各部件名称等。1. 2. 2课程设计的方法与步骤(1)明确设计任务与条件原料(或进料)与产品(或出料)的流量、组成、状态(温

4、度、压力、相态等)、 物理化学性质、流量波动围；设计目的、要求和设备功能；公用工程条件，如冷却水温度，加热蒸汽压力，气温和湿度等；其他特殊要求。(2)调查待设计设备的国外状况与开展趋势，有关新技术与专利状况，所涉与的计算方法等。收集有关物料的物性数据与材料的腐蚀性质等。(3)确定操作条件和流程方案确定设备的操作条件，如温度、压力和物流比等；确定设备结构型式，评比各类设备结构的优缺点，结合本设计的具体情况，选择高效、可靠的设备型式；热能的综合利用、安全和环保措施等；确定单元设备的工艺流程。(4)主体设备的工艺设计计算 化工原理课程设计主要强调工艺流程中主体设备的设计。主体设备是指在每个单元操作中

5、处于核心地位的关键设备，如传热中的换热器，蒸发中的蒸发器，蒸馏和吸收中的塔设备(板式塔和填料塔) ，枯燥中的枯燥器等。主体设备的物料与热量衡算；设备特性尺寸计算，如精镏、吸收设备的塔径、塔高，换热设备的传热面积等, 可根据有关设备的规和不同结构设备的流体力学，传质、传热动力学计算公式来计算；流体力学验算，如流动阻力与操作围验算。(5)结构设计 在设备型式与主要尺寸确定的根底上，根据各种设备常用结构，参考有关资料与规，详细设计设备各零部件的结构尺寸。如填料塔要设计液体分布器、再分布器、填料支承、填料压板、各种接口等；板式塔要确定塔板布置、溢流管、各种进出料口结构、塔板支承、液体收集箱与侧线出人口

6、、破沫网等。(6)编写设计说明书。(7)备好绘图工具，绘制带控制点的工艺流程简图和主体设备工艺条件图。1. 3化工原理课程设计的任务要求完整的课程设计由设计说明书和图纸两大局部组成。化工原理课程设计的任务要求每一位学生编写设计说明书1份，绘制图纸2。各局部的具体要求如下。1. 3. 1设计说明书的编排和要求说明书是设计的书面总结，也是后续设计工作的主要依据，说明书的编排顺序一般 如下:(1)封面(课程设计题目、班级、指导教师、时间)(2)目录(3)设计任务书(4)设计方案简介(5)设计条件与主要物性参数表(6)工艺设计计算(7)辅助设备的计算与选型(8)设计结果汇总表(9)设计评述与设计收获(

7、10)参考资料设计说明书要求容完整，条理清晰，书面清洁，字迹工整，误差小于设计要求，计算要求方确，计算公式和所用数据必须注明出处；图表应能简要表达计算的结果。1. 3. 2设计图纸要求(1)工艺流程图 本设计要求画“带控制点的工艺流程图一,采用A2(594mm420mm)或A3(420mm293mm)图纸。以单线图的形式绘制，标出主体设备和辅助设备的物料流向、物流量、能流量和主要化工参数测量点。(2)主体设备工艺条件图 通常化工工艺设计人员的任务是根据工艺要求通过工艺条件确定设备结构型式、工艺尺寸，然后提出附有工艺条件图的“设备设计条件单。设备设计人员据此对设备进展机械设计，最后绘制设备装配图

8、。本设计要求画“主体设备工艺条件图一,采用Al (841mm 594mm)或A2 (594mm420mm)图纸。一般按1 : 100比例绘制，图面上应包括设备的主要工艺尺寸、技术特性表和接收表。图纸要求：布局美观，图面整沽，图表清楚，尺寸标识准确，字迹工整，各局部线形粗细符合国家化工制图标准。1. 3. 3设计的有关说明(1)课程设计不同于解习题，设计计算时的依据和答案往往不是唯一的。故在设计过程中选用经验数据时，务必注意从技术上的可行性与经济上的合理性两个方面进展分析比拟。一个合理的设计往往必须进展多方案的比拟，必须进展反复屡次设计计算方能得到。(2)在设计过程中指导教师原如此上不负责审核运

9、算数字的正确性。因此学生从设计一开始就必须以严肃认真的态度对待设计工作，要训练自己独立分析判断结果正确性的能力。(3)整个设计由论述、计算和绘图三局部组成，所以只有计算，缺少论述或绘图草率的设计是不允许的。4设计中，每人在完成规定任务的同时，各人还可以酌情在某些方面加深、提高。如可以对精馏方案的选定，多查阅一些参考资料以便充实设计方案的论证材料；塔板结构的设计计算进展多种方案的选择比拟；还可适当增加辅助设备的设计计算容，或增加自行编程计算等。1.4 CAD 与仿真技术在化工设计中的应用随着计算机技术的飞速开展，计算机在化工设计领域中的应用日益扩大。对化工设计而言，从分子结构出发预测物质的物性到

10、工艺过程的设计、分析直至绘图，以与环境评价，经济效益和社会效益分析等大量的工作，均可借助计算机辅助设计CAD (puter aided design)完成。CAD在化工设计中的应用可以概括为：模拟计算、绘图和智能系统。化工仿真技术也是当今化学工程技术开展趋势之一，它是以现有的计算机软件为根底，在深入了解具体化工生产过程、设备结构、工作原理、控制系统与各种工艺条件的根底上，充分研究化工生产过程中所发生的物理、化学现象，通过建立数学模型，对生产过程进展的动态模拟。1. 4. 1模拟计算化工设计中工艺计算、结构计算的计算量大，计算复杂，且必须经屡次反复计算，如逐板法计算理论塔板数目，试差法确定灵敏板

11、位置等，计算时假如数据选取不当或某一局部有错，整个计算必须重新进展。因此在实际设计过程中，人们只能采用各种简化方法计算，但由此引起的误差可能对设计结果产生严重影响。利用计算机不仅能够解算化工设计量的复杂计算问题，而且由于电子计算技术的应用，还在化学的深入研究、摸清化工过程在规律方面引起了质的飞跃。这样就在化工放大中为数学模拟放大方法的采用提供了可行性，使化学工业的开展产生了一个崭新的变革，也大大丰富了化学工程的容。过去一个新的化工流程的开展，往往要从实验室的试验到小试再到中间试验，甚至要经过工业规模的试验，最后才能应用到工业生产上去。这样一个复杂烦琐的过程，不但周期非常长，而且还消耗大量的人力

12、物力。与此同时，虽然在化工流程开展上出现了“相似模拟放大和“规模效应放大的理论，然而应用并不广泛，尤其是“规模效应放大方法很少见实例。另外，在某些情况下如一些复杂的化学反响器，由于相似放大不研究化学变化规律，很难实现完全相似。后来也有人提出过用“数学模拟放大解决，但由于受计算工具的限制也无法实现，这些问题在电子计算技术广泛应用之后得到了解决。所谓“数学模拟放大,就是用分析的方法来研究化工过程，并将分析的结果用数学方程式来表示化工过程的在规律，再借助于电子计算机,进展化工放大设计。作为在化工计算方面的应用主要有:根底数据如化工原料的特性数据计算；单元操作的设备结构计算；单元操作工艺计算，包括系统

13、最优化计算；流程计算。所谓计算机绘图，狭义地理解即为用计算机驱动绘图仪或打印机画出所需的图形。而事实上，在绘图输出之前，通常要把所画图形预先显示在计算机显示器上，以使人们对所画图形是否正确加以判断，一旦发现错误，即重新调试。这样就可将很多错误消灭在绘图输出之前，以保证所绘图形正确无误。所以计算机绘图可广泛地应用在化学工业中。 随着微电子技术的飞速开展，超大规模集成电路的本钱不断降低，图形输出设备的种类和功能日益增强，价格也不断下降。图形输出设备按输出平台大体可分为图像显示器、 数字化绘图仪和打印机。目前,市场上有各种规模适合各种需要的计算机图形软件出售, 这些图形往往具有交互功能，操作者可利用

14、鼠标、键盘方便地与计算机进展对话、输入和修改。在化工设计中，计算机辅助设计绘图不但可以画工艺流程图、设备总装图、零件图, 还可画设备布置图、工艺管线配管图，甚至可以画设备管线的三维图像和任一角度的投影。画图快速，图形工整、清晰，线条尺寸误差在0.3mm以。1. 4. 3智能CAD与专家系统 CAD不但能代替设计者的手工计算和绘图，而且计算速度快，准确度高，图纸质量好，代替大量人工劳动，能够完成人工所不能达到的复杂运算，而且某些软件能“辅导一般设计人员进展分析、判断、决策，这就是智能CAD。专家系统是将设计专家的知识、经验加以分类，形成规划(软件) ，存入计算机，因此可以用计算机模拟设计专家的推

15、理、判断、决策过程来解决设计问题。1. 4. 4化工过程仿真技术化工生产行业具有显著的特殊性：工艺过程复杂、工艺参数较多、工艺条件要求十分严格，并伴有高温、高压、易燃、易爆、有毒、腐蚀等不安全因素。化工仿真技术是通过在计算机上进展开车、停车、事故处理等过程实现的操作方法和操作技能的仿真模拟手段。应用这一技术，可以模拟流程在不同工艺条件下运行时可能得到的结果，并对结果进展分析、优选，确定最优工艺条件或最优方案。因此,可大大节省过去由试验(小试与中试)探索最优工艺条件所消耗的大量资金与时间。 二、化工设计计算与绘图根底2. 1化工设计计算根底2. 1. 1物料衡算物料衡算是化工设计计算中最根本、最

16、重要的容之一。设计设备决定其尺寸之前, 要定出所处理的物料量。整个过程或其某一步骤中，原料、产物、副产物等量之间的关系，可通过物料衡算确定。2. 1. 1. 1物料衡算式根据质量守恒定律可得，进入任何过程的物料质量，应等于从该过程离开的物料质量与积存于该过程中的物料质量之和，即： 输入=输出十累积 (2-1a) 假如此过程为稳态过程，其物料衡算关系便简化为： 输入=输出 (2-1b) 上述关系，可在整个过程的围使用，亦可在一个或几个设备的围使用。它既可针对全部物料运用，在没有化学反响发生时还可针对混合物的任一组分来运用。2. 1. 1. 2衡算步骤画出简单过程流程图，用箭头指明进出料流，把有关

17、的量、未知量标在图上；写出化学方程式(如果有的话) ；用一虚线框标明物料衡算围；确定衡算对象,并选择计算基准；建立方程式求解。2. 1. 2热量衡算化工生产中所需的能量以热能为主，用于改变物料的温度与聚集状态，以与提供反响所需热量等。假如操作中有几种能量相互转化，如此其间的关系可通过能量衡算确定；假如只涉与到热能，能量衡算便简化为热量衡算。2. 1. 2. 1热量衡算式根据能量守恒定律，对热量衡算可写成：. QI =QoQL (2-2) 式中 QI随物料进入系统的总热量；Qo随物料离开系统的总热量；QL 一 向系统周围散失的热量。热量衡算中需要考虑的项目是进出设备的物料本身的焓与从外界参加或向

18、外界输出的热量，有化学反响时如此还包括反响所吸收或放出的热(反响热)。2. 1. 2. 2衡算根本方法与步骤热量衡算有两种情况：一种是在设计时，根据给定的进出物料量与温度求另一股物料的未知物料量或温度，常用于计算换热设备的蒸汽用量或冷却水用量；另一种是在原有的装置上，对某个设备，利用实际测定(有时也要作一些相应的计算)的数据，计算出另一些不能或很难直接测定的热量或能量，由此对设备作出能量上的分析。如根据各股物料进出口量与温度，找出该设备的热利用和热损失情况。热量衡算也需要确定基准，画出流程图，列出热量衡算表等。此外，由于焓值的大小与温度有关，因而热量衡算还要指明基准温度。物料的焓值常从0算起，

19、假如以0为基准，亦可不再指明。有时为方便计算，以进料温度或环境温度作为基准温度，或采用数据资料的基温(例如反响热的基温是25 )，此时一定要指明。2. 1. 3物性数据的查取和估算设计计算中的物性数据应尽可能使用实验测定值，此类数据从有关手册和文献中查取。有时手册上也以图表的形式提供某些物性的推算结果。常用的物性数据可由化工原理附录、化工工艺手册、化工工艺算图等工具书中查取。有些物性，特别是混合物的性质，查取困难，此时可用经验的方法估算和推算。在此着重介绍混合物物性数据的求法。2. 1. 3. 1密度(1)混合液体的密度 混合液体的密度m用下式计算： 式中wi混合液中i组分的质量分数；i混合液

20、中i组分的密度, kg/m3 。(2)纯气体和混合气体密度纯气体的密度。假如纯气体的密度从手册中查不到时，可进展估算。压力不高时, 就工程计算而言，可用pV=nRT来计算纯气体(或蒸汽)的密度： 式中 气体或蒸汽的密度, kg/m3；M 气体或蒸汽的摩尔质量, kg/kmol；P 气体或蒸汽的绝对压力, Pa；T 气体或蒸汽的温度，K。 如压力较高或要求更高的精度，可用压缩因子法或其他方法进展处理，可参阅有关文献。混合物气体的密度。混合物气体的密度可用下式计算：(2-5 )式中yi混合气体i组分的摩尔分数；Pi混合气体i组分的密度, kg/m3。当混合气体压力不太高时，可按下式计算：m=pMm

21、/(RT) (2-6)式中p 混合气体压力, Pa；Mm 混合气体的平均摩尔质量, kg/kmol；T 混合气体热力学温度，K；R 气体常数， 8. 314k/(kmolK)。(1)混合液的黏度 对于互溶非缔合性混合液体，可用如下公式：(2-7)式中：i与液体混合物同温度下i组分的黏度，mPas； xi 液体混合物中i组分的摩尔分数。 也可用如下公式进展简单估算：(2-8)(2)纯气体黏度和混合气体的黏度假如纯气体的黏度从手册中查不到时，可采用如下工程估算式：(2-9)式中 低压下纯气体的黏度，mPas；Pc临界压力，MPa； Tr 比照温度； M一 纯气体的摩尔质量，kg/kmol。低压下混

22、合物气体的黏度可用平方根规律估算：(2-10)式中m气体混合物的黏度， mPas；Mi i组分的摩尔质量，kg/kmol； yi i 组分的摩尔分数；i i组分的黏度， mPas。2. 1. 3. 3比热容混合物的摩尔比热容用下述公式计算：(2-11)式中Cpm一 混合物的比热容，k/kmolK； Mi 组分的摩尔质量，kg/kmol；xi一i组分的摩尔分数；cpi一i组分的比热容，kJ/(kg - K。2. 1. 3. 4汽化潜热混合液体汽化潜热可按叠加法计算(2-12)式中 xi i组分的摩尔分数；i i组分的汽化潜热，kJ /kmol。2. 1. 3. 5热导率(1)混合液体热导率有机化

23、合物的互溶混合物的热导率估算式为：(2-13)式中m 混合液体的热导率，W / (m - K) ； wi 组分的质量分数；i 组分的热导率，W/(mK)。 有机化合物的水溶液的热导率估算式为：(2-14)(2)混合气体的热导率 低压混合气体的热导率估算式为：(2-15 )式中 i 按系统总压力与温度考虑的i组分的热导率，W/(mK)； Mi 一 混合气体中i组分的摩尔质量，kg/kmol； yi 混合气体中i组分的摩尔分数。2. 1. 3. 6外表力(1)非水溶液混合物非水溶液混合物的外表力一般用快速估算法：(2-16)式中 i 混合物中i组分的外表力, 10-3N/m； xi 液相中i组分的

24、摩尔分数。对于大多数混合物=1，假如为了更好符合，可在-3 +1之间选择。(2)含水溶液的外表力 有机分子中烃基是疏水性的，有机物在外表的浓度小于主体局部的浓度，因而当少量的有机物溶于水时，足以影响水的外表力，如有机溶质含量不超过1%时,可应用下式求取溶液的外表力：(2-17 )式中w 纯水的外表力, 10-3N/m；x 有机溶质的摩尔分数； 物性常数，见表2-1。表2-1 式(2-17 )中的物性常数值化合物104化合物104化合物104丙酸26异丁醇7异戊酸正丙醇26甲醇丙酯8. 5正戊醇异丙醇26乙酸乙酯8. 5异戊醇乙酸甲酯 26丙酸甲酯8. 5丙酸丙酯正丙胺19二乙酮正己酸甲乙酮 1

25、9丙酸乙酯正庚酸正丁酸7乙酸丙酯正辛酸异丁酸7正戊酸 1.7正酸正丁醇7二元有机物-水溶液的外表力在宽浓度围可用下式求取：( 2-18)式中，。并以如下关联式求出、：(2-19 )(2-20 )A=B+Q (2-21)(2-22)(2-23) (2-24) (2-25) 式中下角w、o、s分别指水、有机物与外表局部；xw、xo指主体局部的摩尔分数；Vw、Vo指主体局部的摩尔体积；w、o为纯水与有机物的外表力。q值决定于有机物型式与分子的大小,见表2-2。表2-2 某些物质的q值物 质q举 例脂肪酸、醇碳原子数乙醇q=2酮类碳原子数减一丙酮q=2脂肪酸的卤代衍生物碳原子数乘以卤代衍生物与原脂肪酸

26、摩尔体积之比氯代乙醇假如用于非水溶液, q=溶质体积/溶剂摩尔体积。本法对14个水系统, 2个醇-醇系统,当q值小于5时,误差小于10%；q值大于5时,误差小于20%。(3)乙醇水混合液的外表力 对乙醇一水混合液,在25时的外表力可由图2-1 很方便地查得。图2-1 乙醇一水混合液的外表力(25 ) 其他温度(T2)下的外表力(2) ,可由己知温度(T1)下的外表力(1 ) ,利用下式求得： 2-26 )式中Tc为混合物的临界温度,，K。 当Tc无法查到时,可用下式估算：(2-27)式中Tc 混合物的临界温度, K； xi 组分的摩尔分数；Tic 组分的临界温度，K(乙醇的临界温度为516K，

27、水的临界温度为647.2K)。化工工艺图和化工设备图是化工行业中常用的工程图样。化工工艺图是以化工工艺人员为主导，根据所生产的化工产品与其有关技术数据和资料，设计并绘制的反映工艺流程的图样。化工工艺图的设计绘制是化工工艺人员进展工艺设计的主要容，也是进展工艺安装和指导生产的重要技术文件。化工工艺人员以此为依据，向化工设备、土建、采暖通风、给排水、电气、自动控制与仪表等专业人员提出要求，以达到协调一致，密切配合，共同完成化工厂设计。化工工艺图主要包括工艺流程图、设备布置图和管道布置图。化工设备图是表达化工设备的结构、形状、大小、性能和制造、安装等技术要求的工程图样。为了能完整、正确、清晰地表达化

28、工设备，常用的图样有化工设备总图、装配图、部件图、零件图、管口方位图、表格图与预焊接件图，作为施工设计文件的还有工程图、通用图和标准图等。2. 2. 1工艺流程图的分类工艺流程图用于表示出由原料到成品的整个生产过程中物料被加工的顺序以与各股物料的流向，同时表示出生产中所采用的化学反响、化工单元操作与设备之间的联系，据此可进一步制定化工管道流和计量-控制流程，它是化工过程技术经济评价的依据。在化工原理设计中主要绘制工艺流程图。按照设计阶段不间，先后有工艺流程草(简)图(simplified flowsheet)、工艺物料流程图(process flowsheet)、带控制点的工艺流程图(proc

29、ess and control flowsheet)等种类。2. 2. 1. 1工艺流程草(简)图工艺流程草(简)图是在工艺路线选定后定性地表达物料由原料到成品或半成品的工艺流程，以与所采用的各种化工过程与设备的一种流程图。它是一个半图解式的工艺流程图，只带有示意的性质，供化工计算时使用，不列入设计文件。工艺流程草图主要包括以下两个方面的容。(1)设备 用示意图表示生产过程中所使用的机器、设备；用文字、字母、数字注写设备的名称和位号。(2)工艺流程 用工艺流程线与文字定性地表达物料由原料到成品或半成品的工艺流程。方案流程图一般只保存在设计说明书中，施工时不使用，因此,方案流程图的图幅无统一规定

30、，图框和标题栏也可以省略。2.2. 1. 2工艺物料流程图工艺物料流程图是在工艺流程草(简)图的根底上，用图形与表格相结合的形式，反映设计中物料衡算和热量衡算结果的图样。物料流程图为审查提供资料,又是进一步设计的依据，同时它还可以为实际生产操作提供参考。工艺物料流程图列入初步设计阶段的设计文件中。工艺物料流程图除了设备和工艺流程外，还包括以下两个方面。 1在设备位号与名称的下方加注了设备特性数据或参数，如换热设备的换热面积, 塔设备的直径、高度，储罐的容积，机器的型号等。2流程的起始处以与使物料产生变化的设备后，列表注明物料变化前后期组分的名称、流量(kg/h)、摩尔分数等参数与各项的总和，实

31、际书写项目依具体情况而定。物料在流程中的一些工艺参数(如温度、压力等)可在流程线旁注写。表格线和指引线都用细实线绘制。工艺物料流程图一般以车间为单位进展绘制，图形不一定按比例，但需要画出图框和标题栏，图幅大小要符合国家标准GB/T 146891993的相关规定。2. 2. 1. 3带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图是一种示意性的图样，它以形象的图形、符号、代号表示出化工设备、管路、附件和仪表自控等，借以表达出一个生产中物料与能量的变化始末。它是在物料流程图的根底上绘制出来的,可作为设计的正式成果列入初步设计阶段的设计文件中。2. 2. 2. 1图的容1图形 将各设备的简单形状展开在同一平

32、面上，再配以连接的主辅管线与管件、 阀门、仪表控制点的符号。2标注 注写设备位号与名称、管段编号、控制点代号、必要的尺寸、数据等。 3图例代号、符号与其他标注的说明，有时还有设备位号索引等。4标题栏注写图名、图号、设计阶段。2. 2. 2. 2图的绘制围工艺流程图必须反映出全部工艺物料和产品所经过的设备。 (1)应全部反映出主要物料管路，并表达出进出装置界区的流向。 (2)冷却水、冷冻盐水、工艺用的压缩空气、蒸汽(不包括副产品蒸汽)与蒸汽冷凝液系统等的整套设备和管线不在图表示。仅示意工艺设备使用点的进出位置。 (3)标出有助于用户确认与上级或有关领导审批用的一些工艺数据(例如:温度、压力、物流

33、的质量流量或体积流量、密度、换热量等)。(4)图上必要的说明和标注，并按图签规定签署。(5)必须标注工艺设备，工艺物流线上的主要控制点与调节阀等，这里指的控制点包括被测变量的仪表功能(如调节、记录、指示、积算、连锁、报警、分析、检测等)。2. 2. 2. 3图的绘制步骤(1)用细实线(0.3mm)画出设备简单外形，设备一般按1 : 100或1 : 50的比例 绘制，如某种设备过高(如精馆塔) ，过大或过小，如此可适当放大或缩小；常用设备外形可参照表2-3，对于无示例的设备可绘出其象征性的简单外形，明确设备的特征即可。(2)用粗实线(0.9mm)画出连接设备的主要物料管线，并注出流向箭头。 (3

34、)物料平衡数据可直接在物料管道上用细实线引出并列成表。 (4)辅助物料管道(如冷却水、加热蒸汽等) ，用中粗实线(0.6mm)表示。 (5)设备的布置原如此上按流程图由左至右，图上一律不标示设备的支脚、支架和平台等，一般情况下也不标注尺寸。表2-3工艺流程图中装备、设备图例(HG 20519.32一92) (摘录) 2. 2. 2. 4图幅大小与格式(1)图纸幅面尺寸 根据GB/T 14689-1993的规定，绘制技术图样时优先采用表2-4所规定的根本幅面(如图2-2所示)。必要时也允许选用符合规定的加长幅面。 表2-4 图纸根本幅面尺寸幅面代号A0AlA2A3A4尺寸BL8411l89594

35、841420 594297 420210297 图2-2 图纸根本幅面(2)图框格式与标题栏位置 图框格式分为留装订边和不留装订边两种,同一产品只能采用同一种格式。图框线用粗实线绘制，留有装订边的图框格式如图2-3所示，不留装订边的图框格式如图2-4所示。 图2-4不留装订边的图框格式 两种图框格式的尺寸按表2-5的规定。表2-5 图框尺寸幅面代号A0AlA2A3A4e2010a105c25标题栏位于图纸的右下角，看图的方向与看标题栏的方向一致。 (3)标题栏 国家标准GB/T 14689-1993规定了标题栏的组成、尺寸与格式等容。 标题栏一般由更改区、签字区、其他区、名称与代号区组成，也可

36、按实际需要增加或减少。学习阶段做练习可采用图2-5所示标题栏的简化格式。流程图图样采用展开图形式。图形多呈长条形，因此图幅可采用标准幅面，一般采用 Al或A2横幅，根据流程的复杂程度，也可以采用标准幅面加长或其他规格。加长后的长度以方便阅读为宜。原如此上一个主项绘一图样，假如流程复杂，可按工艺过程分段分别进展绘制,但应用同一图号。绘制工艺流程图的比例一般采用1 : 100或1 : 200。如设备过大或过小时，可单独适当缩小或放大。实际上,在保证图样清晰的条件下，图形可不必严格按比例画，因此,在标题栏中的比例一栏，不予注明。2. 2. 2. 6常见的图形符号和标注(1)常见设备的图形符号与其标注

37、设备的图形符号。设备示意图用细实线画出设备外形和主要部特征。目前,设备的图形符号已有统一规定,见表2-3。图上应标注设备的位号与名称。 设备分类代号。设备分类代号见表2-6。表2-6 单元设备分类代号单元设备代 号单元设备代 号转化器、反响器、再生器R炉子F槽、储罐V换热器E泵P塔T特殊装置L管道M电气N压缩机、风机C设备的标注。设备在图上应标注位号和名称，设备位号在整个系统不得重复, 且在所有工艺图上设备位号均需一致。位号组成如图2-5所示。 图2-5 设备的标注阳备的位号区别同叫附备 设备顺序号,两位数字,从01、02等,按流程顺序编号 主项代号,两位数字,从01开始编,由工程负责人给定设

38、备分类代号(此处代表换热器) 设备位号应在两个地方进展标注，一是在图的上方或下方，标注的位号排列要整齐, 尽可能地排在相应设备的正上方或正下方，并在设备位号线下方标注设备的名称。二是在设备或其近旁，此处仅注位号，不注名称。但对于流程简单、设备较少的流程图,也可直接从设备上用细实线引出，标注设备位号。(2)管件与阀门的图形 常用管件与阀门的图形符号见表2-7表2-7 常用管件与阀门的图形符号HG20519.32-92(摘要)(3)常见仪表参量代号与仪表图形符号 常见仪表参量代号见表2-8，仪表功能代号见表2-9，仪表图形符号见表2-10。表2-8 仪表参量代号参量代号参量代号参量代号温度温差压力

39、或真空压差质量或体积流量液位TTPpGH质量重量转速浓度密度相对密度湿度厚度M(W)NC频率位移长度热量FSLQ表2-9 仪表功能代号功能代号功能代号功能代号指示记录调节ZJT积算信号手动控制SXK连锁变送LB 表2-10仪表图形符号 (4)流程图中的物料代号 流程图中物料的代号见表2-11。表2-11 物料名称与代号物料代号物料名称物料代号物料名称物料代号物料名称AAMBDBFBRCSCWDRDRDWFFGFOFS空气氨排污锅炉给水盐水化学污水循环冷却水上水脱盐水排液、排水饮用水火炬排放气燃料气燃料油熔盐GOHHMHSHWIALOLSMSNGNOPAPG填料油氢载热体高压蒸汽循环冷却水回水仪

40、表空气润滑油低压蒸汽中压蒸汽天然气氮氧工艺空气工艺气体pHPLPWRRORWSCSLSOSWTSVEVT氢离子浓度工艺液体工艺水冷冻剂原料油原水蒸汽冷凝水泥浆密封油软水伴热蒸汽真空排放气空气注：物料代号中如遇英文字母0 应写成0；在工程设计中遇到本规定以外的物料时，可予以补充代号，但不得与上列代号一样。(5)管道流程线表示与标注管道流程线的画法。有关的管道流程线的规定画法见表2-12。绘制管线时，为使图面美观，管线应横平竖直，不用斜线。图上管道拐弯处，一般画成直角而不是圆弧形。所有管线不可横穿设备，同时，应尽力防止交叉，不能防止时，采用一线断开画法。采用这种画法时，一般规定“细让粗，当同类物料

41、管道交叉时尽量统一，即全部“横让竖或“竖让横。表2-12工艺流程图中管道的图例(HG 20519. 32-92) (摘录)管道的标注。管道标注容包括：管道号、管径和管道等级三局部。其中前两局部为一组，其间用一短横线隔开。管道等级为另一组，组间留适当空隙。其标注容见图2-6。图2-6 管道标注管道：包括物料代号、主项代号、管道顺序号。常见物料代号见表2-11。对于物料在表中无规定的，可采用英文代号补充，但不得与规定代号一样。主项代号用两位数字01、02表示，应与设备位号的主项代号一致。管段序号按生产流向依次编号，采用两位数字01、02表示。 管径：一般标注公称直径，有时也注明管径、壁厚，公制管径

42、以mm为单位只注数字，不注单位，英制管径以英寸为单位，需标注英寸的符号如in。但在标注公制管径时，必须标注外径厚度，如PW0502502.50 。管道等级：管道按温度、压力、介质腐蚀等情况，预先设计各种不同管材规格，作出等级规定。在管道等级与材料选用表尚未实施前可暂不标注。标注方法。一般情况下，横向管道标注在管道上方，竖向管道标注在管道左侧。 2. 2. 3主体设备工艺条件图主体设备是指在每个单元操作中处于核心地位的关键设备。在设备工艺计算完成后, 要填写设备的条件表，其中包括设备简图、技术特性和接收尺寸。化工设备图的绘制，是由设备专业人员进展设计完成的，其设计依据就是工艺人员提供的“设备工艺

43、条件图。 （1） 设备图形指主要尺寸(外形尺寸、结构尺寸、连接尺寸)、接收、人孔等。 （2） 技术特性指装置的用途、生产能力、最大允许压力、最高介质温度、介质的毒性和爆炸危险性。(3) 接收口表注明各管口符号、公称尺寸、连接尺寸和用途等。 (4)设备组成一览表注明组成设备的各部件的名称等。2.2. 4. 1化工设备图常用表达方法化工设备的根本形体多为回转体，故常采用两个根本视图，再配以局部视图来表达。 装配图上除了标题栏明细表和技术要求之外，还有管口表和技术特征表。 (1)根本视图表达方法 对立式设备，常用主视图表达轴向形体，且常作全剖，用俯视图表达径向形体。对于高大的设备也可横卧来画，与卧式

44、设备表达方法一样，以主视图表达轴向形体，用左(右)视图表达径向形体。对特别高大或狭长的设备，如果视图难以按投影位置放置时，允许将俯视(左视)图绘制在图样的其他空处，但必须注明“俯 (左)视图或“X向等字样。当设备需较多视图才能表达完整时，允许将局部视图画在数图纸上，但主视图与该设备的明细表、技术要求、技术特性表、管口表等均应安排在第一图纸上，同时在每图纸上应说明视图间的关系。(2)局部放大表达 按总体尺寸选定的绘图比例，往往无法将其局部结构表达清楚，因此常用局部放大图(又称节点放大图)来表示局部详细结构，局部放大图常用剖视、剖面来表达，也可用一组视图来表达。(3)夸大表达 某些部位因绘图比例较

45、小，可采用不按比例的夸大画法，如设备的壁厚常用双线夸画出，剖面线符号用涂色方法来代替。(4)屡次旋转表达 为了在同一主视图上反映出结构方位不同的管口和零部件的真实形状和位置，在化工设备图中常采用屡次旋转画法,并允许不作旋转方向标注，但其周向方位应以管口方位图或以俯(左)视图为准。当旋转后出现图形重叠现象时应改用局部视图等方法另行画出。此外,设备中如有假如干个结构一样仅尺寸不同的零部件时,可集中综合列表表达它们的尺寸。2. 2. 4. 2设备装置图设备装置图一般包括主视图、俯视图、剖面图和两个局部放大图，此外还包括设备技术要求、主要参数、接收表、部件明细表、标题栏。(1)装配图容装配图一般包括如

46、下容。视图。视图是图样的主要容。根据设备复杂程度，采用一组视图，从不同的方向清楚表示设备的主要结构形状和零部件之间的装配关系。视图采用正投影方法，按国家标准的要求绘制。尺寸。图上应注写必要的尺寸，作为设备制造、装配、安装检验的依据。这些尺寸主要有表示设备总体大小的总体尺寸，表示规格大小的特性尺寸，表示零部件之间装配关系的装配尺寸，表示设备与外界安装关系的安装尺寸。注写这些尺寸时，除数据本身要 绝对正确外，标注的位置方向等都应严格按规定来处理。如尺寸应尽量安排在视图的右侧和下方，数字在尺寸线的左侧或上方。不允许标注封闭尺寸，参考尺寸和外形尺寸例外。 尺寸标注的基准面一般从设计要求的结构基准面开始

47、,并应考虑所注尺寸便于检查。 零部件编号与明细表。将图上组成该设备的所有零部件依次用数字编号。并按编号顺序在明细栏(在主标题栏上方)中从下向上逐一填写每一个编号的零部件的名称、规 格、材料、数量、质量与有关图号或标准号等容。管口符号与管口表。设备上所有管口均须用英文小写字母依次在主视图和管口方位图上对应注明符号。并在管口表中从上向下逐一填写每一个管口的尺寸、连接尺寸与标准、连接面形式、用途或名称等容。技术特性表。用表格形式表达设备的制造检验主要数据。 技术要求。用文字形式说明图样中不能表示出来的要求。 标题栏。位于图样右下角,用以填写设备名称、主要规格、制图比例、设计单位、 设计阶段、图样编号

48、以与设计、制图、校审等有关责任人签字等项容。 (2) 装配图绘制方法和步骤装配图绘制方法和步骤大致如下：选定视图表示方案、绘图比例和图面安排；绘制视图底稿；标注尺寸和焊缝代号；编排零部件件号和管口符号；填写明细栏、管口表、制造检验主要数据表；编写图面技术要求、标题栏;全面校核、审定后,画剖面线后重描;编制零部件图。以上是一般绘图步骤,有时每步之间相互穿插。应予指出，以上设计全过程统称为设备的工艺设计。完整的设备设计，应在上述工艺设计根底上再进展机械强度设计，最后提供可供加工制造的施工图。这一环节在高等院校的教学中，属于过程设备与装置专业的专业课程，在设计部门如此属于机械设计组的职责。 由于时间

49、所限，本课程设计仅要求提供初步设计阶段的带控制点的工艺流程图和主体设备的工艺条件图。 附表1 换热器主要结构尺寸和计算结果参数管程壳程流率/(kg/h)869669220000进出口温度/29(39)110(60)压力/MPa物性定性温度/3485密度/(kg/m3)90定压比热容/(kI/kg)黏度/Pas10-510-5热导率/W/m普朗特数设备结构参数型式浮头式壳程数1壳体径/mm1400台数1管径/mm25管心距/mm32管长/mm7000管子排列正三角形管数目/根1190折流板数/个14传热面积/m2652折流板间距/mm450管程数2材质碳钢主要计算结果管程壳程流速/(m/s)外表传热系数/W/m25867污垢热阻/m/W)阻力/MPa热流量/kW传热温差/K传热系数/W/(m)388裕度/%22 / 22