化工机械基础第七章课件
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目录
01
化工机械概述
02
化工设备材料
03
化工机械设计基础
04
典型化工机械
05
化工机械操作与维护
06
化工机械安全与环保
化工机械概述
第一章
定义与分类
化工机械是指用于化学工业生产过程中，完成物料输送、反应、分离、换热等功能的机械设备。
化工机械的定义
根据操作条件，化工机械可分为常压设备、高压设备、高温设备和低温设备等。
按操作条件分类
化工机械按其功能可分为反应设备、换热设备、分离设备、储存设备和输送设备等。
按功能分类
化工机械的结构特点包括塔式设备、容器式设备、管式设备等，各有不同的应用场合。
按结构特点分类
01
02
03
04
应用领域
化工机械在石油炼制过程中扮演关键角色，用于提炼原油，生产各种燃料和化工原料。
石油炼制
制药行业利用化工机械进行药物合成、分离和纯化，确保药品质量和生产效率。
制药行业
在食品加工领域，化工机械用于食品的混合、加热、冷却和包装，保证食品安全和卫生。
食品加工
化工机械在塑料制造中用于聚合反应、塑化和成型，生产各种塑料制品。
塑料制造
发展趋势
随着技术进步，化工机械正向智能化、自动化方向发展，提高生产效率和安全性。
智能化与自动化
化工机械行业正积极研发环保节能技术，减少生产过程中的能源消耗和环境污染。
环保节能技术
模块化设计使得化工机械更加灵活，便于维护和升级，适应不同化工生产需求。
模块化设计
新材料的应用提升了化工机械的耐腐蚀性和耐高温性能，延长了设备使用寿命。
新材料应用
化工设备材料
第二章
常用材料特性
不锈钢和钛合金因其优异的耐腐蚀性，常用于制造化工设备，以延长设备使用寿命。
耐腐蚀性
碳钢和高强度钢因其高机械强度，广泛应用于承受高压和重负荷的化工设备结构中。
机械强度
镍基合金和铬钼钢等材料具有良好的热稳定性，适用于高温高压环境下的化工设备。
热稳定性
材料选择原则
选择化工设备材料时，耐腐蚀性是关键，如不锈钢和钛合金常用于强腐蚀环境。
耐腐蚀性
01
材料必须具备足够的机械强度以承受工作压力和温度，如碳钢和合金钢。
机械强度
02
在高温或低温环境下工作的设备需选用热稳定性好的材料，例如镍基合金。
热稳定性
03
材料选择应考虑成本效益，合理平衡性能与价格，如使用玻璃钢复合材料以降低成本。
经济性
04
腐蚀与防护
化工设备常见的腐蚀类型包括电化学腐蚀、应力腐蚀和微生物腐蚀等。
腐蚀的类型
介绍如何通过电化学测试、超声波检测等技术实时监测化工设备的腐蚀情况。
腐蚀监测技术
采用涂层、阴极保护和材料选择等方法来减缓化工设备的腐蚀速率。
腐蚀防护措施
化工机械设计基础
第三章
设计流程
在化工机械设计的初期，工程师需详细分析客户需求，确定机械的功能、性能指标。
需求分析
01
根据需求分析结果，提出初步设计方案，包括机械结构、材料选择和基本工作原理。
概念设计
02
细化概念设计，进行具体的尺寸计算、零件设计和系统集成，确保设计满足所有技术要求。
详细设计
03
制造出机械原型，进行实际测试，验证设计的可行性，并根据测试结果进行必要的设计调整。
原型测试
04
设计标准与规范
01
国际设计标准
化工机械设计需遵循ISO、ASME等国际标准，确保产品在全球范围内的通用性和安全性。
02
材料选择规范
根据化工机械的使用环境和介质，选择合适的材料，遵循ASTM、DIN等材料标准。
03
压力容器设计规范
压力容器设计必须符合NBIC、EN13445等规范，确保容器的结构强度和安全性能。
04
焊接与制造标准
化工机械的焊接和制造过程需遵守AWS、BSEN等焊接和制造标准，保证产品的质量与可靠性。
计算与模拟
使用如ASPENPlus或HYSYS等软件进行化工过程模拟，优化设计参数，提高效率。
化工过程模拟软件
通过FEA软件对化工设备进行应力、应变分析，确保结构设计的安全性和可靠性。
有限元分析(FEA)
利用CFD技术模拟流体流动和热传递过程，优化反应器和换热器的设计。
计算流体动力学(CFD)
典型化工机械
第四章
泵与压缩机
01
泵通过机械作用将流体从低处提升到高处，常见的有离心泵、柱塞泵等。
02
压缩机按工作原理分为容积式和动力式，如螺杆压缩机、离心式压缩机等。
03
在化工生产中，泵用于输送液体，压缩机用于压缩气体，如空气压缩机在气动系统中的应用。
泵的工作原理
压缩机的分类
泵与压缩机的应用
反应器设计
根据化学反应的特性选择合适的反应器类型，如搅拌釜、管式反应器或流化床反应器。
反应器的类型选择
选择耐腐蚀、耐高温的材料以适应不同的化学反应条件，如不锈钢、钛合金或特殊合金。
反应器的材料选择
设计有效的热交换系统以控制反应温度，确保反应安全高效地进行，如夹套