化工设备基础知识1. 引言化工设备是化学工业生产过程中的核心部分，它们扮演着将原料转化成产品的重要角色。

　　了解化工设备的基础知识对理解化学工业生产过程以及维护和管理化工设备都十分关键。

　　3.1 反应器反应器是进行化学反应的核心设备，可以用于合成新化合物、转化原料或达到其他化学目的。

　　常见的反应器类型包括：•批量反应器：适用于小规模实验室研究以及小批量生产。

　　常见的分离器类型包括：•蒸馏塔：利用不同组分的沸点差异，通过蒸馏将混合物分离成纯组分。

　　•萃取塔：利用不同组分在溶剂中的溶解度差异，通过溶剂的流动将混合物分离。

　　常见的换热器类型包括：•管壳式换热器：具有管束和外壳两部分，通过管道将热能传递给另一个介质。

　　•板式换热器：由一系列平行的金属板组成，通过板间流动的介质进行热量交换。

　　•空气冷却器：利用空气对介质进行冷却，常用于冷却剂回收或冷却过程中的热量排放。

　　4. 化工设备的工作原理和应用化工设备的工作原理和应用与其类型密切相关。

　　4.1 批量反应器的工作原理和应用批量反应器是一种适用于小规模化学反应的设备。

　　化工设备基础知识第一节、化工静设备差不多常识一、化工设备的概念化工设备是指化工临盆中静止的或配有少量传念头构构成的装配，重要用于完成传热、传质和化学反响等过程，或用于储存物料。

　　二、化工设备的分类1、按构造特点和用处分为容器、塔器、换热器、反响器（包含各类反响釜、固定床或液态化床）和管式炉等。

　　2、按构造材料分为金属设备（碳钢、合金钢、铸铁、铝、铜等）、非金属设备（陶瓷、玻璃、塑料、木材等）和非金属材料衬里设备（衬橡胶、塑料、耐火材料及珐琅等）个中碳钢设备最为常用。

　　3、按受力情形分为外压设备（包含真空设备）和内压设备，内压设备又分为常压设备（操作压力小于1kgf/cm2）、低压设备（操作压力在1～16 kgf/cm2之间）、中压设备（操作压力在16～100 kgf/cm2之间）、高压设备（操作压力在100～1000 kgf/cm2之间）和超高压设备（操作压力大年夜于1000 kgf/cm2）三、化工容器构造与分类1、全然构造在化工类工厂应用的设备中，有的用来贮存物料，如各类储罐、计量罐、高位槽；有的用来对物料进行物理处理，如换热器、精馏塔等；有的用于进行化学反响，如聚合釜，反响器，合成塔等。

　　尽管这些设备感化各不雷同，外形构造差别专门大年夜，尺寸大年夜小千差万别，内部构件更是多种多样，但它们都有一个外壳，那个外壳就叫化工容器。

　　图1－1化工容器的总体构造1—法兰； 2—支座； 3—封头拼接焊缝； 4—封头； 5—环焊缝；6—补强圈； 7—人孔； 8—纵焊缝； 9—筒体； 10—压力表； 11—安稳阀； 12—液面计1）筒体筒体是化工设备用以储存物料或完成传质、传热或化学反响所须要的工作空间，是化工容器最重要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺运算确信。

　　它们广泛应用于各种化工生产领域，包括石油化工、肥料、农药、医药、电子化学品等。

　　每个设备都具有独特的结构设计和工作原理，旨在满足特定化工生产工艺的需求。

　　化工设备的安全性、可靠性、节能效率、环境友好性等方面都对其应用品质至关重要。

　　随着化工工艺不断发展，对化工设备性能的要求也越来越高，例如更高的工作压力、更低的能量消耗、更强的抗腐蚀性能等。

　　• 5.支座 • 化工容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同，化工容器支 座分立式容器支座和卧式容器支座两类，其中立式容器支座又有腿式 支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四种。大型容器一般采用裙 式支座。卧式容器支座有支承式、鞍式和圈式支座三种；以鞍式支座 应用最多。而球形容器多采用柱式或裙式支座。 • 6.安全附件 • 由于化工容器的使用特点及其内部介质的化学工艺特性，往往需要在 容器上设置一些安全装置和测量、控制仪表来监控工作介质的参数， 以保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。 • 化工容器的安全装置主要有安全阀、爆破片、紧急切断阀、安全联锁 装置、压力表、液面计、测温仪表等。 • 上述筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件等即构成了 一台化工设备的外壳。对于储存用的容器，这一外壳即为容器本身。 对用于化学反应、传热、分离等工艺过程的容器而言，则须在外壳内 装入工艺所要求的内件，才能构成一个完整的产品。

　　• （二）按原理与作用分 • 根据化工容器在生产工艺过程中的作用，可分为反应容器、换热容器、 分离容器、储存容器。 • 1.反应容器（代号R）主要是用于完成介质的物理、化学反应的容器， 如反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、蒸压釜、煤气发生炉等。 • 2.换热容器（代号E）主要是用于完成介质热量交换的容器。如管壳式 余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器等。 • 3.分离容器（代号S）主要是用于完成介质流体压力平衡缓冲和气体净 3. S 化分离的容器。如分离器、过滤器、蒸发器、集油器、缓冲器、干燥 塔等。 • 4.储存容器（代号C，其中球罐代号B）主要是用于储存、盛装气体、 液体、液化气体等介质的容器。如液氨储罐、液化石油气储罐等。 • 在一台化工容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工 艺过程的主要作用来划分品种。

　　炼油化工设备基础知识第一章液体输送设备第一节概述在石油和化工生产装置中，流体输送是必不可少的单元操作。

　　生产上对流体输送的要求差别很大，输送的流体流量和扬程各不相同；流体种类繁多、性质千差万别；温度、压力等操作条件也有较大的差别。

　　为了适应生产上各种不同的要求，所以输送设备的型式种类是多种多样的，规格更是十分广泛，常见的如泵、风机、压缩机等。

　　泵的种类很多，其中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，因此离心泵是工业生产中应用最为广泛的一种液体输送设备。

　　除了在高压小流量或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，在石油、化工生产装置中，离心泵的使用量占泵总量的70%〜80%。

　　第二节泵的分类及特点离心泵的类型很多：按叶轮数目可分为单级泵（只有一个叶轮）和多级泵（有两个以上的叶轮，级数越多，扬程越高）；按叶轮进液方式可分为单吸式（液体从一侧进入叶轮）和双吸式（液体从叶轮两侧吸入，吸入性能较好，多见于大流量的离心泵）；按泵壳剖分形式可分为水平剖分泵和垂直于泵轴剖分泵；按泵壳的结构还可分为蜗壳式泵（具有像蜗牛壳形状的泵壳）和透平式泵（在叶轮外围安装有几个固定叶片的泵，用于多级泵）。

　　此外，按泵扬程的大小分为低压泵（扬程小于20米水柱）、中压泵（20〜160米水柱）和高压泵（高于160米水柱）；按泵转速的高低分为普通离心泵和高速离心泵；桉输送介质不同又分为水泵、轻烃泵、油泵以及耐腐蚀泵等；按用途可以分为进料泵、循环泵、回流泵、塔底泵或重沸器泵、产品泵等;按密封形式分为屏蔽泵、磁力泵和外加密封泵等。

　　2.1离心泵的分类按离心泵的结构分类，见表1.2.1图1.2.1单级单吸卧式泵图1.2.2双吸泵1－泵盖；2－泵壳；3－叶轮；4－轴；5－密封环6－轴套；7－密封组件；8－轴承图1.2.3多级泵1－吸入段；2－中段；3－平衡盘；4－轴；5－轴承；6－首级叶轮；7－密封环；8－末级叶轮；8－密封组件图1.2.4液下泵按离心泵的工作介质分类，见表1.2.2。

　　第一章刚体的受力分析及平衡规律一、基本概念1、刚体：在任何情况下都不发生变形的物体。

　　（三种约束）二、力的基本性质三、二力平衡定律三力平衡定理三力平衡定理：如果一物体受三个力作用而处于平衡时，若其中两个力的作用线相交于一点，则第三个力的作用线必交于同一点。

　　四、平面汇交力系、平面一般体系五、力的平移定理力的平移定理:作用在刚体上的力可以平移到刚体内任意指定点，要使原力对刚体的作用效果不变，必须同时附加一个力偶，此附加力偶的力偶矩等于原力对新作用点的力矩，转向取决于原力绕新作用点的旋转方向。

　　第二章金属的力学性质⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===∑∑∑omYX一基本概念弹性模量：材料抵抗弹性变形的能力拉伸试件的横向线应变与纵向线应变之比的绝对值。

　　蠕变：金属试件在高温下承受某已固定的应力时，试件会随着时间的延续而不断发生缓慢增长的塑性形变。

　　应力松弛：总变形量保持不变，初始的弹性变形随时间的推移逐渐转化为塑性变形并引起构件内应力减小的现象二拉伸曲线(重要，看书！！！)第四章直梁的弯曲中性层：梁内纵向长度既没有伸长也没有缩短的纤维层。

　　剪力与弯矩的计算剪力：抵抗该截面一侧所有外力对该截面的剪切作用，大小应该等于该截面一侧所有横向外力之和。

　　弯矩：抵抗该截面一侧所有外力使该截面绕其中性轴转动，大小应等于该截面一侧所有外力对该截面中性轴取距之和。

　　εεμ=μεε-=泊松比横向线应变剪力的符号约定计算剪力的法则：梁的任一横截面上的剪力等于该截面一侧所有横向外力的代数和；截面左侧向上的外力和截面右侧向下的外力取正值，截面左侧向下的外力和截面右侧向上的外力取负值。

　　据此法则：截面左侧 Q 左=R A －P 1截面右侧 Q 右=P 2 + P 3 －R B弯矩的符号约定计算弯矩法则：梁在外力作用下，其任意指定截面上的弯矩等于该截面一侧所有外力对该截面中性轴取矩的代数和；凡是向上的外力，其矩取正；向下的外力，其矩取负值。

　　❖ 美国机械工程协会制订的《锅炉和受压容器 规范》（简称ASME规范）等。美国ASME规 范是世界上制订最早（1915）、最完备的压 力容器规范。

　　❖ 1989年制订了有关压力容器的第一部国家标 准《钢制压力容器》（简称GB 150）。

　　❖ ASME规范共有 11卷 22册。第Ⅷ篇 《压力容器》共有3个分篇：第1分篇《压 力容器》，属于常规设计标准；第2分

　　❖ （1）低温回火的回火温度范围为150～250℃， 回火后的钢具有高硬度和高耐磨性，主要用于各 种工具、滚动轴承、渗碳件和表面淬火件；

　　❖ （2）中温回火的回火温度范围为350～500℃， 回火后的钢具有较高的弹性极限和屈服强度，一 定的韧性和硬度，主要用于各种弹簧和模具等；

　　❖ ⑩球形储罐（容积大于等于50 m3）； ❖ ⑾低温液体储存容器（容积大于 5 m3 ）。

　　❖ （2）第二类压力容器 ❖ 具有下列情况之一的为第二类压力容器。 ❖ ①中压容器； ❖ ②低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害

　　❖ ③低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介 质或毒性程度为中度危害介质）；

　　如 45表示优质碳素结构钢，平均含碳量为万分之 四十五，即 0.45％。

　　常用化工设备种类及简介一、动设备动设备定义、种类（1）石油化工动设备定义石油化工动设备是指在石油化工生产装置中具有转动机构的工艺设备。

　　（2）石油化工动设备种类石油化工动设备种类可按其完成化工单元操作的功能进行分类，一般可分成流体输送机械类、非均相分离机械类、搅拌与混合机械类、冷冻机械类、结晶与干燥设备等。

　　动设备（容积泵、离心泵、往复式压缩机、离心式压缩机等）的结构及工作原理（1）容积泵的结构及工作原理容积泵又称“正位移泵”。

　　通过若干封闭的充满液体的空间（如缸体），周期性地将能量施加于液体，使液体压力直接增加到所需值的泵，包括往复泵、转子泵等。

　　1）往复泵往复泵是活塞泵、柱塞泵和隔膜泵的总称，它是容积式泵中应用比较广泛的一种。

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　　按驱动方式，往复泵可分为机动泵（电动机驱动）、直动泵（蒸汽、气体或液体驱动）和手动泵三大类。

　　往复泵是通过活塞的往复运动直接以压力能的形式向液体提供能量的液体输送机械。

　　①活塞泵活塞泵的主要部件是泵缸、活塞、活塞杆、单向开启的吸入阀和排出阀。

　　②计量泵计量泵又称比例泵，其装置特点是通过改变柱塞的冲程大小来调节流量，当要求精确输送流量恒定的液体时，可以方便而准确地借助调节偏心轮的偏心距离，改变柱塞的冲程来实现。

　　2）转子泵转子泵又称回转泵，属正位移泵，它们的工作原理是依靠泵内一个或多个转子的旋转来吸液和排液的。

　　①齿轮泵目前石油化工中常用的外啮合齿轮泵的结构泵壳内有两个齿轮，其中一个为主动轮，它由电机带动旋转；另一个为从动轮，它是靠与主动轮的相啮合而转动。

　　当齿轮旋转时，吸入室内两轮的齿互相拨开，形成低压而将液体吸入；然后液体分两路封闭于齿穴和壳体之间随齿轮向排出室旋转，在排出室两齿轮的齿互相合拢，形成高压而将液体排出。

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　　化工设备基础知识第一章轴轴的主要作用是用来支撑和固定旋转传动零件，常见的轴有直轴和曲轴两种。

　　一、直轴的分类：根据承受荷载的情况不同，直轴可分为心轴、转轴和传动轴三类。

　　1、心轴：心轴工作时主要用来支撑转动零件，承受弯矩而不传递运动，也不传递动力。

　　心轴随零件转动的（如火车轮轴）称为活动心轴，不随零件一起转动的（如自行车轴、滑轮轴）称为固定心轴，它们承载时均产生弯曲变形。

　　2、转轴：转轴既要支承旋转零件还要传递运动和动力，如机床主轴、减速机齿轮轴、搅拌轴等。

　　3、传动轴主要用来传递扭矩，它不承受或承受较小的弯矩，如汽车、拖拉机变速箱及后轮轴间的传动轴。

　　轴的材料：选取轴用材料主要取决于轴的工作条件载荷和加工工艺等综合因素，除满足强度、刚度、耐磨性外，还要求对应力集中敏感性小，常用碳素钢、合金钢的锻件和轧制圆钢做为轴的毛坯。

　　碳素钢对应力集中的敏感性较小，其机械性能可通过热处理进行调整，比合金钢价廉，所以应用最广，常用30、40、45、50号钢，其中45号钢最常用。

　　合金钢可淬性好，且具有较高的机械性能，常用于传递较大功率并要求减小尺寸和重量以及提高轴颈耐磨性的场合。

　　合金铸铁和球墨铸铁也常用来做轴的原因是铸造成型容易得到较复杂且更合理的形状，铸造材料吸振性高，并可用热处理的方法提高耐磨性，对应力敏感性较低，且价廉。

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　　轴上供安装旋转零件的部位叫轴头，轴及轴承配合部分叫轴颈，轴的其他部分叫轴身轴的设计及选择要考虑很多因素的影响，在满足不同截面的强度和刚度要求的同时，还要便于轴上零件的固定、定位、拆装、调整，尽可能减小应力集中以提高轴整体的疲劳强度，以及轴本身的加工工艺性。

　　旋转零件一般要随轴旋转传递运动和动力，零件在圆周方向和轴线方向都需要确定他们之间的相对位置以保证各零件正常的工作关系。

　　1、零件在轴上的周向定位和固定：周向固定的目的是使轴上的零件随轴一起转动传递运动和扭矩，周向定位和固定的方法常采用花键连接、键连接、销钉连接、锥面过盈配合，在传力不大时可用紧定螺钉连接。

　　2、零件在轴上的轴向定位和固定：件在轴上的轴向定位和固定常采用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、过盈配合。

　　轴承的种类按照承受荷载的方向可分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承；按照轴承工作的摩擦性质又分为滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承。

　　若能保证摩擦的润滑，使滑动表面被润滑油膜分开不直接接触，表面间的摩擦实为液体分子间的摩擦。

　　（一）滑动轴承的结构1、向心滑动轴承的类型和结构常用的向心滑动轴承分为整体式和剖分式两类。

　　轴承座常用铸铁制成，轴承座用螺栓固定在支架上，顶部装有供润滑的油杯，轴承孔内压入用减摩擦材料制成的轴套，轴套上开有油孔及内表面上的油沟相连。

　　轴磨损后轴颈及轴套间的径向间隙过大时无法在调整，常用于轻载、低速或间歇操作和非重要场合。

　　为了节约贵重金属，常在轴瓦表面帖服一层轴承衬，非重要的轴承可不装轴瓦，在轴瓦内壁不负担载荷的部分表面开设供润滑用的油沟。

　　剖分面最好及载荷方向近于垂直，故一般轴承的剖分面是水平的，轴承盖及轴承座常作成阶梯形，装配时便于定位和工作时出现错位。

　　剖面上放有少量薄垫片，可在轴瓦磨损后用减少垫片来调整轴颈及轴瓦间的间隙。

　　2、推力滑动轴承的结构.（二）滑动轴承材料和轴瓦结构轴承材料分为金属和非金属两大类。

　　金属材料包括轴承合金、青铜、铝基合金、锌基合金、见摩擦铸铁和含油轴承等。

　　铸铁：它的各项性能具均不如轴承合金和青铜，由于价格便宜，常用于低速、轻载和无冲击的场合。

　　二、滚动轴承滚动轴承和滑动轴承相比是以滚动摩擦代替滑动摩擦，摩擦阻力小，启动灵活、效率高、润滑方式简单、使用方便。

　　滚动轴承的种类、尺寸、精度等级已经建立标准和系列并由专门厂家成批生产，成本低廉，便于互换等优点而得到广泛应用。

　　但它抗冲击能力差，高速运转时会出现噪音，工作寿命比较短，也受到一定限制。

　　内圈安装在轴的轴颈上，外圈装在轴承座或其他零件上，多数情况是内圈随轴转动，外圈不动，有时也相反或内外圈分别按不同转速转动。

　　内外圈上凹槽称为滚道，允许滚动体在滚道内滚动，滚动体的外形有球形、圆柱形、圆锥体形、鼓形、螺旋体形和滚针形等。

　　第三章联轴器联轴器是用来连接轴及轴和轴及其糨传动件使之一起旋转,传递运动和扭矩的部件.联轴器的种类很多,结构各异,其中大部分已标准化.选择时可根据不同的载荷和工作场合的要求选择其不同的类型,再按轴的直径计算最大起动扭矩和转速n,最后从有关手册中查出适合的型号.若用于重要场合对其个别关键零件还需进行强度校核.最大起动扭矩按下式计算: 1,式中: 最大起动扭矩;克服载荷和摩擦阻力所需工作扭矩;M1全部质量在起动加速时所需扭矩.由于起动扭矩计算的影响因素很多,计算十分复杂且不精确,工作中常引入载荷系数K的方法进行简化计算.当原动机为电动机时其K 值按表11-13选取.联轴器的分类一般按联接两轴的相对位置和位置之间的变化关系,分为固定式联轴器和可移式联轴器.可移式联轴器又按照补偿位移的方法不同分为刚性和弹性联轴器两种.表11-13载荷系数K注:1.固定式和刚性可移式联轴器宜取大值,弹性联轴器宜取小值. 2.当原动面为内燃机时,上表的K值应增加20%～40%,缸数小的(单缸)取大值,多的(四缸及以上)取小值.一、固定式联轴器:主要由两个分别装在两轴上的关联轴器(1,2)和联接螺栓(3)组成.联轴器通常用铸铁\铸钢或锻钢制造.这种联轴器的转速和载荷都受到一定的限制.铸铁制成的一般适用于中载和U≤35m.铸钢\锻钢制成的联轴器可适用于重载和转速U≤75m的场合.凸缘联轴器按对中方式不同分为I型和型.凸缘联轴器按标准选用,在必要时应对螺栓及键进行强度校核.套筒式联轴器:它通过套筒及两轴联接.当d≤80的套筒常用35或45号钢制造. d ＞80时允许用铸铁制造,一般控制在d≤100范围内.该联轴器结构简单,制造方便,常用于传递扭矩较小的场合.夹壳式联轴器:夹壳式联轴器是由两半筒形夹壳(1,2)和螺栓(3)组成.夹壳联轴器常用铸铁(有时也用钢)制成,这种联轴器是部分式的,装卸特别方便,且价廉.常用于低速(U≤5m)的场合.夹壳式联轴器按标准选用.对于U＞5m的场合必要进行平衡检验合格后方能使用.二、可移动性刚性联轴器在传动装置中,由于制造,安装等误差两轴往往难精确对中,即是安装时能保证,但由于旋转零件或载荷不平衡,工作温度变化的影响,补联接两轴可能发生较大的相对位移或偏斜.常出现轴向位移、径向位移、偏角位移或综合位移等情况.这时采用或移性联轴器对这些位移进行补偿.常用的可移性刚联轴器分为以下几种：1、牙嵌联轴器:牙嵌联轴器是由两个端面都有凸牙和凹槽的半联轴器组成, 凸牙和凹槽对应安放,当发生位移时凸牙可在凹槽中滑动以补偿轴向位移.为了便于对中,在左端装有对中环并用螺钉固定.牙嵌联轴器一般采用中强度铸铁(也可用铸钢)制成.该联轴器结构简单,尺寸较小时能承担较大的载荷.2、十字滑块联轴器：这种联轴器是由两个端面都开有凹槽的两个半联轴器和一个两面都设有榫的圆盘组成.凹槽的中心线分别通过两轴的中心,两榫中心线相互垂直并通过圆盘中心.关联轴器分别因固装在两轴上,由圆盘两面的榫分别嵌在两半联轴器的凹槽中而构成.转动时圆盘的榫在凹槽中滑动,从而补偿其径向位移的同时保持联动.为了减少滑动的摩擦磨损,一般在滑动面加润滑剂.这类联轴器结构简单,径向尺寸小,可承受较大的载荷.但由于圆盘在作偏心转动,产生的离心力随圆盘质量和速度的增加而增加,故转速受到一定的限制.这种联轴器常用于径向位移小于转轴直径的0.04倍,小于30′角位移和冲击载荷小的场合.3、齿轮联轴器：所示齿轮联轴器是由两个具有外齿环的半联轴器和两个具有内齿环的外壳所组成,两外壳用螺栓联接起来.当转轴转动时通过齿轮互相啮合带动一个半联轴器转动.再通过另一半联轴器的内外齿相互啮合,带动另一半联轴器转动,从而带动另一轴的旋转.齿轮联轴器是靠内外齿相互啮合进行传递运动和动力.为了减少啮合轮齿间的摩擦磨损和相对移动的阻力,在外壳内贮存有润滑油,当联轴器旋转时将甩开以润滑互相啮合的齿轮.齿轮联轴器允许两轴作综合位移.由于啮合齿间留有较大的齿侧间隙,故可补偿两轴运转过程中出现的偏斜.若齿顶作成球面形(球面中心应在轴线上)或将轮齿作成鼓形,均能允许两轴作较大的综合位移和增大允许的位移量.齿轮联轴器传动时一般是几个齿同时啮合,故传递扭矩的能力比相同尺寸的其它联轴器要大得多,当轴直径为14～250时许用扭矩为355～1.0105Nm,许用转速为950～4000,允许轴向位移为6.3以下.若采用鼓形轮齿时,允许角位移可高达3。

　　该联轴器一般用铸钢或锻钢制成,适用于高速和重载,该联轴器按标准选用.4、万向联轴器(十字铰链联轴或简称万向联轴节)主要用于两轴有较大的偏转(偏斜角最大可达45)或较大的角位移的场合.万向联轴节结构比较复杂,一般由两个叉形零件\一个十字形零件和轴销等组成,两个叉形零件的叉端则及十字型零件铰链联接,这种联轴器通常用40或40钢制造,常成对使用于汽车、拖拉机、机床和轧钢机等传动装置中.上述联轴器都是采用刚性零件组装而成,没有吸振和缓冲功能,在运转中若有滑动件及滑动件互相摩擦磨损后间隙就会逐渐增大.当速度和载荷发生变化时会产生冲击振动,故刚性联轴器适用于载荷稳定和速度变化不大的场合.三、可移性弹性联轴器弹性联轴器是在联轴器中装有金属或非金属的弹性元件,利用这些弹性元件受载后产生的弹性变形来补偿轴及轴间的相对位移.弹性元件还具有缓冲和吸振的能力.常用于频繁起、载荷、转速变化大及两轴难以对中的场合.弹性联轴器的使用还可以大大降低联轴器的加工要求,有利于降低成本和提高经济性.弹性元件可分别由金属和非金属材料做成,用金属材料做成的常用杆弹簧式、蛇形弹簧式、扭转弹簧式、旋转弹簧式、径向层板弹簧式、轴向层板弹簧式和卷板弹簧式等.金属弹性元件具有体积小,强度高,使用寿命长等特点.非金属弹性元件具有良好的弹性滞后性,消振能力强,单位重量的非金属材料所能储存的能量比金属大得多(橡胶比钢大10倍左右)缓冲能力好.采用非金属元件的联轴器结构简单,价格低廉,互换性好而补广泛采用.非金属弹性元件有:弹性圈柱销式、盘式、弹性爪式、橡胶板式联轴器等,常用的是弹性圈柱销式和尼龙柱销式联轴器两种.弹性圈柱销联轴器,其结构及凸缘联轴器相似,只是用套有非金属弹性圈的柱销代替凸缘联轴器的螺栓,并取消了凸肩和凹槽的结构.在两半联轴器之间留有一定的轴向间隙,这可补偿工作时出现的少量综合位移,弹性圈要求弹性较好,以适应于轴的正反转变化多,启动频繁和载荷变化大的场合.一般工作温度范围在橡胶适应的范围(-20～50℃内),并不容许及有害于橡胶的介质接触.该联轴器有标准型和轻型两种,选择时按标准选用.当选定后须对作用在弹性圈单位面积上的压力P和柱销的弯曲强度0b进行校核.第四章减速机减速器是由封闭在刚性壳体内的齿轮或蜗杆传动所组成的独立部件,它具有固定传动比,常用在原动机和工作机之间作为减速的传动装置.由于减速器具有结构紧凑、效率较高、维护方便等优点,因此在现代机器中的应用极为广泛.常用减速器已标准化.一、减速器的类型减速器的类型很多,一般分为圆柱齿轮减速器\圆锥齿轮减速器\蜗杆减速器和行星齿轮减速器等.按减速器的级数又可分为单级\两级和三级等减速器.1.圆柱齿轮减速器圆柱齿轮减速器是应用最广泛的一种减速器.当传动比i＜7.1时,可采用单级圆柱齿轮减速器,当7.1～50时,或采用单级圆柱齿轮减速器,其外廓尺寸将很大.这时宜采用两级圆柱齿轮减速器.两级圆柱齿轮减速器按其齿轮布置形式可分为展开式\分流式和同轴式.展开式结构简单,但齿轮相对于轴承为不对称布置,受载时轴的变形导致载荷沿齿宽分布不均,因此要求轴承有较大的刚度.这种减速器适用于载荷比较平稳的场合.分流式的齿轮相对于两侧的轴承对称布置,载荷沿齿宽分布均匀,轴承受载也较均匀,但结构比展开式复杂.同轴式的输入轴及输出轴位于同一轴线上,故箱体长度尺寸较短,轴向尺寸和重量较大,且中间轴较长,刚性差,容易使载荷沿齿宽分布不均.当减速器传动比50～315时,宜采用三级圆柱齿轮减速器.2.圆锥齿轮减速器圆锥齿轮减速器用于输入轴和输出轴相交的场合.当传动比i＜8时,采用单级圆锥齿轮减速器,当传动比8～40时,采用两级圆锥齿轮减速器,当传动比40～160时,宜采用三级圆锥齿轮减速器,由于圆锥小齿轮是悬臂支承,其受载较差,为了使其受力减小,常将圆锥齿轮作为高速级.3.蜗杆减速器这种减速器主要用于传动比较大的场合,当10～80时,可采用单级蜗杆减速器,两级蜗杆减速器适用于传动比43～3600的传动,其特别是结构简单,但转动效率不高.4.行星齿轮减速器行星齿轮减速器具有传动比大\效率高\结构紧凑和体积小等优点,但结构复杂,制造精度要求高.这种减速器类型很多,按其传动级数也可分为单级\两级和多级.第五章化工设备常用材料化工设备常用材料种类很多,主要有金属材料\非金属材料和复合材料.化工生产条件十分复杂,温度从低温到高温,压力从真空到超高压,介质具有易燃\易爆\有毒及强腐蚀性等,不同的生产条件对材料有不同的要求.因此,为了保证化工设备的安全运行及经济性要求,必须根据设备的具体操作条件及制造等方面的要求,合理的选择材料.化工设备常用金属材料的基本性能金属材料是化工设备最常用的一种材料.金属材料的基本性能主要有机械性能\化学性能\物理性能和制造工艺性能等.一、机械性能机械性能是指金属材料在外力作用下表现出来的特性,它主要包括材料强度\塑性及韧性等.1.强度强度是指材料抵抗外载荷能力大小的指标,常用的强度指标有屈服极限0S和强度极限0b.这两个指标是确定材料许用应力的主要依据.设计时,选用强度较高的材料,可减少构件的尺寸及重量.另外,屈服极限0S和强度极限0b的比值称为屈服比,它反映材料屈服后强化能力的高低,低强钢的屈服比数值较小,屈服后的强度裕量较大,高强钢的屈强比数量较大,屈服后的强度裕量较小.2.塑性材料的塑性是指材料在破坏前变形能力的大小.塑性指标有延伸率∫和断面收缩率￠.凡是采用冷作加工成型工艺制造的化工设备,必须要求材料具有良好的塑性.用塑性好的材料制造的设备,在破坏前会发生明显的塑性变形,而塑性差的材料制造的设备,往往没有产生明显的变形而突然遭到破坏.因此,从设备的加工制造和安全运行角度考虑,要求材料的塑性要好.化工设备中的主要用材,一般要求∫5=15%～20%以上.另外,对冷弯成型的化工设备的用材,还需对材料作冷弯性能试验,冷弯180后不开裂方可作为设备的用材.3.韧性韧性是材料对缺口或裂纹敏感程度的反映.材料韧性好坏用冲击韧性(J)表示.韧性好的材料,即使存在缺口或裂纹而引起应力集中,也有较好的防止发生脆断和裂纹快速扩展的能力.某些材料在低温下,韧性明显下降,材料由塑性转变为脆性,这种现象称为材料的冷脆性.材料韧性值发生突然明显降低的温度,称为材料的无塑性转变温度().由于材料的冷脆性,设备在低温下容易发生脆性断裂,破坏时应力较低,又无可见的变形现象发生,危险性较大.4.硬度硬度是指材料对局部塑料变形的抵抗能力.常用硬度指标有布氏硬度()、洛氏硬度()等,硬度大小反映材料的耐磨性能和切削加工的可能性.一般来说,硬度越高,耐磨性能好,但切削加工性能较差.化工设备中的某些相互连接的配合结构,其零部件的硬度有不同的要求,例如,列管式换热器中的管子及管板的连接,当采用胀接时,要求管板的硬度比管子的硬度高,这是由于管子通过胀接固定在管板上时,要求硬度小的管子发生扩张变形实现管子及管板的连接,当管子损坏需要更换时,不至影响管板孔的尺寸和粗造度.又如在螺栓连接法兰密封结构中,要求螺栓的硬度大于螺母的硬度,在装拆时螺母易损而便于更换,同时也可以避免螺栓和螺母咬死.5.高温下材料的机械性能金属材料机械性能随温度升高而发生变化,铜\铝等材料,温度升高,其强度降低,塑性得高.但对于低碳钢,温度升高时,材料的强度也升高,当温度超过350℃以后,强度下降,塑性提高.金属材料在高温和应力共同作用下会产生不可回复的变形,其应变量随时间的延长而增加,这种现象称为材料的蠕变.材料在高温条件下抵抗发生蠕变的能力,用材料的蠕变极限0或持久极限0表示. 0是材料在恒定高温下,经历10万小时发生蠕变断裂时的应力.高温时, 0或0是确定材料许用应力的依据之一.二、耐蚀性能化工生产中所处理的物料,大多是有腐蚀性的.介质的腐蚀性能通常是选材的主要依据.根据介质的腐蚀特点,合理选择材料,关系到设备是否能安全运行\使用寿命\产品质量及环境污染等问题.三、物理性能金属材料的物理性能指导热系数\线膨胀系数\密度\熔点及导电性等.材料在不同的使用场合,对其物理性能要求不同.例如,用作传热表面的材料,必须考虑材料的导热性能,对衬里或复合钢板所制设备,应尽量使不同材料的线膨胀系数相等或接近.四、加工工艺性材料的加工工艺性有可焊性、可锻性、可铸性、切削加工和热处理性能等.对化工设备用材的加工工艺性要求,取决于设备的结构和加工方式.例如,用板材制造设备的壳体时,要求材料具有良好的塑性、良好的切削加工性能和焊接性能等.化工设备常用材料一、碳素钢碳素钢由铁和碳两种基本元素组成,是工程上广泛使用的一种金属材料.根据钢材的质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢.1.普通碳素结构钢这类钢含硫、磷等杂质较多,是质量不太高的钢种.钢的强度不高,但成本较低.这类钢材按不同的质量保证条件分为A、B、C、D四个等级.钢的牌号由代表钢材屈服极限的字母、屈服极限值、质量等极和脱氧方法符号四部分组成.如Q235,表示该钢种屈服极限值为235,质量等级为A 级,“F”表示治炼过程中脱氧不完全(沸腾钢).如果脱氧完全的为值静钢,牌号组成表示中可以不表示,如Q235.普通碳素结构钢可用来制造常压\低压及外压设备的壳体,也可制作设备的零部件如支座、法兰、螺栓和螺母等.例如Q235:适用设计压力p≤0.6,使用温度0～250℃,壁厚不超过12的容器用材;Q235:适用设计压力p＜1.0,使用温度0～350℃,壁厚不超过16容器用材.2.优质碳素结构钢这类钢所含硫、磷杂质较少(S≤0.04≤0.4%),治炼工艺较严格,质量好,强度较高,成本比普通碳素结构钢高.钢的牌号用钢中平均含碳量的万分之几表示,如20,表示平均含碳量为0.20%的优质碳素结构钢.对于某些行业用钢,则在数字后加上相。

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