1、例 题 ： 一 个 合 成 氨 生 产 工 艺 流 程 图 如 下 所 示 ： 已 知. 反 应 器 1中 N2的 转 化 率 为 10 ；图 中 组 成 均 为 摩 尔 分 率 ；5号 流 股 为 液 相 外 ， 其 余 均 为 气 相 流 股 ；. 除 分 离 器 外 ， 其 它 单 元 均 为 绝 热 操 作 ；. 两 反 应 器 中 均 只 有 一 个 反 应 ：N2 3H22NH3要 求 ： . 做 过 程 的 自 由 度 分 析 ；. 指 出 衡 算 计 算 的 计 算 顺 序 。NH32-50425 进 料150N2.25H0.7反 应 器 2 反 应 器 1混 合 器换 热 器
2、分离器2 83 74256 N2 0.25H.7504dQ/dt 553流 程 自 由 度 分 析 结 果 一 览 表000000000000已 知 附 加 式 数 005001101021已 知 单 元 变 量 数 +2+2 1+5+4+4+4+4+3+4+1+1自 由 度 318314312021已 知 流 股 变 量 数 1511111HB方 程 数331233333333MB方 程 数 217101102121单 元 变 量 数 7524189188675流 股 变 量 数 CBMBCBCBMBCBCBMBCBMBCBMB整 体 OB过 程分 离 器换 热 器混 合 器反 应 器 2反
3、 应 器 1 回 流 程 图显 然 是 一 个 弹 性 设 计 ， 必 须 挑 选 一 个 流 股 的 流 量 作 为 计 算 基 准 。最 好 选 F7 10mol/h为 计 算 基 准 。计 算 基 准 1 1 1-1-1-1自 由 度 00 3+3+40从 自 由 度 分 析 结 果 看 ， 应 该 先 解 反 应 器 1的MB， 再 解 其 CB（ HB） ， 而 且 完 全 求 解 。综 上 分 析 结 果 ， 得 到 一 个 完 全 求 解 的 衡 算 序 列 ：反 应 器 1MBN2 0.25H.750NH32-50425 进 料150N2.25H0.7反 应 器 2 反 应 器
4、 1混 合 器换 热 器分离器2 83 742564dQ/dt 553() (3)(3) (3)(3) (2)(2)(2)反 应 器 1HB混 合 器 CB反 应 器 2CB换 热 器 HB分 离 器 MB分 离 器 HB具 体 求 解 ： 略示例 1：两根直管的重叠a、从管道的一边折断 b、从两头往中间折断示例 2：直管与弯管的重叠(1)直管在前 (2)弯管在前用折断显露法表示的多根管道重叠的平面图1 2 4多条直管在平面图上的重叠 4 条直管的平面图、正立面图和左侧立面图如下图所示。例:烃类热裂解产物的组成如下：要求用蒸馏方法将此混合物分离为 6 个产品：氢-甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和
5、重组分。试确定蒸馏的流程方案。例：对于如图所示的过程，试确定分离顺序。要求分离出 A,C,BDE,FACBDEF化 工 厂 设 计 的 工 作 程 序开 发 成 果 ， 资 源 条 件 产 品 需 求 发 展 规 则编 写 设 计 任 务 书 （ 并 经 主 管 部 门 认 可 ）施 工 设 计 ， 提 出 预 算主 管 部 门 进 行 评 价 扩 大 初 步 设 计 ， 提 出 总 概 算组 织 施 工 ， 制 定 开 车 方 案项 目 建 议 书 主 管 部 门 进 行 筛 选 可 行 性 研 究 报 告主 管 部 门 进 行 评 价 终 止否是是 是终 止否投 料 试 车 。 考 核 验
6、 收否终 止是读图举例：读列管式固定管板换热器装配图 1、概括了解 从标题栏、明细栏、技术特性表等可知，该设备的名称是列管式固定管板换热器，用途是使两种不同温度的物料进行热量交换，其规格为 DN7004000（壳体内径换热管长度） ，换热面积 F=116m2，绘图比例 1:10，由 25 种零部件所组成，其中有 14 种标准件。换热器管程内的介质是水，工作压力为 0.4MPa，工作温度为 3237，壳程内介质是物料丙烯丙烷，工作压力为 1.6MPa，工作温度为 4440，换热器共有 5 个接管，其用途、尺寸见管口表。该设备采用了 1 个主视图、2 个剖视图、2 个局部放大图和 1 个示意图。
7、2、详细分析（1）视图分析图中主视图采用全剖视以表达换热器的主要结构及各管口和零部件在轴线方向的位置和装配情况；主视图还采用了断开画法，以省略中间重复结构，简化作图；换热器内部的管束也采用了简化画法，仅画出一根，其余均用中心线表示。AA 剖视图表示了各管口的周向方位和换热管的排列方式。 BB 剖视图补充表达鞍座的结构形状及安装等有关尺寸。局部放大图、表达管板与有关零件之间的装配连接关系。为了表示出件 12 拉杆的投影，将件 11 定距管采用断裂画法。示意图用以表达折流板在设备轴线方向的排列情况。（2）装配连接关系分析该设备筒体（件 14）和管板（件 6） ，封头（件 1）和容器法兰（件 4）的
8、连接都采用焊接，具体结构见局部放大图；各接管与壳体的连接，补强圈与筒体及封头的连接均采用焊接；封头与管板采用法兰连接；法兰与管板之间放有垫片（件 5）形成密封，防止泄漏；换热管（件 15）与管板的连接采用胀接，见局部放大图。拉杆（件 12）左端螺纹旋入管板，拉杆上套入定距管用以固定折流板之间的距离，见局部放大图；折流板间距等装配位置的尺寸见折流板排列示意图；管口轴向位置与周向方位可由主视图和 AA 剖视图读出。（3）零部件结构形状分析 设备主体由筒体（件 14） 、封头（件 1）组成。筒体内径为 700，壁厚为 6，材料为Q235，筒体两端与管板焊接成一体。左右两端封头（件 1）与法兰（件 4
9、）焊接，通过螺栓与筒体连接。换热管（件 15）共有 360 根，固定在左、右管板上。筒体内部有弓形折流板（件13）14 块，折流板间距由定距管（件 11）控制。所有折流板用拉杆（件 12）连接，左端固定在管板上（见放大图） ，右端用螺栓锁紧。折流板的结构形状需阅读折流板零件图。鞍式支座和接管法兰均为标准件，其结构、尺寸需查阅有关标准确定。管板有零件图，其结构形状可阅读零件图。（4）了解技术要求 从图中的技术要求可知：该设备按钢制压力容器 （GB1501998）进行制造、试验和验收，采用电弧焊、制造完成后，除进行水压试验外，还需进行气密性试验。3、归纳总结通过上述分析可知：换热器的主体结构由圆柱形筒体和椭圆形封头构成，其内部有360 根换热管和 14 块折流板。设备工作时，冷却水自接管 a 进入换热管，由接管 d 流出；温度高的物料从接管 b进入壳体，经折流板曲折流动，与管程内的冷却水进行热量交换后，由接管 e 流出。
