过程设备设计
过程设备设计知识点
过程设备设计知识点过程设备设计是工程设计领域中一个重要的专业领域，它涉及到工业生产中的各种设备和系统的设计和优化。
在实际的过程设备设计中，有一些知识点是十分重要的，下面将介绍其中的一些。
一、工艺流程图工艺流程图是过程设备设计的基础。
它是通过图形的形式来表示工业生产的过程流程、设备及其操作方式、原料输入和产品输出等信息。
在设计工艺流程图的时候，需要考虑到整个生产过程的连续性和稳定性，并且合理安排设备的布局和连接方式，以便实现高效的生产。
二、设备选择与设计在过程设备设计中，设备的选择和设计是至关重要的。
首先，需要根据工艺要求和产品规格选择适合的设备类型；其次，需要考虑到设备的性能指标，如容量、转速、温度等；最后，需要进行设备的详细设计，包括结构设计、材料选取和加工工艺等方面。
三、安全性设计在过程设备设计中，安全性设计是一个非常重要的方面。
需要考虑到设备在运行过程中的安全性能，包括设备的稳定性、可靠性和防护措施等。
同时，还需要考虑到设备的维护和修理方便性，以确保设备在出现故障时能够及时修复，减少生产中的停工时间。
四、能耗与效率在过程设备设计中，能耗与效率也是需要考虑的重要因素。
需要通过合理的设计和优化来减少能耗，并提高生产的效率。
其中，可以通过改进设备的结构和材料，优化工艺流程，以及采用先进的节能技术等方式来实现。
五、环境友好设计过程设备设计要兼顾环境保护的要求。
需要考虑到设备在运行过程中可能产生的废气、废水、废固等污染物的排放问题，并采取相应的措施进行处理和净化，以确保符合环保法规和标准。
六、自动化与智能化随着科技的进步，过程设备设计也逐渐实现了自动化与智能化。
在设计过程中，需要考虑到设备的自动化控制和智能化管理，以提高生产的自动化程度和生产的智能化水平，并降低人工操作的难度和疲劳度。
总结：过程设备设计是一个涉及广泛且复杂的专业领域，需要综合运用各种知识和技术。
本文主要介绍了工艺流程图、设备选择与设计、安全性设计、能耗与效率、环境友好设计以及自动化与智能化等知识点。
过程设备设计课件ppt
机械力学基础
了解并掌握静力学的基本概念 和方法，如力的合成与分解、 力矩与力偶等。同时掌握材料 力学的基本概念和方法，如拉 伸、压缩、弯曲等基本变形。
机械材料与工艺
了解并掌握常用机械材料的种 类、性能和用途，如钢、铸铁 、有色金属等。同时掌握机械 零件的加工工艺和方法，如铸
造、锻造、焊接等。
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THANKS
础和依据。
行业标准
各行业根据自身特点和发展需求 ，制定的一系列行业标准。
企业标准
企业根据自身实际情况和需求，制 定的企业标准。
过程设备材料及选型
1 2
过程设备材料的分类及特点
根据不同的使用环境和要求，选择合适的材料 。
材料选择的原则和方法
根据设备的具体使用条件、工艺要求、操作环 境等因素综合考虑，选择适合的材料。
06
总结与展望
总结：过程设备设计的关键要素与优化方向
关键要素
过程设备设计涉及的关键要素包括材料选择、结构设计、 制造工艺、操作条件确定、安全可靠性评估等方面，这些 要素对于设备的性能、质量和安全性都有重要影响。
制造工艺
制造工艺的选择对于过程设备的性能和质量也有重要影响 。在制造过程中，需要采用先进的加工设备和制造技术， 确保设备的精度和表面质量。
过程设备是工业生产中的重要组成部分，设计过程需要遵循一定 的原则和标准。
过程设备设计的任务和目标
通过对设备的设计，实现生产过程的优化、节能和安全。
过程设备设计的基本流程
从需求分析到方案设计、详细设计、施工图绘制等环节。
过程设备设计标准规范
国家标准
国家制定的有关过程设备设计 的标准规范，是设计工作的基
过程设备设计期末考卷及答案
过程设备设计期末考卷一、选择题（每题2分，共20分）1. 过程设备设计的主要目的是（）。
A. 提高设备性能B. 降低生产成本C. 保证设备安全D. 满足生产工艺要求2. 下列哪种设备不属于过程设备？（）A. 反应釜B. 蒸馏塔C. 风机D. 泵3. 过程设备设计的基本原则不包括（）。
A. 安全性B. 可靠性C. 经济性D. 实用性A. 生产能力B. 操作压力C. 设备材质D. 设备形状5. 下列哪种设备适用于高温、高压工况？（）A. 球罐B. 圆柱形储罐C. 立式储罐D. 卧式储罐6. 过程设备设计中，下列哪种应力属于一次应力？（）A. 温差应力B. 外压应力C. 重力应力D. 装饰应力A. GB 150B. ASMEC. JB 4732D. API8. 在过程设备设计中，下列哪种因素对设备的疲劳寿命影响最大？（）A. 材料性能B. 设备尺寸C. 工作温度D. 工作压力9. 下列哪种设备密封形式适用于有毒、易燃介质？（）A. 填料密封B. 垫片密封C. 橡胶密封D. 齿轮密封10. 过程设备设计中，下列哪种结构不利于设备的散热？（）A. 折流板B. 挡板C. 支承D. 拉杆二、填空题（每题2分，共20分）1. 过程设备设计的主要内容包括：____、____、____、____和____。
2. 压力容器的设计压力分为三个等级：____、____和____。
3. 设备的公称直径是指____的直径。
4. 过程设备设计中，常用的焊接方法有：____、____、____和____。
5. 在设备设计中，为了保证设备的强度和稳定性，通常需要对____、____、____和____等部位进行加强。
6. 设备的腐蚀裕量应根据____、____和____等因素确定。
7. 过程设备设计中，常用的法兰标准有：____、____和____。
8. 设备的绝热层分为____、____和____三个等级。
9. 设备的抗震设计应考虑____、____和____等因素。
过程设备设计课程设计
过程设备设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握过程设备设计的基本原理，理解设备设计在工程实践中的应用。
2. 使学生了解过程设备设计中涉及的力学、材料科学、热力学等基础知识，并能运用这些知识分析设备结构及工作原理。
3. 帮助学生掌握过程设备设计的相关标准和规范，提高他们对工程质量的把控能力。
技能目标：1. 培养学生运用CAD等软件进行过程设备设计的能力，提高其图纸绘制和设计表达水平。
2. 让学生通过课程学习，能够独立完成小型过程设备的设计方案，包括设备选型、工艺参数计算等。
3. 培养学生运用工程计算软件进行设备强度、稳定性等计算的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程设备设计的兴趣，激发他们探索新知识、新技术的热情。
2. 培养学生的团队协作精神，提高他们在项目实施过程中的沟通、协作能力。
3. 强化学生的工程伦理观念，使他们认识到工程质量对社会、环境和企业的重要性，树立良好的职业操守。
本课程针对高年级学生，具有较强的实践性和应用性。
通过本课程的学习，使学生能够将所学理论知识与实际工程相结合，提高解决实际问题的能力。
在教学过程中，注重培养学生的动手操作能力和创新意识，使他们在掌握基本知识技能的同时，形成积极的情感态度和价值观。
课程目标具体、可衡量，为后续教学设计和评估提供了明确的方向。
二、教学内容1. 过程设备设计基本原理：包括设备设计的基本概念、设计原则、设计流程等，对应教材第1章内容。
2. 过程设备结构与工作原理：分析常用过程设备（如反应釜、塔器、换热器等）的结构特点、工作原理及设计要点，对应教材第2章内容。
3. 过程设备设计相关基础知识：涵盖力学、材料科学、热力学等基础知识在过程设备设计中的应用，对应教材第3章内容。
4. 设备设计相关标准和规范：介绍我国过程设备设计的相关标准和规范，强调工程质量与安全，对应教材第4章内容。
5. 设备设计软件应用：学习CAD等软件在过程设备设计中的应用，进行图纸绘制和设计表达，对应教材第5章内容。
过程设备设计课程设计
过程设备设计课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握过程设备设计的基本原理和方法，能够运用这些知识对简单的工业过程进行设备设计。
具体目标如下：1.掌握设备设计的基本概念和术语。
2.了解常见的过程设备类型和结构。
3.学习设备设计的主要原则和方法。
4.熟悉设备设计的相关标准和规范。
5.能够运用基本原理进行设备设计计算。
6.能够根据设计要求选择合适的材料和结构。
7.能够进行设备强度和稳定性的校核。
8.能够使用相关设计软件进行设备设计。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和解决问题的能力。
2.培养学生的团队合作精神和沟通协调能力。
3.培养学生的工程伦理观念和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.设备设计的基本概念和术语，包括设备的设计、制造、使用和维护等方面。
2.常见的过程设备类型和结构，如反应器、换热器、泵和压缩机等。
3.设备设计的主要原则和方法，包括设计的要求、步骤和常用的设计方法。
4.设备设计的相关标准和规范，如GB、ISO等标准。
三、教学方法为了实现教学目标，我们将采用以下几种教学方法：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握设备设计的基本概念和方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解设备设计的具体应用和注意事项。
3.实验法：通过实验操作，使学生掌握设备的实际使用和维护方法。
4.讨论法：通过分组讨论，培养学生的团队合作精神和沟通协调能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的设备设计教材，作为学生学习的主要参考资料。
2.参考书：提供相关的设备设计参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣和效果。
4.实验设备：准备相关的实验设备，让学生能够亲自动手操作，提高实际操作能力。
五、教学评估本课程的评估方式将包括以下几个方面，以保证评估的客观性和公正性：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的积极参与程度和思考能力。
过程设备设计方法与应用
过程设备设计方法与应用一、引言过程设备是指在化工、石化、制药等工业领域用于进行物质转化或物质分离的设备，如反应器、蒸馏塔、萃取塔等。
过程设备的设计是确保工业生产过程能够高效、安全地进行的关键环节。
本文将介绍过程设备设计的方法与应用。
二、过程设备设计方法1. 确定设计目标：在过程设备设计之初，需要明确设计目标，包括产量、纯度、能耗等指标。
根据不同的需求，采取不同的设计方案。
2. 进行物料平衡计算：物料平衡计算是过程设备设计的基础。
通过对物质在设备内的流动和转化进行分析和计算，确定物料的输入、输出以及各个流程的物料流量。
3. 进行能量平衡计算：能量平衡计算是确保过程设备能够正常运行的关键。
通过对能量的输入、输出进行计算，确定设备所需的热量或制冷量，从而选择合适的加热或冷却方式。
4. 选择适当的材料：在过程设备设计中，选择适当的材料能够提高设备的耐腐蚀性、耐高温性和机械强度。
根据工艺要求和环境条件，选择合适的材料，如不锈钢、玻璃钢等。
5. 进行设备的结构设计：设备的结构设计包括设备的形状、尺寸和布局等。
需要考虑设备的易操作性、易维修性和安全性。
6. 进行设备的传热、传质和流体力学计算：通过传热、传质和流体力学计算，确定设备内部的温度、浓度和流速等参数，以确保设备的正常运行和物质转化效率。
7. 进行设备的强度计算：设备的强度计算是确保设备能够承受内部和外部压力的关键。
通过强度计算，确定设备的壁厚、支承结构等参数，以保证设备的安全性。
8. 进行设备的安全评估：设备的安全评估是确保设备在正常运行和异常情况下能够保持安全的关键。
通过安全评估，确定设备的安全阀、泄漏控制装置等，以防止事故的发生。
三、过程设备设计的应用1. 化工工业：在化工工业中，过程设备设计应用广泛。
例如，反应器的设计可以通过控制反应条件和催化剂的选择来提高反应效率和产物纯度。
蒸馏塔的设计可以通过优化塔板布置和塔顶温度来提高分离效果。
2. 石化工业：在石化工业中，过程设备设计是确保石油加工和化学品生产的关键。
过程设备设计要点
过程设备设计要点过程设备设计是指根据工艺流程要求和产品质量要求，确定、设计和优化工厂内各种过程设备的功能和结构。
在过程设备设计过程中，需要考虑各种因素，包括工艺要求、安全要求、可靠性、经济性、环保要求等。
本文将阐述过程设备设计的要点，以帮助工程师更好地设计和优化过程设备。
1. 工艺流程要求在进行过程设备设计时，首先需要了解工艺流程要求。
这包括工艺流程的各个步骤、操作条件、物料流动和转化过程等。
了解工艺流程要求可以帮助设计师更好地理解设备的功能和性能需求，从而进行合理的设计。
2. 设备选型在过程设备设计中，设备选型是一个非常重要的环节。
合适的设备选型可以保证设备在工艺过程中的可靠运行和高效性能。
设备选型需要综合考虑工艺要求、设备性能参数、工艺材料、成本和可靠性等因素，并选择最合适的设备类型和规格。
3. 设备布局设备布局是指将各个过程设备按照合理的顺序和位置进行布置，以确保工艺流程的顺畅和高效。
在进行设备布局时，需要考虑设备之间的物料流动、能量传递、操作和检修等方面的要求。
同时，还需要合理考虑设备之间的距离、空间和通道等因素，以确保操作、维修和清洁的便利性。
4. 设备尺寸和容量计算设备尺寸和容量的计算是过程设备设计中的重要一环。
设备尺寸和容量的计算需要考虑工艺参数、物料流量、反应速率、传热和传质等因素，并参考标准和经验数据。
合理的设备尺寸和容量计算可以确保设备在工艺过程中的正常运行和良好的性能。
5. 设备材料选择设备材料选择是过程设备设计中的关键一环。
不同的工艺和工作环境对设备材料有不同的要求。
合适的设备材料选择可以保证设备在工艺过程中的耐腐蚀性、耐高温性、耐压性、可焊接性等方面的要求。
在进行设备材料选择时，需要综合考虑材料的性能、成本、可获得性和可加工性等因素。
6. 安全和环保考虑过程设备设计必须充分考虑安全和环保要求。
安全设计包括设备的结构强度、防爆性能、防腐措施等方面的要求。
环保设计包括设备的废物处理、废气处理、噪声控制等方面的要求。
过程设备设计知识点总结
过程设备设计知识点总结过程设备设计是指在工业生产过程中，根据产品的工艺要求以及工艺参数，设计出适用于生产过程的设备与装置。
其目的是通过合理的设备设计，实现生产过程的高效、安全和可持续发展。
本文将从设备选型、设备尺寸设计、设备材料选择等多个方面进行知识点总结。
1. 设备选型：在进行设备选型时，需要综合考虑产品的工艺要求、生产能力、成本等因素。
首先要明确产品的生产工艺流程，并根据工艺要求选择合适的设备类型，例如反应釜、蒸馏塔、搅拌罐等。
其次，根据生产量和效率要求确定设备的尺寸和型号。
此外，还要考虑设备的可靠性、维护便捷性以及对环境的影响等因素。
2. 设备尺寸设计：设备尺寸设计是指根据工艺要求和流体特性，确定设备的尺寸参数。
在进行设备尺寸设计时，需要考虑以下几个方面：首先，根据工艺流程中的液体或气体流量，确定设备的容积或处理能力；其次，根据流体的物性参数，计算出设备的传热面积和传质面积；最后，根据设备的结构特点和操作要求，确定设备的尺寸参数，如高度、直径、壁厚等。
3. 设备材料选择：设备材料的选择对于生产过程的安全性和稳定性至关重要。
在进行设备材料选择时，需要考虑以下几个因素：首先，要了解所处理物料的性质，包括温度、压力、腐蚀性等；其次，要考虑材料的耐腐蚀性、疲劳性和可焊接性等性能；最后，要根据工艺要求和成本因素确定合适的材料，常用的材料包括不锈钢、碳钢、玻璃钢等。
4. 安全措施：在过程设备设计中，安全是至关重要的。
设计人员需要充分考虑设备的安全性，以确保生产过程的顺利进行。
在设备设计中，需要采取以下安全措施：首先，确保设备具有足够的强度和稳定性，能够承受预期的工艺参数和负荷；其次，设备应具备安全阀、压力表、温度传感器等安全装置，并保证这些装置的准确性和可靠性；此外，还需要考虑应急处理措施，如泄漏、火灾等意外事故的处理方式。
5. 能耗与节能：在过程设备设计中，节能是一个重要的考虑因素。
设计人员应针对具体的生产工艺，采取有效的节能措施。
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3.4.1 压力容器用钢的基本要求 3.4.2 压力容器钢材的选择
过程设备设计
2
3.4 压力容器材料选择
3.4 压力容器材料选择
过程设备设计
教学重点： 压力容器钢材的选择。
教学难点： 压力容器钢材的选择。
3
3.4 压力容器材料选择
3.4 压力容器材料选择
压力容器材料多种多样
5
3.4 压力容器材料选择
3.4.1 压力容器用钢的基本要求
过程设备设计
一、化学成分
钢材化学成分对其性能和热处理有较大的影响。
1、碳
碳含量
强度增加 可焊性
焊接时易在热影响区出现裂纹
压力容器用钢的含碳量一般不应大于0.25%。
2、钒、钛、铌等
在钢中加入钒、钛、铌等元素， 可提高钢的强度和韧性。
6
3.4 压力容器材料选择
3.4.2 压力容器钢材的选择
过程设备设计
压力容器零件材 料选择综合考虑
压力容器的使用条件 零件的功能和制造工艺 材料性能 材料使用经验（历史） 材料价格 规范标准
15
12
3.4 压力容器材料选择
3.4.1 压力容器用钢的基本要求
三、制造工艺性能
过程设备设计
◇冷加工的要求 制造过程中进行冷卷、冷冲压加工的零部件要求钢材有良好的 冷加工成型性能和塑性，其断后伸长率δ5应在15～20%以上。 为检验钢板承受弯曲变形能力，一般应根据钢板的厚度，选用 合适的弯心直径，在常温下做弯曲角度为1800的弯曲实验。试 样外表面无裂纹的钢材方可用于压力容器制造。
钢——用的最多 有色金属 非金属 复合材料等
过程设备设计
4
3.4 压力容器材料选择
过程设备设计
3.4.1 压力容器用钢的基本要求
压力容器用钢 的基本要求
较高的强度 良好的塑性、韧性、制造性能和与介质相容性
改善钢材性能的途径
化学成分的设计 组织结构的改变 零件表面改性
本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分析。
11
3.4 压力容器材料选择
3.4.1 压力容器用钢的基本要求
过程设备设计
Akv
夏比V型缺口冲击吸收功Akv，能较好地反映材料的韧性， 与断裂韧性有较好的数值联系，世界各国压力容器规范
标准都对Akv提出了要求。
如16MnR钢板，要求在00C时的横向（指冲击试件的取样 方向）Akv不小于31J。当使用温度低于或等于-200C时， 需要考虑低温冲击韧性，并根据应力水平、设计温度和 厚度，确定夏比V型缺口冲击试验温度和Akv的指标。
Ni Cu 15
Cr
Mo 5
V
式中的元素符号表示该元素在钢中的百分含量
过程设备设计
一般认为，Ceq 小于0.4%时，可焊性优良；Ceq 大 于0.6%时，可焊性差。中国目前对压力容器用钢尚未 规定碳当量要求，但上述计算碳当量的公式对分析焊 接裂缝的敏感性具有一定的参考价值。
14
3.4 压力容器材料选择
第三章 压力容器用材以及环境和时间
对其材料性能的影响 MATERIALS FOR PRESSURE VESSELS AND INFLUENCES OF ENVIRORMENT AND TIME ON PROPERTIES OF THESE MATERIALS
第四节 压力容器材料选择
1
3.4 压力容器材料选择
因此，与一般结构钢相比，压力容器用钢对硫、磷、氢等有害 杂质元素含量的控制更加严格。
例如，中国压力容器用钢的硫和磷含量分别应低于0.020%和
0.030%。随着冶炼水平的提高，目前已可将硫的含量控制在
0.002%以内。
7
3.4 压力容器材料选择
3.4.1 压力容器用钢的基本要求
过程设备设计
化学成分对热处理也有决定性的影响， 如果对成分控制不严，就达不到预期的 热处理效果。
3.4.1 压力容器用钢的基本要求
过程设备设计
3、S、P是钢中最主要的有害元素
硫——能促进非金属夹杂物的形成，使塑性和韧性降低。 磷——能提高钢的强度，但会增加钢的脆性，特别是低温脆性。
将硫和磷等有害元素含 量控制在很低水平，即 大大提高钢材的纯净度
可提高钢材的韧性、抗应 变时效性能、抗回火脆化 性能、抗中子辐照脆化能 力和耐腐蚀性能。
力学性能决定力学行为
9
3.4 压力容器材料选择
过程设备设计
钢材的力学性能主要是表征强度、韧性和塑性变形能力的 判据，是机械设计时选材和强度计算的主要依据。
a、压力容器设计中，常用的强度判据 b、压力容器设计中，常用的塑性判据
包括抗拉强度бb 屈服点бs 持久极限 蠕变极限
疲劳极限б-1 断后伸长率δ5
断面收缩率
c、压力容器设计中，常用的韧性判据
冲击吸收功Akv 韧脆转变温度
断裂韧性
10
3.4 压力容器材料选择
3.4.1 压力容器用钢的基本要求
韧性 临界裂纹尺寸的大小主要取决于钢的韧性。
过程设备设计
如果钢的韧性高，压力容器所允许的临界裂纹尺寸就越大，安 全性也越高。
为防止发生脆性断裂和裂纹快速扩展，压力容器常选用韧性好 的钢材。
8
3.4 压力容器材料选择
二、力学性能
3.4.1 压力容器用钢的基本要求
过程设备设计
材料的力学行为— 由于载荷（如载荷种类、作用方式等）和应力 状态的不同，以及钢材在受力状态下它所处的
工作环境的不同，钢材受力后所表现出的不同
行为，称为材料的力学行为。
钢材的力学行为，不仅与钢材的化学成分、组织结构有关，而 且与材料所处的应力状态和环境有密切的关系。
◇焊接的要求 可焊性是指在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的 难易程度。钢材的可焊性主要取决于它的化学成份。
碳——其中影响最大的是含碳量。含碳量愈低，愈不易产生裂
纹，可焊性愈好。
13
3.4 压力容器材料选择
3.4.1 压力容器用钢的基本要求
合金元素——影响通常是用碳当量Ceq来表示。
Ceq
C
Mn 6