修改过程装备与控制工程专业英语翻译.doc

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1、Unit 16 压力容器及其部件压力容器时不泄露的容器。它们有各种尺寸。最小的直径不到一英寸，最大的直径能达到150英尺甚至更大。某些是埋在地下或海洋深处，多数是安放在地上或支撑在平台上，还有一些实际上是在航天飞行器中的贮槽和液压装置中。 由于内部压力，容器被设计成各种形状和尺寸。内部的压力可能低到1英寸，水的表面压力可能达到多磅。普通的单层表面建筑压力是15到5000磅，虽然有很多容器的设计压力高出或低于这个范围。ASME锅炉和压力标准中第八卷第一节指定一个范围从15磅在底部到上限，然而，内部压力在3000磅以上，ASME标准，第八卷第一节，指出考虑特殊设计的情况是必要的。 压力容器的典型部

2、件描述如下： 圆柱壳体 在石化工业中对于结构压力容器圆柱壳体是经常被用到的，它是很容易制造、安装并且维修很经济。虽然在一些场合应用载荷和外压控制，要求的厚度通常由内压决定。其他因素如热应力和不连续压力可能有要求厚度决定。 成型的封头 许多的端封头和过度部分有设计工程师选择。用一种结构相对另一种依靠很多因素，如成型方法、材料成本、和空间限。一些经常应用的成型封头是： 带凸缘的封头 这些封头通常在较低压力的压力设备中，例如汽油罐和锅炉。有些也应用在较高压力的但是较小直径的设备中。设计和结构的许多细节在ASME标准，第八卷第一节中给出。 半球形封头 通常，在一个给定温度和压力下半球形的要求厚度是相同

3、直径和材料圆柱壳体的一半。假如我们用镍和钛昂贵的合金建造实心或覆盖形半球形封头，这样是很经济的。假如使用碳钢，然而，由于这高价的制造费用就不比凸缘形和碟形的封头经济。半球形封头经常通过部分三角形结构加工，也可以通过旋转法或施压法加工。由于半球形封头比与它们连接的圆柱壳体薄，所以在封头与壳体连接区域必须是等高的，以便减小不连续区域的影响。 椭圆与准球形封头 这样的封头是十分普遍的在压力容器中。它们的厚度与连接壳体是一样的。这就简化了焊接安装的工作。因此，由于这边意外的区域所需的厚度小于封头的实际厚度，多余的部分就可以用于这些区域内接管的补强。许多工厂都可以提供不同直径和厚度的封头而且在价格上有很

4、强的竞争力。 锥型和准锥形封头 这些封头可以用在料斗和塔的底部挡板上，而且它们也可用做不同直径圆柱的过渡区域。由于在链接区存在不平衡力，所以必须把圆锥到圆柱的链接区考虑成圆锥形设计的一部分。因为这些较大的力，ASME标准，八卷一节中，规定锥形内部施加压力顶角限制成小于30度。 盲法兰盖，盖版，和法兰 一个较为常用的压力容器封头是无支撑的平封头或平盖。这可能由完整壳体组成或由整体焊接而成，也可能由螺栓或快速开关装置与整体连接。可能是圆形、方形、矩形或其他形状。这些使用螺栓和垫片连接的平封头称为法兰盖。通常，在两个法兰之间放一个垫片，由螺栓将两个法兰相连。虽然法兰可能是圆形或非圆形的，但是它们有相

5、同的厚度。 开口和接管 所有的过程容器都需要有开口来使物料进出。对于一些容器，物料是大量的或内部空间经常变化的，通常通道是由把整个封头或一部分移走而形成的。然而，对于大多数容器，物料是通过封头筒体上的开口进出的,这些开口与接管和管线相连接的。除了这些，还需要其他的开口，例如人进入容器的人孔。另外一些从外面检测容器的手孔的开口也是必要的,另外,一些清理容器的和排放的开口也是必需的。这些开口不总是有一个接管被安装在开口。有时挡板上有一个人孔盖或或手孔盖,这些直接被焊接或用螺栓连接在容器上。 支撑 大多数立式容器由裙座支撑。由于它们转移剪切力形成的载荷,所以裙座是经济的。它们总是通过地脚螺栓和支撑板

6、把载荷传递到地基上。腿式支座容器是较轻的，并且支脚到容器的底部提供了容易通过的的通道。一个经济的设计是支脚直接连在容器上，并且转移了由剪切产生的载荷。卧式容器通常由鞍座支撑。由于壳体太薄而不能把力传递到鞍座上就需要安装加强环。热膨胀问题应该被考虑。Unit 17 压力容器的设计容器的选择 虽然很多因素决定着容器的选择，但是影响选择的两个基本条件是安全和经济。许多内容都被考虑，像材料的供应，抗腐蚀能力，材料的强度，载荷的类型和大小，安装的地点包括风载荷和地震载荷，制造的地点，容器安装的方位和在设备安装地点劳动力的供给情况。随着特殊压力容器在石油化工和其他工业的广泛应用，恰当材料的选用很快变成一个

7、主要问题。对于容器最常用的材料是碳钢。许多其他特殊材料也被应用在抗腐蚀或者储存液体而材料的性质不降低。材料的替代十分广泛并且表面处理和涂层被广泛应用。设计工程师必须与工艺工程师进行交流，以便所有使用材料有助于容器的整体完整性。对于这些现场安装的容器，与在现场建造的相比，不管容器制造的不利条件如何，必须建立焊缝安全的质量保证。对射线探伤，应力消除，和其他在现场的操作必须做好预先准备。对于那些在低温环境下运行或盛装液体的容器，必须注意保证材料在低温下的抗击能力。为了满足这种特殊性能，容器可能要求特种高合金钢，有色金属，或一些特别的热处理。那种压力容器标注被应用 首先考虑的是，是否在安装地点有压力容

8、器法规。如果有，就按规定标准进行。如果管辖部门已经决定采用ASME规范的第八篇，那么需要确定的只是选用第一分篇还是第二分篇。关于要用第一分篇还是第二分篇有很多观点，但是底线是经济。第一分篇用近似的公式，图表，和曲线图进行简单的计算。第二分篇，在另一方面，用复杂的公式、图表、还有在应力报告中必须被提供的分析设计方法。有时，由于对按第一分篇设计的容器在最低要求之外又增加了许多附加要求，因此按第二分篇设计并选取较高的许用应力可能更为经济。特殊的设计要求 除了所有设备所需的标准信息，例如压力、设计温度、形状和尺寸，很多其他项信息也是必要的并且必须要被记录下来。腐蚀和侵蚀量应该被给出，并且适合材料和保护

9、方法必须被注明。由于所需要的特殊设计细节，盛装液体的类型，像致命的，必须被注明。容器受支撑位置状态，立式或卧式的和支撑地点被必须也被给出，因为受支撑的设备和管线所产生的载荷也要被记录。坐落位置也得给出，因为风、雪、地震的要求可能被确定。冲击载荷和循环条件也要给出。对于ASME标准，第八篇第二分篇，按照AD-160给出是否进行疲劳分析的说明。如果需要进行疲劳分析，这个特殊的周期和载荷也要被给出。另外，设计技术条件要指出是否包括持续的或瞬时载荷。许用应力随着载荷的改变而改变。设计报告和计算 如果在用户的设计条件中包含应力分析计算的话，ASME标准，第八篇第二分篇，规定要求具有一个正规的设计报告。这

10、些计算由一个注册过的在压力容器的设计方面有丰富经验的专业的工程师准备和鉴定。如同用户设计条件一样，制造商的设计报告以及有关制造厂数据报告的证明书都是强制性的。这由制造厂以文件形式保存五年。 材料的说明书 所有的标准都有材料的详细说明和要求，用于描述哪种材料是允许使用的。被允许的这些材料特殊的标准被列出或被限制在被允许的应力值范围内。根据规范和标准，对于一个特殊过程的容器的许用材料是被限制的。例如，仅SA与SB指定的材料才可能用在ASME锅炉和压力容器制造中。安全因子 为了在那个“依据复杂的理论与各种失效模式下得出的精确公式”和“用于确定厚度和压力水准的实际设计公式”之间提供一个安全余量，安全因

11、子被应用在确定各种材料的性能，这种性能决定着许用压力值。安全因子直接与理论和失败模型式相关、和每种规定的特殊规范和每种水平的实际应力被确定和估计的程度有关。纵观世界，多种安全因子被用在材料的设计当中，用于在锅炉、压力容器和管道的设计中建立许用应力。对于这个温度变化达到建立许用应力的蠕变和断裂的温度，这所有得到的许用应力是在屈服强度上确定的。在许多国家，这种因素被应用在经过许多次试验而建立起来的一系列数据上。在其他国家，数据是由低的屈服强度和高的屈服强度决定的。在另外的一些国家，对于设计部件这真正的数据是由多次测试而确定的。部分的设计归因于设计的公式。并不是所有国家用极限拉伸强度作为确定许用应力

12、的标准。Unit 18 蒸馏设备定义 蒸馏是一种基于分离材料的相对挥发度和原始混合物各组分间的相变化为基础的分离过程。举个简单的例子，液体混合物的中易挥发组分通过加热被汽化。留下相对不易挥发的成分作为残液。当一种以上易挥发成分要从其他组分中分离出来，蒸馏与蒸发和干燥稍有不同的是在，收集易挥发成分的方式上，在分离难易程度上，在操作的复杂程度上。通常蒸馏适用于液体混合物。但也有例外，典型的就是木材和煤的干馏，它是从固体中分离液体成分。化学工程的现代科学技术是把蒸馏作为应用几种原理与设计方法的单元操作。不管被处理的材料或是被涉及的行业。蒸馏的设计的趋势是满足工艺的一般需求，而不是各工业的特殊需求。范

13、围 蒸馏设备被制造成各种形状，构造和尺寸，去满足处理特殊的混合物和制造产品的条件要求。所使用的设备类型的选择的选择依据所蒸发材料的物理特性、所达到的分离成度和操作规模大小为基础。选择蒸馏系统的部件尺寸只是依据手册与教科书给出的成熟方法所设计的，但是必须有经验丰富的的蒸馏设备制造厂来调整。目的是指导在设备类型和构造的选择，省去在详细设计方面的说明要求的冗长论述。理论 用来决定分离成度和设计尺寸的蒸馏设备是由蒸发溶液平衡数据、热和材料平衡、允许会发速率、分离率和热传递效率。一种易挥发组分对于从一个不易挥发的残留物中蒸发的间歇操作计算是简单的。无论间歇或连续过程中随着组分的数量变得越多，计算变得更加

14、复杂。虽然读者不能在设备设计中寻找到详细的说明，但是他最好知道进行完整设计所需的信息，这个第一要求是在操作温度和压力范围内的每一种组分物理数据如下（1） 液体的比容（2） 蒸汽的比容（3） 任意一种组分在其他组分的溶解度，假如使用直接蒸汽需要给出在水中的溶解度。（4） 气液比（5） 液体的潜热（6） 液体和蒸汽的联系（7） 表面张力（避免物沫夹带的近似值）（8） 液体和正空的热导性（9） 泡沫特性（10） 对可能结构材料的腐蚀程度蒸馏设备分类 蒸馏设备可以被广泛的分类为间歇操作和连续性操作设备。设备的操作特性，在某种情况下，受完成操作的难易的影响。简单的分离有简单的蒸馏来完成，难得分离由分馏来

15、完成。蒸馏设备的分级先是在表4.1所制造蒸馏设备的运行条件有在一个很大的变化范围，在石油炼制过程中，温度对分离来讲，可以在从较低的液氮到700-800 F范围变化。压力变化在从真空度到1000psi变化。并且流量可以从几加仑到50000加仑每小时变化。分离的变化范围从来自实际不易蒸发的植物油中分离己烷的简单操作到在普通水中分离重水的困难操作。Unit 19 换热器的种类换热器主要是用于冷热流束之间进行换热的设备。换热器中两种冷热流体有独立的通道，并且连续性操作。最通用的广泛的换热器是壳管式换热器，但是在其他场合，各种板式和其他类形的也是重要的并且经济有竞争力或占有优势的。虽然一些其他形式的也被

16、讨论，但是接下来大部分专门讨论壳管式的，主要因为它们的重要性，而且因为他们在文献中记录是最完整的。对于他们的设计具有一定的可信度，从而使他们适于工艺需要。其他类型基本上是带有专利性的，并且多数必须有他们的制造厂来进行工艺设计。板框式换热器 板框式换热器是冲压成紧波纹状的板组装而成的。边缘沟槽中的垫片含有流体，并且引导流体进出板间的间隙。紧凑的空间和波纹的存在导致在板的两侧形成了很高的传热系数，并且是管壳式换热器的几倍，而且板框式换热器的污垢系数较小。换热表面易于清洁使它们特别适合易于结垢的设备，和需要高度清洁的行业，比如食品和制药工业。操作压力和温度受到垫圈材料性能的影响，一般最高压力值为30

17、0 psig，最高温度为400 .。由于较少企业制造板框式换热器，大多数关于板框式换热器的工艺设计资料是带有专利性，但也许可以提供给负责的工程师。摩擦损失和热传递系数板间距和波纹的变化而变化。每个单位面积的抽吸成本比壳管式设备低。用不锈钢制造的设备中，板框式换热器的费用是管壳式的5070%。螺旋型换热器 在螺旋形换热设备中，热流由螺旋原件的中心进入，并且流到外周。冷流体是逆流的。在边缘进入并在中心位置流出。传热系数在两边较高，由于是真正的逆流作用，所以对对数平均温差没有修正，这些因素可能导致所需传热面积是管壳式换热器的20%或更小。螺旋式换热器对于中等压力的高粘性流体比较适合。板翅式换热器 板

18、翅式换热器主要被应用在气体设备中。通常板翅式换热器在单位体积上有1200平方米的换热面，翅片高度3.811.8 mm，翅片的厚度是0. 20. 6 mm,翅片的密度是230700片每米。大的展开面使它单位体积的传热率有可能是管壳式换热器的4倍。板翅式换热器的设计压力高达为80atm。紧凑的空间使他不适合于易于结垢的设备。在工业上说，紧凑式换热器用于低温设备，也适用于与燃气透平相关的高温热回收设备。对于动力设备来说，比如在汽车中，紧凑式换热器有结构紧凑和质量轻的优点。错流和逆流的任何排列形式都是可行的，并且在同一设备中可以安排三种或三种以上的流束。压强降、传热关系式和设计其他方面都有很好的记录。

19、空气冷却器 在这种设备中工艺介质通过翅片管，同时冷却空气由于鼓风机的作用吹过翅片管。考虑空气冷却器的经济性，使它适合于在周围空气和工艺出口之间允许有2540 温差的设备中。当传热速率超过每小时1千万英热时单位时，空气冷却器与水质满足要求且供应量充足时，与水冷却器在经济上不分上下。 套管式换热器 这种换热器是由在一个大管中由密封壳所支撑的中心管组成。直线长度最大不超过20 英尺，否则中心管将下沉并且引起流体在环流区的不均匀分布。一般情况，高压、高温、高密度和腐蚀性的流体运行在内管中，较少要求的流体在环形区运行。当在石油脱蜡和液体结晶过程中，内表面上通常装有刮板。在环状空间的轴向翅片可以提高气体与

20、粘性流体的换热率。当需要更大的换热面积时，几个套管换热器可以并联或串联成一组。近些年来套管式换热器已经基本上落后于管壳式换热器所取代。在以下情况下，可以考虑使用套管式换热器。（1） 当壳侧换热系数小于管侧系数时，这时壳侧系数可以与管侧相比了（2） 由于在套管式换热器中实现了真正意义上的逆流传热，所以就能避免多壳程的管式换热器造成的温度交叉（3） 在环行区比在大直径壳体中承受高压更经济（4） 而与开放式壳体换热器相比，当我们的换热器表面仅仅需要100 200 平方英尺换热面，我们套管式换热器有较高的经济性壳管换热器 这种换热器将在以后几章讨论。Unit 20 反应器的类型 在某些时候，几乎每种储

21、存设备，从混合喷嘴、离心泵，精制塔到管件，都可以当做化学反应器。这篇介绍主要类型反应器的一般特征。反应器最明显的区别是间歇性和连续性操作模式，还有互相接触的相的类型。当反应时间长或日产量很少时，主要采用间歇操作过程。同一个间歇设备在不同时间生产多种产品。否则，间歇操作不能比连续操作来的更经济。以一天或者更长时间生产为基础，带有合适的平衡箱的一个或者多个间歇反应器可以用来模拟连续性操作。通常，当含有多相的混合物，界面上的质量传递速度限制着混合物的转换率。因此需要较大的接触面。因此，固体反应物和催化剂被磨得很细，通过机械搅拌，在填料塔或板式塔或在离心泵中，流体进行强制接触。由搅拌和泵的抽吸作用，反

22、应物通过传热表面快速的转变，也增强传热并且减小有害的温度梯度，。搅拌槽 搅拌槽是最常见的一种间歇型反应器。最初，搅拌用于来使是物料初步混合，从而维持搅拌时物料的均匀性，并且增强在夹管或内表面中的传热。搅拌槽的许多时候应用于连续过程，或者是单罐或多罐过程。了解搅拌槽所达到的完全混合程度，对预测它作为反应器的性能来说是极为必要的。管式流反应器 管式流反应器的理想性能是活塞流。在这里管式器中所有的未反应分子有相同的停留时间。出现任何反混都是伴随性的，它是自然湍流或由触媒颗粒、填料或容器中的必要内件对流动的阻碍所引起的湍流结果。然而，这种阻碍有着两种相反的的作用。他可能引起某些局部返混，但由于抑制了大

23、规模的湍流，使得流动在整体上更接近活塞。反应物所需要的最初混合是在喷嘴或在液体连续搅拌器中完成的。由于发生了化学反应，在管式流反应物的轴向附近产生了浓度和温度的梯度。气液反应器 除了易挥发的液体之间，气相和液相的反应通常在液相中发生，伴随气态组分通过气液界面之间的转换。质量传递的速率在整个转换过程中起主要的制约作用。当然，这种反应的设备与化学惰性气体的吸收设备及塔和搅拌槽是很相似的。固定场反应器 在这所涉及到的固定床是由直径在2-5mm的化学催化剂颗粒构成的。在反应器中催化剂可能被放成很多种方式，像:1. 单个的比较大的床2. 几个水平的床3. 每个壳体有几个填料管4. 带有埋入管的单床5.

24、单个分开壳体的床移动床反应器 在这种的反应器中颗粒状或块状的材料作为一个整体下移动，固体可能是反应物或催化剂或热载体。流化床反应器 这个术语在这仅限于处于悬浮状态的分割很细的固体颗粒和气体相互反应的设备。被液体流化的固体叫悬浮液。在煤的液化和石油的加工过程中可能出现三相流化的混合物。在密相气-固流化中，维持着非常确定的床层高度；而在稀相系统中，固体被连续带入并通过反应区域，而在随后的区域内被分离。窑和膛式炉 这些装置主要用于高温设备，窑最高的温度达到2500，膛式炉最高达到4000。它们通常的结构是刚内衬陶瓷，有时它们的厚度达到几个英寸。PART 机械加工21 泵1介绍泵是提出，转移或压缩液体

25、和气体的设备。下面介绍四种类型的泵。在所有的这些中，我们一步步采取措施防止气蚀，气蚀将减少流量并且破坏泵的结构。用来处理气体和蒸汽的泵称为压缩机，研究流体的运动的科学成为流体动力学。水泵是用管子或其他机械把水从一个地方传到另一个地方。水泵的操作压力从一磅到一万磅每平方英尺。日常生活中，泵是很多的，有用于在鱼池和喷泉使水循环和向水中充气的电泵，还有用于从住宅处把水引走的污水泵。现在，两种典型的排水泵是容积泵和离心泵。容积泵通过由真空产生的吸力把水引到一个紧凑的地方。这种类型泵的一个实例就是提升或压力泵，在20世纪中叶美国农村普遍使用。提升泵的操作是通过一个与被管子包住的活塞手柄来进行的。当我们提

26、升活塞时在管子下部产生一个局部的真空，这样我们就用管子从下面的取水，并且送到泵的一个空间。当水被泵吸入时，单向阀关闭，阻止水流回到井下。接着泵的活塞吸入更多的水进入泵的膛体中。这样最后形成溢流，水从管口处流出。而离心泵时使用了一种螺旋推进器，旋转时使水流动，而且推进器的切片是在泵送水时侵入水中的。而且，当推进器旋转时，水进入位于刃片的轴部的间隙并且以很高的压力甩向底部。与它类似，离心泵的早期形式，螺杆泵，通过一个管子螺丝钉的组成，当旋转时，把水提升上去。螺旋泵经常用在污水处理厂中，因为他们可以运输大量的水，而不会因为碎片而堵塞。在远古的中东，因为对农场进行灌溉的需求，所以有一种强大的动力去推进

27、水泵的进程。在这些区域里，早期的泵是为了将水一桶一桶的从水源或河渠中提升到容器中。古希腊的发明家和数学家的阿基米德泵认为是公元前3世纪首先提出螺旋泵的发明家。之后，古希腊发明家发明了第一个提水泵。在十七世纪末和十八世纪初，英国的工程师Thomas Savory，法国的物理学家Denis Papin，和英国的铁匠和发明家Tomas Newcomen,它们发明了用蒸汽驱动活塞的水泵。蒸汽驱动的水泵首先广泛的被应用在从煤矿往外输水过程中。现在离心泵使用的例子，可以是在哥伦比亚河上使用的大古利水坝。这个泵有超过灌溉一百万英亩的土地能力。2. 往复泵往复泵有一个在圆筒中上下移动的活塞，可以使水规则的流入

28、或流出圆筒。这些泵可以是单作用的，也可以是双作用的。在单作用的泵中，泵的作用仅仅发生在活塞的一侧，典型的例子就是升液泵。在升液泵中，活塞通过手上下移动。在双作用的水泵中，泵的作用发生在活塞的两侧，比如说电动的或气动的锅炉给水泵，水以高压通过蒸汽锅炉供给。这些泵可以是单级的也可以是多级的。多级的往复泵的泵系列有多个刚体。3 离心泵离心泵被认为是旋转泵，它是有一个旋转地叶轮，也有刃片，刃片是侵入液体中。液体也是由叶轮轴向进入泵，并且旋转的叶轮将液体甩向叶片根部。同时叶轮也给液体一个较高的过度，这个过度能够使泵的一个固定部件转化成压力。我们一般称为扩压器。在高压泵里，很多叶轮可以被系列选用，并且在一

29、个叶轮后有一个扩压器，也可能含有导轮，可以逐渐的降低液体的过度。对于低压泵来说，扩压泵一般就是一个螺旋形的通道，成为蜗壳，作用原理是拦截面逐渐增加可以有效降低流体的过度。在泵工作前，叶轮必须被灌注，也就是在泵启动时，叶轮必须被液体包围。也可以通过在吸入线上放另一个截止阀来实现，截止阀在泵停止工作时是液体保留在泵内。如果阀泄露了，泵可以通过阀的入口，从外面的水源比如说蓄水池来取水灌注。一般离心泵在排水线也有一个阀控制流体和压力。对于小流量和高压力来说，叶轮作用很大部分是放射状的。对于高速流体和低压排水压力，泵中流体的方向可以近似于与轴的轴向平行，这时泵有一个轴流。这时叶轮就近似于螺旋推进器。从一

30、种流的状态转换到另一种流的状态是渐进的，对于中间状态，设备可称为混流泵。4 射流泵射流泵是通过一个流量相对较小的液体或蒸汽，以较高速度移动到较大的液流。因为高速流体要通过液体，它从泵里带走液体一部分，同时，高速流产生一个真空，这个真空又把液体吸入泵内。射流泵经常给蒸汽锅炉注水。另外，也应用来推动的船只，特别是在正常的推进器可能被破坏的浅水里。5 其他类型的泵仍然存在其他很多类型的容积泵，一般用带有很多保密配合的圆形突出的回转件。液体被收集在耳朵之间，而且被转送到一个压力较高的区域。这种泵的一个典型设备是齿轮泵，包含有一对网状齿轮，在齿轮泵里耳朵就是齿牙。也可通过一个在外壳旋转的螺杆来构造一个简

31、单而低效的泵，螺杆推动也提前进。一个相似的泵在公元前3世纪被希腊数学家和物理学家阿基米德发明了。在所有的泵里，液体被一些列脉冲排出，并且不连续。因此我们必须注意在排除线上来避免共振，因为共振可能会损伤或破坏整个设备。对往复泵来说，真空经常放在排除线上，可以减少振动，并使流动均衡。Unit 22 气体的泵设备对于处理戒指为气体或液体来说，虽然设备在结构上有很大差异，但这两种设备在本质上属于相同基本类型的机械设备。在正常操作范围内，因为气体的密度比液体小，所以对气体的操作可达到较高的速度，而且在吸入线和排出线上可使用较轻的阀。因为气体的粘度小所以它们容易发生泄露。因此气体压缩机的移动部件之间的间隙

32、被设计的非常小。因为气体压缩过程中体积减小，因此与液体相比在结构上存在差异，而且这个差异在设计中也要考虑。压缩机中很大一部分能量要被转换成热能。因此在没有合适的冷却措施时将会限制压缩机的操作。也因为这个，气体压缩机分为多级完成，而且每一级中可分别冷却。任何在压缩机中没有被排出缸体的气体，再重新充入时要膨胀到入口的压力。残余的气体连续压缩和膨胀导致效率下降，因为不管是压缩还是膨胀都不能被可逆操作。而对液体，间隙容量不会影响效率的，因为残余液体不可压缩。往复式活塞压缩机这种压缩机可以包含112级，是唯一可以达到较高压力的设备，比如在乙烯工业中所需水的压力达到超过350万牛/每平方米，图5.4是单级

33、双缸的压缩机，操作速度低，在操作压力较低时可以用离心压缩机取代。旋转式鼓风机和压缩机这种压缩机可以分为较高压缩和较低压缩两种类型。前者包含滑片式，它的压缩比是通过离心转子来实现的。Nash Hytor泵是通过特殊形状的刚体和叶轮同时旋转的液体密封来实现的。 在滑片式压缩机通过在壳体上开槽夹住叶片，而叶片将转子和缸体之间的月牙空间分成一片一片的。在旋转时，刃片滑片拦住气体但气体在旋转式被压缩，并且在端口被排出。Nash Hytor泵也可以分为液环泵，属于容积泵类型而且带有一个特殊形状的壳体和一个与叶轮同时旋转的液体密封。轴和叶轮是没有移动部件而且没有滑动触点，所以不需要润滑剂，而且被压缩的气体不

34、会受到污染。在这种压缩机中，液体通过活塞离开和重新进入叶轮单元。工作液体的进口压力与出口压力相等，而且工作液体自动被吸入来补偿出口的液体。在压缩中，能量转化成热，因此这个工艺接近于等温工艺。在下液，液体从气体中分离出来通过必要的构造进行再循环。还有其他类型，比如摆线型或罗茨鼓风机。在这种类型的压缩机是通过两个部件的旋转来实现的。转子以相反的方向移动，它们通过入口时，带入空气，并将空气在叶轮和壳体之间受到压缩和排出。离心式鼓风机和压缩机，包括涡轮压缩机这些设备主要服从动能向压能转换，鼓风机用在低压，可以处理大量的气体。对于先不要求较高的压力比的情况，可以使用多级离心压缩机，特别是在要求高产量的化

35、学工厂。因此在催化参照下，石油化工分离工厂（乙烯加工厂），生产进度在的氨工厂，和产量要求较高的天然气田，这种类型的压缩机是使用最广泛的了。这些流量可达到140 /s，压力达到5.6 MN/，最新的达到40 MN/.。使用大压缩机与多个压缩机相比，它的经济性和可靠性都很高。能量要求也是很高。对于从粗汽油中，用催化的方式生产乙烯所产生的气体的操作，需要石化厂的流量为6. 5 kg/s压力为MW的能量。Unit 固液分离对于大规模的工艺来说，很难找到不包含一些固液分离的形式。对于整个工业来说，近来一些工作包含大量的技术和机器。本书主要介绍与与固液分离有关的工艺多样性。在年Svarovsky做出了努力

36、将在固液分离中不同种类的工艺和机器装成册。这些基于两种主要的分离模式。（） 过滤，在过滤过程中固液混合物共同流向一个媒介，（筛子，滤纸，织布，薄膜，等等）。液相或滤出液流过媒介，故乡被保留在媒介表面或中间。（） 在一个力场作用下通过沉降或沉淀进行分离，在力场（重力场，离心场）中的沉降分离是利用固相和液相的密度差。固体在人为控制下在液体中下沉。对于一个浮选相反的工艺，介质从液体中上升，利用固相的一个自然优点或外加的低固相密度优点。大部分机械都反应了与固体处理相关的不确定性，特别是较小颗粒尺寸范围。这种混合物的过滤性和沉积速度主要取决于悬浮液的浮散状态，反过来浮散状态很大程度上，受控制混合物的稳定

37、性和控制质点与质点接触整体状态的固液所影响。这种系统的特性也可满足随时间而定的，他们的过滤性和沉积进度是悬浮液经历的一个函数。这些系统中的分散力与凝聚力是值，温度，搅拌状态与泵作用等条件的函数。所用这些方面的情况变得复杂，并且让我们认识到悬浮液的特性不能用水力间距来解释。尽管有这些困难的问题，现代过滤和分离工艺不断被新的技术似乎比表面上看起来更加难所取代。消除在很多工艺中固液分离的瓶颈特性。对于这个问题，采取的合理的方法第一步是选择最恰当的技术，或过滤，或沉淀，或两者的合并。通常，沉淀技术比那些含有过滤的技术要经济。利用重力沉淀是要考虑的，特别是大流量和连续性的工艺中。在液相和固相之间，密度查

38、一下哦，似乎不能用沉降工艺，除非密度差异可被扩大或通过离心作用来增加重力场。为提升沉降能力这些工艺为那些不能进行重力分离和因为颗粒的特性而难于进行过滤的分离提供可能。后面这种情况在处理小的次微小的材料或软的可压缩的固体时跟着发生在污水或流出物中。一些分离方法需要的沉降和过滤工艺，将固体集中，将减少流过液体的量，而且过滤器尺寸也减小了。在决定一般分离方法后，下面就要考虑在这两个区域所存在的分离技术。操作方法如下：（） 沉降：重力，离心力，静电力，磁力。（） 过滤：重力，真空，压力，离心力。下一个疑问是分离的连续性还是不连续性操作。不连续操作称为批量操作。在这种情况下，分离设备在填料和排出阶段是间

39、歇作用的。在原料混合物中固体的浓度和单位时间所要求的分离量也是影响选择步骤的因素。因为分离过程很少单独存在，这就使得情况更加复杂。不同种类的预处理和后处理在总体固液分离中有要求。因此，悬浮液的沉淀速度或过滤性可能要求要通过化学或物理方法进行预处理来改善。在过滤后，有潮湿的固体，粗要进一步处理，对过滤块进行干燥。在一些情况下，滤出物为主要产品，需要用干净的液体净化。很显然在典型的工艺发展中：（a）对稀释原料增加固体浓度，(b)通过预处理来提高分离特性，（c）固体分离，(d)干燥和洗涤，进行多种技术和机器的组合是可能的。这些组合的充足的，不是最佳的，也会有适当的方法解决问题。完全最优的方法难免会浪

40、费时间而且不经济，如果在工业中不是不可能的。过滤器的选择部分在章末又考虑，过滤工艺的计算压力。在粗粒的原始物料的过滤典型的媒介是金属筛网，它将某些颗粒留在筛网表面。当颗粒尺寸减小时，需要其他一些筛子。例如，机织布，薄膜，等等。这些由越来越小的孔构成。在图5.10中显示流过这样的系统。在颗粒相对小并且浓度低时，沉积作用可能发生在媒介深处，比如用沙子过滤净化。过滤网或过滤媒介需要适合多种设备。反过来说，设备也可能进行多种操作，因此设备可以通过泵设备作用提高流体压力，或化学设备。这种压力过滤在高于大气压下工作；压力差异使流体通过媒介而通过设备。这种类型设备可以再标准压力差下操作或稳定流速下操作。在最

41、近条件下，压力差在压力不高条件下增加，流速随时间降低。Unit 25 密封分类任何学科的分类，无论是技术的还是非技术的，都起着确定种类的作用，使学科很容易分析它们所涉及的问题。因此密封可以分为两个主要类型，静态的和动态的。静态密封由三大类密封组成，即垫片密封，密封胶密封，和直接接触密封。动态密封又可以被细分为两个基本的密封，即旋转轴密封和往复轴密封。按数量来说，这两种密封构成了工业上的绝大多数密封。而且对于起主要作用的顾客定做密封设备需要进行特殊的考虑。而且在这些类型中，一定要用商标来识别不同的设备。这些商标必须得到公认，因为没有其他系统来表示专用设备。因为旋转轴密封是大多数工业中的主要类型，

42、所以他们得到了专门并且广泛的研究。他们由两种类型组成，即接触密封和间隙密封。接触密封再细分为轴向密封和径向密封。接触密封代表一大类工业密封设备。主要使密封件和旋转轴之间产生了直接的接触。间隙密封分为一系列四个不同的种类，他们得密封元件与旋转轴之间没有直接的接触。密封元件允许一定的泄露量，来采用外力作用在流体上通过控制流体所流过间隙的大小泄露的流体阻止设备内流体的泄露。间隙密封的作用是用尽可能少的流动使被密封的流体产生一个压降，同时允许在运动部件之间有自由的相对运动。间隙密封通过使泄露的流体明显的节流能够在机器内部与环境之间产生一个压差。不像接触密封，有意的使运动的部件之间没有直接的接触，这样明

43、显的将摩擦降低到一个最小值。为了采用一种控制方式来使流体节流，但是，必须有一定的泄露量。间隙密封的实例有黏胶密封，迷宫密封和衬套密封。磁流体密封是一个例外。密封间隙中充满了磁性介质，借助于或强或弱的磁场力的作用，在没有流动的情况下，此行介质被节流。建立机械密封的部件并不存在，对于间隙密封没有摩擦接触，因此在直接的密封环境中，运动部件之间的摩擦或磨损实际上被消除。作为轴向密封的设备的机械端面密封与垫片密封相比，端面密封通常称作机械密封，采用一种独特的和不同的密封原理。机械密封第一次被大规模的应用在汽车工业中，用于发动机冷却液和水系统。现在他们更加广泛的应用而且证明了它对工业的非凡重要性。在化工，

44、石油化工，公共事业，机关事业，随着密封技术以及用于密封配件的结构材料的技术的不断改进，机械密封体现了很大的价值。除了轴转速的要求提高以及不断增长的温度和压力的要求，所以现代密封设计者要不断扩大视野。机械端面密封的原理机械端面密封被成千上万的世界知名的密封设计公司制造。机械密封目前的技术水平已发展到这样的程度，从托的高真空度到5000磅/平方英寸都能处理。新型材料，特别是金属波纹管，使得机械密封的适应范围到达1000低的达到低温允许范围内。轴的旋转达到50000 RPM不是不可能的了。机械密封是复杂的，包括一系列单各组件的设计，主要通过两个带有贴片的密封环来防止泄露实现密封。重要密封环的一个是连

45、在轴承上并且随它一起运动，另一个密封环是固定的并与壳体相连。对于一个离心泵轴密封来说，这个固定的密封环固定在密封管板环上。在泵轴旋转中，链接到轴上重要密封环，用它的密封沿着固定环的密封面摩擦。因此这两个界面的连接区域像轴承一样工作，而且受摩擦力磨损。任何流体泄露时都流过这个表面因为作用在轴线方向的里使得摩擦接触一直存在。轴向推力可能是机械力也可能是水力。在很多设计中是两者共同作用。推理来建立并保持在轴部间的连续接触并形成界面。稳定的接触防止了或最小化了摩擦区域的泄露。在固体接触区域摩擦作用产生的热和磨损的存在良好的润滑下。热积累并最终导致摩擦区域的破坏。为了防止这样，应用具有双重作用的润滑剂，首先将摩擦接触产生的热带走进而减少了热的积累。其次，润滑剂用一个微小的薄膜将介质覆盖从而减小摩擦同时建立以份额紧密的密封。润滑剂流体可以是泵系统流体，也可以是另一种流体，可以被输送并与系统任何其他液体相协调。非常薄的润滑薄膜使我们机械断面密封产生良好密封性的关键。，作用依然是一个谜。对一个机械断面来说做一个轴的可靠性分析是不可能的，因为，每一个机械密封都是在一个纯经验注意基础上设计发展的，任何新的密封都设计都必须以经验为主的测试，因为对密封特性是最后表现预测并没有可靠性理论基础。