化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)-旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)

1、化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)系部：化學(xué)工程系專業(yè)：煤炭深加工與利用學(xué) 號(hào)：081838指導(dǎo)教師：郭承前分離器設(shè)計(jì) 分離器設(shè)計(jì) 新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校 課程設(shè)計(jì)評(píng)定意見設(shè)計(jì)題目：旋分分離器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：楊沛評(píng)定意見:評(píng)定成績(jī)：指導(dǎo)教師（簽名）：年 月曰2010學(xué)年第一學(xué)期2011年7月8日專業(yè)煤化工班級(jí)煤化08-2 (2)課程名稱壓力容器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目旋分分離器設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師郭承前起止時(shí)間鸚器周數(shù)一周設(shè)計(jì)地點(diǎn)南校區(qū)設(shè)計(jì)目的：進(jìn)一步了壓力容器的構(gòu)造。熟練運(yùn)用傳質(zhì)分離技術(shù)計(jì)算公式以及公式編輯器。培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦能力。培養(yǎng)團(tuán)結(jié)合作的精神。設(shè)計(jì)任務(wù)或主要技術(shù)指標(biāo)：設(shè)備主要材質(zhì)為16MnR對(duì)于濕氣

2、來(lái)說(shuō)，我們常采用下部進(jìn)氣方案，因?yàn)橄虏窟M(jìn)氣可以利用設(shè)備下部空間，對(duì)直徑大于 300卩m或500卩m的液滴進(jìn)行預(yù)分離以減輕旋風(fēng) 部分的負(fù)何。而對(duì)于干氣常米用中部進(jìn)氣或上部進(jìn)氣。上部進(jìn)氣配氣均勻，但設(shè)備直 徑和設(shè)備高度都將增大，投資較高；而中部進(jìn)氣可以降低設(shè)備高度和降低造價(jià)。編輯本段應(yīng)用范圍及特點(diǎn)。設(shè)計(jì)進(jìn)度與要求：完成主要物性數(shù)據(jù)的查閱并完成石油氣緩沖罐主要數(shù)據(jù)計(jì)算。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果畫CAD圖。緩沖罐輔助設(shè)備設(shè)備的計(jì)算及分工打印。進(jìn)行設(shè)計(jì)答辯。主要參考書及參考資料：陳英南.常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì).上海：華東理工大學(xué)出版社，2005.盧煥章.石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982.祁存

3、謙等.化工原理.第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.張立新等.傳質(zhì)分離技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.刖言旋風(fēng)分離器設(shè)備的主要功能是盡可能除去輸送介質(zhì)氣體中攜帶的固體顆粒雜質(zhì)和液滴， 達(dá)到氣固液分離，以保證管道及設(shè)備的正常運(yùn)行。旋風(fēng)分離器采用立式圓筒結(jié)構(gòu)， 內(nèi)部沿軸向分為集液區(qū)、 旋風(fēng)分離區(qū)、凈化室區(qū)等。內(nèi) 裝旋風(fēng)子構(gòu)件，按圓周方向均勻排布亦通過(guò)上下管板固定； 設(shè)備采用裙座支撐，封頭采用耐 高壓橢圓型封頭。設(shè)備管口提供配對(duì)的法蘭、螺栓、墊片等。通常，氣體入口設(shè)計(jì)分三種形式：a）上部進(jìn)氣b）中部進(jìn)氣c）下部進(jìn)氣對(duì)于濕氣來(lái)說(shuō)，我們常采用下部進(jìn)氣方案，因?yàn)橄虏窟M(jìn)氣可以利用設(shè)備下部空間，對(duì)直

4、徑大于300卩m或500卩m的液滴進(jìn)行預(yù)分離以減輕旋風(fēng)部分的負(fù)荷。而對(duì)于干氣常采用中部進(jìn)氣或上部進(jìn)氣。上部進(jìn)氣配氣均勻，但設(shè)備直徑和設(shè)備高度都將增大，投資較高；而中部 進(jìn)氣可以降低設(shè)備高度和降低造價(jià)。編輯本段應(yīng)用范圍及特點(diǎn)。旋風(fēng)除塵器適用于凈化大于1-3微米的非粘性、非纖維的干燥粉塵。它是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、耐高溫、設(shè)備費(fèi)用和阻力較高（80160毫米水柱）的凈化設(shè)備，旋風(fēng)除塵器在凈化設(shè)備中應(yīng)用得最為廣泛。改進(jìn)型的旋風(fēng)分離器在部分裝置中可以取代尾氣過(guò)濾設(shè)備。分離原理有兩種：一、利用組分質(zhì)量（重量）不同對(duì)混合物進(jìn)行分離（如分離方法1、2、3、6）。二、 利用分散系粒子大小不同對(duì)混合物進(jìn)行分離（

5、如分離方法4、5）。分離方法有：1、重力沉降：由于氣體與液體的密度不同，液體在與氣體一起流動(dòng)時(shí)，液體會(huì)受到重力的作用，產(chǎn)生一個(gè)向下的速度， 而氣體仍然朝著原來(lái)的方向流動(dòng)，也就是說(shuō)液體與氣體在重力場(chǎng)中有分離的傾向，向下的液體附著在壁面上匯集在一起通過(guò)排放管排出。2、折流分離：由于氣體與液體的密度不同，液體與氣體混合一起流動(dòng)時(shí)，如果遇到阻擋，氣體會(huì)折流而走，而液體由于慣性，繼續(xù)有一個(gè)向前的速度，向前的液體附著在阻擋壁面上由于重力的作用向下匯集到一起，通過(guò)排放管排出。3、離心力分離：由于氣體與液體的密度不同，液體與氣體混合一起旋轉(zhuǎn)流動(dòng)時(shí)，液體受到的離心力大于氣體， 所以液體有離心分離的傾向，液體附著

6、在分離壁面上由于重力的作用向下匯集到一起，通過(guò)排放管排出。4、絲網(wǎng)分離：由于氣體與液體的微粒大小不同，液體與氣體混合一起流動(dòng)時(shí)，如果必 須通過(guò)絲網(wǎng)，就象過(guò)篩一樣，氣體通過(guò)了，而液體被攔截而留在絲網(wǎng)上，并在重力的作用下 下流至分離器底部排出。5、超濾分離：由于氣體與液體的微粒大小不同，液體與氣體混合一起流動(dòng)時(shí)，如果必 須通過(guò)微孔過(guò)濾，就象過(guò)篩一樣，氣體通過(guò)了，而液體被攔截而留在微孔過(guò)濾器上，并在重 力的作用下下流至分離器底部排出。6、填料分離：由于氣體與液體的密度不同，液體與氣體混合一起流動(dòng)時(shí)，如果遇到阻擋，氣體會(huì)折流而走，而液體由于慣性，繼續(xù)有一個(gè)向前的速度，向前的液體附著在阻擋填料表面上由于

7、重力的作用向下匯集到一起，通過(guò)排放管排出。目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1、罐體壁厚設(shè)計(jì) 71.1夾套壁厚 71.2內(nèi)筒壁厚 7 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 2、封頭厚度設(shè)計(jì) 82.1下部封頭厚度計(jì)算 82.1.1夾套封頭厚度 82.1.2內(nèi)筒封頭厚度 92.2上封頭厚度計(jì)算 92.3平板封頭厚度 10 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 3、接管 103.1 管 N3 103.1.1管徑計(jì)算 103.1.2接

8、管補(bǔ)強(qiáng) 113.2蒸汽進(jìn)口和蒸汽出口管 N4、N5 11 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 4、法蘭 12 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 5、吊耳 12 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 5.1吊耳的作用是為了承受上面平板封頭和錐形封頭的重量 125.2確定吊耳的圓孔半徑 R和長(zhǎng)度L 13 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 6、耳座 136.1設(shè)備總質(zhì)量 136.2確定耳座的型號(hào) 14 HYP

9、ERLINK l bookmark54 o Current Document 7、總結(jié) 158、附表 17致謝信 19摘要：壓力容器是一種能夠承受壓力負(fù)載的密閉容器，一般說(shuō)來(lái)，承受氣態(tài)或液態(tài)介質(zhì) 壓力的密閉容器都屬于壓力容器，壓力容器的用途極為廣泛，它在工業(yè)，民用，軍工及科研等諸領(lǐng)域中具有重要的地位和作用。其中在化工與石油化工中應(yīng)用最多，僅在石油化工中應(yīng)用的壓力容器就占全部壓力容器總數(shù)的50%左右。壓力容器在化工與石油化工領(lǐng)域主要用于傳熱，傳質(zhì)，反應(yīng)等工藝流程，以及貯存，運(yùn)輸由壓力的氣體，在其他工業(yè)和民用領(lǐng)域亦有 廣泛應(yīng)用，如空氣壓縮機(jī)，各類專用壓縮機(jī)，冷卻器，緩沖器，油水分離器，貯氣罐，蒸發(fā)

10、 器，液體冷凍劑貯罐等。關(guān)鍵詞：壓力容器、強(qiáng)度校核、補(bǔ)強(qiáng)分離器設(shè)計(jì) 分離器設(shè)計(jì)26 1、罐體壁厚設(shè)計(jì)1.1夾套壁厚壁厚3根據(jù)式右 _Pc Di2汀-Pc根據(jù)條件，設(shè)計(jì)壓力 Pc =1MPaDi = 600mm查表汀50 =132MPa刁200 =123MPa根據(jù)內(nèi)差法求的132 123二185 =123（200-185） =125MPa200-150= 1.0 （雙面焊對(duì)接接頭，100%無(wú)損檢測(cè)表12-8）介質(zhì)為蒸汽，無(wú)腐蝕。取 C2 =0r1 匯 600、=2.40mm200 -150、d 二、C2 = 2.40 0 =2.40mm根據(jù)= 2.40mm，由圖4查表得C1 = 0.25mm又該

11、值大于名義厚度 6%所以鋼板厚度負(fù)偏差 C1 -0.25mm、d G = 2.40 0.25 二 2.65mm圓整后取= 3mm確定選用=3mm厚的20R鋼制作夾套壁。1.2內(nèi)筒壁厚（1）假設(shè)筒體名義壁厚為 r =3mmDo = 500 2 3 二 506mm筒體有效壁厚 乜二-C =3_0 =3mm則 LDo 共050699， 20= 169的線交于一點(diǎn),1000100020.93(500嚴(yán)2在圖1的左方找出L d = 0.99的點(diǎn)，將其水平右移，與再將點(diǎn)垂直下移，在圖的一方得到A二0.0007。在圖2的下方找到系數(shù) A =0.0007所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，此點(diǎn)落在材料溫度線的左方。用式3 169込

12、/ 0.007 低 105.l9MPa3Do e顯然P Pc，故符合要求。確定選用、“ =3mm的345R鋼制作內(nèi)筒壁2、封頭厚度設(shè)計(jì)2.1下部封頭厚度計(jì)算2.1.1夾套封頭厚度(1)計(jì)算封頭厚度 厚度按式計(jì)算 由圖可計(jì)算取 PC =1.0MPa, Dc = 60mm、T -125MPa,=1.0于是=2.58mm1.0 600 12 125 -1.00.93同前 C = C1 C2 = 0.25 0 二 0.25mm故 C =2.58 0.25 = 2.83mm圓整后取= 3mm確定選用=3mm厚的20R鋼制作夾套封頭(2 )校核罐體與封頭氣壓試驗(yàn)強(qiáng)度根據(jù)式匚T =旦 F乞086P =1.1

13、5P =1.15 1.0 =1.15MPa門e = .：n C = 3 0.25 = 2.75mm二 s = 240MPa1.15 (600 2.75)2 匯 2.75= 126.03MP0.8 ；s=0.8 1.0 240=192MPa因?yàn)槎 v 0.8 s，所以氣壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。2.1.2內(nèi)筒封頭厚度(1)假設(shè)封頭名義厚度r =3mmD。二 500 2 3 = 506mm筒體有效壁厚 飛二、：n -C =3 -0 =3mm(2)在圖1查表得系數(shù) A =0.05(3)在圖2查表得系數(shù) B =188MPa(4)計(jì)算叫 D。e188168= 1.2MP顯然P Pc，故符合要求。確定用、：n =

14、3mm的Q345R鋼制作內(nèi)筒的錐形封頭，查表3不需要加強(qiáng)。2.2上封頭厚度計(jì)算(1)假設(shè) r =2mmDo =225 2 2 = 229mm封頭有效壁厚、：e二：nC =3-0 = 3mm則 LDo=18229 = .78，D.-e=2292 =115在圖1查表得出系數(shù) A =0.0025在圖2查表得出系數(shù)B=145MPa分離器設(shè)計(jì)30 分離器設(shè)計(jì) (4) P二BDo e145115= 1.3MP顯然P Pc，故符合要求。確定用;.n =2mm的Q345R鋼制作上錐形封頭，查表(5 )加強(qiáng)段計(jì)算厚度= QB-rt2汀-Pc3需要加強(qiáng)。式中Q為系數(shù)，其值由圖4查表得Q =3.23.2 1.1 2

15、252 170 _ 1-1.1=2.1mm即加強(qiáng)圈厚度為2.1mm2.3平板封頭厚度由于采用周邊簡(jiǎn)支， D取600mm。二 600圓整后取、“ =27mm0.31 1.1170二 26.9mm確定平板封頭采用 s =27mm的Q345R鋼板3、接管3.1 管 N33.1.1管徑計(jì)算(1) D = 120mm ； L = 440mm假設(shè)、n =2mm； e =、n = 2mm(2)在圖1查得A =0.0008(3)在圖2查得B =105MPa(4)根據(jù)下式計(jì)算許用外壓力P 1: B10 =1.7QMPaD。/6Q、e(5) PPc=1.6MPa即進(jìn)氣口管 N3采用 =12Qmmx2mm , L為

16、44QmnQ345R鋼管，伸入筒體 3QQmm需要補(bǔ)強(qiáng)。3.1.2接管補(bǔ)強(qiáng)確定殼體和接管的計(jì)算厚度及開孔直徑。由已知條件知，殼體計(jì)算厚度：=3mm，接管計(jì)算厚度為云巳D。1.6X20 匚-t tQ.5mm2卜丨Pc2 17Q 1 1.6開孔直徑為 d =d1 2C =(120-2 2)0 = 116mm 確定殼體和接管實(shí)際厚度開孔有效補(bǔ)強(qiáng)寬度B及外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度 h1，已知?dú)んw名義厚度6 =3mm，補(bǔ)強(qiáng)部分厚度匚“ =3mm，接管有效補(bǔ)強(qiáng)寬度為B =2d =2 12Q 二 24Qmm接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度為m = d；nt = 120 3 =19mm計(jì)算需要的金屬面積和可以作為補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積，需

17、要補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為2A =小=120 3 =36Qmm可作為補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為A =(B -d)( e -、)=(240-120) (10-3) =840mm2A =20(飛一、t)f=2 19 (10 0.5) 1.0=316mm2 代=Q A2 = 840 316 二 1201mm2 比較Ae與A, AJ = 1201mm2廠 A(= 360mm2)，同時(shí)考慮，接管與殼體焊縫面積 A3 之后，該開孔接管補(bǔ)強(qiáng)足夠。3.2蒸汽進(jìn)口和蒸汽出口管N4、N5(1) L -140mm ， D。= 30mm ， 假 設(shè)、n = 1mm ， e 二、nC = 1mm ，Do 30e(2)在圖1查得A =Q.

18、QQ1(3)在圖2查出B =120MPa(4 )安下士計(jì)算許用外壓力 P:120= 4MPa(5) P FC ,即蒸汽進(jìn)口管和蒸汽出口管N4 , N5采用30mm 1mm , L為 140mm Q345R鋼管，伸入筒體少許。(6)因?yàn)?，O P 2.5MPa兩相鄰開孔距離大于兩孔直徑之和的兩倍接管外徑D。: 89mm 30mm 1mm所以不需補(bǔ)強(qiáng)。4、法蘭N1法蘭型號(hào)：RF 80-1.6N2法蘭型號(hào)：RF 100-1.6N3法蘭型號(hào)：RF 120-1.6N4法蘭型號(hào)：RF 30-1.6N5法蘭型號(hào)：RF 30-1.65、吊耳5.1吊耳的作用是為了承受上面平板封頭和錐形封頭的重量m 二 gm2葉-

19、平板封頭質(zhì)量m2-錐形封頭質(zhì)量分離器設(shè)計(jì) 分離器設(shè)計(jì) mv,、=(3002 二一112.52 二)27 10-7.85 10- =51Kgm2 =v2 匸=(225二 30 2 150二 2) 10“ 7.85 10 =1Kg m = g m2 =511= 52Kg耳=520N吊耳則需滿足條件 6s =電 二bs Abs6s =(0.91.5)； =(153 255)MPa,即邑叫 _153MPa，則 Abs _ 167mm22 Abs5.2確定吊耳的圓孔半徑R和長(zhǎng)度L4只=600 _550 邑5，貝U R = 6.25mm。2需 2RL =167mm。確定吊耳選用長(zhǎng)為14mm，圓孔半徑為6.

20、25mm，厚度為6.26mm材料為Q345R鋼。6、耳座6.1設(shè)備總質(zhì)量m = g m2 m3 m4式中m-i -內(nèi)筒質(zhì)量m2 -夾套質(zhì)量m3 - GS的質(zhì)量m4-附件質(zhì)量(1 )內(nèi)筒質(zhì)量葉DN = 500mm ,、=3mm, h = 500mm , R = 978mm12則 mi -二Dih、：nR ，-.n4= 370 600 3.14 3 7.85 10(- 3.14 9782 3 7.85 10(4= 25Kg(2)夾套質(zhì)量m2DN = 600mm , 、n = 3mm, h = 370mm , R = 978mm12則 m2 -二Dih、；nR、；n4= 370 600 3.14 3

21、 7.85 10-3.14 9782 3 7.85 10上 4= 28Kg(3) GS 質(zhì)量 m3其中 v = 0.17m3裝置系數(shù)= 0.5，取 t =0.87 103則 m =0.5 0.17 0.87 103 =74Kg附件質(zhì)量m4m4主要為接管質(zhì)量，法蘭質(zhì)量和吊耳承受的質(zhì)量m4 = 1 52 二 53Kg（5）設(shè)備總質(zhì)量m = g m2 m3 m4=25 28 74 53= 180Kg6.2確定耳座的型號(hào)耳式支座實(shí)際承受載荷安下式計(jì)算Qg 10；kn式中Q-支座實(shí)際承受的載荷，Knm-設(shè)備質(zhì)量，Kgn -支座數(shù)量 k-不均勻系數(shù)，安裝3個(gè)以上支座是，取k=0.83mgkn10180 9

22、.810.83 410”= 0.53Kn標(biāo)記為JB T 4725-92,耳座AN2選用Q345R鋼確定支座的材料bsF _0.53A 80 65 -50 (80 -17 2) 10= 182MPa選用Q345R鋼7、總結(jié)1、選用=3mm厚的20R鋼制作夾套壁2、選用r =3mm的345R鋼制作內(nèi)筒壁3、選用;.n =3mm厚的20R鋼制作夾套封頭4、選用;，n =3mm的Q345R鋼制作內(nèi)筒的錐形封頭5、 選用;.n =2mm的Q345R鋼制作上錐形封頭，加強(qiáng)圈厚度為2.1mm6、進(jìn)氣口管Nb采用.=120mm 2mm，L為440mnQ345R鋼管，伸入筒體補(bǔ)強(qiáng)，有效補(bǔ)強(qiáng)高度為 h, =19m

23、m，補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為 A =360mm27、N4，N5采用 30mm 1mm，L為140mm Q345R鋼管，伸入筒體少許。8、N1 法蘭型號(hào)：RF 80-1.69、N2法蘭型號(hào):RF 100-1.6300mm需要10、N3法蘭型號(hào)：RF 120-1.611、N4 法蘭型號(hào)：RF 30-1.612、N5法蘭型號(hào)：RF 30-1.613、吊耳選用長(zhǎng)為14mm，圓孔半徑為 6.25mm，厚度為6.26mm材料為Q345R鋼。14、標(biāo)記為JB T 4725-92,耳座AN 2，材料：Q345R鋼15、支座選用Q345R鋼分離器設(shè)計(jì)51分離器設(shè)計(jì)518附表#42 PN L tiMPi (Hr)帝對(duì)嬋特

24、法芝f(mm)公稱通徑DN1025405030鋼管外徑At連接尺寸17.221. 33X748345GO, 35789100 1U. 3125139.71503002X9.1-250273300323. 9400406- 445045750050S600610700711SOO813900&141000101612001219uoo14221G001626IflOO1S2920002032數(shù)量心哩査徑BnM121414M121441814410525115324UO418150法蘭|螺栓孔中 外徑D媒栓鳩檢孔 直鋰IDS133159377426720820&201020122014206585

25、no165IBS460520580640715840910162016302020125LS184145Ml 6160200M16lfiISO220Mlti210250240285223403554051225410M2410251125125514516851930213023454703255857708409501Q5013901590132026M24302030206503920法蘭頸N(kg)SBA0+ 6635 ”28140. 753214L 05M1240MI22. OS52.37iaMlti比1157420M163. 7420MI64. 22110110.205212130130226.8855158乳13855I1842