《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)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)專業(yè)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 分離器的設(shè)計(jì) 目 錄設(shè)計(jì)原理- 5 -符號(hào)說(shuō)明- 6 -1 壁厚的計(jì)算- 9 -11筒體的壁厚設(shè)計(jì)- 9 -1.1.2設(shè)計(jì)厚度- 9 -1.2管的壁厚設(shè)計(jì)- 9 -2壓力試驗(yàn)場(chǎng)的應(yīng)力校核- 11 -2.1選擇液壓試驗(yàn)- 11 -2.2 管的液壓試驗(yàn)- 11 -3 壓力及應(yīng)力的計(jì)算- 14 -3.1 壓力的計(jì)算- 14 -3.2 管壓力的計(jì)算- 14 -4開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算- 16 -4.1計(jì)算條件- 16 -5法蘭強(qiáng)度的計(jì)算- 20 -5.1法蘭的類型- 20 -5.2 法蘭高度的校核- 20 -5.3 人孔- 21 -6封頭厚度設(shè)計(jì)- 2

2、1 -6.1計(jì)算封頭厚度- 21 - 21 -6.2 校核分離器體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度- 21 -7 鞍座的計(jì)算：- 22 -7.1 粗略計(jì)算鞍座負(fù)荷- 22 - 22 -封頭質(zhì)量： - 22 - 22 -蒸汽質(zhì)量： - 22 -附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量約200 kg，其他接管等質(zhì)量總和按300 kg計(jì)，- 22 -于是 - 22 -分離器總質(zhì)量：- 23 - 23 -每個(gè)鞍座只承受 2.05kn 負(fù)荷，根據(jù)表14-18，可選用耳式支座- 23 - 耳座an1- 23 -參考資料- 23 -（1）壓力容器的應(yīng)力分析與強(qiáng)度設(shè)計(jì)；北京：原子能出版社，1979- 23 -設(shè)計(jì)原理原理：飽和氣體在降溫或者加壓

3、過(guò)程中，一部分可凝氣體組分會(huì)形成小液滴隨氣體一起流動(dòng)。氣液分離器作用就是處理含有少量凝液的氣體，實(shí)現(xiàn)凝液回收或者氣相凈化。其結(jié)構(gòu)一般就是一個(gè)壓力容器，內(nèi)部有相關(guān)進(jìn)氣構(gòu)件、液滴捕集構(gòu)件。一般氣體由上部出口，液相由下部收集。 分離器的介紹分離原理有兩種：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（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

4、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、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重力的作用向下匯集到一起，通過(guò)排放管排出。符號(hào)說(shuō)明計(jì)算壓力 圓筒的內(nèi)徑 圓筒的外徑 圓筒的最大容許壓力 圓筒的計(jì)算厚度 圓筒的設(shè)計(jì)厚度 圓筒的名義厚度 圓筒的有效厚度 其值 圓筒材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力 圓筒材料在設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算應(yīng)力 焊接

6、接頭系數(shù)鋼板厚度的負(fù)偏差 腐蝕余量 厚度附加量 圓筒壁在試驗(yàn)壓力下的計(jì)算應(yīng)力 圓筒材料在試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn) 封頭內(nèi)壁曲面高度 實(shí)驗(yàn)壓力 設(shè)計(jì)壓力 每一支座承受的壓力 容器的總質(zhì)量 重力加速度 重力加速取9.81接管有效厚度 補(bǔ)強(qiáng)有效厚度 開(kāi)孔直徑 強(qiáng)度削弱系數(shù)殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積 接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積 焊縫金屬減去計(jì)算厚度之外的多余面積 接管的計(jì)算厚度 補(bǔ)強(qiáng)面積 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)另加的補(bǔ)強(qiáng)面積 有效寬度 分離器設(shè)計(jì)設(shè)備設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)：設(shè)計(jì)壓力為0.8mpa，最高工作壓力為0.45mpa，設(shè)計(jì)溫度為100工作溫度為60的立式氣液分離器。設(shè)備主要材質(zhì)為00cr1

7、7ni14mo2。壁厚根據(jù)式計(jì)算； 圓筒或球殼的計(jì)算厚度，； 計(jì)算壓力，mpa； 圓筒或球殼的內(nèi)徑，；圓筒或球殼材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力； 焊接接頭系數(shù)，在計(jì)算應(yīng)力時(shí)=1本分離器的工作溫度為60，根據(jù)表6-4查得材質(zhì)00cr17ni14mo2在60的=117mpa，取腐蝕裕量=4，負(fù)偏差1 壁厚的計(jì)算11筒體的壁厚設(shè)計(jì)公稱壓力 1.1.1計(jì)算厚度1.1.2設(shè)計(jì)厚度根據(jù)，由表12-9查得，名義厚度：圓整后取名義厚度為 復(fù)驗(yàn) 0.25mm取 ，該筒體可采用6mm厚的00cr17ni14mo21.2管的壁厚設(shè)計(jì)公稱壓力 公稱尺寸dn500e管：根據(jù)公式（12-5）計(jì)算：計(jì)算厚度： 設(shè)計(jì)厚度： 根據(jù)

8、 查表12-9得名義厚度：圓整后取名義厚度為,復(fù)驗(yàn)故取 試管可采用8mm厚的00cr17ni14mo2a管：公稱壓力： 公稱尺寸：dn250 計(jì)算厚度： 設(shè)計(jì)厚度：根據(jù) ，查表12-9得：名義厚度圓整后取名義厚度為 ，復(fù)驗(yàn)故取 ，該管可采用6mm厚的00cr17ni14mo2b管 公稱壓力 公稱尺寸計(jì)算厚度: 設(shè)計(jì)厚度：根據(jù)： 查表12-9得：名義厚度 圓整后取名義厚度為 復(fù)驗(yàn) 故取 .設(shè)管可采用 5mm 厚的00cr17ni14mo2管 公稱壓力 公稱尺寸dn80計(jì)算厚度設(shè)計(jì)厚度根據(jù)： 查表12-9得：名義厚度: 圓整后取名義厚度為,復(fù)驗(yàn) 故取, 設(shè)管可采用 5mm 厚的00cr17ni14

9、mo2管 公稱壓力 公稱直徑dn50計(jì)算厚度設(shè)計(jì)厚度根據(jù)： 查表12-9得：名義厚度 圓整后取名義厚度為,復(fù)驗(yàn) 故取 該管可采用 5mm 厚的00cr17ni14mo22壓力試驗(yàn)場(chǎng)的應(yīng)力校核2.1選擇液壓試驗(yàn) 有效厚度 可見(jiàn) 所以液壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠2.2 管的液壓試驗(yàn)e管：選擇液壓試驗(yàn) 有效厚度: 可見(jiàn) , 所以液壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠a管：選擇液壓試驗(yàn) 有效厚度: 可見(jiàn) ，所以液壓試驗(yàn)a管強(qiáng)度足夠管：夠選擇液壓試驗(yàn)有效厚度可見(jiàn) 所以液壓試驗(yàn) 管強(qiáng)度足夠 管：選擇液壓試驗(yàn)有效厚度：可見(jiàn) 所以液壓試驗(yàn)管強(qiáng)度足夠管：選擇液壓試驗(yàn)有效厚度：可見(jiàn) 所以液壓試驗(yàn) 管強(qiáng)度足夠3 壓力及應(yīng)力的計(jì)算3.1 壓力的計(jì)算圓

10、筒最大允許工作壓力設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算壓力 筒體厚度合格3.2 管壓力的計(jì)算e管最大允許工作壓力設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算壓力 ，e管厚度合格a管 最大允許工作壓力設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算壓力 ，所以a管厚度合格管最大允許工作壓力設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算壓力 ，所以管厚度合格管 最大允許工作壓力 設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算壓力 ，所以管厚度合格管 最大允許工作壓力 設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算壓力 ，所以管厚度合格4開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算4.1計(jì)算條件計(jì)算壓力 圓筒內(nèi)徑圓筒焊接接頭系數(shù)： 在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力管焊接接頭系數(shù)：4.2 管補(bǔ)強(qiáng)e管： 管內(nèi)徑dn500 公稱壓力 =1.0mpa 伸出長(zhǎng)度：200mm內(nèi)伸出長(zhǎng)度：0mm圓筒計(jì)算厚度 接管計(jì)算厚度

11、 接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) 開(kāi)孔直徑 補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度 接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度為 接管內(nèi)側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度為 需要補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為 所以作為補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為 比較 與，同時(shí)考慮接管與圓筒焊縫面積之后，所以開(kāi)孔接管補(bǔ)強(qiáng)度足夠，不需另外補(bǔ)強(qiáng)。a管 公稱壓力 1.0mpa 公稱尺寸dn250 伸出長(zhǎng)度194mm接管計(jì)算厚度： 接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)： 開(kāi)孔直徑： 補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度：有效高度：外側(cè)高度 內(nèi)測(cè)高度 需要補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為 可以作為金屬補(bǔ)強(qiáng)面積為比較 所以開(kāi)孔接管補(bǔ)強(qiáng)足夠，不需另加補(bǔ)強(qiáng)管 公稱壓力 1.0mpa 公稱尺寸dn150 伸出長(zhǎng)度150mm 內(nèi)伸出440mm接管計(jì)算厚度接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)開(kāi)孔直徑

12、補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度：有效高度：外側(cè)高度內(nèi)測(cè)高度需要補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為可以作為金屬補(bǔ)強(qiáng)面積為比較,所以開(kāi)孔接管補(bǔ)強(qiáng)足夠，不需另加補(bǔ)強(qiáng)管 公稱壓力 1.6mpa 公稱尺寸dn80 伸出長(zhǎng)度150mm接管計(jì)算厚度 接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) 開(kāi)孔直徑補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度：有效高度：外側(cè)高度: 內(nèi)測(cè)高度: 需要補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為: 可以作為金屬補(bǔ)強(qiáng)面積為: 比較，所以開(kāi)孔接管補(bǔ)強(qiáng)足夠，不需另加補(bǔ)強(qiáng)管 公稱壓力 1.6mpa 公稱尺寸 dn50伸出長(zhǎng)度125mm接管計(jì)算厚度接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)開(kāi)孔直徑補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度：有效高度：外側(cè)高度內(nèi)測(cè)高度需要補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為： 可以作為補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積：比較 所以開(kāi)孔接管補(bǔ)強(qiáng)足夠，不需另

13、加補(bǔ)強(qiáng)5法蘭強(qiáng)度的計(jì)算5.1法蘭的類型板式平焊法蘭 dn500 pn1.0密封面形式：突面熱片選用：非金屬軟墊片 耐石油石棉橡膠板螺栓材料 10個(gè)螺母材料 20個(gè)5.2 法蘭高度的校核預(yù)緊時(shí)，螺栓拉力等于墊片所需預(yù)緊力 查表14-9得查表14-3得 查表4-1墊片的性能參數(shù) 系數(shù) m=2.0 壓緊面比壓y=11操作時(shí)： p=0.79 所需螺栓總截面積預(yù)緊時(shí)： 操作時(shí)： 螺栓總截面積為中較大的一個(gè) 所需的實(shí)際面積a存在一定的儲(chǔ)量，即 所以法蘭的高度符合5.3 人孔 pn=1.0mpa dn500 設(shè)置一個(gè)人孔6封頭厚度設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭6.1計(jì)算封頭厚度取1.0同前故圓整后取6.2 校核分離器體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度根據(jù)式 式中 而 ；所以水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。7 鞍座的計(jì)算：7.1 粗略計(jì)算鞍座負(fù)荷分離器總質(zhì)量： 式中 - 主體質(zhì)量 - 封頭質(zhì)量 - 混合物質(zhì)量 -附件質(zhì)量7.2 鞍座的選用主體質(zhì)量： 封頭質(zhì)量： 蒸汽質(zhì)量： 附件