1、化工設備機械基礎課程設計旋風分離器設計系部：化學工程系專業(yè)：煤炭深加工與利用學 號：081838指導教師：郭承前分離器設計 分離器設計 新疆工業(yè)高等專科學校 課程設計評定意見設計題目：旋分分離器設計學生姓名：楊沛評定意見:評定成績：指導教師（簽名）：年 月曰2010學年第一學期2011年7月8日專業(yè)煤化工班級煤化08-2 (2)課程名稱壓力容器設計設計題目旋分分離器設計指導教師郭承前起止時間鸚器周數(shù)一周設計地點南校區(qū)設計目的：進一步了壓力容器的構造。熟練運用傳質分離技術計算公式以及公式編輯器。培養(yǎng)學生的動手、動腦能力。培養(yǎng)團結合作的精神。設計任務或主要技術指標：設備主要材質為16MnR對于濕氣

2、來說，我們常采用下部進氣方案，因為下部進氣可以利用設備下部空間，對直徑大于 300卩m或500卩m的液滴進行預分離以減輕旋風 部分的負何。而對于干氣常米用中部進氣或上部進氣。上部進氣配氣均勻，但設備直 徑和設備高度都將增大，投資較高；而中部進氣可以降低設備高度和降低造價。編輯本段應用范圍及特點。設計進度與要求：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)計算。根據(jù)設計計算結果畫CAD圖。緩沖罐輔助設備設備的計算及分工打印。進行設計答辯。主要參考書及參考資料：陳英南.常用化工單元設備的設計.上海：華東理工大學出版社，2005.盧煥章.石油化工基礎數(shù)據(jù)手冊.北京：化學工業(yè)出版社，1982.祁存

3、謙等.化工原理.第二版.北京：化學工業(yè)出版社，2009.張立新等.傳質分離技術.北京：化學工業(yè)出版社，2009.刖言旋風分離器設備的主要功能是盡可能除去輸送介質氣體中攜帶的固體顆粒雜質和液滴， 達到氣固液分離，以保證管道及設備的正常運行。旋風分離器采用立式圓筒結構， 內部沿軸向分為集液區(qū)、 旋風分離區(qū)、凈化室區(qū)等。內 裝旋風子構件，按圓周方向均勻排布亦通過上下管板固定； 設備采用裙座支撐，封頭采用耐 高壓橢圓型封頭。設備管口提供配對的法蘭、螺栓、墊片等。通常，氣體入口設計分三種形式：a）上部進氣b）中部進氣c）下部進氣對于濕氣來說，我們常采用下部進氣方案，因為下部進氣可以利用設備下部空間，對直

4、徑大于300卩m或500卩m的液滴進行預分離以減輕旋風部分的負荷。而對于干氣常采用中部進氣或上部進氣。上部進氣配氣均勻，但設備直徑和設備高度都將增大，投資較高；而中部 進氣可以降低設備高度和降低造價。編輯本段應用范圍及特點。旋風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。它是一種結構簡單、操作方便、耐高溫、設備費用和阻力較高（80160毫米水柱）的凈化設備，旋風除塵器在凈化設備中應用得最為廣泛。改進型的旋風分離器在部分裝置中可以取代尾氣過濾設備。分離原理有兩種：一、利用組分質量（重量）不同對混合物進行分離（如分離方法1、2、3、6）。二、 利用分散系粒子大小不同對混合物進行分離（

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時，液體會受到重力的作用，產(chǎn)生一個向下的速度， 而氣體仍然朝著原來的方向流動，也就是說液體與氣體在重力場中有分離的傾向，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時，如果遇到阻擋，氣體會折流而走，而液體由于慣性，繼續(xù)有一個向前的速度，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流動時，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時，如果必 須通過絲網(wǎng)，就象過篩一樣，氣體通過了，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時，如果必 須通過微孔過濾，就象過篩一樣，氣體通過了，而液體被攔截而留在微孔過濾器上，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時，如果遇到阻擋，氣體會折流而走，而液體由于慣性，繼續(xù)有一個向前的速度，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、罐體壁厚設計 71.1夾套壁厚 71.2內筒壁厚 7 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 2、封頭厚度設計 82.1下部封頭厚度計算 82.1.1夾套封頭厚度 82.1.2內筒封頭厚度 92.2上封頭厚度計算 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管徑計算 103.1.2接

8、管補強 113.2蒸汽進口和蒸汽出口管 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和長度L 13 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 6、耳座 136.1設備總質量 136.2確定耳座的型號 14 HYP

9、ERLINK l bookmark54 o Current Document 7、總結 158、附表 17致謝信 19摘要：壓力容器是一種能夠承受壓力負載的密閉容器，一般說來，承受氣態(tài)或液態(tài)介質 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，軍工及科研等諸領域中具有重要的地位和作用。其中在化工與石油化工中應用最多，僅在石油化工中應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域主要用于傳熱，傳質，反應等工藝流程，以及貯存，運輸由壓力的氣體，在其他工業(yè)和民用領域亦有 廣泛應用，如空氣壓縮機，各類專用壓縮機，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。關鍵詞：壓力容器、強度校核、補強分離器設計 分離器設計26 1、罐體壁厚設計1.1夾套壁厚壁厚3根據(jù)式右 _Pc Di2汀-Pc根據(jù)條件，設計壓力 Pc =1MPaDi = 600mm查表汀50 =132MPa刁200 =123MPa根據(jù)內差法求的132 123二185 =123（200-185） =125MPa200-150= 1.0 （雙面焊對接接頭，100%無損檢測表12-8）介質為蒸汽，無腐蝕。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內筒壁厚（1）假設筒體名義壁厚為 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,1000100020.93(500嚴2在圖1的左方找出L d = 0.99的點，將其水平右移，與再將點垂直下移，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所對應的點，此點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鋼制作內筒壁2、封頭厚度設計2.1下部封頭厚度計算2.1.1夾套封頭厚度(1)計算封頭厚度 厚度按式計算 由圖可計算取 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強度根據(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因為二t v 0.8 s，所以氣壓試驗強度足夠。2.1.2內筒封頭厚度(1)假設封頭名義厚度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鋼制作內筒的錐形封頭，查表3不需要加強。2.2上封頭厚度計算(1)假設 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分離器設計30 分離器設計 (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 )加強段計算厚度= QB-rt2汀-Pc3需要加強。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即加強圈厚度為2.1mm2.3平板封頭厚度由于采用周邊簡支， 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管徑計算(1) D = 120mm ； L = 440mm假設、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)下式計算許用外壓力P 1: B10 =1.7QMPaD。/6Q、e(5) PPc=1.6MPa即進氣口管 N3采用 =12Qmmx2mm , L為

16、44QmnQ345R鋼管，伸入筒體 3QQmm需要補強。3.1.2接管補強確定殼體和接管的計算厚度及開孔直徑。由已知條件知，殼體計算厚度：=3mm，接管計算厚度為云巳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 確定殼體和接管實際厚度開孔有效補強寬度B及外側有效補強高度 h1，已知殼體名義厚度6 =3mm，補強部分厚度匚“ =3mm，接管有效補強寬度為B =2d =2 12Q 二 24Qmm接管外側有效補強高度為m = d；nt = 120 3 =19mm計算需要的金屬面積和可以作為補強的金屬面積，需

17、要補強的金屬面積為2A =小=120 3 =36Qmm可作為補強的金屬面積為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)，同時考慮，接管與殼體焊縫面積 A3 之后，該開孔接管補強足夠。3.2蒸汽進口和蒸汽出口管N4、N5(1) L -140mm ， D。= 30mm ， 假 設、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 )安下士計算許用外壓力 P:120= 4MPa(5) P FC ,即蒸汽進口管和蒸汽出口管N4 , N5采用30mm 1mm , L為 140mm Q345R鋼管，伸入筒體少許。(6)因為，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所以不需補強。4、法蘭N1法蘭型號：RF 80-1.6N2法蘭型號：RF 100-1.6N3法蘭型號：RF 120-1.6N4法蘭型號：RF 30-1.6N5法蘭型號：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、平板封頭質量m2-錐形封頭質量分離器設計 分離器設計 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和長度L4只=600 _550 邑5，貝U R = 6.25mm。2需 2RL =167mm。確定吊耳選用長為14mm，圓孔半徑為6.

20、25mm，厚度為6.26mm材料為Q345R鋼。6、耳座6.1設備總質量m = g m2 m3 m4式中m-i -內筒質量m2 -夾套質量m3 - GS的質量m4-附件質量(1 )內筒質量葉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附件質量m4m4主要為接管質量，法蘭質量和吊耳承受的質量m4 = 1 52 二 53Kg（5）設備總質量m = g m2 m3 m4=25 28 74 53= 180Kg6.2確定耳座的型號耳式支座實際承受載荷安下式計算Qg 10；kn式中Q-支座實際承受的載荷，Knm-設備質量，Kgn -支座數(shù)量 k-不均勻系數(shù)，安裝3個以上支座是，取k=0.83mgkn10180 9

22、.810.83 410”= 0.53Kn標記為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1、選用=3mm厚的20R鋼制作夾套壁2、選用r =3mm的345R鋼制作內筒壁3、選用;.n =3mm厚的20R鋼制作夾套封頭4、選用;，n =3mm的Q345R鋼制作內筒的錐形封頭5、 選用;.n =2mm的Q345R鋼制作上錐形封頭，加強圈厚度為2.1mm6、進氣口管Nb采用.=120mm 2mm，L為440mnQ345R鋼管，伸入筒體補強，有效補強高度為 h, =19m

23、m，補強的金屬面積為 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：RF 80-1.69、N2法蘭型號:RF 100-1.6300mm需要10、N3法蘭型號：RF 120-1.611、N4 法蘭型號：RF 30-1.612、N5法蘭型號：RF 30-1.613、吊耳選用長為14mm，圓孔半徑為 6.25mm，厚度為6.26mm材料為Q345R鋼。14、標記為JB T 4725-92,耳座AN 2，材料：Q345R鋼15、支座選用Q345R鋼分離器設計51分離器設計518附表#42 PN L tiMPi (Hr)帝對嬋特

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