《化工设备机械基础》课程设计分离器设计.doc

化工设备机械基础课程设计专业： 姓名： 学号： 指导教师： 分离器的设计 目 录设计原理- 5 -符号说明- 6 -1 壁厚的计算- 9 -11筒体的壁厚设计- 9 -1.1.2设计厚度- 9 -1.2管的壁厚设计- 9 -2压力试验场的应力校核- 11 -2.1选择液压试验- 11 -2.2 管的液压试验- 11 -3 压力及应力的计算- 14 -3.1 压力的计算- 14 -3.2 管压力的计算- 14 -4开孔补强计算- 16 -4.1计算条件- 16 -5法兰强度的计算- 20 -5.1法兰的类型- 20 -5.2 法兰高度的校核- 20 -5.3 人孔- 21 -6封头厚度设计- 21 -6.1计算封头厚度- 21 - 21 -6.2 校核分离器体与封头水压试验强度- 21 -7 鞍座的计算：- 22 -7.1 粗略计算鞍座负荷- 22 - 22 -封头质量： - 22 - 22 -蒸汽质量： - 22 -附件质量：人孔质量约200 kg，其他接管等质量总和按300 kg计，- 22 -于是 - 22 -分离器总质量：- 23 - 23 -每个鞍座只承受 2.05KN 负荷，根据表14-18，可选用耳式支座- 23 - 耳座AN1- 23 -参考资料- 23 -（1）压力容器的应力分析与强度设计；北京：原子能出版社，1979- 23 -设计原理原理：饱和气体在降温或者加压过程中，一部分可凝气体组分会形成小液滴·随气体一起流动。气液分离器作用就是处理含有少量凝液的气体，实现凝液回收或者气相净化。其结构一般就是一个压力容器，内部有相关进气构件、液滴捕集构件。一般气体由上部出口，液相由下部收集。 分离器的介绍分离原理有两种：一、利用组分质量（重量）不同对混合物进行分离（如分离方法1、2、3、6）。二、利用分散系粒子大小不同对混合物进行分离（如分离方法4、5）。分离方法有：1、重力沉降：由于气体与液体的密度不同，液体在与气体一起流动时，液体会受到重力的作用，产生一个向下的速度，而气体仍然朝着原来的方向流动，也就是说液体与气体在重力场中有分离的倾向，向下的液体附着在壁面上汇集在一起通过排放管排出。2、折流分离：由于气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起流动时，如果遇到阻挡，气体会折流而走，而液体由于惯性，继续有一个向前的速度，向前的液体附着在阻挡壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。3、离心力分离：由于气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起旋转流动时，液体受到的离心力大于气体，所以液体有离心分离的倾向，液体附着在分离壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。4、丝网分离：由于气体与液体的微粒大小不同，液体与气体混合一起流动时，如果必须通过丝网，就象过筛一样，气体通过了，而液体被拦截而留在丝网上，并在重力的作用下下流至分离器底部排出。5、超滤分离：由于气体与液体的微粒大小不同，液体与气体混合一起流动时，如果必须通过微孔过滤，就象过筛一样，气体通过了，而液体被拦截而留在微孔过滤器上，并在重力的 作用下下流至分离器底部排出。6、填料分离：由于气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起流动时，如果遇到阻挡，气体会折流而走，而液体由于惯性，继续有一个向前的速度，向前的液体附着在阻挡填料表面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。符号说明计算压力 圆筒的内径 圆筒的外径 圆筒的最大容许压力 圆筒的计算厚度 圆筒的设计厚度 圆筒的名义厚度 圆筒的有效厚度 其值 圆筒材料在设计温度下的许用应力 圆筒材料在设计温度下的计算应力 焊接接头系数钢板厚度的负偏差 腐蚀余量 厚度附加量 圆筒壁在试验压力下的计算应力 圆筒材料在试验温度下的屈服点 封头内壁曲面高度 实验压力 设计压力 每一支座承受的压力 容器的总质量 重力加速度 重力加速取9.81接管有效厚度 补强有效厚度 开孔直径 强度削弱系数壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 焊缝金属减去计算厚度之外的多余面积 接管的计算厚度 补强面积 有效补强范围内另加的补强面积 有效宽度 分离器设计设备设计主要技术指标：设计压力为0.8Mpa，最高工作压力为0.45Mpa，设计温度为100工作温度为60的立式气液分离器。设备主要材质为00Cr17Ni14Mo2。壁厚根据式计算； 圆筒或球壳的计算厚度，； 计算压力，Mpa； 圆筒或球壳的内径，；圆筒或球壳材料在设计温度下的许用应力； 焊接接头系数，在计算应力时=1本分离器的工作温度为60，根据表6-4查得材质00Cr17Ni14Mo2在60的=117Mpa，取腐蚀裕量=4，负偏差1 壁厚的计算11筒体的壁厚设计公称压力 1.1.1计算厚度1.1.2设计厚度根据，由表12-9查得，名义厚度：圆整后取名义厚度为 复验 0.25mm取 ，该筒体可采用6mm厚的00Cr17Ni14Mo21.2管的壁厚设计公称压力 公称尺寸DN500e管：根据公式（12-5）计算：计算厚度： 设计厚度： 根据 查表12-9得名义厚度：圆整后取名义厚度为,复验故取 试管可采用8mm厚的00Cr17Ni14Mo2a管：公称压力： 公称尺寸：DN250 计算厚度： 设计厚度：根据 ，查表12-9得：名义厚度圆整后取名义厚度为 ，复验故取 ，该管可采用6mm厚的00Cr17Ni14Mo2b管 公称压力 公称尺寸计算厚度: 设计厚度：根据： 查表12-9得：名义厚度 圆整后取名义厚度为 复验 故取 .设管可采用 5mm 厚的00Cr17Ni14Mo2管 公称压力 公称尺寸DN80计算厚度设计厚度根据： 查表12-9得：名义厚度: 圆整后取名义厚度为,复验 故取, 设管可采用 5mm 厚的00Cr17Ni14Mo2管 公称压力 公称直径DN50计算厚度设计厚度根据： 查表12-9得：名义厚度 圆整后取名义厚度为,复验 故取 该管可采用 5mm 厚的00Cr17Ni14Mo22压力试验场的应力校核2.1选择液压试验 有效厚度 可见 所以液压试验强度足够2.2 管的液压试验e管：选择液压试验 有效厚度: 可见 , 所以液压试验强度足够a管：选择液压试验 有效厚度: 可见 ，所以液压试验a管强度足够管：够选择液压试验有效厚度可见 所以液压试验 管强度足够 管：选择液压试验有效厚度：可见 所以液压试验管强度足够管：选择液压试验有效厚度：可见 所以液压试验 管强度足够3 压力及应力的计算3.1 压力的计算圆筒最大允许工作压力设计温度下的计算压力 筒体厚度合格3.2 管压力的计算e管最大允许工作压力设计温度下的计算压力 ，e管厚度合格a管 最大允许工作压力设计温度下的计算压力 ，所以a管厚度合格管最大允许工作压力设计温度下的计算压力 ，所以管厚度合格管 最大允许工作压力 设计温度下的计算压力 ，所以管厚度合格管 最大允许工作压力 设计温度下的计算压力 ，所以管厚度合格4开孔补强计算4.1计算条件计算压力 圆筒内径圆筒焊接接头系数： 在设计温度下的许用应力管焊接接头系数：4.2 管补强e管： 管内径DN500 公称压力 =1.0Mpa 伸出长度：200mm内伸出长度：0mm圆筒计算厚度 接管计算厚度 接管材料强度削弱系数 开孔直径 补强区有效宽度 接管外侧有效补强高度为 接管内侧有效补强高度为 需要补强的金属面积为 所以作为补强的金属面积为 比较 与，同时考虑接管与圆筒焊缝面积之后，所以开孔接管补强度足够，不需另外补强。a管 公称压力 1.0Mpa 公称尺寸DN250 伸出长度194mm接管计算厚度： 接管材料强度削弱系数： 开孔直径： 补强区有效宽度：有效高度：外侧高度 内测高度 需要补强的金属面积为 可以作为金属补强面积为比较 所以开孔接管补强足够，不需另加补强管 公称压力 1.0Mpa 公称尺寸DN150 伸出长度150mm 内伸出440mm接管计算厚度接管材料强度削弱系数开孔直径补强区有效宽度：有效高度：外侧高度内测高度需要补强的金属面积为可以作为金属补强面积为比较,所以开孔接管补强足够，不需另加补强管 公称压力 1.6Mpa 公称尺寸DN80 伸出长度150mm接管计算厚度 接管材料强度削弱系数 开孔直径补强区有效宽度：有效高度：外侧高度: 内测高度: 需要补强的金属面积为: 可以作为金属补强面积为: 比较，所以开孔接管补强足够，不需另加补强管 公称压力 1.6Mpa 公称尺寸 DN50伸出长度125mm接管计算厚度接管材料强度削弱系数开孔直径补强区有效宽度：有效高度：外侧高度内测高度需要补强的金属面积为： 可以作为补强的金属面积：比较 所以开孔接管补强足够，不需另加补强5法兰强度的计算5.1法兰的类型板式平焊法兰 DN500 PN1.0密封面形式：突面热片选用：非金属软垫片 耐石油石棉橡胶板螺栓材料 10个螺母材料 20个5.2 法兰高度的校核预紧时，螺栓拉力等于垫片所需预紧力 查表14-9得查表14-3得 查表4-1垫片的性能参数 系数 m=2.0 压紧面比压y=11操作时： P=0.79 所需螺栓总截面积预紧时： 操作时： 螺栓总截面积为中较大的一个 所需的实际面积A存在一定的储量，即 所以法兰的高度符合5.3 人孔 PN=1.0Mpa DN500 设置一个人孔6封头厚度设计采用标准椭圆形封头6.1计算封头厚度取1.0同前故圆整后取6.2 校核分离器体与封头水压试验强度根据式 式中 而 ；所以水压试验强度足够。7 鞍座的计算：7.1 粗略计算鞍座负荷分离器总质量： 式中 - 主体质量 - 封头质量 - 混合物质量 -附件质量7.2 鞍座的选用主体质量： 封头质量： 蒸汽质量： 附件质量：人孔质量约200 kg，其他接管等质量总和按300 kg计，于是 分离器总质量：每个鞍座只承受 2.05KN 负荷，根据表14-18，可选用耳式支座 耳座AN1 参考资料（1）压力容器的应力分析与强度设计；北京：原子能出版社，1979（2）化工设备机械基础；大连理工大学出版社（3）压力容器材料使用手册；北京：化工工业出版社，2000（4）工程材料；化学工业出版社，2001（5）化学容器设计；化学工业出版社1983