DN1200氨吸收塔设计2（全套CAD图+说明书+开题报告+翻译）
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学 毕业设计（论文）任务书 学 院： 机 械 工 程 学 院 题 目： 吸收 塔设计 论文 (设计 ) 内容及要求： 一 、 毕业设计（论文）原始依据 装置参数 ： 用 20的清水吸收混合气中的氨，混合气中含氨 10%，其余为空气。 操作压力为 105作温度 40，混合气流量 10000m3/h，吸收剂用量为最小用量的 气相体积吸收总系数为 200 的回收率为 95%, 环境： 衡阳室外 二 、 毕业设计（论文）主要内容 设计图纸折合 0#图 3 张以上（其中手工绘图不少于 1 张 1#图）。设计说明书 20000 字以上，并有 300 字左右中英文摘要。 三 、 毕业设计（论文）基本要求 设计符合最新国家标准及行业标准。设计图样达到工程设计施工图水平。 四 、 毕业设计（论文）进度安排 献查阅 题报告 体设计 强度校核 图及编写说明书 五 、 主要参考文献 化工设备设计全书（塔设备） 化工原理 化工工艺设计手册 制压力容器 指导老师： （签 名） 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 吸收塔设计 设计（论文）题目来源 自选课题 设计（论文）题目类型 工程设计类 起止时间 一、 设计（论文）依据及研究意义： 在化工、炼油和石油化学工业生产中 ,塔设备作为分离过程工艺设备 ,在蒸馏、精馏、萃取、吸收和解吸等传质单元操作中有着重要的地位。 据统计，塔设备无论其投资费用还是所消耗的钢材重量，在整个过程设备中所占的比例都是相当高，在化工与石油化工行业投资比例在 20化纤行业约占 45%。 若就单元装置而论 ,塔设备所占比重往往更大 ,例如在成套苯蒸馏装置中 ,塔设备所占比重竟高达 此外 ,蒸馏用塔的能量耗费巨大 ,也是众所周知的。故塔设备对产品产量、质量、成本乃至能源消耗都有着至关重要的影响。 。 本次的设计结合我们过程装备与控制工程专业所学知识与实际生产需求，进行 吸收塔的强化研究设计，旨在提高我们对理论知识的实践应用能力，深化对理论知识的理解，提高我们分析问题、解决问题的能力。本次设计比往常的课程设计要求更高，难度更大，需要查阅大量相关标准规范，进行大量理论计算，要研究材料的特 性及工艺过程， 图与手工绘图并用，全面的对我们大学四年所学的专业知识进行回顾应用，提高我们的综合素质，使我们更好的适应将来的工作。 二、 设计（论文）主要研究的内容、预期目标：（技术方案、路线） 本次设计主要研究内容有：氨吸收塔的工艺计算，塔结构的设计，塔的设计及强度校核，开孔和开孔补强设计，以及吸收塔的主要工艺设计。 主要设计路线： 1、确定 吸收剂用量及吸收溶液深度 ， 泛液速度 ， 塔径的估算 ， 填料层高度的计算 ； 2、 塔内件及附件的选择 ； 3、塔体的设计及强度校核，稳定性校核； 4、开孔及开孔补强说明及计算； 5、 椭圆封头部件的制造 ， 筒节的主要制造工艺 ； 6、热处理及主要检验要求。 三、设计（论文）的研究重点及难点： 本设计的研究重点在于吸收的相关计算、结构的设计、主体材料的选择与强度的检核、制造工艺的设计。难点在于塔体设计及强度校核。 四、 设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）： 研究方法：收集氨吸收塔设计的相关数据和标准规范，熟悉氨气吸收塔的一般类型，借鉴以往课程设计的经验和参考上一届的设计 模板，找出模板中有误的地方和可以改进地方，了解该设计的方法，整合自己的设计思路，先有个整体设计，再逐步的细化设计，并在设计的过程中逐步的改进、完善设计。 设计步骤： 1、 搜集相关数据和相关标准规范，拟定方案， 整合设计思路 2、 撰写开题报告 3、 撰写设计说明书 4、 绘制设计图 5、 毕业设计资料打印和装订 6、 毕业答辩 五、 进行设计（论文）所需条件： 1、需要相关的参考文献和标准规范，能进行上网查找相关数据； 2、具备一定的专业知识和能力，能熟练的进行 图和手工绘图； 3、 熟悉 制压力容器、压力容器安全技术监察规定等国家标准规范，善于查阅相关的各种机械设计手册； 4、电脑一台，绘图室一间，完备的绘图工具一套； 5、需要指导老师的悉心指导。 六、 指导教师 意见： 签名： 年 月 日 南华大学机械 工程学院毕业设计 i 吸收塔设计 摘要 ： 此次 设计的是混合气流量为 10000 的氨吸收塔。根据 有关的设计参数，故 选用填料塔来 吸收氨气， 填料塔是 把 塔内的 填料当作 气液两相间接触的传质设备 。 设计填料塔 包括：物料衡算、热量衡算、塔设备的工艺 结构 设计（塔内径、塔高、封头、填料、进出口接管及裙座等） 、 对 塔设备 进行强度 的 计算及校核，绘制 吸收塔 图纸等。 设计思路 ：首先进行物料衡算和热量衡算，然后进行塔设备的尺寸计算，主要包括塔的高度确定和填料层高度的计算，以及对塔附件（吊柱、液体分布器、 人孔、手孔、裙座等）的计算与选择，最后进行强度计算和校核。 关键词 ： 氨吸收；填料塔；物料衡算；强度计算。 南华大学机械 工程学院毕业设计 ii he is of an 0000 m3/h. to So of is a in as of of of so so 华大学机械 工程学院毕业设计 录 引言 . 1 1. 工艺计算 . 2 . 2 . 4 . 7 . 7 . 8 2. 塔结构的设计 . 13 . 13 3. 塔的设计及强度校核 . 23 . 23 . 25 . 32 座的强度及稳定性较核 . 34 . 35 . 36 . 37 4. 开孔和开孔补强设计 . 38 . 38 孔补强设计计算 . 43 圆封头部件的制造 . 48 . 48 . 48 要件的热处理 . 49 . 49 参考文献 . 33 附录一 外文原稿 . 52 附录二 外文原稿翻译 . 59 南华大学机械 工程学院毕业设计 辞 . 66 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 1 页 共 66 页 引言 在化工、炼油 与 石油化学工业 等各类 生产中 ,塔设备作为分离过程工艺设备的主要承担者， 在解吸、萃取、蒸馏、精馏、吸收等传质操作单元中有着 无可替代 的 重要 地位。据统计，塔设备在化工与石油化工行业投资比例在 20化纤行业约占 45%。因而 通过 强化塔设备来强化生产操作 过程 是生产、设计人员 都十分 重视 的课题。 板式 塔 在 70 年代以前占据 着绝对的 优势， 但 随着石油化工的发展，填料塔 由于 结构简单、压降小， 而且 可用各种材料制造等优点 而 日益受到人们的重视。 而 氨 在工业上也具有多种用途，主要用来制造含氮肥料、炸药以及各种纤维及塑料，同样也可以把氨制成硝酸，进而再制造硝化甘油、硝酸铵、硝基纤维素等。在化学纤维和塑料工业中，则以氨作为氮源，生产人造丝等产品。在农业方面，氮肥是农业生产过程中需求量比较大的化肥之一，氨又是氮肥的主要来源，因而回收氨在国民经济中就显得尤为重要。因而填料塔吸收氨气工业在现代工业发展中占据重要地位。 本设计 是 在段 小林老师的 耐心 指导下从 2013 年 1 月 7 日开始 进行的 ，经历了资料 查找 、 任务书撰写、 设计方案 拟定 、 设备设计 、 图纸绘画、编写 设计说明书等过程。 通过此次的 设计让我们了解 到 填料塔设备生产 制造 工艺的 大概 过程，让我 在过程设备设计和制造 知识方面得到了拓宽 ，进一步巩固了 学习过的 专业知识， 熟悉了绘图软件的操作，加强了灵活运用书本知识的能力， 是 对我们 大学四年所学知识 的 总结 、 巩固 和加深 。 由于 本人 知识 水平、实践经验 有限等 因素，本设计 中肯 定存在 着 不足 之处 ，望 指导 老师 及 同学 及时批评与指正 。南华大学机械 工程学院毕业设计 第 2 页 共 66 页 1. 工艺计算 气 吸收剂 的 用量及吸收 溶液的 深度 性气体流量 的计算 V00 01 40273273 (=小气液比 按 照 设计条件中平衡数据 得出 ： 表 氨溶夜的温度 /C 氨在溶液中的浓度 /（ ） 氨在气相中的平衡浓度 /（ 气） 20 0 0 6 9 4 2 7 华大学机械 工程学院毕业设计 第 3 页 共 66 页 在 X 平衡曲线 ， 如 下曲线图， 图 液相摩尔比浓度曲线图 11010010 2 1） （ 1 曲线图 X1 值 为 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 4 页 共 66 页 所以 最小 的 气液比 (VL)121 Y = 最小吸收剂用量 由上面的计算可以推出，最小气液比 (VL)50.4 故最小 的氨气 吸收剂 的 用量 (VL)V 69 一直设计参数可知 吸收剂用量为最小用量的 吸收剂用量 ： L 869=955.9 收液浓度 从全塔范围内 进行 氨的衡算 121 Y 即： 液速度 将塔顶情况作为计算依据， 为了 便于计算 ， 故将 压强 和 操作温度取平均会值。 气体千摩尔流量 ： 2 0 =2 2 0 0 0 0 ）（ 40273273=352.4 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 5 页 共 66 页 顶混合气体平均分子量 M2,m=a+公 式中 空气平均分子量， 氨气平均分子量， 塔顶混合气中空气 的 摩尔分率 ， 浓度 ； 塔顶混合气中氨气的摩尔分率 ， 浓度 ； 计算可得 =52 与 代入上述公式 得 M2,m 气体密度 V=0 3 2 7 5 3液体密度 l 液体粘度L s 料的选择 经 过 比较， 最终 选取 选取 50金属鲍尔环 查资料的 50 金属鲍尔环 的 特性数据 如下： 表 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 6 页 共 66 页 点 的气体流速 通过 贝恩 霍根关联 公 式计算 推出 式中 a/ 3 干填料因子， 泛点 的气体流速 ， m/s； a比表面积， g 取 重力加速度 的大小为： L 液相流量 kg/h； G 气相流量 kg/h； L 液相黏度， s； V , L 气相，液相密度， kg/ A 关联 常数，见表 1 填料 层 空隙率； 表 值 参数数据 ， g=kg/v =kg/ L =992.2 kg/华大学机械 工程学院毕业设计 第 7 页 共 66 页 L =s, 由计算推出 填 料塔 顶 部的 气体质量流量 ： G=0138.5 kg/h ; 由题可知 吸收剂 为 纯水，其质量流量为 ： L=955.9 18=17206.2 kg/h 将上述数据 代入得： 解得 3.6 m/s 径的估算 由于空塔气速一般取泛点气速 的 50% 85%， 假设设计取 70来计算 得 u=s 将计算结果代入公式（塔径的计算式） D 36 0 04 式中 单位为 m3/s 圆整后 取 塔径 D=1200空塔气速 的核算： u=24= =s=68% 假设符合要求。 体喷淋密度的验算 液体喷淋密度公式： U=南华大学机械 工程学院毕业设计 第 8 页 共 66 页 U 液体喷淋 的 密度， h) ; 液体喷淋 的 质量， m3/h ; D 填料 塔 的 直径， m ; 最小喷淋密度 ： 为 了将塔的中填料进行充分 的湿润， 塔中的 液体喷淋密度不能低于 某一极限值， 然而把这一 极限值 称作为最小喷淋密度 ， 用符号 将其 表示 出来 。 对 于 散装填料 来说 ， 它的 最小喷淋密度 大多数情况下 采用 以下公式 计算， (LW) 中 最小 的 喷淋密度， h) ； 塔料的总比表面积， m2/； (LW) 最小 的 湿润速率， m h) ； 对于直径 75散装填料，最 小的湿润 速率 (LW)m h) 所以推算出 m h) 而 喷淋液体的质量 m3/h ； 实际 的 液体喷淋密度 U = =15.4 m h) 满足 液体 最小喷淋密度 的 要求。 料层高度的计算 质单元 高度 的计算 已知参数 V 350.4 h ； =200 h) 传质单元高度 计 算公式 =m 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 9 页 共 66 页 质单元数的计算 根据（ 1） 与 （ ， 在图中作 出 操作线， 根据 图 中所显示的 若干 个 塔的 截面上 的 推动力（ Y Y ），并 计算出每项对 应的 列出下表： 表 Y Y Y Y 0 180 坐标纸上 绘 关系曲线 图 ，如图 关系曲线与 跟 Y 0 之间 围成的 面积 即 为积分值。 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 10 页 共 66 页 气相摩尔比浓度 面 积 0 . 0 0 5 X 1 0 单 元 数 9 6积分面积图 由图 得积分 面积为 故 所以 填料层高度为 ： Z m ； 通过 经验公式 可以推出 ，填料层 的 设计高度 应该取 Z =( 式中 Z 设计 的 填料高度 ； Z 工艺计算的 填料 高度 ； 故 Z 8.9 m 圆整 填料层高度 ，即 Z 9 m 。 料层的分段 当 液体沿填料层 向 下 流动 时， 将逐渐流向塔壁而形成壁流效应的趋势 ， 结果将会造成液体分布的不均匀，降低气液两相的有效接触表面，从而降低传质效率 。故在 设计 填料层放入过程 中 需要在其中设置液体收集分布器， 即 所说的 将填料层进行 分段。 对于散装填料 而言 ，一般 情况下建议的分段的 高度 如下表所示 ，表 内的 h/段后 的 高度与塔径 的比值 ， 许下的 最大填料层高度 散装填料分段高度推荐值 ： 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 11 页 共 66 页 表 装填料分段高度推荐值 从上 表可以得到各段 填料层高度 应取 为 并且将其分成两段 。 料层 的 压降的 相关 计算 经过查询得知： 填料 层的填料 因子 130 液相密度校正系数 1 ； 操作空塔速度 u= =m/s ； 横坐标 21 纵坐标 1 1 2 1 计算纵坐标 过程中 用 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 12 页 共 66 页 图 由 ： 单位压降 p =11 a/m(填料 )900此需 要 在支承圈下 设置 加强肋板。填料支承 的 结构 的各部分 尺寸 如 下表 所示： 表 填料支撑板结构如下： 图 体分布器 由于填料塔 塔径 D800故 常 选 用是盘式液体分布器 ，其结构图如下： 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 15 页 共 66 页 图 体再分布器 在 填料塔 的实际操作过程 中， 当离填料塔中填料顶面一定距离时 ， 喷淋液体的流向为；开始向塔壁偏流，然后再沿塔壁下流，因此 塔中心处的填料 不能得到良好的 湿润 效果 ， 进而形成 “干锥”现 象。为 了克服 此现象 的发生 ， 必须每隔一定的距离 设置液体再分布器。 工业生产中 应用 广泛 的 就是是 截锥式再分布器 ，它的 设计尺寸参考表 及结构图如下所示： 表 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 16 页 共 66 页 图 座 的 结构设计 设计 ： 为了便于 加工 与 制造， 故 采用圆筒型； 料 的设计 ： 选择 为用料 ； 式的设计 ：采用对接式焊接 方式 ，如下图 所 示： 图 4 裙座检查孔： 选用 B 型长圆形孔； 5 地脚螺栓座：包括盖板、垫板 、 筋板及基础环 ，都 详见裙座部件图； 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 17 页 共 66 页 管引出孔以及其他结构详见总装图 跟 裙座部件图。 孔的设计与选择 依照 中华人民共和国行业标准钢制手孔和人孔 可以得知： 本设计 选用“回转盖板式平焊法兰人孔” （ 设计依照 21516 人孔的 结构 形式如下 所示： 图 孔结构） 吊柱选择 吊柱的方位 跟 回转半径 吊柱经人工推 动， 使经过吊柱 的 垂线可以转到人孔 的 附近，还 要 使吊钩垂线 可以 转到平台外，以 便于 将塔内件从塔南华大学机械 工程学院毕业设计 第 18 页 共 66 页 平台外场地上吊到塔平台上 的 人孔处或从塔平台上 的 人孔 位置 吊到塔平台 以外 的空的场地上 。 因而 吊柱的方位 要 首先取决于人孔方位。人孔方位 的确定应该参照 管道专业 依据 设备布置 和 配管要求。 查阅 压力容器与化工设备实用手册 得知，应该 选用 其基本参数如下： S=900， H=1000， L=3400， R=750， =159 10， l=110,e=250,重量 为 234 图 选择 20 号 的 无缝钢管 作为吊杆的材料 ，其他 结构的 材料 均选用 ， 支座垫板 的 材料 采用与 塔体 相同的 材料 ， 采用椭圆形封头 作为 吊柱 的 下端支承结构。 然而 吊杆 的相关计算是 以整根管子 来 作为依据的。 如果 管子 的 长度不够 ，需要拼接时， 则其设计应 符合 下列 要求： 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 19 页 共 66 页 一处 ； 2拼接 选取的 位置只 可 在下图所示 的 ， 之间 ； 3. 焊接 的 结构按图所示 ， 焊缝系数 选 图 封板 由 管子制 成 的吊柱都焊 具 有端封板， 是为了 防止雨水 的 灌入 而 引起生锈 现象的发生， 封板 上 方 则需要 开 30的 牵引孔 ； 吊钩 常用吊钩形式有三种，其中圆钢弯成 U 形 而 焊在吊杆上的形式最多， 故 采用此 种形式，其结构图如下 ： 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 20 页 共 66 页 图 管选择 排气管内气体流速 u=20 m/s 。 m3/s (液 ) s ; D= 式中 ： 流体 的 体积流量 m3/s ; U 流体 的 流速 m/s； D 管子 的 直径 大小 ； 气体进出口管 直径为： 则 D= = =m 故 选用 管 工业 的 供水速率 3 m/s, 液体进口管 u 取 2m/s 则 D= = 取 液体出塔 的 速度 1 m/s； 则 d= = = 管法兰的选择 依据 中华人民共和国 的国家 标准 选用 面板式平焊法兰 ， 其结构 图 如下 所示： 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 21 页 共 66 页 图 具体尺寸如下 ： 力容器法兰选择 根据 中华人民共和国 国家 标准压力容器法兰分类与技术条件即（ 4700； 根据已经知道的设计参数 ， 因此选择 甲型平焊法兰 ； 根据 规定 4701定 法兰的 结构尺寸 如下所示： 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 22 页 共 66 页 表 2 4 d 螺栓柱规格 螺栓柱数量 1200 1315 1276 1256 1253 1045 66 27 6 图 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 23 页 共 66 页 3. 塔的设计及强度校核 体和封头的厚度计算 体 材料的选择 塔的 最高工作压力 为 P=为 设计压力 为 P=以应 属 于 低压吸收设备， 属于 一类 压力 容器的范畴 ； 由于 介质腐蚀性未提 出特殊 要求， 所以 选 用 材料。 体厚度的确定 先 按照 内压容器设计 的 厚度，然后 考虑 自重、液重等 因素 引起的正应力 以及风载荷 而 引起的弯曲应力 再 进行强度和稳定性 的 验算。 根据设计压力 与 液柱静压力 来 计算压力 ； 设计 塔内液柱 的 高度 时， 仅考虑塔 1的 液面高度 ，因此 m，则液柱 的静压力 610 =610 9921= 在 裙座失稳前，材料已达弹性极限， 故 强度 为 主要制约因素 ； 由 2 + 3 ； 因而 满足强度及稳定性 技术 要求。 缝强度的校核 该吸收 塔裙座与塔体 均 采用对接焊，焊缝承受组合拉应力 ： 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 35 页 共 66 页 110211m a 01 2 0 2 3 0101 2 0 07 8 8 故取415 ； 当 有筋板时，基础环 的 厚度 b 0140241566 ； 因为 一般 情况下b 14 ； 故取b=14 脚螺栓计算 地脚螺栓 的 强度 的计算及 设计 计算其最大的拉应力： M P aA 87m i 0000002 = M P 5 2 3 2 3 878 因为 1B 0 ； 结论： 塔设备必设置地脚螺栓 ； 假设 地脚螺栓 的 个数 n=16 ， 地脚螺栓腐蚀裕量 为 2 则 地脚螺栓 的 螺纹小径 ： 所以 取 16个型号为 脚螺栓满足 设计 要求 ； 压试验时塔的强度和稳定性验算 水压试验 条件下 塔体 1 1截面的强度条件 为： T 0.9 235 式中 P 液柱静压力， P 塔体高约 15m） 计算出 T 170/ P 因为： 101 2 0 07 8 0 3 8 5 28 因此在 开人孔后不需 要 另 进 行补强 设计。 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 48 页 共 66 页 5. 主要制造工艺 圆封头部件的制造 椭圆封头 由两部分构成： 半个椭球面 跟 短圆筒 ，由已知参数知道 椭圆封 头 的材料 选取 小厚度 10造过程中需要 考虑 到 制造减薄量 与 加工 的 余量 等各类因素 ， 故需要 选用厚度为 12蚀层 的 毛坯，在 封头进行 整体组装前要先对 耐蚀层 用 堆焊 ，用 带 来 带极堆焊过渡层及耐蚀层， 分别用 条 来手工堆焊封头的 过渡层 与 耐蚀层，人孔 的 凸缘 采用整体 20锻件 形式 ；人孔凸缘衬里与人孔凸缘 采用 松衬结构，间隙 节的主要制造工艺 大致步骤如下： a. 钢板检验 ：包括钢板的检验、钢板预处理、板材的矫正与钢板的划线、号料几 个方面； b. 划线下料 ： 分为钢板的划线、号料与切割、边缘加工等步骤； c. 组对 ： 组对的工程中要按照一定要求的焊接顺序来进行； d. 焊接工艺过程 ： 坡口准备 保证坡口的清洁度，严禁在接头间隙 中间存在杂物； 焊前准备 若焊缝存在缺陷，要对其进行修正来 确保焊接的质量，并且要对焊缝进行清洁； 焊接过程 经由点固焊、填充焊等方式焊好焊缝； e. 焊后矫正： 筒节 在 焊接 会 发生 一定程度的 变形， 需要 进行校圆 ； f. 焊后检验：运用无损探伤的方式对焊缝检测，确保焊缝合格。 装 a. 筒节和下封头组对焊接： 由于筒体的长度较大 ，组对时要考虑到每环缝的错边量以及间隙均匀性，并且需要采用逐段卧装的装配方法来保证塔体直线南华大学机械 工程学院毕业设计 第 49 页 共 66 页 公差仅为塔高的千分之一，且 15时需要用环缝组装卡环来控制筒体的椭圆度； 探伤：需要分三次进行焊接，当焊至 404800射线检测，若符合 00超声波检测复检，要求符合 级标准，最后在焊缝外表面上做 100磁粉检测，内表面做 100渗透检测，需符合 级要求标准； b. 铆工：把吸收塔内部附件与外部附件通过一系列工艺制作成为钢结构； 探伤 :对尾部附件的焊缝进行 100磁粉检测，对内部附件焊缝做100渗透检测，并且需要控制铁素体含量 c. 上封头与筒体组对焊接 探伤：与筒体和下封头组对焊接的探伤标准一样； d. 水压试验：水压试验条件去压力 温 15（不低于大气的露点温度），还要控制水中氯离子含量在 25以内； e. 衬里：进行衬环的氨渗透试验，以 100的氨气在试验压力为 03且要确定保压时间 12小时； f. 对所有焊缝的外表面及设备的主螺栓做 100磁粉检测，需要符合级要求标准； g. 对设备外部进行清理，刷油漆。 要件的热处理 a. 焊接筒体上的纵焊缝后，需要在 620 +_14条件下进行消除应力热处理； b. 椭圆封头经过整体热冲压成型的， 在 960 +_14温度下，进行加热处理（ 成型前 ）； 在 930 +_20温度下，进行正火热处理（ 成型 后）； 在 560 +_10温度下，对 堆焊过渡层 区域进行消除应力热处理。 要检验要求 a. 焊缝的错边量要求，衬里纵焊缝错边量 1筒 的焊缝错边量 南华大学机械 工程学院毕业设计 第 50 页 共 66 页 b. 焊缝的无损检测，筒体与封头处深环焊缝及返修焊缝，均以 100射线检测来检验，用 100超声波检测来复检，再用 100磁粉检测来检验； c. 封头热成型后和进行正火热处理后，都要进行超声波与磁粉检测； d. 堆焊过渡层进行超声波与渗透检测，堆焊区域进行超声波与渗透检测； e. 在吸收塔进行在水压试验合格后，对设备的焊缝进行磁粉与渗透检测； f. 吸收塔的各部件主要螺栓出要进行磁粉检测； g. 焊缝检测完成后，要对 设备的受压及耐腐蚀部件 进行复查，以确保设备合格性与安全性。南华大学机械 工程学院毕业设计 第 51 页 共 66 页 参考文献 1 路秀林 王者相化工设备设计全书塔设备 ,化学工业出版社 ， 2 曲文海压力容器与化工设备实用手册上、下册，化学工业出版社， 3 刘道德 化工设备的选择与设计，第三版 中南大学出版社， 4 祁存谦 丁楠 吕树申 主编 化工原理，化学工业出版社， 5 陈敏恒 丛德滋 方图南 齐鸣斋 化工原理，化学工业出版社， 6 郑津洋 董其伍 桑芝富 主编 过程设备设计 第二版，化学工业出版社 7 刘湘秋 编著 常用压力容器手册机械工业出版社 8 寇尊权 王多 主编 机械设计课程设计 机械工业出版社 9 50制压力容器 10 710制塔式容器 11 匡国柱 史启才主编 化学工业出版社 ,2002 12 刘福顺、汤明 .无损检测基础 M. 北京航空航天大学出版社， 2005 13 王宽福、冯丽云 .焊 接与化机焊接结构 M. 浙江大学出版社， 2003 14 贺匡国 .化工容器及设备简明设计手册 M. 北京：化学工业出版社 2002 南华大学机械工程学院毕业设计 第 52 页 共 63 页 附录一 外文原稿 A We a of of of of a a is on Ms mm s is .3 .2 mA at 0 is of so or Ms on a as as of be Ms of be of in in . n 1967, a in to , H k of a M a in to or 1 In a he of of a is to of It be of et 4, by et 3,5 a in by of 4,6at of is of in 8. 华大学机械工程学院毕业设计 第 53 页 共 63 页 as in of or 968, of a is up 10 In we a of of of it to is to of in of 2. is a of in . A 大 学 毕业设计 (论文 )综述 报 告 题 目 吸收塔设计 学院名称 机械工程学院 指导教师 职 称 班 级 学 号 学生姓名 20 年 4 月 8 日 南华大学机械工程学院毕业设计 第 1 页 共 4 页 1 1. 本设计（课题）研究的目的和意义 在化工、炼油和石油化学工业生产中 ,塔设备作为分离 过程工艺设备 ,在蒸馏、精馏、萃取、吸收和解吸等传质单元操作中有着重要的地位。 据统计，塔设备无论其投资费用还是所消耗的钢材重量，在整个过程设备中所占的比例都是相当高，在化工与石油化工行业投资比例在 20化纤行业约占 45%。 若就单元装置而论 ,塔设备所占比重往往更大 ,例如在成套苯蒸馏装置中 ,塔设备所占比重竟高达 此外 ,蒸馏用塔的能量耗费巨大 ,也是众所周知的。故塔设备对产品产量、质量、成本乃至能源消耗都有着至关重要的影响。 填料塔具有结构简单、压降小，且可用各种材料制造等优点。在处理容易产生泡沫的 物料以及用于真空操作时，有其独特的优越性。过去由于填料本体及塔内构件的不完善，填料塔大多局限于处理腐蚀性介质或不适宜安装塔板的小直径塔。近年来由于填料结构的改进，新型的高效、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能，又保持了压降小及性能稳定的特点。在某些场合，还替代了传统的板式塔。 随着新型塔填料的相继开发和应用，填料塔的优点更显突出，应用范围日益扩大 ，性能优良的填料塔以大量的应用于工业生产中 。 本次的设计结合我们过程装备与控制工程专业所学知识与实际生产需求，进行 吸收塔的研究设计，旨在提 高我们对理论知识的实践应用能力，深化对理论知识的理解，提高我们分析问题、解决问题的能力。 在化工、炼油和石油化学工业生产中 ,塔设备作为分离过程工艺设备 ,在蒸馏、精馏、萃取、吸收和解吸等传质单元操作中有着重要的地位。 据统计，塔设备无论其投资费用还是所消耗的钢材重量，在整个过程设备中所占的比例都是相当高，在化工与石油化工行业投资比例在 20化纤行业约占 45%。 若就单元装置而论 ,塔设备所占比重往往更大 ,例如在成套苯蒸馏装置中 ,塔设备所占比重竟高达 此外 ,蒸馏用塔的能量耗 费巨大 ,也是众所周知的。故塔设备对产品产量、质量、成本乃至能源消耗都有着至关重要的影响。因而强化塔设备来强化生产操作是生产、设计人员十分关心的课题 。在 70年代以前，板式塔占据据对对优势， 随着石油化工的发展，填料塔日益受到人们的重视 ，填料塔具有结构简单、压降小，且可用各种材料制造等优点。在处理容易产生泡沫的物料以及用于真空南华大学机械工程学院毕业设计 第 2 页 共 4 页 2 操作时，有其独特的优越性。 填料塔洗涤吸收净化工艺不单应用在化工领域 ,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。工程实践表明 ,合理的系统工艺和塔体设计 ,是保证净化效果前提。 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，它是化工类企业中最 常用的气液传质设备之一。 我设计的氨吸收塔采用的吸收剂是纯水，塔设计采用填料塔，填料方式为：金属鲍尔环， 水吸收氨吸收塔 ,采用的是填料吸收塔来用水吸收氨属于中等溶解度的吸收过程 ,填料塔不仅结构简单 ,而且阻力小 ,便于用耐腐蚀材料制造 ,对于直径较小的他 ,处理有辐射性的物质或要求降压较小的真空蒸馏系统 ,填料塔都有明显的优越性 选用逆流吸收流程。工作生产中多采用逆流操作 ,逆流操作特点是 ,传质平均推动力 大 ,传质速率快 ,分离效率高 ,吸收剂利用率高 该填料塔中，氨气和空气混合后，经由填料塔的下端进填料塔中，与从填料塔顶流下的清水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。经吸收后的混合气体由塔顶排除，吸收了氨气的水由填料塔的下端流出。设计流程图为下图所示 : 南华大学机械工程学院毕业设计 第 3 页 共 4 页 3 1 ，材料性能 25（ 12）： 18（ 1986）。 2 技术委员会的报告 5水氨储存和处理设备的完整性，休斯敦， 储罐，斯波坎， 1992 年。 3 斯蒂芬斯， F， 1994 年 研讨会报告，美国化学工程师协会，纽约， P， 9。 4 压缩气体协会公司，贮存及无水氨的 1989，阿灵顿，弗吉尼亚州， 1989 年处理的美国国家标准的安全要求（ 册的 G - 1989）。 5 无水氨在英国伦敦常压下的储存，英国政府文书局， 1986。 （健康及安全手册协 /克 30） 6 肥料（美国）公司，退役氨储罐，斯波坎， 1992 年。 7 全国锅炉压力容器督察 局和国家局检查规范：锅炉压力容器检验手册，哥伦布，俄亥俄州， 1992， 8 里德， 里德，三， 1992 年 程会议论文集 ， 版社，亚特兰大，第一册，临 163。 9 康利，麻将， 士，“氨压力容器完整性方案：一种现代方法， 1990 年 研讨会报告，纽约， 1990 年。 10 肥料（美国）公司，“调试氨储罐”，斯波坎， 1992 年。 附录一 外文原稿 A We a of of of of a a is on Ms mm s is .3 .2 mA at 0 is of so or Ms on a as as of be Ms of be of in in . n 1967, a in to , H k of a M a in to or 1 In a he of of a is to of It be of et 4, by et 3,5 a in by of 4,6at of is of in 8. as in of or 968, of a is up 10 In we a of of of it to is to of in of 2. is a of in . A to in on of a or in or . a in a is 22: a is is It 0m 0m is ); pm is 0). is a 0. as of , be as . 0 of a of in In is or of a is is r a , be as 23: p is it p. 3. of a is on he Ms is mm s we to of as be in of of a is to an to as at A to be it be to to at a In be as of is is . to of or on or in We of to a is .3 .2 mA at 0 4. is to we 5, we as of of a of . is 0 mm an by Ms r1/ .1 ; to of . be Ms is of is of r1/ 0.5 no Ms 0 21 dB 22 dB We of a is 0 dB of r1/ 0.5 Ms 74 dB 75 dB is 0 dB of of a we Ms is So be in 5. 1 V. G. “ ,” 2 V. G. “ ,” 92, 1967, 5173 J. B. A. J. D. J. et “ 10, 22, 1998, 4785 4 D. R. W. J. D. C. et “ 84, 18, 000, 4184 5 J. B. A. J. D. J. et “ 47, 11, 1999, 20756 D. R. . “ 85, 14, 2000, 29337 R. A. D. R. S. C. et “a 78, 4, 2001, 489 8 A. D. R. . “of a 292, 5514, 2001, 77 9 N. . W. “A 53, 4, 2005, 1535 10 S. G. P. N. et “A 89, 21, 2002, D: 213902. 11 B. B. Wu “ 60, 2006, 20712 “on a 51, 2005, 32910, 4, 1968, 509341. 13 J. B A. J. W. J. et “ 76, 25, 1996, 4773 14 C. G. R. B. J. A. et “of a 84, 17, 2004, 3232- 3234. 15 J. B. . R. “ 57, 6, 2004, 37 16 Z. X. Xu . G. “ 69, 2007, 117附录二 外文原稿翻译 电磁探伤无损检测 方面的 一种 可能的 实际传感器超材料 摘要 ： 我们提出了一种新的电磁无损检测方法，通过超材料涂层和仿真靠近电磁场属性来检测裂纹。覆盖细小的电流元素的超材料（ 提高无损检测（ 头的电磁辐射属性的仿真，使用基于有限元法（ 的 查和分析，它的负介电常数和磁导率是负的。电磁模型：理想的 毫米，外径是变化的，和壳的相对介电常数和相对磁导率都是 电损耗角正切值和磁损耗角正切值都是 且与涂层为普通材料做的球传感 器的近领域的值相比较，当频率为 10 ，该模型的励磁电流元长度是 米，其直径为 为 1毫安。电磁场附近的各种内半径和外半径的比率的仿真，和 对于带涂层的普通材料的传感器附近区域的值是完成的。结果很明显： 膜传感器近电磁场和辐射特性明显优于无涂层的介质和涂层与普通介质这两种结构传感器，在将来，超材料将打开一些新的各种传感器在电磁缺陷无损检测方面的潜在的实际应用。 关键词 ：超材料，无损探伤，缺陷， 件，传感器 1 介绍 在 1967 年，韦谢拉戈理论上认为一个均匀各向同性电磁材料的介电常数和磁导率被假定为具有负实值。自从在这些材料中 E， H 场和波矢 k 传播的平面电磁波形成一个左手系统以来，韦谢拉戈称他们为“左撇子”的介质或超材料介质1他的结论是，在这样的介质中，一个单色平面波的坡印廷矢量的方向与它的相位速度是相反的。它表明，这个各向同性介质支持的向后波的传播，它的折射率可视为负。由于这些材料是不可用的，直到最近，这个有趣的概念 负折射，和它的各种电磁和光学结论才得到关注，韦谢拉戈说到。这是直到 4，受到 彭德里等人工作的启发 3,5，在微波体系中通过整理小金属导线和开口环谐振器 4,6向阵列构建了一个复合的“介质”，并陈述了此介质的边界处的异常折射，这是在该人工介质的负折射的结果 8。超材料被广泛定义为人工有效均匀的电磁结构，在自然界其不同寻常的特性是无法找到的。这打开了复合材料或微波和光学应用的超材料领域。自从韦谢拉戈 1968 年提出的想法以来，这种材料的可用性从现在开始并扩 大 10在本文中，我们提出了一种新的带涂层的超材料电磁探伤无损检测传感器，然后将它应用到靠近电磁场附近的裂纹检测。我们的目的是通过更好的现场设计找出传感器方面的一些超材料覆盖的应用，这种方法可以大大提高传感器近磁场和辐射特性。 2 开口谐振环（谐振环） 双开口谐振环（ 一种常见的超材料电池，如图 1 所示，导电结构，其中两环之间的电容平衡其电感，。一种随时间变化的磁场垂直于环表面诱导电流，该电流依赖于结构的共振特性，产生既可以减少也可以增强入射场的磁场，从而导致在正或负的有效值。对于 一个在真空中和厚度可以忽略不计的圆形双开口环谐振器，下面的近似式是适用的 22： 其中， 是电导。它变成负有 0m 中0 ） ; 0）。一般，有一个 窄的频率范围。 薄金属线是具有负的介电常数的最早的结构之一，并与嵌入的细金属线的介质可以作为人工电介质微波应用，如图 2所示。彭德里所描述 0的结构由嵌入在电介质中的无限长的平行细金属线的正方形矩阵构成。在这种情况下，介质是空气或真空， 单线的半径比两条导线之间的距离更薄，即为有效介电常数 r a，可写为如下式 23： 其中， p 是 等离子体模式的等离子体频率。显然，它 P
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