【JX517】过滤器的设计及运动仿真【UG+KT+RW+FY】[2A0]
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过滤器
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【JX517】过滤器的设计及运动仿真【UG+KT+RW+FY】[2A0],jx517,过滤器,设计,运动,仿真,ug,kt,rw,fy,a0
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编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 相 关 资 料 题目： 过滤器的设计及运动仿真 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923218 学生姓名： 朱俊杰 指导教师： 彭勇 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 目 录 一、毕业设计（论文）开题报告 二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文 三、学生 “毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 开 题 报 告 题目： 过滤器的设计及运动仿真 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923218 学生姓名： 朱俊杰 指导教师： 彭勇 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2012年 11月 25日 课题来源 该课题来源于石油化工、食品、医药等领域对杂质过滤效率和生产成本的开发需求。 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） 一、科学意义 目前，我国很多企业使用传统过滤器，这种过滤器在过滤持续过程中，过滤面积小使得液体中固态杂质被过滤元件表面，过滤效率下降。 复合型袋式精细过滤器与普通过滤器相比，在同样壳体、容积的情况下， 该 过滤器过滤面积相对大 60%以上，这样装置运行周期长，停车时间短，有效降低运行成本 ；在相同处理量的情况下 ，该 过滤器过滤面积较普通过滤器大 ， 意味着设备容积就可以做小 ， 可以节省设备投资 20%以上，有效降低设备的制造成本。 传统的过滤器生产能力低，使用周期短，生产成本高。因此需要对此装置进行改进与创新，提高使用周期，减少停车次数，能够提高生产产量和产品质量。 二、 国内外研究情况、水平和发展趋势 近年来国内外研制了各式各样的过滤器，产品的用途和性能都不同。 目前就我国的高效空气过滤器市场需求量已接近每年 10 万台，占国际市场的 2%4%，市场份额大。六十年代，我国一些科研部门对精密过滤器进行了小规模的试验和应用，但基本上没有形成工业规模的生产能力。 70 年代末期，上海医药工业研究院等单位对精密过滤器进行了教系统的研究。迄今为止，国内已有了商品化的精密过滤器，其中生产最多的品种是混合纤维素滤膜。 新型复合袋式过滤器采用新型过滤元件，该元件是由二个高性质的同心圆筒，使用独特的制造工艺制作成一个封闭的滤筒和滤袋。过滤面积大、纳污容量强、按国际通用的美国 准的滤袋就 扩大了 60%的过滤面积。 三、 应用前景 复合袋式过滤器广泛应用于石油化工、精细化工、化纤、制药、石墨、食品、饮料及双氧水等方面的过滤。过滤精度从 1至 1000m,处理量从 1至 1000m3/h 的液体过滤。 研究内容 该新型复合袋式过滤器根据工作压力，温度等因素设计相应的型号，工作介质进入新型复合式过滤袋内，从过滤的两面进入容器内，然后流出滤器，过滤下来的残留物留在过滤袋内部。工作一段时间后，滤袋外表面形成滤饼造成差压，当达到设定差压时，应停止工作，进行清洗。该器械在国内为高端技术产品，并有着广泛的应用。 根据设 计要求，运用二维、三维建模软件进行设计 ,完成总装配 ,并对总体机构进行运动仿真。设计出比较合理的加工工序和工艺方案及绘制工序图，用软件对此机器绘制零件图并装配。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 一、 研究方法、技术路线、实验方案 通过阅读有关资料、文献、收集、筛选、整理课题研究所需要的有关数据、理论依据，综合运用所学理论研究论文课题。进一步加强软件学习，为三维设计与运动仿真打下良好的基础。了解熟悉 程设备强度计算软件 ,零部件计算程序可单独计算最为常用的受内、外压的圆筒和 各种封头，以及开孔补强、法兰等受压元件，也可对 制化工容器强度计算规定中的一些较为特殊的受压元件进行强度计算。 二、 可行性分析 通过对论文课题的学习研究达到巩固、扩大、深化已学理论知识、提高思考分析解决实际问题等综合素质的目的。并对三维设计软件和 程设备强度计算软件 更深层次的学习巩固。 研究计划及预期成果 研究计划： 2012 年 11 月 23 日 12 月 25 日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。 2012 年 12 月 26 日 1 月 10 日：填写毕业实习报告。 2013 年 1 月 11 日 1 月 25 日：按照要求修改毕业设计开题报告。 2013 年 1 月 26 日 2 月 10 日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。 2013 年 2 月 11 日 4 月 11 日： 对 程设备强度计算软件 的学习研究，确定过滤器的型号，设计计算设备参数，完成整体设计计算。 2013 年 4 月 12 日 4 月 20 日： 运动仿真 计。 2013 年 4 月 21 日 5 月 15 日：毕业论文撰写和修改工作。 预期成果： 符合压力容 器设计标准，得到合理的设计数据，完成整体设计参数，并能完成运动仿真，分析运动特征。 特色或创新之处 1、使用快开设计，密封性能好，滤袋更换方便。 2、介质通量大，压降低，设备体积小，投资省。 3、过滤面积大，纳污量强，滤袋更换周期长。 已具备的条件和尚需解决的问题 已经初步具备二维设计的基础知识，运用 以完成。已经了解了 新型复合袋式过滤器 的结构和基本功能以及 整体的装配过程，并能完成整体计算 。现在需要对 程设备强度计算软件 的深入学习， 对三维建模与运动仿真的 设计把握还不够。 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日 系意见 主管领导签名： 年 月 日 英文原文 on of .S in N 13445 007 .S on of a . ow a of is an of of of as 1. 2. of 3. 4. 5. of 6. To in B. . n It is in as 2. is of by to In of of (1) of in 6528 of 4 at to or to or at or in of or at be in of at or 2)of or in by of of of of of (3) by (4) or be at be of of of of 5) n to of it is a to S 1 (2007 nb .5 2 (2007 nb .4 . of nb , nb in .4 B 150 B 4732 be (6) ue n to C. of 1. by to of to to of by be in of be to of of 2. (1) to of by to of in of 2) to of in to of in to of 3) to to as as to of . 1) to of as as to in of to of (2) to of as of of to to on of (3) on to of of on of (4) to of of of , to in of to of to to up of 4. 1) to of of (2) To by to in 5. (1) to of of of (2) of to of of of as 6. 1) of of of on of (2)of as as as 7. To of To 中文译文 压力容器技术进展 摘 要：近期欧洲和美国相继颁布了新的承压设备标准，特别是在压力容器领域，欧洲的和美国的 0072全面整理和改编了原有的技术内容，在大规模研究的基础上提出了全新的压力容器建造理念和设计方法。本文将简要介绍目前压力容器技术的技术进展，同时讨论我国压力容器设计技术领域的发展方向和需要深入研究的课题。 关键词：压力容器 技术 进展 一、 引言 世界已经进入了经济全球化的发展时期，经济全球化的一个必然 趋势是标准的国际化。随着国际资本进入中国建设大型工程装置和国内企业扩大生产装置能力，国际化的工程项目给我国的压力容器行业带来了国际上最先进的技术和管理模式，已经不可避免地给我国的压力容器行业提出了国际竞争 ,建造大型和高参数压力容器的机会与挑战。 事实上这些装置的建设需求是压力容器行业发展的动力，是发展我国压力容器行业的最好时机，也是和世界先进技术和管理方式融合的最好时机。因此研究压力容器建造技术和使用最先进的技术手段，提高国家的整体国际竞争力是目前行业关注的焦点。 压力容器是一个涉及多行业、多学科的综合性产 品，其建造技术涉及到冶金、机械加工、腐蚀与防腐、无损检测、安全防护等众多行业。随着冶金、机械加工、焊接和无损检测等技术的不断进步，特别是以计算机技术为代表的信息技术的飞速发展，带动了相关产业的发展，在世界各国投入了大量人力物力进行深入的研究的基础上，压力容器技术领域也取得了相应的进展。为了生产和使用更安全、更具有经济性的压力容器产品，传统的设计、制造、焊接和检验方法已经和正在不同程度地为新技术、新产品所代替，而冶金、机械加工、焊接和无损检测等压力容器相关行业的技术进步，是压力容器行业整体技术水平提高的前提条 件。 技术发展的动力在于经济的竞争。经济全球化和激烈的竞争使得世界各国必须考虑压力容器的安全性和经济性的和谐统一，因此新的设计、建造方法不断出现，对压力容器的技术研究也在不断深入。 当前压力容器技术的发展趋势有如下特点： 1. 针对失效模式的设计方法； 2. 计算机技术的广泛应用； 3. 更经济的设计、制造方法； 4. 体现综合建造技术的技术要求； 5. 更广的标准适用范围； 6. 谋求在国际贸易中的国家竞争力。 本文重点讨论设计技术的进展，结合我国的现状，提出关于标准技术的研究方向。希望行业内能够充分重视我国在设计技术上与先进国家的差距，提 高设计水平，提高全行业的国际竞争力。 二、 压力容器设计技术进展 1 、压力容器用材料的技术进展 近年来压力容器产品大型化、高参数化的趋势日益明显，千吨级的加氢反应器、二千吨级的煤液化反应器、一万立方米的天然气球罐、大直径的长输管线和超超临界动力锅炉等已经在我国大量应用，压力容器在电力、石油化工、核工业、煤化工等领域中的应用场合也日益苛刻。因此，耐高温、高压和耐腐蚀的压力容器用材料的研制与开发一直是压力容器行业所面临的重大课题。 对此，各国均投入了大量的人力物力从事相关的研究工作。目前，压力容器用材料的主要研 究成果和技术进步表现在以下几个方面： 材料的高纯净度：冶金工业整体技术水平和装备水平的提高，极大地提高了材料的纯净度，提高了压力容器用材料的力学性能指标，提高了压力容器的整体安全性。欧洲和我国的标准 0028、 713、 9189 都提出了更严格的要求； 新材料的不断出现、复合材料的使用： 390定了复合增强材料容器的结构设计制造检验要求。但仅仅是不完整的设计方法，没有包含任意缠绕角度的设计方法。 材料的介质适用性：针对各种腐蚀性介质和操作工况，已研究开发 出超级不锈钢、双相钢、特种合金等金属材料，使之适合各种应用条件，给设计者以更多选择的空间，为长周期安全生产提供了保证； 材料的应用界限：针对高温蠕变、回火脆化、低温脆断所进行的研究，规定材料的气体含量、 J 系数、 X 系数，准确地给出材料的应用范围。 更高强度材料的应用：在设备大型化的要求下，传统的材料已经无法解决诸如 3 万立方米天然气球罐、钢厂的大型球罐、 20 万立方米原油储罐、大口径管线以及超高压容器的选材问题。目前 b 800高强容器材料和 100 的高强管线用材料的应用正在引起 国内研究人员的广泛关注。 深入研究材料的适用范围，如美国在确定材料低温界限的研究中，利用材料的冲击试验取得的数据和经验，与断裂力学的评价指标关联，最终得到相对合理的材料低温界限。 为了进行计算机数值分析，提出了材料相关性能的数学表达关系，为今后的结构数值分析奠定了基础。 2、设计技术进展 现代的压力容器结构设计正在逐步摆脱传统观念的束缚，体现真正满足工艺要求的设计理念，追求实效性、安全性和经济性的和谐统一。在信息时代的今天，计算机技术应用已经渗透到压力容器行业的每一个领域。计算机软、硬件的每一个进步都极大地 影响着压力容器行业的技术进展。 （ 1） 以失效模式为依据的设计方法： 65283综合世界主要工业国家的技术标准规定，参照欧洲标准的内容，针对锅炉和压力容器常见的失效形式，在标准中将其归类为三大类、 14 种失效模式，明确了针对失效模式的设计技术应用理念： 短期失效模式（ 脆性断裂（ 韧性断裂（ 超量变形引起的接头泄露（ at to 超量局部应变引起的裂纹形成或韧性撕裂（ or to 弹性、塑性或弹塑性失稳（垮塌）（ or 长期失效模式（ 蠕变断裂（ 蠕变 at or in of 蠕变失稳（ 冲蚀、腐蚀（ 环境助长开裂如：应力腐蚀开裂、氢致开裂（ 循 环失效模式（ 扩展性塑性变形 交替塑性 弹性应变疲劳（中周和高周疲劳）或弹 周疲劳） or 环境助长疲劳 于压力设备标准，在确定设计准则和方法中至少要考虑如下失效模式： 脆性断裂（ 韧性断裂（ 接头泄露（ at 弹性或塑性失稳（ or 蠕变断裂（ （ 2） 复杂本构关系和结构 随着计算机能力的飞速发展，压力容器设计技术已经可以解决具有高度复杂本构关系或者复杂结构的工程问题如： 各向异性的材 料：复合材料、纤维缠绕容器； 结构组合分析设计：法兰、垫片和螺栓组成的密封结构、多层壳体的接触问题； 复杂结构的曲屈和后屈曲：大型杆、壳组合结构的稳定性分析； 组合结构的动力响应：地震响应、管道振动，流体诱导振动等。 （ 3） 大规模数值分析 传统的计算机辅助设计 （ 已逐步过渡到计算机辅助工程 （ 。随着计算机能力的不断增强和分析手段的日益多样化，设计者在结构设计阶段就可以预见到诸如焊接过程中所产生的残余应力、设备组装和运输过程中可能会出现的碰撞等问题，并在设计阶段消除这些问题，分析设计和结构优化设计已经逐 渐为设计者所掌握。 计算机硬件技术：技术发展方向的大型计算机、多 行计算系统。计算软件全面发展，针对强度、变形、稳定性、多物理场、流体、爆炸模拟仿真、碰撞模拟仿真等应用，出现了一批商业化的工程软件。 现代软件是集功能完整性、技术先进性与易学易用性于一体的高端通用机械分析软件，以结构力学分析为主，涵盖线性、非线性、静力、动力、疲劳、断裂、复合材料、优化设计、概率设计、热及热结构耦合、压电等机械分析中几乎所有的功能。在特种设备的强度分析方面应用广泛，其中的电磁和声学计算功能可用于特种设备的无损检测方法仿真 研究。 （ 4） 多物理场耦合分析 现代压力容器需要精确地解决流体和固体之间的相互作用问题，同时热分析和冲击分析也是不可缺少的技术手段。所以也要解决如下问题： 流固耦合问题：大型容器、移动容器、管道内流动 多相流问题：锅炉燃烧、流化床燃烧和反应 传热和传质问题：板式换热器、塔板效率、分配器效率 冲击载荷：水锤现象、撞击 （ 5） 变设计安全系数的方法 为了增加本国产品的竞争性，降低安全系数是目前世界各国和地区压力容器标准的普遍倾向，美国（ 和欧洲统一压力容器标准（正在制订中）均降低了相应的安全系数，美国 007 将 n b 由 为 007 n b 由 为 ，欧洲统一压力容器标准的 n b 最小值为 我国新版容规将常规设计的安全系数由 ，按分析设计方法设计的安全系数 n b 由 为 相应的技术标准 将做出调整。传统的降低安全系数的前提条件是： 结构分析设计水平的提高； 制造经验的积累和制造技术水平的提高； 更严格的材料技术要求； 更科学的质量保证体系。 在 设计技术和制造水平协调一致的今天，研究成果已经证实，安全系数的降低并不直接影响安全性。标准应该根据实际工况和设计条件的差异、设计计算的精确程度、材料、计算方法、制造质量、检验的综合可靠性，考虑风险工程的能量、后果、人的因素，确定相应的设计裕量。 （ 6） 安全理念所导致的结构变化 现代压力容器的设计不仅要考虑安全和满足工艺要求，还要考虑环保和节约资源的要求。 突破传统的埋地压力容器 :设计压力低、消防间距小、失效模式主要要考虑土壤腐蚀； 体现环保要求的双层埋地容器，可以实现远距离实时监测； 由于高参数所研发的容器：复 合材料、缠绕容器 三、 国际压力容器标准技术发展趋势 国际压力容器标准技术的发展方向有以下特点： 趋同性：信息技术的
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