旋风分离器设计-毕业设计

1、化工设备机械基础课程设计旋风分离器设计专业煤化工班级煤化08-2 (2)课程名称压力容器设计设计题目旋分分离器设计指导教师起止时间2010-12-32010-12-10周数一周设计地点南校区设计目的：1. 进一步了压力容器的构造。2. 熟练运用传质分离技术计算公式以及公式编辑器。3. 培养学生的动手、动脑能力。4. 培养团结合作的精神。设计任务或主要技术指标：设备主要材质为16mnr,对于湿气来说，我们常采用下部进气方案，因为下部进 气可以利用设备卜部空间，对直径大于300gm或500|im的液滴进行预分离以减轻旋风 部分的负荷。而对于干气常采用中部进气或上部进气。上部进气配气均匀，但设备直

2、径和设备高度都将增大，投资较高；而中部进气可以降低设备高度和降低造价。编辑 木段应用范围及特点。设计进度与要求：1. 完成主要物性数据的查阅并完成石油气缓冲罐主要数据计算。2. 根据设计计算结果画cad阁。3. 缓冲罐辅助设备设备的计算及分工打印。4. 进行设计答辩。主要参考书及参考资料.1.陈英南.常用化工单元设备的设计.2.卢焕章.石油化工基础数据手册.3.祁存谦等.化工原理.第二版.4.张立新等.传质分离技术.上海：华东理工大学出版社，2005. 北京：化学工业出版社，1982.北京：化学工业出版社，2009.北京：化学工业出版社，2009.前言旋风分离器设备的主要功能是尽可能除去输送介

3、质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴, 达到气固液分离，以保证管道及设备的正常运行。旋风分离器采用立式圆筒结构，a部沿轴向分为集液区、旋风分离区、净化室区等。内 装旋风子构件，按圆周方向均匀排布亦通过上下管板同定；设备采用裙座支撑，封头采用耐 高压椭圆型封头。设备管口提供配对的法兰、螺栓、垫片等。通常，气体入口设计分三种形式：a）上部进气b）屮部进气c）下部进气对于湿气来说，我们常采用下部进气方案，因为下部进气可以利用设备下部空间，对直 径大于300pm或500mm的液滴进行预分离以减轻旋风部分的负荷。而对于千气常采用巾部 进气或上部进气。上部进气配气均匀，但设备直径和设备高度都将增大，投资较高；

4、而中部 进气可以降低设备高度和降低造价。编辑本段应用范围及特点。旋风除尘器适用于净化大于1-3微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构简单、 操作方便、耐高温、设备费用和阻力较高（80160毫米水柱）的净化设备，旋风除尘器在 净化设备中应川得最为广泛。改进型的旋风分离器在部分装置中可以収代尾气过滤设备。分离原理有两种：一、利用组分质fi （重s）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，产生一个叫下的速度，而气体仍然朝着

5、原来的方14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，液体与气体浞合一起旋转流动时，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

6、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_*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14前的速度，叫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。目录1、罐体壁厚设计61.1夹套壁厚61.2内筒壁厚72、封头厚度设计72.1下部封头厚度计算

7、72.1.1夹套封头厚度72.1.2内筒封头厚度82. 2上封头厚度计算92.3平板封头厚度93、賴93. 1 > 93.1.1管径计算103.1.2接管补强103.2蒸汽进口和蒸汽出口管"4、；75 114、姓115、125.1吊耳的作用是为了承受上面平板封头和锥形封头的重量125.2确定吊耳的圆孔半径和长度126、126.1设备总质量126. 2确定耳座的型号141、148v附表16致谢信17摘要:压力容器是一种能够承受压力负载的密闭容器，一般说来，承受气态或液态介质压力的密闭容器都属于压力容器，压力容器的用途极为广泛，它在工业，民用，军工及科研 等诸领域中具有重要的地位和

8、作用。其中在化工与石汕化工中应用最多，仅在石汕化工中应 用的压力容器就占全部压力容器总数的50%左右。压力容器在化工与石汕化工领域主要用于 传热，传质，反应等工艺流程，以及贮存，运输由压力的气体，在其他工业和民用领域亦有 广泛应用，如空气压缩机，各类专用压缩机，冷却器，缓冲器，油水分离器，贮气罐，蒸发 器，液体冷冻剂贮罐等。关键词：压力容器、强度校核、补强1、罐体壁厚设计1.1夹套壁厚壁厚s根据式8=p几2a-pc根据条件，设计压力代.d: = 600mm查表cr150 =u2mpa<7200 = 23 mpa根据内差法求的o-185 = 123 +x (200 -185) = 125m

9、p200-150夕= 1.0 (双而焊对接接头，100%无损检测表12-8)介质为蒸汽，无腐蚀。取：2 =01x600200-1502a0mmsd = s + c2 = 2.40 + 0 = 2 ao mm根裾么=2 ao mm，巾阁4查表得c = 0.25mm又该值大于名义厚度6%，所以钢板厚度负偏差c, = 0.25mm sd +c, = 2.40 + 0.25 = 2.65mm圆整后取5, = 3 mm确定选用氏二3mm厚的20r钢制作夹套壁。1.2内筒壁厚(1)假设筒体名义壁厚为么=3mmdo = 500 + 2x3 = 506/77/zz筒体有效壁厚3e = 6fl -c = 3-0

10、 = 3mm则;%6 = 0 99，50% = 169,>20(2)在图1的左方找出0.99的点，将其水平右移，与169的线交于一点，再将点垂直下移，在图的一方得到a = 0.0007。(3) 在图2的下方找到系数a = 0.0007所对应的点，此点落在材料温度线的左方。用式rd1 2aef 2x0.0007xl88xl03。3 am3x169p = = 5a9mp显然pf，故符合要求 确定选用么二3mm的345r钢制作内筒壁2、封头厚度设计2.1下部封头厚度计算 2.1.1夹套封头厚度(1) 计算封头厚度 厚度d按式计算 由图可计算cos6z =0.9310002 +500-1222取

11、 = 1.0mpa, dc = 60mm s1 =125mpz, = 1.01.0x6002x125-1.00.932.58/72/72同前 c = c, + c2 = 0.25 + 0 = 0.25mm 故 d + c = 2.58 + 0.25 = 2.83mm 圆幣后取氏=3mm确定选川氏=3mm厚的20r钢制作夹套封头（2）校核罐体与封头气压试验强度根据式<715,< 0.8批/v =1.15 尸= 1.15x1.0 = 1.15mg 3=3.c = 3 0.25 = 2.15mm a. = 240mf.1.15x(6004-2.75) =122x2.750 聊 v = 0

12、.8x1.0x240 = 192a/p“因为crt < 0.80（7、，所以气压试验强度足够。 2.1.2内筒封头厚度 （1）假设封头名义厚度氏二3mmd(> = 500 + 2x3 = 506mm简体有效壁厚8e 8n - c = 3 - 0 = 3mm则从=100%06 = 1.65 %=50% = 169, % >20(2) 在图1查表得系数a = 0.05(3) 在图2查表得系数b =（4）计算p88168= .2mpa显然故符合要求。确定川氏=3mm的0345r钢制作内筒的锥形封头，查表3不盂要加强2.2上封头厚度计算(1)假设 <5, = 2mmd. = 2

13、25 + 2x2 = 229mm则封头有效壁厚么=氏22% = 115(2) 在图1查表得出系数a = 0.0025(3) 在图2查表得出系数b =(4) p = = = 13mp d(jse 115u显然川6,故符合要求。确定用氏=2mm的0345r钢制作上锥形封头，查表3盂要加强。(5) 加强段计算厚度qp(d：2cru-p.式屮q为系数，其值由图4查表得(2 = 3.2=2 a mm3.2x1.1x2252x170土x 卜 1.1即加强圈厚度为2.1 mm2.3平板封头厚度由于采川周边简支，£>収600mm。计算s = d= 600x= 26.9mmv c7/v 170圆

14、整后取氏=timm确定平板封头采用氏=27mm的(?345/?钢板3、接管3. 1 管;v3 3.1.1管径计算(1) do - 120mm ; l = 440mm假设= 2mm ； se =sn-c = 2mm%=44%20 = 3.67 dx=12% = 60(2) 在图1查得a = 0.0008(3) 在图2查得b = 105mg(4) 根裾下式计算许用外压力p = = = 1.70mp“l j d/ 60“,a(5) p>pc =1.6mpa即进气口管n3采用夕=120mmx2mm，l为440mm0345/?钢管，伸入筒体300mm，需 要补强。3.1.2接管补强(1)确定壳体和

15、接管的计算厚度及开孔直径。由己知条件知，壳体计算厚度d = 3mm,接管计算厚度为2d>+61.6x1202x170x1 + 1.60.5mm开孔直径为+2c = (120-2x2) + 0 = 116mm(2) 确定壳体和接管实际厚度开孔有效补强宽度b及外侧有效补强高度h|，己知壳体名义厚度= 3mm ,补强部分厚度= 3mm ,接管有效补强宽度为b = 2d = 2x120 = 240mm接管外侧有效补强高度为h' = yjd3nl = vl20x3 = 19 mm计算需要的金属而积和可以作为补强的金属而积，需要补强的金属而积为a = ds 二 120x3 二 360mm2可

16、作为补强的金属面积为a, =(b-d)(8e-8) = (240-120)x(10-3) = 840mm2a2 =2h'(d、fr =2xl9x(10-0.5)xl.0 = 316mm2 (4) ae = a, 4- a2 = 840 + 316 = 1201mm2(5)比较忠与人人(=l201mm2)a(=360mm2)，同时考虑，接管与壳体焊缝而积a3 之后，该开孔接管补强足够。3.2蒸汽进口和蒸汽出口管274、75se = 8n-c = mm(1) l = 140mm , do = 30mm ,假设 sn = mm3% = 30140=4.67，30(2)在图1查得a = 0.0

17、01(3) 在图 2 查出 b = 120mpz,(4)安下士il算许用外压力p:p = - = = 4mp30e(5) p p ,即蒸汽进口管和蒸汽出口管；v4 , /v5采用030mm x 1mm，l为140mm (2345/?钢管，伸入简体少许(6)因为，戶2.5a/prt©两相邻开孔距离大于两孔直径之和的两倍 接管外径 89mm 030 mm x mm 所以不耑补强。4、法兰法兰型号:80-1.6法兰型号:/?f 100-1.6ay去兰型号:/?f 120-1.6%法兰型号:/?f 30-1.6n5法兰型号：30-1.65、吊耳5.1吊耳的作用是为了承受上面平板封头和锥形封头

18、的重量 m = m, + m2-平板射头质量m，-锥形封头质fimx =vp =(3002-112.52)x27xl0_3x7.85xl0-3 =51 m2 = v2/? = (225x30x2 +150x2)xio-3 x7.85xlo"3 =lkg m = m, + m2 =51 + 1 = 52kgfbs= 520/v吊耳则需满足条件c7/nazv = (0.9 1.5)ct = (153 255)mpa,即£<153m/>.，则/2 161mm22a,5.2确定吊耳的圆孔半径和长度l4/?= 600-550 =25,则 w需 2rl = 167mm2w&

19、#163; = 16%/? = 16mx6.25 = 14 麵确定吊u选用长力14mm，圆孔半径力6.25mm，厚度力6.26mm 材料为（2345/?钢。6、耳座6. 1设备总质量m = z77, + m2 + m3 + m4式屮-内筒质量m2-夹套质虽m3 - gs的质量m4-附件质量(1)内筒质量dn = 500mm, 8n - 3mm，h = 500mm，r = 978mm则 = 7idih8np7tr18n= 370x600x3.14x3x7.85xl(t6 +-x3.14x9782 x3x7.85xl06 4二 25q(2) 夹套质:w:m2dn = 600mm, 6n - 3mm

20、 , h = 370mm，/? = 978mm则仞2 = 7idlh8np-7ir8n= 370x600x3.14x3x7.85xl(t6 +-x3.14x9782 x3x7.85xl06 4二 28/fg(3) gs 质量m3 = (pvp其屮 v = 0.17m3。装置系数识= 0.5,収二 0.87x103 /3则 m = 0.5 x 0.17 x 0.87 x 103 = 74 atg(4) 附件质量州4/?14主要为接管质:w:,法兰质:w:和吊耳承受的质:w:,771 + 52 = 53(5) 设备总质量m = an, + m2 + m3 + m4= 25 + 28 + 74 +

21、53 = sgkg6. 2确定耳座的型号耳式支座实际承受载荷安k式计算式中2-支座实际承受的载荷，尺/7州-设备质量，支座数量不均匀系数，安装3个以上支座是，取 = 0.83则2 =是><10-3kn-18°81x10-30.83x4= 0.53/cn标记为jb/r 4725-92,耳座aw2选用0345/?钢 确定支座的材料= s2mpa053- 80x65-50x(80-17x2)xl06选用q345/?钢7、总结1、选用氏=3mm厚的20r钢制作夹套壁2、选用么=3mm的345r钢制作内筒壁3、选用氏二厚的20r钢制作夹春封头4、选用么=3mm的!2345/?钢制作

22、内筒的锥形封头5、选用氏=2mm的0345/?钢制作上锥形封头，加强圈厚度为2.1mm6、进口管n3采用夕=120mm x 2mm，l为440mm 0345/?钢管，伸入筒体300mm,需要补强，有效补强高度为/t, =19mm,补强的金属而积为a = 360mm27、n4 , 7v5采用夕30mmx 1mm，l为140mm q345/?钢管，伸入筒体少许»8、'法兰型号80-1.69、 法兰型号:/?f 100-1.610、773法兰型号120-1.611、?v4 法兰型号:30-1.612、2v5 法兰型号:30-1.613、吊坏选用长力14mm ,圆孔半径力6.25mm

23、，厚度力6.26mm 材料为（2345尺钢。14、祝为 jb/t 4725-92,耳座 a2v2 ,材料：（3345/?钢15、支座选用2345/?钢8、附表表4一2 pn1.6mpi(utor慊顯对焊構m管法兰(mm)公称.通径dn钢管外径(法兰關外径)ai连&尺寸法兰法兰颈法兰法兰理论重量(kg)法兰外径蠼拴孔中 心圆直径k蠓栓？1直径l.螺栓孔数量n螺纹th厚度cnh,勿r髙habdabs1017.2149060 > 144m12142828263350. 6615 21.3189565 -144m12143232263380. 752026.92510575144m121

24、6 40402.364 40 .1.052533.7321158514'4m121646462.664401.263242.438140100 *ib.4m161356562.665422. 054048.345150110184m16 -18646.42.675452.3750go. 357165-12518 4m162074742.985483.116576.1* 76185145184m162092&22.9106483. 748088.989200160188m16201101103.2106504.22100114.3108220180188ml 6221301303

25、.6126525.39125139.7133250210188m16221581584126 .55 .6. 88150168.3159285240228m20241841844.5.128559.13200219. 1219340295.-2212m20242342346.3168 -6211.52502732734053552612m24262882886.316107016.7300323.93254604102612m24283423427.116107822:4350355. 637752047026.16m2430390410816108230.540006.44265805253016m27324444648.816108538.54504574806405853020m27344905121016128750.85005085307156503320m30x2345465781116129070.76006106308407703620m33x23665067012.518'129585.3700711720910840362