旋風分離器設計

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1、《化工設備機械基礎》課程設計 旋風分離器設計 系 部: 專 業(yè): 姓 名: 學 號: 指導教師: 時 間: 分離器設計 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

2、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 徑大于300 ym或500 ym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（ 80?160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、

3、 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（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

4、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

5、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 料表面上由于重力的作用向下匯集到一起，通過排放管排出。 目錄 1、 罐體壁厚設計 5 1.1夾套壁厚 5 1.2內筒壁厚 5 2、 封頭厚度設計 6 2.1下部封頭厚度計算 6 2.1.1夾套封頭厚度 6 2.1.2內筒封頭厚度 7 2.2上封頭厚度計算 7 2.3平板封頭厚度 8 3、 接管 8 3.1 管 N3 8 3.1.1管徑計算 8 3.1.2接管補強

6、9 3.2蒸汽進口和蒸汽出口管 N4、N5 9 4、 法蘭 10 5、 吊耳 10 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 10 5.2確定吊耳的圓孔半徑 R和長度L 11 6、 耳座 11 6.1設備總質量 11 6.2確定耳座的型號 12 7、 總結 13 8、 附表 15 致謝信 17 3 分離器設計 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，

7、 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) 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 1、罐體壁厚設計 1.1夾套壁厚 壁厚S根據(jù)式 右 _ Pc Di 「2［汀-Pc 根據(jù)條件，設計壓力 Pc =1MPa Di = 600mm 查表［汀50 =132MPa ［刁200 =123MPa 根據(jù)內差法求的

8、 132 123 ［二］185 =123 （200-185） =125MPa 200-150 = 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 =0 r 1 匯 600 、= =2.40mm 200 -150 、d 二、C2 = 2.40 0 =2.40mm 根據(jù)= 2.40mm，由圖4查表得C1 = 0.25mm 又該值大于名義厚度 6%,所以鋼板厚度負偏差 C^ 0.25mm d C1 =2.40 0.25 = 2.65mm 圓整后取=3mm 確定選用-F =3mm厚的20R鋼制作夾套壁。 1.2內筒壁厚 （1）假設筒體

9、名義壁厚為 r =3mm Do = 500 2 3 二 506mm 5 分離器設計 筒體有效壁厚 乜二-C =3_0 =3mm 則 LDo 共0506"99， > 20 7 分離器設計 # 分離器設計 = 169的線交于一點, 1000 10002 (50" (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。 (3) 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 / 0.007 低 10\5.l

10、9MPa 3Do 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 二 0.93 # 分離器設計 # 分離器設計 取 PC =1.0MPa, Dc = 60mm ［、T -125MPa, =1.0 于是 =2.58mm 1.0 600 1 2 125 -1.0 0.93 同前 C = C1 C2 = 0.25 0 二 0.25mm 故、 C = 2.58 0.25 = 2.8

11、3mm 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086 P =1.15P =1.15 1.0 =1.15MPa 門e = .：n —C = 3—0.25 = 2.75mm 二 s = 240MPa 1.15 (600 2.75) 2 匯 2.75 = 126.03MP 0.8 ；「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 =3mm D。二 500 2 3 = 506mm 筒

12、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?！猠 188 168 = 1.2MP 顯然[P] > Pc，故符合要求。 確定用、：n =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 =2mm Do =225 2 2 = 229mm 封頭有效壁厚、：e二：n「C =3-0 = 3mm 則 LDo=18229 = .78，D.-e=2292 =115 (2) 在圖1查表得出系數(shù) A =0.0025 (

13、3) 在圖2查表得出系數(shù)B=145MPa a # 分離器設計 (4) [P]二 B Do e 145 115 = 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 -r t 2［汀-Pc 3需要加強。 式中Q為系數(shù)，其值由圖4查表得Q= 3.2 3.2 1.1 225 2 170 _ 1-1.1 =2.1mm 即加強圈厚度為2.1mm 2.3平板封頭厚度 由于采用周邊簡支， D取600mm。 計算=D 0.31P 0.31 1.1 170

14、 =26.9mm 確定平板封頭采用 s =27mm的Q345R鋼板 3、接管 3.1 管 N3 3.1.1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: lp> B ^10^ =i.70MPa D。/ 60 、e (5) P「Pc=1.6MPa 即進氣口管 N3采用.=120mm 2mm , L為440mmQ345R鋼管，伸入筒體 300mm，需 要補強。 3.1.2接管補強 (1)確定

15、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 PCD0 t 21」一 Pc 1.6 120 0.5mm 2 170 1 1.6 開孔直徑為 d =d1 2C =(120-2 2) 0 = 116mm (2)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 =2 120 二 240mm 接管外側有效補強高度為 ①=?. 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，需要補強的金屬面

16、積為 2 A =小=120 3 = 360mm 可作為補強的金屬面積為 A =(B -d)Ce - ) =(240-120) (10-3) =840mm2 A =20(飛—、t)f「=2 19 (10 — 0.5) 1.0=316mm2 (4) 代=Q A2 = 840 316 二 1201mm2 (5) 比較A與A, Ae^ 1201mm2) 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 ， D0 = 30mm ， 假 設、n =1mm (2)在圖1查得A =0

17、.001  (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 ③兩相鄰開孔距離大于兩孔直徑之和的兩倍 ③接管外徑D。:: 89 mm ④ 30mm 1mm 所以不需補強。 4、法蘭 N1法蘭型號 :RF 80-1.6 N2法蘭型號 :RF 100-1.6 N3法蘭型號 :RF 120-1.6 N4法蘭型號 :RF 30-1.

18、6 N5法蘭型號 :RF 30-1.6 5、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 g m2 m -平板封頭質量 m2-錐形封頭質量 m^v^ =(3002 二一112.52 二)27 10- 7.85 10- =51Kg m2 =v2 匸=(225二 30 2 150二 2) 10“ 7.85 10’ =1Kg m = g m2 =511= 52Kg Fbs =520N 吊耳則需滿足條件 6s =電 < [二bs ] Abs [6s] =(0.9~1.5)[；「] =(153~ 255)MPa, 即邑叫 _153MPa，則 A

19、bs _ 167mm2 2 Abs 5.2確定吊耳的圓孔半徑R和長度L 4只=600 _550 邑5，貝U R = 6.25mm。 2 需 2RL =167mm。 13 分離器設計 # 分離器設計 # 分離器設計 確定吊耳選用長為14mm，圓孔半徑為6.25mm，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 = 50

20、0mm , R = 978mm 1 2 則 m^i -二Dih、：n R ，-.n 4 = 370 600 3.14 3 7.85 10( 1 3.14 9782 3 7.85 10( 4 = 25Kg (2)夾套質量m2 DN = 600mm , 、n = 3mm, h = 370mm , R = 978mm 1 2 則 m2 -二Di h、；n R、；n 4 = 370 600 3.14 3 7.85 10》 1 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

21、 t =0.87 103 則 m =0.5 0.17 0.87 103 =74Kg (4)附件質量m4 m4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 = 180Kg 6.2確定耳座的型號 耳式支座實際承受載荷安下式計算 Q』g 10； kn 式中Q-支座實際承受的載荷， Kn m-設備質量，Kg n -支座數(shù)量 17 分離器設計 k-不均勻系數(shù)，安裝 3個以上支座是，取 k =0.83 mg kn 10’ 180 9.81

22、0.83 4 10” =0.53 Kn 標記為JB T 4725-92,耳座AN 2 選用Q345R鋼 確定支座的材料 bs F _ 0.53 A "[80 65 -50 (80 -17 2)] 10』 = 182MPa 選用Q345R鋼 7、總結 1、 選用-n =3mm厚的20R鋼制作夾套壁 2、 選用-3mm的345R鋼制作內筒壁 3、 選用「=3mm厚的20R鋼制作夾套封頭 4、 選用 ^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 2.1mm 6、 進氣口管N3采用.=120mm 2mm

23、，L為440mm Q345R鋼管，伸入筒體 要補強，有效補強高度為 h1 =19mm，補強的金屬面積為 A=360mm2 7、 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 80-1.6 9、 N2法蘭型號:RF 100-1.6 300mm，需 10、N3法蘭型號：RF 120-1.6 #

24、 分離器設計 11、 N4法蘭型號：RF 30-1.6 12、 N5法蘭型號:RF 30-1.6 13、 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 19 分離器設計 &附表 #4-2 帝■對■法芝 (mm) 公稱 通徑 DN B管外徑 (曲*爬) A, 連接尺寸 法蘭 法蘭頸 法蘭 法蘭理 (kg) 法蘭 外徑 螺栓孔中 心圓亶徑 K 螺檢？1 直徑 L 數(shù)量 n 嫌紋

25、 Th 厚度 C N H, d R 1高凌 H A B D A | B S 10 17.2 14 90 60 ■ ~ta 14 4 M12 14 8 28 2 6 3 35 0+ 66 15 21. 3 18 95 65 14 4 M12 14 32 32 2 6 3 38 0. 75 20 26+9 25 105 75 14 4 M12 16 40 40 2.3 6 4 40 h05 25 33.7 32 115 85 14 4 M12 46

26、 46 2.6 1. 6 4 40 1.2fi 32 松4 38 140 100 18 4 M16 18 If ? ? ■ 55 56 2.6 d 5 42 2.05 40 48.3 45 150 110 18 4 M16 18 4 4 3， 7 5 4S 2.37 50 GO. 3 57 B5 125 18 4 M16 20 74 74 2.9 g 5 48 3.11 65 76.1 -76 185 145 18 4 MI6 20 92 盟 2.9 10

27、6 48 3. 74 80 9 89 200 U0 18 8 M16 20 110. 110 3.2 10 6 50 4. 22 100 114,3 108 220 180 18 8 M16 22 130 130 3*5 12 6 52 5. 39 125 139.7 133 250 210 1B g M16 22 15S 158 4 12 6 55 . 150 168.3 159 285 240 22 8 M?0 24 184 184 4.5 .12 S 55

28、 9.13 9 200 219. 1 219 340 295 22 M20 24 234 234 鼠3 16 8 彩 IL 5 250 273 273 405 355 26 12 M24 26 288 288 6+3 16 10 70 167 300 323+ 9 325 460 410 2 12 M24 2農(nóng) 342 342 7,1 16 10 78 22:4 350 355.6 377 520 470 26 16 M24 30 390 410 8 16 10 8

29、2 30. 5 400 406. 4 426 5B0 525 30 16 M27 32 444 464 8.8 16 10 85 38, 5 450 457 480 640 585 3D 20 M27 34 490 512 10 16. 12 87 50. 8 500 508 530 715 650 33 20 M3OX2 34 545 57S 11 16 12 90 70.7 &00 610 630 840 770 36 20 M33X2 36 6S0 670 1X5

30、IB 12 95 85.3 700 711 720 910 840 36 24 M33X2 3E 750 759 12.5 18 12 100 94, 8 800 813 820 1025 950 39 24 M36X3 38 448 855 12.5 20 12 105 109.4 900 914 &20 1125 1050 30 28 M36X3 40 948 954 12. 5 20 12 110 127*3 1000 1016 1020 1255 1170 42 28

31、M39X3 42 1066 1060 12.5 22 12 120 169-7 1200 1219 1220 1485 1390 48 32 M45X3 48 1250 1260 12.5 30 12 130 254.4 1400 1422 1420 1665 1590 * 36 M45X3 52 1467 1465 14.2 30 12 145 333.5 1600 1626 1620 1930 1320 55 40 M52X4 58 1674 1668 16 35 12 160

32、483.7 1800 1829 1830 2130 2020 55 44 M52X4 62 1879 1870 17.5 35 15 170 590. 5 2000 2032 2020 2345 >1 2230 60 48 M56X4 66 2084 2072 20 40 15 j 190 I 748. 9 51 分離器設計 鋼板許用應力取俏按表2.4.a 舸飯許用應力倩 *2.4 6 序 厚 (film.) 當艮強度描樣 F阿詛的帶用 Ofc (MP&) (M[Ja> 九％隘度至帕

33、1閒 i Q235-a.F -- 235 157 137 2 0235-A 375 235 i57 J J17 E7-40 375 1 ?5_ . 150 130 3 20R 6*1* 40G 245 L陽 H0 17-25 +D0 235 15? 16-36 4M 215 150 irr 4 l6Mn 3L S45 2袖 17-25 40 323 217 H.1 5 t6MnR 6^-16 510 345 230 嘶 17-25 490 3Z5 217 I8J 2

34、6~ 36 他 3(15 205 173 3S? 60 J7fi 185 ［知 163 # 分離器設計 致謝信 首先我要感謝XX老師在課程設計上給予我的指導、提供給我的 支持和幫助，這是我能順利完成這次報告的主要原因， 更重要的是老 師幫我解決了許多技術上的難題， 讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此 期間，我不僅學到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己 的設計能力。 其次，我要感謝幫助過我的同學，他們也為我解決了不少我不太 明白的設計時的難題。同時也感謝學院為我提供良好的做課程設計的 環(huán)境。 最后再一次感謝所有在設計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學在 學習中，老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、 精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模， 老師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。 這三年中還得到眾多老師的關心支持和幫助。在此，謹向老師們致以 衷心的感謝和崇高的敬意！ 23