容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

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1、密密 級級公公 開開學(xué)學(xué) 號號070403 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)（論計(jì)（論 文）文） 容器組合式油水旋流分離器容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬 北京石油化工學(xué)院學(xué)位論文電子版授權(quán)使用協(xié)議 論文 容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬 系本人在北京石油化工學(xué)院學(xué)習(xí)期間創(chuàng)作完成的作品，并已通過論文答辯。 本人系作品的唯一作者，即著作權(quán)人?，F(xiàn)本人同意將本作品收錄于“北京石油化工學(xué)院學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫”。本人承諾：已提交的學(xué)位論文電子版與印刷版論文的內(nèi)容一致，如因不同而引起學(xué)術(shù)聲譽(yù)上的損失由本人自負(fù)。 本人完全同意本作品在校園網(wǎng)上提供論文目錄檢索、文摘

2、瀏覽以及全文部分瀏覽服務(wù)。公開級學(xué)位論文全文電子版允許讀者在校園網(wǎng)上瀏覽并下載全文。 注：本協(xié)議書對于“非公開學(xué)位論文”在保密期限過后同樣適用。 院系名稱： 機(jī)械工程學(xué)院 作者簽名： 學(xué) 號： 070403 2011 年 5 月 27 日容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ，是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育

3、機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本

4、人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)

5、位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬北北 京京 石石 油油 化化 工工 學(xué)學(xué) 院院畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （論（論 文）任文）任 務(wù)務(wù) 書書學(xué)院（系） 機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè) 環(huán)境工程環(huán)境工程 班級 環(huán)環(huán) 07-207-2 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師/職稱 陳進(jìn)富陳進(jìn)富/ /教授、陳家慶教授、陳家慶/ / 教授教授 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬2.任務(wù)起止日期： 20112011 年 2 2 月 212

6、1 日 至 20112011 年 6 6 月 0707 日3.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容與要求（含原始數(shù)據(jù)及應(yīng)提交的成果）(1)(1) 題目簡介與主要內(nèi)容題目簡介與主要內(nèi)容將水力旋流器應(yīng)用于液液分離是二十世紀(jì)八十年代出現(xiàn)的新技術(shù)，具有常規(guī)液液分離技術(shù)所不可比擬的一系列優(yōu)點(diǎn)，目前主要應(yīng)用于石油工業(yè)上游行業(yè)采油污水的處理，而其在石油化工、醫(yī)藥、市政環(huán)保等行業(yè)的潛在應(yīng)用正在引起越來越多的關(guān)注。由于單根水力旋流管的處理能力有限，因此工程實(shí)際中往往將多根水力旋流管并聯(lián)組合并以類似管殼式換熱器的方式組裝。為了完成含油污水在所有旋流管之間的有效分配以及各旋流管頂部溢流口和底流口液體的有效收集。西方發(fā)達(dá)國家的

7、設(shè)備制造商如美國 Cooper Cameron、英國 Cyclotech Ltd 等都先后提出了各具自主知識產(chǎn)權(quán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，國內(nèi)無論是在單根水力旋流管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，還是在組合式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案上，都是跟蹤國外。本題目將在查閱大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，了解各種典型的油-水分離單元處理技術(shù)，收集國內(nèi)外目前所用各種類型單體旋流管的結(jié)構(gòu)與尺寸，能進(jìn)行類比設(shè)計(jì)；以 Cyclotech 公司的 B20 系列脫油型水力旋流器為切入點(diǎn)，掌握其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的全部技術(shù)細(xì)節(jié)，借鑒管殼式換熱器等壓力容器設(shè)計(jì)方面的相關(guān)知識，完成其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所包含的全部工作內(nèi)容。(2)(2) 原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)處理量：50m3/h；入口含油量

8、：100200mg/L；外排凈化水中的含油量100m 的浮油和 10100m 的分散油形式存在，另外 10%主要是 0.110m 的乳化油，0.1m 的溶解油含量很低。(2) 含有懸浮固體顆粒。顆粒粒徑一般為 1100m，主要包括粘土顆粒、粉砂和細(xì)砂等。容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬2(3) 高含鹽量。油田采油污水一般無機(jī)鹽的含量很高，從幾千到幾萬甚至十幾萬 mg/L，各油田甚至各區(qū)塊、油層都不同。無機(jī)鹽離子主要包括：Ca2+，Mg2+，K+，Na+，F(xiàn)e2+，Cl-，HCO3-，CO32-等。(4) 含細(xì)菌。主要是腐生菌和硫酸鹽還原菌。(5) 部分油田污水含表面活性劑。另外

9、，采油污水還具有高水溫(4080)和高 pH 的特點(diǎn)1。隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展，油氣產(chǎn)量持續(xù)上升，石油天然氣工業(yè)目前已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。油氣勘探開發(fā)活動(dòng)的增多，所產(chǎn)生的污染量也隨之增加，對環(huán)境造成的污染也日益嚴(yán)重。而外界對采油污水的處理和回用的要求將會(huì)日益提高。在原有的初級處理基礎(chǔ)上，結(jié)合油田實(shí)際情況增加深度處理單元可以進(jìn)一步凈化污水，滿足油田的發(fā)展需要。本文針對采油污水的不同性質(zhì)對其進(jìn)行有效處理。1.2 含油污水常規(guī)的處理方法和技術(shù)目前，我國采油污水處理技術(shù)發(fā)展較快。20 世紀(jì) 60 年代，產(chǎn)生了重力除油流程，70 年代至 80 年代出現(xiàn)了通過壓力儲(chǔ)油罐、壓力過濾罐的壓力流程，葉輪

10、氣體浮選機(jī)國產(chǎn)化后，浮選流程得到了普遍推廣應(yīng)用。20 世紀(jì) 90 年代初，隨著離心除油技術(shù)的引進(jìn)、消化吸收，開始研制國產(chǎn)的水力旋流器，實(shí)現(xiàn)了水力旋流器處理技術(shù)。本文主要介紹幾種典型的常見處理方法。1.2.1 重力除油重力除油依靠油水的比重差通過油與水的自然分離實(shí)現(xiàn)除油效果。重力除油可以去除廢水中的浮油及大部分分散油達(dá)到除油的目的。通常重力除油常分為自然除油和斜板除油。重力除油的主要設(shè)備有立式除油罐、斜板式隔油池及粗?；凸薜?。(1) 自然除油自然除油是指原水中不加混凝劑，依靠水中自然形成的微小油滴靠其與廢水的相對密度差上浮而進(jìn)行分離，從而達(dá)到除油的目的。自然除油可以去除含油廢水中的浮油和分

11、散油，即油珠粒徑為 10100m。由于自然除油在水流動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行，所以除油效率的大小與水流的流速有關(guān)。實(shí)際上，廢水中或多或少地含有容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬3懸浮固體，它具有吸附油珠的特性，從而降低了油珠的上浮速度。自然除油法所應(yīng)用的設(shè)備雖運(yùn)行費(fèi)用低，方便管理，但是立式沉降罐體積龐大，去除效率低3。(2) 斜板除油斜板除油是基于淺池沉降理論（又稱“淺層沉淀”或“淺層理論” ） ，實(shí)際上就是忽略了紊流、進(jìn)出口水流的不均勻性、油珠顆粒上浮中的絮凝等因素，認(rèn)為油珠顆粒在理想狀態(tài)下進(jìn)行重力分離。在油水分離設(shè)備中加斜板，增加分離設(shè)備的工作表面積，縮小分離高度，可以提高油珠顆粒的去除

12、效率。由于斜板的存在，增大了濕周、縮小了水力半徑，因而雷諾數(shù)較小，水流流動(dòng)處于層流狀態(tài)，同時(shí)弗勞德數(shù)較大，更有利于油水分離，所以斜板除油成為目前常用的高效除油方法之一。斜板除油裝置基本上分為平流式和立式兩種，對應(yīng)的設(shè)備為平流式斜板隔油池和立式斜板除油罐。斜板除油的方法依然存在不足，上向流水與油珠的運(yùn)動(dòng)方向一致，下向流水與泥的流動(dòng)方向一致，因而就造就了處理后的水與分離的油和泥重新混合，發(fā)生二次污染的可能。1.2.2 粗?；痛至；褪鞘购臀鬯ㄟ^粗?；牧纤鶚?gòu)成的填充床層使油珠變大然后沉降，其中處理的主要對象是水中的分散油4。含油污水通過裝有粗?；牧系难b置，在潤濕聚結(jié)、碰撞聚結(jié)、截流、附

13、著作用下油珠由小變大的過程該法用于處理分散油、乳化油，設(shè)備小、操作簡單但濾料易堵塞，有表面活性劑時(shí)效果較差?？勺鳛榇至；盍嫌芯郾?、無煙煤、陶粒、石英砂等，其外形可做成粒狀、纖維狀、管狀或膠結(jié)狀。目前粗?；瘷C(jī)理大體上有“潤濕聚結(jié)”和“碰撞聚結(jié)”兩種?！皾櫇窬劢Y(jié)”理論建立在親油性粗粒化材料的基礎(chǔ)上。當(dāng)含油廢水經(jīng)過親油性材料組成的粗?；采蠒r(shí)，分散油珠便在材料表面潤濕并附著，這樣材料表面被油膜包裹，再流來的油珠也更容易潤濕附著在上面，因而附著的油珠不斷擴(kuò)大形成油膜，由于浮力和反向水流沖擊的作用，油膜開始脫落。脫落的油膜到水相中形成油珠，該油珠粒徑比聚集前多的油珠粒徑大，從而達(dá)到粗粒化的目的。“碰

14、撞聚結(jié)”理論建立在疏油材料基礎(chǔ)之上。當(dāng)含油廢水經(jīng)過疏水性材料時(shí)，兩個(gè)或多個(gè)油珠可能同時(shí)與疏油材料的管壁上碰撞或互相之間碰撞，使它們合并容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬4成大油珠，從而達(dá)到粗粒化的目的。無論是親油或疏油的粗?；牧?，兩種聚結(jié)都同時(shí)存在，只是前者以“潤濕聚結(jié)”作用為主，后者以“碰撞聚結(jié)”為主。因此，無論是親油性材料還是疏油性材料只要粒徑適合，就會(huì)有比較好的粗?；ЧＦ渲屑夹g(shù)關(guān)鍵是粗?；牧稀牟牧系男螤顏砜?，可分為纖維狀和顆料狀；從材料的性質(zhì)來看，許多研究者認(rèn)為材質(zhì)表而的親油疏水性能是主要的，而且親油性材料與油的按觸角小于70度為好。當(dāng)含油污水通過這種材料時(shí)，微細(xì)

15、油粒便吸附在其表而上，經(jīng)過不斷碰撞，油珠逐漸聚結(jié)擴(kuò)大而形成油膜。最后在重力和水流推力下，脫離材料表面而浮升于水面。粗?；牧线€可分為無機(jī)和有機(jī)兩類。外形可做成粒狀、纖維狀、管狀。膠結(jié)狀聚丙烯、無煙煤、陶粒、石英砂等均可作為粗粒化填料，填料的種類如圖1-2-1所示。圖圖 1-2-1 填料材料示意圖填料材料示意圖粗?；闹饕秉c(diǎn)是定期對聚結(jié)床清洗，定期更換聚結(jié)材料提高了運(yùn)行費(fèi)用。目前有一種趨勢就是將粗?；夹g(shù)與斜板除油技術(shù)結(jié)合起來，開發(fā)出聚結(jié)型斜板除油裝備。此裝備的分離過程不存在重新混合，因而避免了單獨(dú)使用斜板技術(shù)可能引起二次污染的可能性。而且此裝備不需要進(jìn)行反沖洗、安裝方便、不易破損。1.2.3

16、 混凝除油 混凝除油是一種化學(xué)方法。當(dāng)含油廢水中的乳化油和尺寸小于 0.1m 的膠體顆粒必須采用化學(xué)方法去除，即向廢水中投加化學(xué)藥劑，破壞膠體顆粒的穩(wěn)定性，使廢水中難以沉淀的膠體顆粒能相互聚集，形成大顆粒后沉淀下來?；炷^程包括混合、反應(yīng)、凝聚和絮凝幾個(gè)過程。目前油田常用的混凝劑有精制硫酸鋁、粗制硫酸鋁、聚合氯化呂（PAC） 、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、陽離子型聚丙烯酰胺(PAM)等，有時(shí)也投加助凝劑促進(jìn)混凝效果，但它本身不起混凝作用。容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬5近年來化學(xué)混凝法主要集中在開發(fā)新的水處理藥劑。Thomas E. R.報(bào)道了使用低分子量的有機(jī)胺，特別是季銨鹽處理采

17、油廢水中的溶解有機(jī)物。Doyle D.H.等利用聚合物有機(jī)粘土吸附采油廢水中的溶解有機(jī)物，也取得了良好的試驗(yàn)結(jié)果。在有機(jī)高分子絮凝劑方面，多以丙烯酰胺和丙烯酸的二元及三元共聚物為主。此外，生物破乳劑、生物絮凝劑、低污染或無污染的水質(zhì)處理劑也是重要的研究方向?；瘜W(xué)混凝與其他方法聯(lián)合使用處理采油廢水也取得較好的去除效果。陳進(jìn)富教授等采用粉末活性炭(PAC)與陰離子聚丙烯酰胺(HPAM)、陽離子聚丙烯酰胺(YPAM)復(fù)配處理綏中某油田采油廢水，CODCr去除率15.19%30.10%，隨PAC用量的增加，CODCr去除率有所增大。PAC與HPAM或YPAM復(fù)配去除CODCr較單獨(dú)使用PAC的效果好5

18、。1.2.4 氣浮法除油氣浮法除油就是向廢水中通入空氣（有時(shí)還一同加入浮選劑），并以微小氣泡的形式從水中析出成為載體，使廢水中的乳化液、微小懸浮顆粒等污染物質(zhì)粘附在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，形成氣、水、油珠三相混合體。通過收集泡沫、浮油達(dá)到除油的目的。含油廢水中的乳化油易粘附在氣泡上，增加其上浮速度。氣浮除油效率隨著氣泡與油珠和固體顆粒的接觸效率和附著效率的提高而提高。氣液接觸時(shí)間延長可提高接觸效率和吸附效率，從而提高除油效率。增大油珠直徑，減小氣泡直徑和提高氣泡濃度既可以提高接觸效率，也可提高附著效率，因此是提高出有效率的重要措施。其他一些因素如溫度、PH值、礦化度、處理水含油量和水中所

19、含原油類型也都直接或間接地影響除油效率6。1.2.5 生化處理技術(shù)生化法主要是通過微生物的新陳代謝過程使污水中的有機(jī)物被降解，轉(zhuǎn)化成新的生物細(xì)胞及簡單形式的無機(jī)物，從而達(dá)到去除有機(jī)物的目的。生化法是在初級處理基礎(chǔ)上進(jìn)行的二級處理技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于城市污水和印染、石化、釀造、造紙等工業(yè)污水的處理。在采油污水處理方面近年來也有許多研究，一般要求進(jìn)入生化處理系統(tǒng)前含油1500mm 時(shí)，最大間隙3mm，全部焊縫腰高均等于 0.8 倍較薄板厚度。墊板與容器殼體采用間斷焊。鞍座在下列條件應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)墊板：（1）設(shè)備殼體的計(jì)算壁厚小于或等于 3mm；（2）設(shè)備外殼用高合金鋼制造，配以碳鋼支座；（3）設(shè)備殼體與

20、支座間的溫度差大于 200；（4）設(shè)備殼體需要焊后熱處理，應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)墊板，且加強(qiáng)墊板需在熱處理前焊上；（5）殼體鞍座處的最大軸向應(yīng)力大于。1.25 tb因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中的容器設(shè)備殼體的計(jì)算壁厚小于 3mm，所以需要設(shè)置加強(qiáng)墊板。容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬43根據(jù)JB/T47121992中要求 DN1500mm4000mm 直徑范圍的臥式容器設(shè)置了 150o包角的鞍座。這是考慮到大直徑薄壁容器，由于在其載荷相對較大而壁厚相對較薄的情況下，使用 120o包角的鞍座，會(huì)在鞍座邊角處產(chǎn)生較高的應(yīng)力。如增加容器壁厚將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備設(shè)計(jì)不經(jīng)濟(jì)。但增加包角可以降低該處應(yīng)力而不增加筒體壁厚，使得

21、設(shè)備設(shè)計(jì)相對經(jīng)濟(jì)合理。本設(shè)計(jì)中鞍座的結(jié)構(gòu)簡圖及其主要的尺寸如圖 3-5-1 和表 3-9 所示。圖圖 3-5-1 鞍式支座結(jié)構(gòu)示意圖鞍式支座結(jié)構(gòu)示意圖表表 3-9 鞍式支座尺寸參數(shù)表鞍式支座尺寸參數(shù)表 單位：單位：mm底板腹板公稱直徑 DN載荷(KN)鞍座高度 h質(zhì)量（Kg）螺栓間距2l1l1b121700845250208104014602001612筋板墊板3l2b3b3弧長4b4e增加質(zhì)量/m3551702301224304301090203.6 輔助零件的選擇3.6.1 隔板的設(shè)計(jì)容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬44參考過程設(shè)備設(shè)計(jì)中管殼式換熱器結(jié)構(gòu)：把實(shí)際的管板簡化為

22、承受均布載荷、放置在彈性基礎(chǔ)上且受管孔均勻削弱的當(dāng)量圓平板。本設(shè)計(jì)中的容器結(jié)構(gòu)類似于浮頭式換熱器，其兩塊隔板通過旋流管管束相連，與殼體無關(guān)，因而隔板和管束組成一個(gè)靜不定系統(tǒng)，殼體為靜定系統(tǒng)。薄管板主要載荷由管壁與殼壁的溫度差決定，流體壓力引起的應(yīng)力與撓度相對來說是不大的。一般在中、低壓力條件下薄板的厚度可從表 3-10 中直接查出得到。表表 3-10 薄板管的厚度參數(shù)薄板管的厚度參數(shù) 單位：單位：mm公稱直徑300-400500-600700-800900-12001400-1800管板厚度810121416結(jié)合本設(shè)計(jì)，壓力容器設(shè)備公稱直徑 DN=1700mm，因此管板厚度設(shè)定為16mm。3.

23、6.2 管法蘭設(shè)計(jì)管法蘭是借助連接螺栓壓緊墊片，使墊片在螺栓壓緊力的作用下發(fā)生塑性或彈性變形以填塞法蘭壓緊面的縫隙而達(dá)到密封的目的。從設(shè)計(jì)的角度分析，法蘭必須與連接的有關(guān)零件（螺栓及墊片）聯(lián)系起來進(jìn)行整體考慮。本設(shè)計(jì)采用板式平焊法蘭，板式平焊法蘭由于其取材方便，在化工容器上得到廣泛使用，但板式平焊法蘭的剛性較差，在螺栓力作用下，法蘭變形而引起密封面的轉(zhuǎn)角會(huì)導(dǎo)致密封面泄漏。因此，板式平焊法蘭僅適用于公稱壓力的凸面密封面形式。1.0PNMPa管法蘭公稱直徑是管子的名義直徑。本設(shè)計(jì)的各個(gè)開孔處接管直徑及法蘭的選取見表 3-11。表表 3-11 管法蘭參數(shù)表管法蘭參數(shù)表 單位：單位：mm管子法蘭公稱直

24、徑外徑外徑螺孔中心圓直徑連接凸起部分直徑連接凸起部分高度法蘭厚度螺栓孔徑螺栓數(shù)目4045130100803161441501592602252003301883.6.3 吊耳的設(shè)計(jì)參考HGT 21574-2008化工設(shè)備吊耳及工程技術(shù)要求，臥式容器一般采用容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬45HP 型臥式容器吊耳，該類型吊耳吊重范圍在 110t，使用的直徑范圍在300mm2100mm 內(nèi)，本設(shè)計(jì)符合上述條件，因此采用 HP 型頂部板式吊耳，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 3-6-1 所示。圖圖 3-6-1 HP 型吊耳結(jié)構(gòu)簡圖型吊耳結(jié)構(gòu)簡圖相關(guān)參數(shù)如表 3-12 所示：表表 3-12 HP 型吊

25、耳結(jié)構(gòu)參數(shù)表型吊耳結(jié)構(gòu)參數(shù)表 單位：單位：mm吊耳型號直徑范圍RLDSHPL1SHP-1300-21005014050141622016HGT 21574-2008中對吊耳的強(qiáng)度規(guī)定如下：（1）所有吊耳本身都是按1.65 的綜合影響系數(shù)為 1.65；（2）由于吊耳處的局部應(yīng)力屬一次應(yīng)力，故局部應(yīng)力的許用應(yīng)力值取為 1.5 倍標(biāo)準(zhǔn)許用應(yīng)力值；（3）吊耳板所用材質(zhì)為 Q235A，吊耳板厚度為 15mm，許用拉應(yīng)力約為375MPa。 根據(jù)本設(shè)計(jì)實(shí)際情況估算，有：豎向載荷： (3-19)140000VFN橫向載荷： (3-20)tan3080829HVFFN 吊繩方向載荷： (3-21)/cos301

26、61658LVFFN 徑向彎矩： (3-22)80829 14011316060HMFLN mm容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬46吊耳板吊索方向的最大拉應(yīng)力： (3-23)/(2) 161658/(200 100) 2857.8LLFRD SMPa因此，滿足要求。 L3.6.4 視鏡的選擇視鏡是用來觀察設(shè)備內(nèi)部物料化學(xué)和物理變化過程情況的一種裝備。視鏡除受工作壓力外，還要承受高溫、熱應(yīng)力和化學(xué)腐蝕的作用。玻璃管視鏡是工業(yè)管道裝置上主要附件之一，在石油、化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)生產(chǎn)裝置的管道中，視鏡能隨時(shí)觀察管道中的液體、氣體、蒸氣等介質(zhì)的流動(dòng)及反應(yīng)情況，起到監(jiān)視生產(chǎn)、避免生產(chǎn)過

27、程中事故發(fā)生的作用24。結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，選擇玻璃管直通視鏡 SG-ZT 型作為壓力容器上的視鏡型號。直通視鏡的結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖圖 3-6-2 玻璃管直通視鏡玻璃管直通視鏡 SG-ZT 型示意圖型示意圖該零件主要的制造材料為碳鋼，視窗材質(zhì)為石英玻璃或納鈣玻璃，工作溫度-30-250，工作壓力為 0.6MPa2.5MPa，允許急變溫度60。該型號直通視鏡常見的尺寸規(guī)格見表 3-13。表表 3-13 直通視鏡主要技術(shù)參數(shù)直通視鏡主要技術(shù)參數(shù) 單位：單位：mmDN202540506580100125L200260260320320360360440H1451892342782783083083

28、643.6.5 容器壓力表的選擇壓力表是測量容器中介質(zhì)壓力的儀表，可以直接顯示出容器內(nèi)的壓力值，使容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬47操作人員及時(shí)了解壓力容器內(nèi)部的壓力情況，將壓力控制在允許的范圍內(nèi)，防止發(fā)生超壓事故。壓力表的類型常見的有液柱式壓力表、彈性元件式壓力表、活塞式壓力表和電量式壓力表四大類。目前，單彈簧式壓力表廣泛用于壓力容器中。壓力表應(yīng)安裝在便于觀察，清洗，防止幅射熱、冰凍或振動(dòng)等不良的位置。壓力表必須經(jīng)過校驗(yàn)，表盤刻度清晰并應(yīng)用紅線標(biāo)明最高容許工作壓力；結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)選擇 YE-100B 系列膜盒壓力表。其外形及結(jié)構(gòu)見圖 3-6-3。膜盒壓力表采用

29、膜盒作為測量微小壓力的敏感元件 。測量對銅合金不起腐蝕作用、無爆炸危險(xiǎn)氣體的微壓和負(fù)壓，廣泛應(yīng)用于鍋爐通風(fēng)、氣體管道、燃燒裝置等及其他類似設(shè)備上。儀表垂直安裝，工作環(huán)境溫度-2555；相對濕度不大于 80%，并且周圍空氣中不含有腐蝕儀表的有害氣體。使用溫度偏離 205時(shí)，其溫度附加誤差不大于 0.04%/10。圖圖 3-6-3 YE-100B 不銹鋼盒壓力表不銹鋼盒壓力表3.7 泵的選擇容器組合式油水旋流分離器主要是依靠一定的壓強(qiáng)來驅(qū)使介質(zhì)運(yùn)動(dòng)完成油水分離的過程。當(dāng)?shù)孛鎵毫Σ蛔阋蕴峁┧枰獕簭?qiáng)的時(shí)候，就需要通過選擇相應(yīng)的泵來提供所需壓強(qiáng)。3.7.1 參數(shù)的確定工藝參數(shù)是泵選型的重要依據(jù)，應(yīng)根據(jù)

30、工藝流程和操作變化范圍慎重確定，容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬48泵在工作中主要的參數(shù)有流量和揚(yáng)程。(1)流量 Q 的計(jì)算流量是指工藝裝置生產(chǎn)中，要求泵輸送的介質(zhì)量，工藝人員一般應(yīng)給出正常的最小和最大流量。泵參數(shù)表上往往只給出正常和額定流量。選泵時(shí)，要求額定流量不小于裝置的最大流量或者取正常流量的 1.11.15 倍。本設(shè)計(jì)給定的流量為，即350/mh （3-24）hmhmQQe/55/501 . 11 . 133(2)揚(yáng)程 H 的計(jì)算揚(yáng)程是指工藝裝置所需要的揚(yáng)程值，也稱計(jì)算揚(yáng)程。一般要求泵的額定揚(yáng)程為裝置所需揚(yáng)程的 1.051.1 倍。水泵揚(yáng)程的作用是使水提升幾何給水高度及

31、克服管路的水頭損失，即有： （3-25）wgehHH式中， 理論揚(yáng)程，m；eH 泵與旋流器之間的高度差，這里取； gHmHe1 克服管路的水頭損失，m；wh其中，整個(gè)管路的水頭損失等于各管段的沿程水頭損失和所有局部水頭損wh失的總和。 （3-26）jfwhhh式中， 沿程阻力損失，這里??；fh3fhm 局部阻力損失，m；jh （3-27）mgsQghj32221031. 68 . 92)075. 0/()360050(2 . 02)/(2式中， 局部阻力損失系數(shù)，這里取；0.20 進(jìn)入容器的進(jìn)口速度，m/s； 流量，；Q3/mh 進(jìn)口管道截面面積，m2。s由上述結(jié)果可知：mhHHwge4103

32、1. 6313取 1.1 倍安全裕量可得： （3-28）mHHe4 . 41 . 141 . 1容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬493.7.2 泵的選型在本設(shè)計(jì)中泵的主要功能是將采油廢水打入水力旋流器泵提供一個(gè)較大的壓力，使采油廢水能夠在壓力的作用下在旋流管的切向入口處一個(gè)切向速度，進(jìn)而進(jìn)入旋流管進(jìn)行油水分離的過程。又因?yàn)橛椭榱降拇笮≈苯佑绊懰π髌鞯男?，為了防止油珠在泵?nèi)流動(dòng)是被剪切破壞，所以本設(shè)計(jì)中需要選擇一個(gè)低剪切泵。根據(jù)容器組合式油水旋流分離器的這些實(shí)際工作情況，本設(shè)計(jì)選擇單螺桿泵來作為傳輸動(dòng)力的裝置。單螺桿泵是轉(zhuǎn)子式容積泵的一種，它是依靠螺桿與襯套相互嚙合在吸入

33、腔和排出腔產(chǎn)生容積變化來輸送液體的。它是一種內(nèi)嚙合的密閉式螺桿泵，主要工作部件由具有雙頭螺旋空腔的襯套（定子）和在定子腔內(nèi)與其嚙合的單頭螺旋螺桿（轉(zhuǎn)子）組成25。單螺桿泵由于結(jié)構(gòu)和工作特性，與活塞泵離心泵、葉片泵、齒輪泵相比具有下列諸多優(yōu)點(diǎn)：（1）能輸送高固體含量的介質(zhì)；（2）流量均勻壓力穩(wěn)定，低轉(zhuǎn)速時(shí)更為明顯；（3）流量與泵的轉(zhuǎn)速成正比，因而具有良好的變量調(diào)節(jié)性；（4）一泵多用可以輸送不同粘度的介質(zhì)；（5）泵的安裝位置可以任意傾斜；（6）適合輸送敏性物品和易受離心力等破壞的物品；（7）體積小，重量輕、噪聲低，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。表表 3-14 G 型單螺桿泵固定轉(zhuǎn)速時(shí)的性能參數(shù)型單螺桿泵固定

34、轉(zhuǎn)速時(shí)的性能參數(shù)型號流量3/mh轉(zhuǎn)速（r/min）電機(jī)功率kw揚(yáng)程（m）進(jìn)口（m）出口（m）允許顆粒直徑（mm）G70-14572011601501258G70-24572018.51201501258G85-165720156015015010鑒于上述單螺桿泵的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇 G 型單螺桿泵，其外形見圖 3-7-1，根據(jù)表 3-14 中的數(shù)據(jù)選擇 G85-1 型號的單螺桿泵，其流量為，揚(yáng)程為365/mh容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬5060m。固定轉(zhuǎn)速時(shí)的性能參數(shù)見表 3-14。圖圖 3-7-1 G 型單螺桿泵型單螺桿泵3.8 焊縫探傷與壓力測試3.8.1 焊縫探傷壓力容

35、器各受壓部件的組裝大多采用焊接方式，焊縫的接頭和坡口的設(shè)計(jì)直接影響到焊接的質(zhì)量與容器的安全，因此必須對容器焊接接頭進(jìn)行焊縫探傷。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，符合下列情況之一的壓力容器對接接頭的對接焊縫，必須進(jìn)行全部射線或超聲波探傷：（1）GB150鋼制壓力容器中規(guī)定進(jìn)行全部射線或超聲波探傷的；（2）第三類壓力容器；（3）設(shè)計(jì)壓力大于等于 5MPa 的；（4）第二類壓力容器中易燃介質(zhì)的反應(yīng)壓力容器和儲(chǔ)存壓力容器；（5）設(shè)計(jì)壓力大于等于 0.6MPa 的管殼式余熱鍋爐；（6）鈦制壓力容器；（7）設(shè)計(jì)選用焊縫系數(shù)為 1.0 的；（8）不需開設(shè)檢查孔的；（9）公稱直徑大于等于 250mm 接管的對接焊接接頭；（10）選

36、用電渣焊的；（11）用戶要求全部探傷的；（12）介質(zhì)為易燃或毒性程度為極度、高度、中度危害的、或采用氣壓試驗(yàn)的、或設(shè)計(jì)壓力大于等于 1.6MPa 的鋁、銅制壓力容器。除以上規(guī)定以外的其他壓力容器，其對接接頭的對接焊縫應(yīng)做局部探傷檢查。容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬51探傷方法按規(guī)定，探傷檢查部位由制造單位檢驗(yàn)部門根據(jù)實(shí)際情況選定。檢查的長度不得少于各條焊縫長度的 20，且不小于 250mm。對所有的 T 型連接部位，以及拼接封頭（管板）的對接接頭，必須進(jìn)行射線探傷。經(jīng)過局部射線探傷或超聲波探傷的焊接接頭，若在探傷部位發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行不少于該條焊縫長度 10的補(bǔ)充探傷，

37、如仍不合格，則應(yīng)對該條焊縫全部探傷26。壓力容器的對接接頭進(jìn)行全部或局部探傷，采用射線和超聲波兩種探傷方法進(jìn)行時(shí)，其質(zhì)量要求，按各自標(biāo)準(zhǔn)均合格的，方可認(rèn)為探傷合格。（1）對接焊縫的射線探傷，應(yīng)按 GB3323鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級的規(guī)定執(zhí)行。全部射線探傷的壓力容器對接焊縫級合格；局部射線探傷的壓力容器對接焊縫級合格，但不得有未焊透缺陷。（2）對接接頭的超聲波探傷，應(yīng)按 JB4730壓力容器無損檢測的規(guī)定執(zhí)行。全部超聲波探傷的壓力容器對接焊縫級合格，局部超聲波探傷的壓力容器對接焊縫級合格。3.8.2 壓力測試除材料本身的缺陷外，容器在制造和使用過程中會(huì)產(chǎn)生各種缺陷。為考核缺陷對壓力容

38、器的安全性的影響，壓力容器制造完畢后或定期檢驗(yàn)時(shí)，都要進(jìn)行壓力試驗(yàn)。壓力試驗(yàn)包括耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。耐壓試驗(yàn)是指在超設(shè)計(jì)壓力下進(jìn)行的液壓（或氣壓）試驗(yàn)；氣密性試驗(yàn)是指在等于或低于設(shè)計(jì)壓力下進(jìn)行的氣壓試驗(yàn)。在液壓試驗(yàn)時(shí)，為防止材料發(fā)生低應(yīng)力脆性破壞，液體溫度不得低于容器殼體材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。一般來說，碳素鋼、16MnR 和正火 15MnVR 鋼容器液壓試驗(yàn)時(shí)，液體溫度不得低于 5；其他低合金鋼容器，液壓試驗(yàn)時(shí)液體溫度不得低于 15。如果由于板厚等因素造成材料無延性轉(zhuǎn)變溫度升高，則需相應(yīng)提高試驗(yàn)液體溫度。容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬52第四章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

39、4.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)隨著計(jì)算機(jī)輔助軟件的開發(fā)和普及，人們已經(jīng)越來越多的應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形、仿真、三維模擬等輔助設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中，利用 AutoCAD 軟件對 B20 系列的容器組合式水力旋流器裝置的二維結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的繪制。同時(shí)，利用 UG NX7.0 軟件對設(shè)備進(jìn)行三維實(shí)體模擬，使設(shè)備的結(jié)構(gòu)更為清晰和直觀。4.1.1 AutoCAD 制圖AutoCAD 是目前使用最普遍的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，誕生于 60 年代，是美國麻省理工大學(xué)提出了交互式圖形學(xué)的研究計(jì)劃，CAD 即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD-Computer Aided Design) 是利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。在

40、工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)可以幫助設(shè)計(jì)人員擔(dān)負(fù)計(jì)算、信息存儲(chǔ)和制圖等項(xiàng)工作。在設(shè)計(jì)中通常要用計(jì)算機(jī)對不同方案進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計(jì)信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計(jì)人員通常用草圖開始設(shè)計(jì)，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計(jì)算機(jī)完成；由計(jì)算機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)結(jié)果，可以快速作出圖形顯示出來，使設(shè)計(jì)人員及時(shí)對設(shè)計(jì)作出判斷和修改；利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。CAD 能夠減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)，縮短設(shè)計(jì)周期和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)中對 B20 型系列脫油型水力旋流器裝置繪制主

41、要零件圖和 0 號裝配圖，通過這些繪制可把設(shè)備的平面結(jié)構(gòu)清楚的展示出來。其中旋流管主要結(jié)構(gòu)部件如圖 4-1-1 所示，裝配圖如圖 4-1-2。容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬53（a）旋流管頂部（b）旋流管接管（c）旋流管管體圖圖 4-1-1 旋流管各部分二維結(jié)構(gòu)圖旋流管各部分二維結(jié)構(gòu)圖容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬54圖圖 4-1-2 B20 系列脫油型水力旋流器二維裝配圖系列脫油型水力旋流器二維裝配圖4.1.2 NX UG 制圖三維實(shí)體模擬UG（Unigraphics NX）是 Siemens PLM Software 公司出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案，它為

42、用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。Unigraphics NX 針對用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。UG NX 開發(fā)于 1990 年 7 月，目前已發(fā)展成為領(lǐng)先的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件之一。它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著 PC 硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的迅速增長，在 PC 上的應(yīng)用取得了迅猛的增長，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。NX 為那些培養(yǎng)創(chuàng)造性和產(chǎn)品技術(shù)革新的工業(yè)設(shè)計(jì)和風(fēng)格提供了強(qiáng)有力的解決方案。利用NX 建模，工業(yè)設(shè)計(jì)師能夠迅速地建立和改進(jìn)復(fù)雜的產(chǎn)品形狀，并且使用先進(jìn)的渲

43、染和可視化工具來最大限度地滿足設(shè)計(jì)概念的審美要求27。本設(shè)計(jì)選用 UG NX 軟件對設(shè)備盡行三維實(shí)體模擬，最終模擬效果如圖 4-1-3所示。容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬55圖圖 4-1-3 B20 系列除油型水力旋流器三維實(shí)體模擬效果系列除油型水力旋流器三維實(shí)體模擬效果通過第三章的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)計(jì)算和零件的選擇，作為三維實(shí)體的畫圖依據(jù)。通過對設(shè)備進(jìn)行三維實(shí)體模擬，可以更直觀的表達(dá)了各個(gè)零件和部件之間的裝配關(guān)系。B20 系列除油型水力旋流器主體結(jié)構(gòu)主要是由一個(gè)壓力容器罐和若干個(gè)單體旋流管組成。為便于安裝和拆卸，將壓力容器罐拆分為兩個(gè)結(jié)構(gòu)單體，兩端通過法蘭連接安裝，如圖 4-1-4

44、所示。圖圖 4-1-4 壓力容器的入流腔和底流腔壓力容器的入流腔和底流腔容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬56單體水力旋流管是由旋流管主體、旋流管接管和旋流管頂部三個(gè)基本零件組成。它們之間采用螺紋連接。在 UG 中，通過將三個(gè)零件進(jìn)行一定關(guān)聯(lián)的裝配，就可以使其成為完整的單體水力旋流管的三維實(shí)體結(jié)構(gòu)，如圖 4-1-5 所示。（a）旋流管頂部； （b）旋流管接管（c）旋流管主體； （d）旋流管單體圖圖 4-1-5 單體水力旋流管結(jié)構(gòu)實(shí)體單體水力旋流管結(jié)構(gòu)實(shí)體壓力容器設(shè)備在裝配的過程中還需要螺栓和螺母進(jìn)行各個(gè)部件的連接和安裝，筒體的安裝還需要封頭和隔板等零件的輔助配合，如圖 4-1-6

45、 所示。容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬57（a）連接螺栓； （b）螺母（c）左隔板； （d）封頭圖圖 4-1-6 輔助零件的三維結(jié)構(gòu)輔助零件的三維結(jié)構(gòu)設(shè)備實(shí)際裝配過程如下：當(dāng)所有零部件都加工完成、單體旋流管裝配之后，首先將入流腔和底流腔、隔板裝配好，上緊兩腔室之間的螺栓使右隔板在兩者之間固定；接著裝配左隔板（溢流腔），注意在裝配的過程中，兩個(gè)隔板上的孔是完全平行的；接著將旋流管單體水平的從左隔板插入到排水腔內(nèi)，如圖4-1-7所示。最后安裝平板封頭，上緊其與入口腔之間的螺栓。容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬58圖圖 4-1-7 旋流管單體的安裝旋流管單體的安裝在

46、該設(shè)備全部組裝好之后，為了能夠更清晰的看到零件之間的相對位置關(guān)系，進(jìn)一步應(yīng)用UG軟件將設(shè)備裝配圖演化為爆炸圖，效果如圖4-1-8所示。圖圖 4-1-8 設(shè)備爆炸圖設(shè)備爆炸圖容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬594.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)概算4.2.1 材料費(fèi)根據(jù)壓力容器與化工設(shè)備使用手冊，碳素鋼鋼板和低合金鋼鋼板的基本重量（實(shí)際就是鋼的密度）一律按照計(jì)算。27.85/()kgmmm（1）設(shè)備中共用到16MnR的成本筒體的重量： （4-1）kgmmmmmmmkg78.7586018. 37 . 1)/(85. 72平板封頭的質(zhì)量： （4-2）kgmmmmmmkg01.8374727 . 1)

47、/(85. 722查市場售價(jià)壓力容器專用板（16MnR）價(jià)格是 4500 元/t，考慮到毛坯預(yù)留量圓筒用料按照所求的 1.5 倍計(jì)算，筒體花費(fèi) 5121.8 元，平板封頭花費(fèi) 3766.6 元。（2）設(shè)備中共用到 16Mn 的成本由查閱相關(guān)參數(shù)表可得：DN=1700mm 的容器法蘭質(zhì)量為402.8kg，DN=150mm 的管法蘭質(zhì)量為 5.54kg(共四個(gè))，DN=40mm 管法蘭質(zhì)量為1.22kg。法蘭的總質(zhì)量為 426.18kg，法蘭是 16Mn 鍛件，材料售價(jià)為 4800 元/t，則法蘭共花費(fèi) 2045.6 元。（3）設(shè)備中共用到 Q235A 的成本按接管的質(zhì)量： (4-3)kgmmmk

48、g39. 8)0025. 010. 004. 045 . 4126. 015. 0()/(85. 72查得市場售價(jià)普通碳素鋼（Q235A）價(jià)格為 4500 元/t，則接管花費(fèi) 37.76 元。鞍座質(zhì)量為 208kg/個(gè)，需要花費(fèi) 936 元。（4）其他材料：螺栓：本設(shè)計(jì)需要 M24 260 的螺栓 96 個(gè)，考慮到實(shí)際安裝富裕量，則需要110 個(gè)，根據(jù)市場訂價(jià)，螺栓 4500 元/千個(gè)，外加材料加工費(fèi)用 2000 元，則共花費(fèi) 2495 元。螺母：市場售價(jià) 0.5 元/個(gè)，共需要元。0.5 220110鎳基焊條：在實(shí)際焊接中要考慮多出的焊接和預(yù)留，預(yù)計(jì)花費(fèi) 2000 元。4.2.2 其他部件費(fèi)

49、用容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬60（1）液位計(jì)：500 元/個(gè)；（2）壓力表：800 元/個(gè)；（3）玻璃管透視鏡：800 元/個(gè)；（4）單螺桿泵：4000 元/臺；（5）單體旋流管：500 元/根，共計(jì) 63500 元。4.2.3 其他費(fèi)用（1）工人工資：2500 元/（人 月） ，共需要工人 10 名，共計(jì) 25000 元/(人 月)；（2）水、電等其他花費(fèi)預(yù)計(jì) 8000 元/月；（3）廠房租金：5000 元/月。4.2.4 經(jīng)濟(jì)預(yù)算結(jié)果綜上所述，經(jīng)濟(jì)預(yù)算結(jié)果如表 4-1 所示：表表 4-1 預(yù)算結(jié)果預(yù)算結(jié)果項(xiàng)目材料費(fèi)部件和設(shè)備其他費(fèi)用總計(jì)費(fèi)用（元）16512369600

50、38000124113容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬61第五章 結(jié)論與建議5.1 結(jié)論本設(shè)計(jì)是在查閱大量國內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，收集目前所使用的各種類型單體旋流管的結(jié)構(gòu)與尺寸，以英國 Cyclotech 公司的 B20 系列脫油型水力旋流器為原型并參考管殼式換熱器結(jié)構(gòu)進(jìn)行容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文通過對設(shè)備結(jié)構(gòu)的論證和分析，主要解決了以下幾個(gè)問題：(1) 有限的容器內(nèi)部空間內(nèi)污水在各水力旋流管入口的分配問題；(2) 各水力旋流管溢流口液體的收集和外排等結(jié)構(gòu)布局問題；(3) 單體旋流管的選型問題；(4) 壓力容器設(shè)備的直徑、壁厚、隔板、封板、法蘭、鞍座等一系列所需

51、元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選擇和強(qiáng)度校核問題。B20 系列脫油型水力旋流器具有結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便、分離效率高等優(yōu)點(diǎn)，符合含油廢水處理領(lǐng)域的發(fā)展要求，這些優(yōu)勢很適合國產(chǎn)化。本論文為國內(nèi)一般廠家自主設(shè)計(jì)研制容器組合式旋流分離器去除含油污水提供了一定的參考借鑒。5.2 建議由于時(shí)間關(guān)系，本次設(shè)計(jì)還存在著很多不足之處有待完善。由于對設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)微之處的認(rèn)識還不是很到位，以及英文專利文章中一些細(xì)節(jié)問題。因此，在對設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上存在著不足。在設(shè)計(jì)之初，為使自己能夠更好地了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)巧妙的配合方式，在研讀專利的同時(shí)，開始進(jìn)行 UG NX 三維實(shí)體模擬，以便更好地對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解。采油污水的處理問題既是石油工業(yè)

52、上游行業(yè)經(jīng)常面對的一個(gè)生產(chǎn)性問題，也是一個(gè)重要的環(huán)保問題。對此，裝置本身還有需要改進(jìn)的地方，如果時(shí)間充分，應(yīng)通過虛擬的仿真軟件以及 CFD(Computational Fluid Dynamics)軟件對設(shè)備部件以及水流狀態(tài)進(jìn)行模擬，找到一個(gè)合理的參數(shù)，改善設(shè)備理論設(shè)計(jì)中不合理的地方。這是未來的發(fā)展趨勢，研究人員可以通過有針對性的控制某些參數(shù)來觀察裝置的處理效率。這些參數(shù)包裹括旋流管結(jié)構(gòu)選擇、入流速度、入口壓強(qiáng)等。在進(jìn)一步研究中，應(yīng)把理論設(shè)計(jì)研究應(yīng)用到實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，便于開發(fā)生產(chǎn)出分離效率更高的容器組合式油水旋流分離器。容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬62參考文獻(xiàn)1 程海鷹, 梁利

53、平. 采油污水處理現(xiàn)狀及其深度處理技術(shù)J. 工業(yè)水處理, 2003, 23(8)：582 陳雷, 南軍, 祁佩時(shí). 稠油廢水深度處理的試驗(yàn)研究J. 中國給水排水, 1998, 14（5）：19213 陳家慶. 石油石化工業(yè)環(huán)保技術(shù)概論M. 北京: 北京石化出版社, 2005. 1592094 袁惠新, 俞建峰, 蔡小華. 用旋流分離器處理含油污水的前景J. 煉油設(shè)計(jì), 2000, 30(5): 48515 祝威. 采油廢水處理方法與技術(shù)研究進(jìn)展J. 環(huán)境工程, 2007, 25(5): 40436 吳偉立. 含有廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展J. 大眾科技, 2009, 12(1): 1011037 劉

54、敬敏, 劉廣麗, 盧宇. 油田污水處理方法分析J. 油氣田地面工程, 2010, 29(8): 63648 鄭華輝. 旋流分離器在石油化工中的應(yīng)用J. Equipment Manufacturing Technology, 2008, 12(1): 1801819 賀杰, 蔣明虎. 水力旋流器M. 北京: 石油工業(yè)出版社, 1995. 1310 陳家慶, 桑義敏. 復(fù)合型動(dòng)態(tài)水力旋流器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究J. 北京石油化工學(xué)院報(bào), 2005, 13(1): 273211 王尊策, 劉曉敏, 李楓等. 含油廢水處理用動(dòng)態(tài)水力旋流器構(gòu)件設(shè)計(jì)研究J. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2003, 20(2): 111312 K

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56、社, 2003. 26126516 http:/ 孔惠, 陳家慶, 桑義敏. 含油廢水旋流分離技術(shù)研究進(jìn)展J. 北京石油化工學(xué)院報(bào), 2004, 12(4): 61118 龐學(xué)詩. 水力旋流器技術(shù)與應(yīng)用M. 北京: 中國石化出版社, 2011. 29129419 鄭津洋, 董其伍, 桑芝富. 過程設(shè)備設(shè)計(jì)M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2010. 253273容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬6320 Kevin J.O Brien, Pate A. Thompson, Gloucester, Stephen T. McCoy.Three Chamber Vessel For H

57、ydrocyclone SeparatorP. United States Patent No.5194150, Mar. 16, 1993.21 Kevin J.O Brien, Pate A. Thompson,Gloucester,Stephen T. McCoy. Three Chamber Vessel For Hydrocyclone SeparatorP. United States Patent No.5336410, August 9, 1994.22 Keith J.Girdler.Hydrocyclone Separator PackagingP. United Stat

58、es Patent NO.6918494B2, July 19, 2005.23 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局. GB150-1998. 鋼制壓力容器S. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 199824 陳偕中. 化工容器設(shè)計(jì)M. 上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 1987. 38539025 王國軒, 陳靜. 石化裝置用泵選用手冊M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005. 164026 鄭曉梅. 化工制圖M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2002. 556027 葉國林, 謝龍漢. UG NX6 三維造型實(shí)例圖解. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2007. 266容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬64致謝

59、本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在陳家慶教授的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷下下順利完成的。從畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的選擇、到課題的研究和論證，再到本畢業(yè)設(shè)計(jì)的編寫、修改，每一步都有陳老師的細(xì)心指導(dǎo)和認(rèn)真的解析。每周兩次的討論學(xué)習(xí)讓我對畢業(yè)設(shè)計(jì)形成了系統(tǒng)的認(rèn)識，陳老師耐心的指導(dǎo)和講解開闊了我的設(shè)計(jì)思路，教會(huì)我許多學(xué)習(xí)和思維的方法。求真務(wù)實(shí)的科研作風(fēng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)給我留下了很深的影響。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅提高了我獨(dú)立思考問題解決問題的能力而且培養(yǎng)了認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度。在學(xué)位論文完成之際，謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x！另外，還要衷心的感謝同一組的組員對我的關(guān)心和幫助，感謝所有教育過我的專業(yè)老師，你們傳授的專業(yè)知識是

60、我不斷成長的源泉，也是完成本論文的基礎(chǔ)。容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬65聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文（畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書） ，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究（設(shè)計(jì)）工作的總結(jié)。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。簽名： 日期： 2011 年 5 月 25 日 容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬66畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論

61、文） ，是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制

62、手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬67學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向

63、國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日容器組合式油水旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模擬68致 謝時(shí)間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。首先非常感謝學(xué)校開設(shè)這個(gè)課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我

64、大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來最好的檢驗(yàn)。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計(jì)。首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計(jì)過程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。郭謙功老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。再次對周巍老師表示衷心的感謝。其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)

65、習(xí)期間對我的嚴(yán)格要求，感謝他們對我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶。最后，我要感謝我的父母對我的關(guān)系和理解，如果沒有他們在我的學(xué)習(xí)生涯中的無私奉獻(xiàn)和默默支持，我將無法順利完成今天的學(xué)業(yè)。致 謝四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要?jiǎng)澤暇涮?，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)際工作中去?；厥姿哪?，取得了些許成績，生活中有快樂也

66、有艱辛。感謝老師四年來對我孜孜不倦的教誨，對我成長的關(guān)心和愛護(hù)。學(xué)友情深，情同兄妹。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。最后，我要特別感謝我的導(dǎo)師劉望蜀老師、和研究生助教吳子儀老師。是他們在我畢業(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵(lì)，給了我很多解決問題的思路，在此表示衷心的感激。老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。他無論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。在論文的撰寫過程中老師們給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得論文能夠及時(shí)完成，這里一并表示真誠的感謝。