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1、化工设备机械基础课程设计旋风分离器设计系 部：化学工程系专 业：应用化工技术姓 名：杨映洪学 号：指导教师： 王远洋时 间：2011年11.2012.25新疆工业高等专科学校课程设计评定意见设计题目： 旋分分离器设计 学生姓名： 杨映洪 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日2011学年第一学期2011年11月25日专 业应用化工班级应化09-4（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王远洋起止时间2011-11-202011-12-25周数四周设计地点老校区设计目的：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
2、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下部空间，对直径大于300m或500m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。 编辑本段 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图。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
3、化工单元设备的设计. 上海：华东理工大学出版社，2005.2. 卢焕章. 石油化工基础数据手册. 北京：化学工业出版社， 1982.3. 祁存谦等. 化工原理. 第二版. 北京：化学工业出版社， 2009.4. 张立新等. 传质分离技术. 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，内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固定；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
4、、垫片等。 通常，气体入口设计分三种形式： a) 上部进气 b) 中部进气 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300m或500m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用得最为广泛。 改进型的旋风分离器
5、在部分装置中可以取代尾气过滤设备。分离原理有两种：一、利用组分质量（重量）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，产生一个向下的速度，而气体仍然朝着原来的方向流动，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
6、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，液体与气体混合一起旋转流动时，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，就象过筛一样，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
7、：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、接管93.1管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、114、法兰115、吊耳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、
8、耳座126.1设备总质量126.2确定耳座的型号147、总结148、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作用。其中在化工与石油化工中应用最多，仅在石油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油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
9、容器、强度校核、补强 1、 罐体壁厚设计1.1夹套壁厚壁厚根据式根据条件，设计压力查表根据内差法求的（双面焊对接接头，100%无损检测表12-8）介质为蒸汽，无腐蚀。取根据，由图4查表得又该值大于名义厚度6%，所以钢板厚度负偏差圆整后取确定选用厚的20R钢制作夹套壁。1.2内筒壁厚（1）假设筒体名义壁厚为筒体有效壁厚则，20（2）在图 1的左方找出的点，将其水平右移，与的线交于一点，再将点垂直下移，在图的一方得到。（3）在图2的下方找到系数所对应的点，此点落在材料温度线的左方。用式显然，故符合要求。确定选用的SUS316L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
10、度（1）计算封头厚度厚度按式计算由图可计算取，于是同前故圆整后取确定选用厚的钢制作夹套封头（2）校核罐体与封头气压试验强度根据式因为，所以气压试验强度足够。2.1.2内筒封头厚度（1）假设封头名义厚度筒体有效壁厚则，20（2）在图1查表得系数（3）在图2查表得系数（4）计算显然，故符合要求。确定用的钢制作内筒的锥形封头，查表3不需要加强。2.2上封头厚度计算（1）假设封头有效壁厚则， （2）在图1查表得出系数（3）在图2查表得出系数（4）显然，故符合要求。确定用的钢制作上锥形封头，查表3需要加强。（5）加强段计算厚度式中Q为系数，其值由图4查表得则即加强圈厚度为2.3平板封头厚度由于采用周边简
11、支，取。计算圆整后取确定平板封头采用的钢板 3、 接管3.1管3.1.1管径计算（1）；假设；，（2）在图1查得（3）在图2查得（4）根据下式计算许用外压力:（5）即进气口管采用，L为440mm钢管，伸入筒体300mm，需要补强。3.1.2接管补强（1）确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径。由已知条件知，壳体计算厚度，接管计算厚度为开孔直径为（2）确定壳体和接管实际厚度开孔有效补强宽度及外侧有效补强高度，已知壳体名义厚度，补强部分厚度，接管有效补强宽度为接管外侧有效补强高度为计算需要的金属面积和可以作为补强的金属面积，需要补强的金属面积为可作为补强的金属面积为（4）（5）比较与,，同时考虑，接管
12、与壳体焊缝面积之后，该开孔接管补强足够。3.2蒸汽进口和蒸汽出口管、(1)，假设，,（2）在图1查得（3）在图2查出（4）安下士计算许用外压力:（5），即蒸汽进口管和蒸汽出口管，采用，为钢管，伸入筒体少许。（6）因为， 两相邻开孔距离大于两孔直径之和的两倍 接管外径 所以不需补强。4、 法兰法兰型号: 80-1.6法兰型号: 100-1.6法兰型号: 120-1.6 法兰型号: 30-1.6 法兰型号: 30-1.6 5、 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的重量-平板封头质量-锥形封头质量吊耳则需满足条件，即，则5.2确定吊耳的圆孔半径和长度，则。需。即确定吊耳选用长为，圆
13、孔半径为，厚度为材料为钢。6、 耳座6.1设备总质量式中-内筒质量-夹套质量-的质量-附件质量（1）内筒质量，则 (2)夹套质量，则 (3)质量其中。装置系数，取则(4)附件质量主要为接管质量，法兰质量和吊耳承受的质量（5）设备总质量 6.2确定耳座的型号耳式支座实际承受载荷安下式计算式中-支座实际承受的载荷，-设备质量，-支座数量-不均匀系数，安装3个以上支座是，取则 标记为 4725-92,耳座选用钢确定支座的材料选用钢7、 总结1、选用厚的钢制作夹套壁2、选用的SUS316L钢制作内筒壁3、选用厚的钢制作夹套封头4、选用的钢制作内筒的锥形封头5、选用的钢制作上锥形封头，加强圈厚度为6、进气口管N3采用，L为440mm钢管，伸入筒体300mm，需要补强，有效补强高度为，补强的金属面积为7、，采用，为钢管，伸入筒体少许。8、法兰型号: 80-1.69、法兰型
