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化工设备设计计算书

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二00四年+月+八日

目录

1、目录-----------------------------------------------2

2、筒体和封头设计的参数选择---------------------------3

(一)、设计压力 P---------------------------------3 (二)、设计温度 T---------------------------------3 (三)、许用应力[σ]和安全系数 n-------------------4 (四)、焊接接头系数 ----------------------------6 (五)、壁厚附加量 C ------------------------------7 (六)、直径系列与钢板厚度-------------------------7 (七)、最小壁厚-----------------------------------8 3、筒体与封头的设计及计算-----------------------------9

(一)、受内压薄壁园筒的计算公式-------------------9 (二)、半球形封头的计算公式(凹面受压)----------11 (三)、椭圆形封头的壁厚计算----------------------11 (四)、锥形封头的壁厚计算------------------------13 (五)、平板封头的壁厚计算------------------------13 4、化工计算公式及举例--------------------------------16

(一)、热位移和热--------------------------------16 (二)、热应力产生的轴向推力----------------------16 (三)、流体管径的计算----------------------------17 (四)、流体管子壁厚计算--------------------------18 (五)、泵的功率和效率计算------------------------19 5、传热学的有关公式及举例----------------------------21

(一)、热量衡算----------------------------------21 (二)、传热方程式--------------------------------26 (三)、传热温度差--------------------------------27 (四)、导热方程式和导热系数----------------------30 (五)、给热方程式和给热系数----------------------34 (六)、传热系数----------------------------------40 (七)、污垢热阻----------------------------------48 (八)、管路与设备的热损失和热绝缘----------------50 (九)、加热、冷却和冷凝--------------------------54 (+)、蒸发--------------------------------------64 6、有关参数------------------------------------------75

一般化工设备计算公式及举例

筒体和封头设计的参数选择

一、设计压力 P

设计压力是容器顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作为设计载荷条件,其值不低于正常工作情况下容器顶部可能达到的最高压力。在相应设计温度下,确定容器壳壁计算厚度及其它元件尺寸时,还需要考虑液柱的静压、重量、风载荷、地震、温差及附件重量等等载荷,因此必须结合具体情况进行分析。用于强度计算的压力称计算压力。设计压力的取值如下:

P-----设计压力 Pw-----工作压力

1、装有安全泄放装置:P=1.05~1.10Pw

2、外压容器:P=可取略大于可能产生的内外压力差

3、真空容器:P=(1)无安全控制装置取0.1MPa

(2)装备安全控制装置取1.25倍的最大内外压力

差或0.1MPa两者中的较小值

4、装有液化气体容器:

P=根据容器可能达到的最高温度来确定(设置在地面的容器可按不低于40℃时的气体压力来考虑)

4、装有爆炸性介质并装有爆破片的容器:

P =取爆破片计算爆破压力加上爆破片制造范围的上限

二、设计温度 T

设计温度系指容器在工作过程中在相应的工作压力下壳壁元件

金属可能达到的最高或最低温度。容器的壁温可以由实验或由化工传热过程计算确定,若无法预计壁温,可参照下列设计决定温度:

1、不被加热或冷却的器壁,壁外无保温:

T=取介质的最高或最低温度

2、用蒸汽、热水或其它液体介质加热或冷却的器壁:

T=取加热介质的最高温度或冷却介质的最低温度。

3、用可燃气体加热或用电加热的器壁:

T=器壁裸露在大气中取t介+20℃,直接受影响器壁取介质温度t 介+50℃,载热体温度超过600℃取≥t介+100℃。设计温度不

低于250℃。

三、许用应力 [σ]和安全系数 n

材料的许用应力是以材料的极限应力为依据,并选择合理的安全系数后而得,即:

[σ]=极限应力/安全系数

对于低碳钢一类的塑性材料制的容器,采用屈服强度σs作为计算许用压力的极限应力,但在实际应用中还常常用强度极限σh作为极限应力来计算。

当碳素钢或低合金钢的温度超过420℃,低合金铬钼钢超过450℃,奥氏体不锈钢超过550℃的情况下,必须同时考虑蠕变极限来确定许用应力。

对于化工容器常以在一定温度下经过10万小时产生1%变形时的应力定为材料在该温度下的蠕变极限,σn t表示。这时的蠕变速度为1%/105=10-7mm/(mm.h)。对于同一材料在同一温度下,蠕变速度不同,则蠕变极限也不同。

目前确定许用应力的极限应力值比较多的是采用持久极限来代替蠕变极限。这是因为对于蠕变只规定了蠕变速度,设计的容器在使用过程中会不断伸长,材料在高温下的延伸率较常温时小得多,往往在小变形情况下就发生断裂。所以只有当无持久极限数据时,才按蠕变极限来计算。持久极限是在某一温度条件下,达到额定时间(一般为10万小时)材料产生断裂时的应力,以σD t

表示。

综上所述,对于钢制压力容器,许用应力取下列中的最小值:

[σ]=σb/n b

[σ]=σs(σ0.2)/n s

[σ]=σt s(σt0.2)/n s

[σ]=σt D/n D或[σ]=σt n/n n

式中:n b,n s,n D,n n为相应的安全系数。

目前,GB150对中低压容器所取的安全系数如下:

?对常温下的最低抗拉强度σb取安全系数n b≥3

?对常温或设计温度下的最低屈服点σs或σt s,

(σ0.2)或σt s(σt0.2)取安全系数

①对碳素钢,低合金钢n s≥1.6

②对高合金钢n s≥1.5

?对设计温度下的持久强度(经过10万小时断裂)

σt D平均值取安全系数n D≥1.5

?对设计温度下的蠕变极限σt n(在10万小时下蠕变率为1%)取安全系数n n≥1.5

以上安全系数对碳素钢,低合金钢,高合金钢均适用。

[σ]-----许用应力,对于普通钢材以强度极限为计算基础的安全系数n b=4,屈强比在70%以上的钢材,以屈服极限为计算基础的安全系数n s=2.5。

目前常用钢材的最低许用应力举例如下:

?、Q235

[σ]=σb/ n b=375/3=125.0 MPa

?、16Mn

[σ]=σb/ n b=510/3=170.0 MPa

?、0Cr19Ni9 (304)

[σ]=σb/ n b=520/3=173.4 MPa

?、1Cr18Ni9Ti (321)

[σ]=σb/ n b=540/3=180.0 MPa

?、0Cr17Ni12Mo2 (316)

[σ]=σb/ n b=520/3=173.4 MPa

?、00Cr17Ni14Mo2 (316L)

[σ]=σb/ n b=520/3=173.4 MPa

[σ]-----许用应力在工程计算中取安全系数 n b=4 上列各式计算如下:

?、Q235

[σ]=σb/ n b=375/4=93.75 MPa

?、16Mn

[σ]=σb/ n b=510/4=127.5MPa

?、0Cr19Ni9 (304)

[σ]=σb/ n b=520/4=130.0 MPa

?、1Cr18Ni9Ti (321)

[σ]=σb/ n b=540/4=135.0MPa

?、0Cr17Ni12Mo2 (316)

[σ]=σb/ n b=520/4=130.0 MPa

?、00Cr17Ni14Mo2 (316L)

[σ]=σb/ n b=520/4=130.0 MPa

四、焊接接头系数

焊缝区是容器上强度比较薄弱的地方。焊缝区强度降低的原因在于焊

接时可能出现缺陷;焊接热影响区往往形成粗大晶粒区而使强度和塑性降低;由于结构钢性约束造成焊接内应力过大。

焊接区强度主要决定于熔焊金属,焊缝结构和施焊质量。因此在设计时应考虑母材的可焊性与焊接件的结构,选择适当的焊条和焊接工艺,而后按焊接接头型式和焊缝的无损探伤检验要求,选取焊接接头系数。

推荐的焊接接头系数如下:

?、双面焊的对接焊缝:①100%无损探伤=1.0

②局部无损探伤=0.85

?、单面焊的对接焊缝:①100%无损探伤=0.9

②局部无损探伤=0.8

?、双面焊的对接焊缝:无无损探伤=0.8

?、单面焊的对接焊缝:无无损探伤=0.6

五、壁厚附加量 C

容器壁厚附加量主要考虑介质的腐蚀裕度 C2和钢板的负偏

差 C1 即:

C=C1+C2

?、腐蚀裕度

腐蚀裕度由介质对材料的均匀腐蚀速率与容器的设计寿命决定。 C2=KsB

Ks为腐蚀速率(mm/a),查材料腐蚀手册或由实验确定。B为容器的设计寿命,通常为 10~15年。

当材料的腐蚀速度为 0.05~0.1mm/a时,考虑单面腐蚀取

C2=1~2mm;双面腐蚀取 C2=2~4mm。

当材料的 Ks<0.05mm/a,考虑单面腐蚀取 C2=1mm;双面腐蚀取 C2=2mm。

对不锈钢,当介质的腐蚀性极微时取 C2=0。

?、钢板负偏差

钢板厚度的负偏差如下:

钢板厚度:2.5 2.8~3 3.2~3.5 4.5~5.5 6~7 8~25

负偏差:0.2 0.22 0.25 0.3 0.5 0.6

设计一般可取 C1=0.5~1.0mm

六、直径系列与钢板厚度

压力容器的直径由生产需要确定,当必须考虑标准化的系列

尺寸。常用内径系列如下:

300400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400

1600 1800 2000 2200 2400 2800 3000 3200

3400 3600 3800 4000

括号内的尺寸一般不考虑:(350 450 550 650 1100

15001700 1900 2100 2300)

1501

钢板厚度应符合冶金产品的标准。热轧钢板的厚度尺寸:

4~6mm,每档间隔0.5mm;6~30mm,每档间隔1.0mm;

30~60mm,每档间隔2.0mm。

七、最小壁厚

容器壁厚除了满足强度条件外,还必须满足容器的钢性要求,容器不包括腐蚀裕量的最小壁厚规定如下:

?、对碳素钢和低合金钢制容器,最小厚度不小于 3mm。

?、对于不锈钢容器,最小厚度不小于 2mm。

在实际设计中,直径≥1000mm时,根据经验取:

?、对碳素钢和低合金钢制容器,最小厚度不小于 4mm。

?、对于不锈钢容器,最小厚度不小于 3mm。

真空容器在实际设计中,直径≥1000mm时,根据经验取:

?、对碳素钢和低合金钢制容器,最小厚度不小于 6mm。

?、对于不锈钢容器,最小厚度不小于 4mm。

八、味精厂设备容器及管道焊接材料(用于电弧焊)

(1)、碳钢之间,J422(J-结);

(2)、不锈钢之间,A132(A-奥),(用于304、321、316等)(3)、碳钢与不锈钢之间,A302。

九、设备按压力高低,划分为四个压力等级:

(1)、低压------0.1MPa≤P≤1.6 MPa;(味精厂一般为低压容器)(2)、中压------1.6~10.0 MPa;(液氨储槽,高中压锅炉)(3)、高压------10.0~100.0 MPa;(化肥厂,化工厂,等)(4)、超高压----≥100.0 MPa。

+、容器分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类,味精厂一般为Ⅰ、Ⅱ类容器。有关标准为: JB/T4735-1997《钢制焊接常压容器》;JB4731-98《钢制卧式容器》;

GB150-89,GB150-1998《钢制压力容器》等标准。

筒体与封头的设计及计算

一、受内压薄壁园筒的壁厚计算公式

一般由化工工艺条件确定的园筒设备设计壁厚公式如下:

Sc=PDi/(2[σ]t-P)+C2

式中:Sc——计算壁厚,mm

P——设计压力,MPa

Di——园筒的内径,mm

[σ]t——设计温度下园筒材料的许用应力,MPa

——焊接接头系数或许用应力折减系数,<1

C2——腐蚀裕量,mm

为使上式严格用于薄壁园筒,GB150将它限于P≤0.4[σ] t,

即相当于将园筒径比K值限在一定范围内,以符合薄壁的假设前提。

例1:某化工塔φ4000mm、H=10000、P=0.6MPa、材料Q235B、腐蚀速率0.05~0.1mm、双面腐蚀、双面焊接的局部无损探伤、操作温度160℃。求该设备的壁厚?

解:已知P=0.6MPa,Di=4000mm,[σ]t=94MPa,=0.85 C2=4mm

Sc=PDi/(2[σ]t-P)+C2

=0.6×4000/(2×94×0.85-0.6)+4

=15.08+4=19.08≈20mm

例2:某化工塔φ4000mm、H=10000、P=0.6MPa、材料1Cr18Ni9Ti、腐蚀速率0.05mm、双面腐蚀、双面焊接的局部无损探伤、操作温度160℃。求该设备的壁厚?

解:已知P=0.6MPa,Di=4000mm,[σ]t=135MPa,=0.85 C2=2mm

Sc=PDi/(2[σ]t-P)+C2

=0.6×4000/(2×135×0.85-0.6)+2

=10.5+2=12.5≈13mm

例3:硫酸储槽φ6000×7200,浓度98%,比重 1.3,碳素钢Q235B,双面腐蚀,双面焊接的局部无损探伤,腐蚀速率0.05 ~

0.1mm。求该设备壁厚?

解:已知P=0.1MPa(静压7.2×1.3=9.36M≈10M水柱),Di=6000mm,[σ]t=94MPa,=0.85

C1=1,C2=4mm

Sc=PDi/(2[σ]t-P)+C1+C2

=0.1×6000/(2×94×0.85-0.1)+1+4

=3.75+1+4=4+1+4=9mm

注:根据经验确定,对碳素钢和低合金钢的钢性要求,在φ≥1000mm 取最小壁厚≥4mm,故计算壁厚3.75mm取4mm。

例4:热水储槽φ6000×7200,不锈钢304,双面腐蚀,双面焊接的局部无损探伤,腐蚀速率0.05mm。求该设备的壁厚?

解:已知P=0.1MPa(静压7.2×1.0=7.2M≈10M水柱),Di=6000mm,[σ]t=130MPa,=0.85

C1=1,C2=2mm

Sc=PDi/(2[σ]t-P)+C1+C2

=0.1×6000/(2×130×0.85-0.1)+1+2

=2.72+1+2=3+1+2=6mm

注:根据经验确定,对不锈钢(304)的钢性要求,在φ≥1000mm 取最小壁厚≥3mm,故计算壁厚2.75mm取3mm。

二、半球形封头的壁厚计算(凹面受压)

PD i

Sc=——————+C2

4[σ]t-P

为使式严格用于薄壁球壳,GB150将它限于P≤0.6[σ]t,即相当于将球壳径比K值限在一定范围内,以符合薄壁的假设前提。

例1:半球形封头φ2000,材料Q235B,双面焊接的局部无损探伤,双面腐蚀,求半球形封头的壁厚?

解:Sc=0.6×2000/(4×125×0.85-0.6)+4=6.83≈7mm

三、椭圆形封头的壁厚计算

(一)、凹面受压的计算公式

KPD i

Sc=————————+C2

2[σ]t-0.5P

其中:K=1/6[2+(D i/2h i)2], h i为封头不包括直边段在内的曲面深度。

显然,对于a/b=D i/2h i=2的标准椭圆形封头,K=1.0。随着a/b值的增大,系数K值相应增大。从而使封头上的应力分布极不合理,故包括我国容器标准在内的有关规范都限定用于a/b=D i/2h i≤2.6。

例1:标准封头φ2000,材料Q235B,双面焊接的局部无损探伤,双面腐蚀,P=0.6MPa。求椭圆形封头的壁厚?

解:Sc=0.6×2000/(2×94×0.85-0.5×0.6)+4=7.53+4 =11.53≈12mm

例2:某台真空设备φ1400,材料316,双面焊接的局部无损探伤,双面腐蚀,P=0.1MPa。求椭圆形封头的壁厚?

解:Sc=0.1×1400/(2×130×0.85-0.5×0.1)+2=0.63+2 =4+2=6mm

注:真空容器在实际设计中,直径≥1000mm时,根据经验取:

?对碳素钢和低合金钢制容器,最小厚度不小于 6mm。

?对于不锈钢容器,最小厚度不小于 4mm。

(二)、凸面受压的计算公式

K 1.4P Di

Sc=+C2

2[σ]t-0.5×1.4P

例1、某夹套蒸汽换热器φ内1600mm/φ外1800mm,蒸汽压力P=0.6MPa,设备内操作压力0.2MPa,材料Q235B,双面腐蚀,标准封头。求内外封头壁厚?

解:(1)∴夹套蒸汽压力P=0.6MPa,在工艺原始开车中内封头实际受外压力等于夹套蒸汽压力0.6MPa,不取内外压力差值P来计算。

∵本设备夹套内封头壁厚按凸面受压的计算公式为:

K 1.4P Di 1×1.4×0.6×1600

Sc=+C2=+4 2[σ]t-0.5×1.4P 2×94-0.5×1.4×0.6

=7.16+4=11.16≈12mm

(2)本设备夹套外封头壁厚按凹面受压的计算公式为:

1×0.6×1800

Sc=+4=5.76+4=9.76≈10mm

2×94-0.5×0.6

四、锥形封头的壁厚计算

PD i 1

Sc=——————×——+C2

2[σ]t-P cosα

式中:α为半锥顶角,以度为单位。D i为锥壳大端内直径。

无折边锥形封头适用于α≤30°。

例1:已知:D i=2000mm,α≤30°,材料Q235B,P=0.6MPa,C2=4

解:Sc=0.6×2000/(2×94×0.85-0.6)×1/cos30+4

=1200/159.2×1/0.866+4

=6.15×1.16+4

=7.134+4

=11.134≈12mm

五、平板封头的厚度计算

t=Dc×{KP/[σ]t?}1/2+C2

式中:Dc封头的计算直径mm,K结构特性系数,t计算厚度。园形平盖取K=0.44(与园筒角焊或其它焊接)。

例1:已知φ=325×8 即Dc=309mm,K=0.44,C2=2,双面焊接的局部无损探伤,单面腐蚀,P=0.6MPa,材料Q235B。求平板封头的壁厚?

解:t=309×{0.44×0.6/94×0.85}1/2+2=15.4+2=17.76

≈18mm

例2:已知一台真空设备Dc=1400mm若采用平板盖,其它条件同上。计算厚度为:

t=1400×{0.44×0.1/94×0.85}1/2+2=32.8+2=34.5≈35mm。

根据以上计算此设备不能采用平板封头,可采用标准椭圆形封头。C1=1,C2=2,K=1。

Sc=1×0.1×1400/(2×94-0.5×0.6)+2+1=0.88+2+1 =4+2+1=7mm

注:根据GB150规定,对碳素钢和低合金钢的钢性要求取最小壁厚≥3mm,故计算壁厚0.88mm取4mm。

化工计算公式及举例

一、热位移和热补偿

直管段热伸长计算公式:

ΔL=α1×L×Δt

式中:ΔL-----直管段热伸长M

α1-----管材在工作温度下t时的线膨胀系数,碳钢一

般取12.5×10-6 M

L------直管段长度 M

Δt----供热介质温度t1与管道安装温度t2之差℃,管道

安装温度t2一般取20℃

例1:某一蒸汽管长60M,过热蒸汽温度260℃。求该管伸长多小?

解:ΔL=12.5×10-6×60×(260-20)=0.18M=180mm

在工程计算中,为了选择补偿器,我们可以用简易的方法计算伸长量。如上例计算为:

ΔL=0.0125×60×260=195mm

选用轴向补偿量210mm~240mm均可。

二、热应力产生的轴向推力

P=σF=EΔtF

其中:P——Pa

E——材料的弹性模数,钢为2.1×1011Pa

——管材在工作温度下t时的线膨胀系数,碳钢一

般取12.5×10-6 M

Δt----供热介质温度t1与管道安装温度t2之差℃,管道

安装温度t2一般取20℃

F——管子的截面积M2

例1:某一过热蒸汽管?530×10,温度260℃。求轴向推力?

解:P=2.1×1011×12.5×10-6×(260-20)×3.14×(0.53÷2)2=26.25×105×258×0.22=1490.1×105Pa=1490.1Kg

注:管道两端固定,管道受到的拉伸或压缩时,由温度变化而引起的轴向热应力。由以上公式可知,热应力与管道长度无关。特别注意此点。

三、流体管径计算

Dn=18.8×(Q/W)1/2

Dn=594.5×(Gu/W)1/2

其中:Dn——管道内径mm

Q——-介质容积流量m3/h

W——-介质流速m/s

G——-介质重量流量t/h

u——-介质比容m3/kg(与温度有关,在管段中应取平

均值)

例1:某厂一眼深井出水量80m3/h,问出水管径是多少?

解:Dn=18.8×(Q/W)1/2=18.8×(80/1.5)1/2=18.8×7.3 =137.3mm≈φ159×6mm

例2:菱花集团热电厂向菱花集团西分厂送蒸汽80t/h,压力0.5Mpa, 流速W=40m/s。问需要多大的蒸汽管?

解Dn=594.5×(Gu/W)1/2=594.5×(80×0.3816/40)1/2

=519.4mm≈φ530×8mm

注:过热蒸汽 W=40~60 m/s,一般取 40 m/s。

例3、某厂二次循环水1000M3,问总管直径是多小?

解:Dn=18.8√1000÷1.5 =18.8×25.82=485.5≈530×8mm

注:水或与水相似的流体 W=1.5~2.5 m/s,一般取1.5 m/s。

例4、某厂空压机吸入压力P1=0.1MPa(绝对压力,后同),排出压力P2=0.3MPa;吸入温度T1=30+273=303°,排出温度T2=160+

273=433°;吸入体积V1=100000M3/h。求空压机排出总管为多小?

解:P1V1/T1=P2V2/T2 V2=P1V1T2/P2T1=0.1×100000×433/0.3×303

=47634.8M3

Dn=18.8√47634.8/15 =18.8×56.35=1059.5≈1100mm

注:压缩空气 W=10~20 m/s,一般取15 m/s。

例5、某厂自然外排污水 1000M3/h,W=0.5m/s。求下水管道直径?

Dn=18.8√1000/0.5 =18.8×44.72=840.76≈1000mm

注:水或与水相似的流体,自然流速 W=0.5~1.0 m/s,一般取0.5 m/s。

四、流体管子壁厚计算

计算公式:=PD/(2[σ]t+P)+C

式中:——管壁厚mm

P——工作压力MPa,若压力较低时,取分母P=0,以便简化计算。

D——管子外径 mm

——焊缝系数,无缝钢管=1,直缝钢管=0.8,螺旋钢管=0.6。

[σ]t——管材在各种温度下的许用应力MPa

C——壁厚附加量mm

C=C1+C2+C3 ,一般取2~4 mm

C1=C×15%(12.5%)

C2=腐蚀裕度,一般取2mm

C3=管螺纹深度量

例1:某蒸汽管φ530mm,P=0.6MPa,螺旋钢管,工作温度250℃,C=4mm 求钢管壁厚?

解:δ=0.6×530/(2×94×0.6+0.6)+4

=318/113.4+4

=2.8+4=4+4=8 mm

注:蒸汽管一般取最小壁厚为4mm,故计算壁厚2.8mm取4mm。

例2:某压缩空气管φ820mm,P=0.8MPa,螺旋钢管,工作温度140℃, C=4mm。求钢管壁厚?

解:δ=0.8×820/(2×94×0.6+0.8)+4

=656/113.6+4

=5.78+4=9.78≈10mm

例3:某自来水管φ426mm,P=0.4MPa,螺旋钢管,常温,C=3。

求钢管壁厚?

解:δ=0.4×426/(2×94×0.6+0.4)+3

=170.4/113.2+3

=1.5+3=3+3+6 mm

注:自来水管一般取最小壁厚为3mm,故计算壁厚1.5mm取3mm。

五、泵的功率和效率

泵的理论功率:

N=GsH=QrH ㎏.M/s

泵的轴功率:

N轴=N/η=QrH/η㎏.M/s

式中:N-----理论功率公斤.米/秒、千瓦或马力等

G-----体积流量米3/秒、

r-----液体重度公斤/米3

H-----压头米液柱

η-----泵的总效率,等于理论功率与轴功率之比,η=N/N轴

如果把功率的单位换算成千瓦或马力,则因为:

1千瓦=102公斤.米/秒

1马力=75公斤.米/秒

所以:N轴=N/η=QrH/102η千瓦

N轴=N/η=QrH/75η马力

如果输液能力采用米3/小时、米3/分或升/分等单位,则必须换成

米3/秒后,才可以代入上述各式中。

如泵与电机直接联接,则电动机的功率等于轴功率。如泵与电动机之间有传动装置,则需另除以传动效率η传。如考虑电动机有超出负荷的可能,应将上述功率乘以一安全系数。对于功率为2~5马力的电动机,安全系数为1.2;对于功率为5~50马力的安全系数为1.15;对于功率为50马力以上的电动机为1.1。

例1、某往复泵的输液能力为20升/秒。被输送液体的重度为850公斤/M3。

压出管路中压强计的读数5公斤/厘米2,吸入管路中真空计的读数为 200毫米汞柱。压强计与真空计之间的垂直距离为1米。设吸入管路与压出管路的直径相等,泵的总效率为0.7,传动效率0.95。试求轴功率和电动机的功率为若干千瓦?

解:(1)根据从柏努利方程式求压头的公式

H=h0+(P出-P进)/γ+(ω22-ω12)/2g 米液柱

式中:h0---------装有真空计和压强计的两点之间的垂直距离,M;

P进、P出—液体在装有真空和压力计处的绝对压,公斤/M2;

ω1、ω2--液体在装有真空和压力计处的流速,M/秒。

H=h0+(P出-P进)/γ(因ω1=ω2)

=1+5×104-0.2×13600/850=63 米液柱

(2)N轴=N/η=QrH/η㎏.M/s

=0.02×850×63/102×0.7

=15 Kw (千瓦)

(3)电动机的功率

N电=N轴/η传=15/0.95=15.8 Kw (千瓦)

例2、某离心泵的输液能力4M3/分时的压头为 31米水柱。在此情况下,轴功率40.5马力。问此时泵的总效率如何?

解:泵的理论功率

N=GsH=QrH ㎏.M/s

=4×1000×31/60×75

=27.5马力

泵的总效率

η=N/N轴=27.5/40.5=0.68=68%

例3、某水泵的输液能力12米3/分。接在该泵的压出管道上的压强计的读数为3.8公斤/厘米2,接在吸入管道上的真空计上的读数为210毫米汞柱。压强计与真空计联接处的垂直距离为410毫米。吸入管路与压出管路内径分别为350与300毫米。试求该泵的压头是多小?解:已知,h0=0.41米,水的重度 r=1000公斤/M3。

(1)吸入管路中的流速:

12

ω1==2.08 米/秒

60×π/4×(0.35)2

压出管路中的流速:

ω2=2.08×(0.35÷0.3)2=2.83 米/秒

(2)吸入管路中接真空计处的压强:

P进=10000-0.21×136000=7150 公斤/米2绝对压;

压出管路中接压强计处的压强:

P出=(3.8+1)×10000=48000 公斤/米2绝对压;

(3)泵的压头:

48000-7150 (2.23)2-(2.08)2

H=0.41++

10002×9.81

=41.5 米水注

由于P出=B+P表,P进=B-P真,可用(P表+P真)代替(P出-P进)。

化工设备基础总复习

《化工设备设计基础》综合复习资料 一、填空题 1. 力的合成与分解法则有和两种。 2. 作用在梁上的载荷一般可分为集中力、和;根据梁的约束及支 承情况可以分为简支梁、和三种。 3. 钢材中含有杂质硫会造成钢材的性增加,含有杂质磷会造成性增加。 4. 两物体之间的机械作用称之为力。力的三要素是、和。 5. 材料破坏的主要形式有和。 6. 平面力偶系平衡的充要条件是。 7. 设计温度在压力容器的壁厚计算公式中尽管没有直接出现,但它是和确 定时不可缺少的参数。 8. 压力容器制造完成之后必须进行压力试验,按照压力试验的介质种类可以分为和 两种方法。 9. GB 150-1998《钢制压力容器》是我国压力容器标准体系中的标准。 10. 在压力容器的四个壁厚中,图纸上所标注的厚度是厚度,用来承担外载荷强度 的厚度是厚度。 11. 法兰联接结构,一般是由、和三部分组成。 12. 为使薄壁回转壳体应力分析过程简化除假定壳体是的之外,还作 了、和。 13. 塔设备的裙座与筒体搭接结构焊缝受应力作用;对接结构焊缝承受应力作用。 14. 内压操作的塔设备其最大组合轴向拉应力出现在工况时设备侧。 二、判断题 1. 轴力图可以确定最大轴力的值及横截面危险截面位置,为强度计算提供依据。 2. 有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和钢板厚度负偏差,其数值等于计算厚度。 3. 法兰联接中,预紧密封比压大,则工作时可有较大的工作密封比压,有利于保证密封, 所以预紧密封比压越大越好。 4. 使梁变成凹形的弯矩为负弯矩,使梁变成凸形的弯矩为正弯矩。 5. 外压容器采用的加强圈愈多,壳壁所需厚度就愈薄,则容器的总重量就愈轻。

化工设备设计大赛说明书

华东理工大学 第一届化工设备计算机辅助概念设计 比赛说明书 设计者: 高一聪(过程012) 杜鼎(机设015) 孙英策(机设011) 2003年11月6日

目录 一.设计要求???? (3) 二.设计思路概述?? (3) 三.设计尺寸??? (4) 四.设计建模过程???………………4 塔体???? (4) 裙座??? (4) 接管??? (6) 法兰??? (6) 人孔??? (6) 吊柱????………………7 操作平台??? (7) 梯子??? (8) 五.椭圆形封头钣金展开???………………9 六.心得体会????? (13) 七.参考书目???………………14

一.设计要求 1塔设备三维造型 2设计平台、扶梯、并与塔组装。 a除了图中已注尺寸,其余部分形状大小由设计而定。 b塔筒体内零件忽略不作,只作塔设备外形。 c接管、人孔、支座等方位由设计而定。 d平台与扶手形状、大小自行设计。 e支座数量为4个。 f 支座与法兰大小应由有关系列标准而定。 3画出塔设备椭圆封头的展开图。展开方法合理,所用材料最省。 二.设计思路概述 塔设备是化工,炼油生产中最重要的设备之一。它主要分为板式塔和填料塔两大类。我们设计的塔设备就是以板式塔为模板的。我们通过查看实物图片,查阅相关塔设备资料和设计标准手册研究除了一套较合理的方案。我们的设计主要分为以下几部分: 1、塔体:塔设备的外壳。它由等直径、等厚度的圆筒和作为头盖和低盖的椭圆形封头组成。 2、塔体支座:塔体安放在基础上的连接部分。它用以确定塔体的位置。本题中塔 设备采用的是最常用的支座形式——裙座。 3、除沫器:用于捕集夹带在气流中的液滴。对于回收物料,减少污染非常重要。 4、接管:用以连接工艺管道,把塔设备与其他设备连成系统。安用途可分为进液 管、除液管、进气管、出气管等。 5、人孔:为安装、检修、检查的需要而设置的。

工艺设计及FD设计

工艺设计及PFD设计 在化工装置设计中,除了工艺系统设计以外,还有管道、设备、机械、建构筑物、公用工程、电气、仪表、安全卫生、消防、分析化验、环境保护等领域的设计工作,还要从全局考虑总平面布置、原料和产品的输送及设计方案的技术经济性,这些都需要在化工工艺系统设计中充分考虑,所以说化工工艺系统设计是一门综合的技术。在各个设计阶段中,作为设计主体的化工工程师,必须与其他各专业密切沟通,相互配合,才能完成整个设计任务。这就要求化工工程师不仅精通、熟悉有关的标准规范和设计技能,并能在工程设计项目中恰当地应用、执行它,同时还要具备较广泛的相关专业知识。 国内工程设计阶段一般分为初步设计阶段和施工图设计阶段,国际上通行的作法是分为工艺包设计阶段、基础设计阶段和详细设计阶段。 在化工工艺系统设计中,工艺流程设计的各个阶段的设计成果都是通过各种流程图和表格表达出来,按照设计阶段的不同,先后有方框流程图(block flowsheet)、工艺流程草(简)图(simplified flowsheet)、工艺物料流程图(Process Flow Diagram即PFD)和管道仪表流程图(Piping & Instrumentation Diagram 即P&I D)〈也有用“带控制点的工艺流程图(Process and Control Diagram 即PCD”代替P&ID)〉等种类。对于医药行业来说,根据其特有的生产洁净区级别要求,还有人员-物料分流图(Material and Personnel Flow Drawing)、工艺流程及环境区域划分示意图(Plant Schematic and Process Flow Diagram)等。 下面对工艺设计、工艺包设计内容及PFD的设计作简单介绍。 一、工艺设计

化工设备机械基础考试试卷(终审稿)

化工设备机械基础考试 试卷 文稿归稿存档编号:[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

《化工设备机械基础》试卷适用专业: 应用化工技术年级: 2010级考试方式:闭卷 班级:姓名:学号:考试时间: 120 分钟 一、选择题:将正确答案的顺序号填入题后的括号内。(共8分,每小题1分) 1.设计压力为 2.5MPa的容器属于。() A.低压容器 B. 中压容器 C.高压容器 D. 超高压容器 2.钢材的强度随温度的升高而,韧性和塑性随温度的降低而。 () A.下降,升高 B.下降,下降 C.升高,下降 D.升高,升高3.不锈钢材料0Cr18Ni9牌号中的“0”表示其含碳量低于。() A.百分之一 B. 千分之一 C. 万分之一 D. 万分之三 4.对于低温容器,设计选材时应特别注意材料的。() A.低温强度 B. 低温刚度 C. 低温硬度 D. 低温脆性 5.从受力角度考虑,椭圆形封头、碟形封头、半球形封头和折边球面封头四种 凸形封头中,的受力情况最好。() A.椭圆形封头 B. 碟形封头 C. 半球形封头 D. 折边球面封头 6.低碳钢拉伸试验的整个过程,按顺序大致可分为如下四个阶段。() A. 弹性阶段、强化阶段、屈服阶段和颈缩阶段 B. 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段

C. 弹性阶段、颈缩阶段、强化阶段和屈服阶段 D. 屈服阶段、弹性阶段、强化阶段和颈缩阶段 7.无缝钢管的公称直径指的是管子的。() A.内径 B. 外径 C. 中径 D. 其他 8.设计中选用标准法兰的压力等级时,除考虑法兰的类型、材料、最高工作压 力外,还应考虑法兰的:() A.公称直径 B. 密封面型式 C. 垫片种类 D. 工作温度二、填空题。(每空1分,共20分) 1.过载时带会在轮上,可防止其他零件的损坏,起到过载安全保护作用。 2.齿轮传动的失效形式 有、、、 、。 3.材料的化学性能有、抗氧化性。 4.碳钢是含碳量小于 %的铁碳合金。 5.工程上,伸长率δ≥5%的材料称为材料,δ<5%的材料称为 材料。 6.45钢,表示平均含碳量为 %的优质碳素结构钢。 7.对碳素结构钢、低合钢制容器,规定壳体加工成形后不包括腐蚀裕量的最小厚度为 mm。

化工设备设计

Yi b i n U n i v e r s i t y 设计说明书 题目用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计 系别化学与化工学院 专业应用化工技术 学生姓名雷静 学号110706028 年级2011级6班2013 年 6 月13 日

化工11级6班 雷静 110706028 - - - 1 - 化工设备设计基础课程设计 设计题目:用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计 一、 设计任务及条件 (1) 使煤油从140℃冷却到40℃,压力1bar ; 处理量为21万吨/年 (2) 冷却剂为水,水压力为3bar 。 二、 设计内容 1. 主体设备和零部件材料选择; 2. 主体设备尺寸和零部件尺寸计算及选择规格; 3. 设备壁厚以及封头壁厚的计算和强度校核; 4. 各种接管以及零部件的设计选型; 5. 设备支座的设计选型; 6. 法兰的设计选型; 7. 设备开孔及开孔补强计算; 8. 设计图纸一张,包括设备总装配图,至少画三个重要构件的局部图;技术特性表,接管表和总图材料明细表。要求比例适当,字体规范,图纸整洁。 三、 设计成果 (1) 设计说明书一份; (2) A 1设计图纸包括:换热器的设备尺寸图及机械设计。

化工11级6班 雷静 110706028 - - - 2 - 目 录 设计任务........................................................................................................................................... 1 第1章 绪论 . (4) 1.1 概述 ................................................................................................................................. 4 1.2 换热器设计依据 .............................................................................................................. 4 1.3 几种管式换热器的介绍 . (4) 1.3.1 固定管板式换热器 ............................................................................................... 4 1.3.2 浮头式换热器 ........................................................................................................ 4 1.3.3 U 形管式换热器 ..................................................................................................... 4 1.3.4 外填料函式换热器 ............................................................................................... 5 1.3本文研究的主要内容 ....................................................................................................... 5 第2章 确定设计方案 . (5) 2.1 换热器类型的选择 .......................................................................................................... 5 2.2 管程安排 ........................................................................................................................... 5 2.3 流向的选择 ..................................................................................................................... 6 第3章 确定物性参数 ................................................................................... 错误!未定义书签。 第4章 工艺计算 (6) 4.1 估算传热面积 ................................................................................................................... 6 4.1.1 热流量 ..................................................................................................................... 6 4.1.2 平均传热温差 ........................................................................................................ 6 4.1.3 冷却水用量 ............................................................................................................ 7 4.1.4 总传热系数 ............................................................................................................ 7 4.2 主体构件的工艺结构尺寸 (7) 4.2.1 管径和管内流速 ................................................................................................... 7 4.2.2 管程数和传热管数 ............................................................................................... 8 4.2.3 传热管的排列和分程方法 .................................................................................. 8 4.2.4 壳体内径 ................................................................................................................ 8 4.2.5 折流板 ..................................................................................................................... 8 4.2.6 接管 ......................................................................................................................... 9 4.2.7 换热管的结构基本参数 ...................................................................................... 9 4.3 换热器主要传热参数核算 . (9) 4.3.1 热流量核算 ............................................................................................................ 9 4.3.2 壁温核算 .............................................................................................................. 11 4.3.3 换热器内流体的流动阻力(压强降) . (12) 第5章 结构设计 (14) 5.1 壳体直径、长度、厚度设计....................................................................................... 14 5.2 换热器封头尺寸 ............................................................................................................ 14 5.3 法兰及各连接材料的选择 . (15) 5.3.1 选定法兰结构 ...................................................................................................... 15 5.3.2 选定垫片结构 ...................................................................................................... 15 5.4 管箱 .................................................................................................................................. 16 5.5 开孔补强 . (16) 5.5.1 壳体接管的开孔补强 (16)

化工设备课程设计计算书(板式塔)

《化工设备设计基础》 课程设计计算说明书 学生姓名:学号: 所在学院: 专业: 设计题目: 指导教师: 2011年月日 目录 一.设计任务书 (2)

二.设计参数与结构简图 (4) 三.设备的总体设计及结构设计 (5) 四.强度计算 (7) 五.设计小结 (13) 六.参考文献 (14) 一、设计任务书 1、设计题目 根据《化工原理》课程设计工艺计算内容进行填料塔(或板式塔)设计。

设计题目: 各个同学按照自己的工艺参数确定自己的设计题目:填料塔(板式塔)DNXXX设计。 例:精馏塔(DN1800)设计 2、设计任务书 2.1设备的总体设计与结构设计 (1)根据《化工原理》课程设计,确定塔设备的型式(填料塔、板式塔); (2)根据化工工艺计算,确定塔板数目(或填料高度); (3)根据介质的不同,拟定管口方位; (4)结构设计,确定材料。 2.2设备的机械强度设计计算 (1)确定塔体、封头的强度计算。 (2)各种开孔接管结构的设计,开孔补强的验算。 (3)设备法兰的型式及尺寸选用;管法兰的选型。 (4)裙式支座的设计验算。 (5)水压试验应力校核。 2.3完成塔设备装配图 (1)完成塔设备的装配图设计,包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。 (2)编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。 3、原始资料 3.1《化工原理》课程设计塔工艺计算数据。 3.2参考资料: [1] 董大勤.化工设备机械基础[M].北京:化学工业出版社,2003. [2] 全国化工设备技术中心站.《化工设备图样技术要求》2000版[S]. [3] GB150-1998.钢制压力容器[S]. [4] 郑晓梅.化工工程制图化工制图[M].北京:化学工业出版社,2002. [5] JB/T4710-2005.钢制塔式容器[S]. 4、文献查阅要求

《化工设备设计机械基础》课程试卷

2006级《化工设备设计基础》课程试题(B卷)合分人: 一、力学部分计算题:(共50分) 1、图示三角形支架ABC,A、B、C三处为铰链链接。在两杆的连接处B悬挂有重物G=30kN。杆AB和BC材料相同,许用应力[σ]=120MPa。AB、BC两杆直径d分别为25mm、30 mm。试校核此支架是否安全。(已知A、B、C三处均为铰接)。(AB和BC两杆的重量不计)(本题15分) 2、图示简支梁受均布载荷q=2kN/m作用,若梁长l=2m,截面为圆截面D=40mm,[σ] = 120MPa。试写出剪力方程和弯矩方程,画出剪力图和弯矩图,并校核强度是否满足要求。 3、已知:P=7.5kW, n=100r/min,最大切应力不得超过40MPa, 空心圆轴的内外直径之比 = 0.5。二轴长度相同。求: 实心轴的直径d1和空心轴的外直径D2;确定二轴的重量之比。 4、校核如图的矩形截面横梁AB的安全性。(已知α = 30°b= 60mm, h = 80mm,l1 = 1250mm,P = 15kN,[σ] = 160MPa) 二、是非题:在题后括号内,正确划 “√”,错误划“×”(共 10分,每小题1分) 1.《压力容器安全技术监察规程》把压力容器按其破坏时造成的危 害程度分为三类,其中三类容器破坏时造成的危害程度最大,因

而在设计、制造和使用方面对其要求最高。 ( ) 2. 容器法兰与管法兰的PN 、DN 相同时可以相互代用。 ( ) 3. 压力容器强度校核时公式中用到的厚度是有效厚度。 ( ) 4. 内压容器的有效厚度δe 一般都大于计算厚度δ,因此容器最高 允许工作压力[p w ]总是大于设计压力p 。 ( ) 5. 从稳定性考虑,外压容器设计选材时应选用弹性模量较大的材料。( ) 6. 决定外压加强圈抗失稳能力的截面几何参数是截面面积。 ( ) 7. 圆筒形容器上开孔处的应力集中系数是φmax σσ=K 。(φσ为圆筒经 向薄膜应力) ( ) 8. 为减小鞍座处壳体截面的应力,卧式容器的鞍座距椭圆形封头直边切线的距离A 应该≤0.2L 和0.25D 0(式中L 为筒体长度,D 0 为筒体外径)。 ( ) 9. 圆筒形容器上开椭圆孔时,为降低开孔边缘的应力集中程度,应使椭圆的长轴方向垂直于圆筒的轴线。 ( )

介绍一本设计工具书_化工设备设计手册_(1)

67 方方面面 Department 2004.3 介绍一本设计工具书—— 由朱有庭、曲文海、于浦义主编,化工出版社出版的“化工设备设计手册”将于2004年下半年出版。这本书是一本化载作者实用的工具书。该书的编写宗旨是为从事化工、石油、轻工、医药等行业的化工设备和化工机械专业设计人员进行工程设计而用。本手册具有下列特点。 (1) 压力容器等化工设备的设计准则和强度计算方法、公式均以我国现行的国家和行业标准规范(GB、JB、HG)及国际通用的标准规范(ASME、TEMA)为依据,并汇集了作者多年的工程设计经验,以满足压力容器等化工设备的工程设计、制造。 (2) 对泵、压缩机和通风机的类型、结构、技术性能和适用范围等作了简明扼要的介绍;对这些化工机械的选型和选用设计亦以我国现行的国家和行业标准规范(GB、JB)及通用的国际标准规范如API等为依据,并汇集了大量的选型计算用工程数据、图表等资料,能满足泵、压缩机和通风机的选型、询价、采购和现场安装、调试等的需要。 全书共分15章和一个附录(腐蚀与防腐蚀),各章的主要内容如下所述。 (1) 第1章“常用资料”的主要内容 ① 工程计量单位及不同计量单位制的单位换算。② 常用物料、材料的物理性质,包括密度、线膨胀系数、导热系数、弹性模量、泊桑系数、磨擦系数、不同黏度单位制的黏度单位换算表和公式及常用液体的黏度等。 ③ 平面几何图形的力学参数如面积、惯性矩、断面模数等计算公式。 ④ 立体几何图形的体积计算公式及诺谟图。⑤ 常用力学、材料力学公式。⑥ 常用流体力学准数。 (2) 第2章“化工设备用材料”的主要内容 ① 压力容器用钢材(钢板等)的品种、牌号、规格及物理、力学性能。 ② 化工设备常用结构材料(碳素钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢、耐蚀合金、有色金属、铸钢和铸铁的物理、力学性能。 ③ 常用结构钢(角钢、槽钢等)的品种、规格、材料和力学性能。 (3) 第3章“焊接”的主要内容① 常用焊接方法简介。 ② 焊接材料(焊条、焊丝、焊剂)的品种、规格、力学性能、焊接特性和适用范围。 ③ 各种金属焊接用焊接材料的选用。④ 焊接结构设计(焊缝坡口型式、尺寸)。 ⑤ 各种金属材料的焊接如低碳钢、不锈钢、复合钢板、镍和镍合金、金属钛及异种金属材料的焊接方法、焊条(丝)选择等。 ⑥ 焊接缺陷和质量检验及评定。⑦ 焊接工艺评定。 (4) 第4章“紧固件”的主要内容① 专用紧固件 ? 管法兰用紧固件(螺、栓、螺母、垫片)规格系列、螺栓和螺母的材料匹配(HG标准)。 ? 设备法兰用紧固件(双头螺柱、螺母、垫片)规格系列(JB标准)。 ② 通用紧固件(GB标准)(5) 第5章“压力容器”的主要内容① 压力容器受力分析基础知识。 ② 内压容器(圆筒体、锥体、封头等)强度计算(GB 150)。③ 外压容器(圆筒体、锥体、封头)稳定计算(GB 150)。④ 压力容器开孔补强计算(GB 150)。⑤ 法兰计算(GB 150)。 ⑥ 设备法兰标准规格压力系列(JB 4700~4707)。⑦ 设备法兰用紧固件(双头螺柱、螺母、垫片)双头螺柱和螺母的材料匹配力学性能和许用应力。 ⑧ 压力容器用钢板的力学性能和许用应力。⑨ 低温压力容器设计准则。 (6) 第6章“球形容器(球罐)设计”的主要内容① 球罐设计用标准规范。 ② 球罐用材料(碳素钢、不锈钢等)。 ③ 球罐结构设计(球壳瓣结构类型、瓣片下料尺寸计算、球罐容积系列及其各构件参数、支柱及拉杆、球罐附件等)。 ④ 球罐强度计算及局部应力计算。⑤ 球罐的制造、检验与验收。(7) 第7章“大型储罐设计”的主要内容 ① 大型储罐结构设计,包括容积系列(最大至10万产方米),筒体、罐顶(拱顶、内外浮顶、网架顶结构)、罐底及防火、消防设施设计。 ② 大型储罐用材料。 ③ 大型储罐构件的强度和稳定计算。④ 大型储罐设计用标准规范。⑤ 大型储罐的制造、检验和验收。 《化工设备设计手册 》 新书推荐

级化工设备设计基础课程试题(B卷)答案

2006 级《化工设备设计基础》课程试题(B 卷)答案 一、力学部分计算题:(共50分) 1、(10分) 2sin 30 2306030 51.99tg300.577BC AB G S G KN G S KN = ==?==== (5分) 安全 (5分) 2、(15分) 解:0y F ∑= (5分) 0M ∑= (5分) 最大弯矩发生在梁的中点,其值为2 max 8 ql M = (3分) (3分) max 159120MPa MPa σ=不满足要求 (2分) 1 ()02 ql qx Q x --=1()2 Q x ql qx =-1()()2 M x qx l x =-211 ()022 qx qlx M x -+=0x l ()0x l ≤≤232 max max 331112102881590.043232 Z ql M MPa W D σππ???====?3 12 13 22 251.9910105.9[]120254 601084.88[]120304 AB BC S MPa MPa A S MPa MPa A σσπσσπ?===<=??===<=?

3、(15分) 解: 首先由轴所传递的功率计算作用在轴上的扭矩 (3分) 实心轴 (5分) 空心轴 (5分) d 2==23 mm 确定实心轴与空心轴的重量之比 (2分) 4、(10分) 横梁承受拉弯组合荷载,危险面为梁中间。 (2分) (4分) (4分) (2分) 75 954995497162N m 100 x P M T n ==? =?=?..max13 11 1640MPa πx x P M M W d τ= ==3 16 167162 0045m=45mm π4010d ?= =??..() max234221640MPa π1x x P M M W D τα===-()3 246 167162 0046m=46mm π1-4010 D α?= =??..() 2231 132222245101 1.28461010.51A d A D α--???==? ??--?? =maxN cos N P A bh α σ= =126sin cos 148.7MPa []Pl P bh bh αασ= +=

化工设计贮罐设计说明书

目录 前言 (2) 第1章设计参数的选择 1.1 设计要求与数据 1.1.1设计要求 (2) 1.1.2 设计数据 (2) 1.1.3 贮罐容积 (2) 1.2 设计温度 (3) 1.3 设计压力 (3) 1.4 主体设备和零部件材料选择 (3) 第2章设备的结构 2.1 罐体壁厚设计 (3) 2.2 封头壁厚设计 (4) 2.3 鞍座 (4) 2.4 人孔 (5) 2.5 人孔补强确定 (6) 2.6 法兰的选用 (6) 2.7 接口管 (6) 2.8 主体设备尺寸和零部件尺寸 (7) 2.9 设备总装配图 (7)

前言 卧式贮罐比立式贮罐易运输、设计合理、工艺先进、自动控制,符合GMP 标准要求,古采用卧式贮罐。 第1章设计参数的选择 1.1 设计要求与数据 1.1.1设计要求 (1)主体设备和零部件材料选择; (2)主体设备尺寸和零部件尺寸计算及选择规格; (3)设备壁厚以及封头壁厚的计算和强度校核; (4)各种接管以及零部件的设计选型; (5)设备支座的的设计选型; (6)法兰的设计选型; (7)设备开孔及开孔补强计算; (8)设计图纸要求1号图纸一张,包括设备总装配图,至少画三个重要构件的局部图;技术特性表,接管表和总图材料明细表。要求比例适当,字体规范,图纸整洁。 1.1.2 设计数据 表1-1 设计数据 序号项目数值单位备注 1 设备名称乙烯贮罐 2 公称直径2200 ㎜ 3 贮罐长度4000 ㎜ 4 最大工作压力 2. 5 MPa 5 贮存介质乙烯 6 工作地点宜宾 7 其他要求100%无损检测 1.1.3 贮罐容积 贮罐的容积=封头的容积+筒体的容积 由钢制筒体的容积、面积及质量表,可查得公称直径为2200㎜的筒体,1米高的容积为3.8013m,可得筒体的容积为:3.801×4=15.2043m;由JB/T4337

化工设计概论试卷

《化工设计概论》 一、填空 1.化工设计是一个将系统(如一个工厂、一个车间或一套装置)全部用工程制图的方式,描绘成图纸、表格及必要的文字说明,也就是把工艺流程、技术装备转化成工程语言的过程。 2.化工设计的特点是政策性强、技术性强、经济性强、综合性强。 3.化工设计的发展与石油化学工业等技术的发展有直接的关系。 4.完成初步设计的同时还应当做出总概算。 5.施工图设计的任务是根据初步设计审批意见,解决初步设计阶段待定的各种问题,并以其作为施工单位编制施工组织、施工设计、施工预算和进行施工的依据。 6.施工图设计详细容包括图纸总目录、工艺图纸目录、带控制点工艺流程图、首页图、设备布置图、设备图、设备表、管路安装图、综合材料表、设备管口方位图、设备及管路的保温与防腐设计等。 7.现场施工中设计代表的任务是参加基建的现场施工和安装、调试工作,作技术指导,使装置达到设计所规定的各项指标要求。 8.车间工艺设计包括的容有生产方法的选择、工艺流程的设计、工艺计算、车间布置设计、化工管路设计、提供设计条件及编制概算书和设计文件等。

9.设计人员接受任务后,首先要解决的问题是选择合适的生产方法。 10.工艺设计的中心环节是工艺计算。 11.工艺计算的主要容包括物料衡算、热量衡算、设备计算与选型等,并在此基础上绘制物料流程图、主要设备总图和必要部件图,以及带控制点的工艺流程图。 12.车间布置设计的任务是确定整个工艺流程中的全部设备在平面和空间中的具体位置,相应地确定厂房或框架的结构形式。 13.化工管路设计的任务是确定装置的全部管线、阀件、管件及各种管架的位置,以满足生产工艺的要求。 14.提供设计条件的容包括总图、土建、运输、外管、非定型设备、自控、电气、电讯、电加热、采暖通风、给排水等非工艺专业的设计条件。 15.设计中经常进行分析比较的技术经济指标有产品成本、基建投资、劳动生产率、投资回收率、消耗定额、劳动力需要量和工资总额等。 16.设计文件容包括设计说明书、附图(流程图、设备布置图、设备图等)和附表(设备一览表、材料汇总表等)。 17.选择生产方法就是选择工艺路线。 18.生产工艺流程图一般由物料流程、图例和设备一览表3个部分组成。 19.设备一览表只需列出序号、位号、设备名称和备注即可。

华东《化工设备设计基础》2016年秋学期在线作业(二)

中石油华东《化工设备设计基础》2016年秋学期在线作业(二) 一、判断题(共20 道试题,共100 分。) 1. 基本风压值是以一般空旷平坦地面、离地面10m高处,统计得到的30年一遇10分钟平均最大风速为标准计算而得。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 2. 假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想,制造精度绝对保证,则在任何大的外压下也不会发生弹性失稳。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 3. 由于容器的公称直径和管子的公称直径所代表的具体尺寸不同,所以,同样公称直径的容器法兰和管法兰,他们的尺寸亦不相同,二者不能互相代用。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 4. 受外压作用的长圆筒其临界压力与圆筒的长度、直径、壁厚及材料种类有关。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 5. 外压容器采用的加强圈愈多,壳壁所需厚度就愈薄,则容器的总重量就愈轻。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 6. 假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想,制造的精度绝对保证,则在任何大的外压下也不会发生失稳。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 7. 内压薄壁圆筒形压力容器的壁厚公式是按照弹性失效设计准则利用第三强度理论推导出来的。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 8. 安全系数是一个不断发展变化的数据,按照科学技术发展总趋势,安全系数将逐渐变小。 A. 错误

B. 正确 正确答案: 9. 不论是压力容器法兰还是管法兰,在我国现行的标准都是一个。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 10. 强度设计准则是保证构件不发生强度破坏并有一定安全余量的条件准则。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 11. 有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和钢板厚度负偏差,其数值等于计算厚度。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 12. 法兰联接中,预紧密封比压大,则工作时可有较大的工作密封比压,有利于保证密封,所以预紧密封比压越大越好。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 13. 当短圆筒的长度增加到某一值,封头对筒体能起到的支撑作用,开始完全消失,该短圆筒的临界压力将下降到与长圆筒的临界压力相等,这个长度值称为临界长度。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 14. A. 错误 B. 正确 正确答案: 15. 对内压容器,考虑其刚性需要,要规定其相应的最小厚度。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 16. 压力容器设计中规定最小厚度的原因主要是考虑低压薄壁容器在制造、运输及安装过程中的强度需要。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 17. 压力容器壁厚计算公式中的焊缝接头系数取决于主要取决于焊缝的接头形式和无损检测的比例,无损检测的比例越大,焊缝接头系数就越小。 A. 错误 B. 正确 正确答案: 18. 法兰联接密封的原理是:借助螺栓的压紧力,压紧法兰间的垫片并使之填满法兰密封

化工设备机械基础试卷附答案

题号 -一一-二二-三四总分 总分10 20 10 60 100 得分 一、填空题(共4小题,每空1分,共计10分) 1.一阶梯杆如图所示, AB段横截面面积为:Ai=100mrH BC段横截面面积为 A=180mm贝U AB段杆横截面上的 正应力为 _80_Mpa , BC段杆横截面上的正应力为 _83.3_Mpa 。 2 ?当圆截面梁的直径增加一倍时,梁的强度是原梁的_8 _______ 倍。 3 ?低碳钢拉伸过程中可分为 _弹性阶段_、_屈服阶段_、—强化阶段_和局部变形阶段。 4 ?边缘应力的特性主要为 _局部性_、_自限性_。 5.如图所示回转薄壳,中心线为回转轴,A点的第一曲率半径是 _R _____________ ,第二曲率半径是 二、选择题(共10小题,每题2分,共计20分)题5图 1?直杆受扭转力偶作用,如图1所示,在截面1-1和2-2处的扭矩为(B )。 A. T =25 kN m ; T2 =5kN m ; B. T1 =25 kN m ; T2 =- 5 kN m ; C. T1 =35kN m ; T2 =- 5kN m ; D. T1 =- 25 kN m ; T2 =5 kN m。 2 .简支梁受集中力偶Mo作用,如图2所示。以下结论错误的是( C )。 A. b =0时,弯矩图为三角形; B. a =0时,弯矩图为三角形; C.无论C在何处,最大弯矩必为Mo D .无论C在何处,最大弯矩总在 C处。 3 .截面上内力的大小:(C )。 A.与截面的尺寸和形状有关; B.与截面的尺寸有关,但与截面的形状无关; C.与截面的尺寸和形状无关; D.与截面的尺寸无关,但与截面的形状有关。 4 .下列常用压力容器封头,根据受力情况,从好到差依次排列次序为( B )。 A.椭圆形、半球形、碟形、锥形、平盖; B .半球形、椭圆形、碟形、锥形、平盖; C.半球形、碟形、椭圆形、、锥形、平盖 D .碟形、半球形、椭圆形、、锥形、平盖 5.对于铁基合金,其屈服点随着温度的升高而( C )。 A.升高 B .不变 C .降低 D .未知数 6 .当焊接接头结构形式一定时,焊接接头系数随着检测比率的增加而( A )。 A.增大 B .减小 C .不变 D .不能确定 7 .工程上把3 /D i>( A )的圆筒称为厚壁圆筒。 A. 0.1 B .0.2 C . 1.0 D .2 题2图

《化工设备设计基础》综合复习资料

1.外压容器 容器内外的压力差小于零叫外压容器。 2.边缘应力 由于容器的结构不连续等因素造成其变形不协调而产生的附加应力为边缘应力。 3.基本风压值 以一般空旷平坦的地面、离地面10米高处,统计得到的30年一遇10分钟平均最大风速为标准计算而得的值叫基本风压值。 4.计算厚度 由计算公式而得的壁厚叫计算壁厚。 5.低压容器 对内压容器当其设计压力为 1.6MPa P 1MPa 0<≤.时为低压容器。 6.等面积补强法 在有效的补强范围内,开孔接管处的有效补强金属面积应大于或等于开孔时减小的金属面积。 7.回转壳体 一平面曲线绕同一平面的轴旋转一周形成的壳体为回转壳体。 8.公称压力 将压力容器所受到的压力分成若干个等级,这个规定的标准压力等级就是公称压力。 9.计算压力 在相应设计温度下,用以确定容器壁厚的压力为计算压力。 10.20R 20表示含碳量为0.2%,R 表示容器用钢。 11.设计压力 设定在容器顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作为设计载荷,其值不低于工作压力。 12.强制式密封 完全依靠螺栓力压紧垫片使之密封为强制式密封。 13.强度 构件在外力作用下不至发生过大变形或断裂的能力。 14.临界压力 导致外压圆筒失稳的外压为临界压力。 15.主应力 在单元体的三对相互垂直的平面上只作用有正应力而无剪应力,这样的平面为主平面。在主平面上作用的正应力为主应力。 二、判断是非题(正确的划√,错误划×) 1.内压圆筒开椭圆孔时,其长轴应与轴线平行。 (×) 2.设计压力为4MPa 的容器为高压容器。 (×) 3.容器的名义厚度与计算厚度的差值是壁厚附加量。 (×) 4.受内压作用的容器必须按强度计算进行壁厚设计。 (√) 5.一常压塔最大压应力应发生在安装检修时的设备迎风侧。 (×) 6.在补强圈上开有一个M10的小螺纹孔。 (√) 7.压力容器无论制造完毕后或检修完毕后,必须进行压力试验。 (√) 8.边缘应力具有自限性和局限性。 (√) 9.当焊缝系数一定时,探伤比例随焊缝系数的增加而减小。 (×) 10.容器的强度反映了外压容器抵抗失稳的能力。 (×) 11.压力容器的设计寿命是从腐蚀裕量中体现出来 (√) 12.法兰密封中,法兰的刚度与强度具有同等重要的意义。 (×) 13.当材质与压力一定时,壁厚大的容器的应力总是比壁厚小的容器应力小(×) 14.塔的最大质量出现在其水压试验时 (√) 15.塔的稳定性计算也可用计算法进行计算。 (×) 16.从管理角度出发,低压容器一定是一类容器。 (×) 17.内、外压容器的壁厚设计均是按强度设计方法进行设计。 (×) 18.以无缝钢管制成的压力容器其公称直径为钢管的内径。 (×) 19.按无力矩理论求得的应力为薄膜应力,薄膜应力是沿壁厚均匀分布的。(√)

化工设备设计基础复习资料

《化工设备设计基础》复习资料 一、单项选择题(每题2分,共24分) 1.内压操作的塔设备,最大组合轴向压应力出现在()。 A.正常操作 B.停车情况 C.检修情况 D.以上答案都不对 2.目前,裙座与塔体连接焊缝的结构型式有()。 A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 3.塔盘在结构方面要有一定的()以维持水平。 A.强度 B.刚度 C.稳定性 D.其它 4.搅拌器罐体长径比对夹套传热有显著影响,容积一定时长径比越大,则夹套的传热面积()。A.越大 B.越小 C.不变 D.以上答案均不对 5.与填料密封相比,机械密封的()大约为填料密封的百分之一。 A.泄漏率 B.密封性 C.磨损率 D.使用率 6.列管换热器的传热效率()板式换热器,且金属消耗量大。 A.不如 B.高于 C.等同 D.以上答案均不对 7.在高温高压条件下,换热器的管板与管子一般采用()连接保持紧密性。 A.胀焊结合 B.胀接 C.搭接 D.对接 8.膨胀节是装在固定管板换热器上的挠性元件,其作用是()。 A.消除壳体薄膜应力B.消除或减小不利的温差应力 C.消除管子中的拉脱力 D.增大换热器的换热能力 9.塔设备设计中最需要设置地脚螺栓的工况是()。 A.空塔检修 B.水压试验 C.满负荷操作 D.其它 10.列管式换热强度焊的连接方式适用的条件范围为()。 A.较高压力和较大振动场合 B.较高温度和较大振动场合 C.较大振动和间隙腐蚀场合 D.较高压力和较高温度场合

11.塔节的长度取决于()。 A.工艺条件 B.塔径 C.操作情况 D.塔板数 12.在塔和塔段最底一层塔盘的降液管末端设置液封盘,其目的是()。 A.防止液沫夹带B.保证降液管出口处的密封 C.防止淹塔D.防止液泛 二、填空题(每题2分,共12分) 1、塔设备按操作压力分为塔、常压塔和。 2.填料塔所用填料有鲍尔环、拉西环、阶梯环等填料;而随着金属丝网及金属板波纹等填料的使用,使填料塔效率大为提高。 3.管子与管板胀接时,除外,近年来已出现液压胀管 与胀管的方法。 4.搅拌反应器的传动装置包括:、、及机座等。 5.搅拌器转轴密封型式很多,有、液封、 和迷宫密封等。 6.正常操作的带夹套的反应器,其筒体和下封头的壁厚应按 和分别计算。 三、判断说明题(每题4分,共24分) 1.塔体压力试验时,不论水压试验或气压试验,限制条件都是相同的。 2.对易起泡的物料和具有腐蚀性的介质,已采用填料塔为好。 3.列管换热器温差应力只与换热器的类型及管壳程论热介质的温差有关,而与其它因素无关。 4.折流板与换热器壳体一般采用点焊固定连接。 5.填料密封中的液膜又使搅拌轴润滑和实现密封的双重作用。 6.安装在混凝土框架内的塔设备,不宜作轴向变形的限制。 . 四、简答题(每题4分,共20分)

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