150Q641F-16Q设计计算书

JS/6’Q41F-150Lb API 6D球阀
设
计
计
算
书
编制：
审批：
日期：
XXXXX有限公司
目录
阀体壁厚验算 (3)
密封面比压验算 (4)
阀杆总转矩及圆周力 (5)
阀杆强度验算 (7)
中法兰螺栓强度验算 (9)
中法兰螺栓面积验算 (10)
流量系数计算 (11)
参考资料
1、API 6D………………………………………………………………管道阀门
2、ASME B16.34…………………………………阀门—法兰、螺纹和焊端连接的阀门
3、ASME B16.5…………………………………管道法兰和法兰管件—NPS1/2~NPS24
4、ASME B16.10……………………………………………………阀门结构长度
5、机械工业出版社………………………………………《机械设计师手册》
6、机械工业出版社………………………………………《实用阀门设计手册》
说明
1、以公称压力作为计算压力
2、对壳体壁厚的选取，在满足计算壁厚的前提下，按相关标准取壳体最小壁厚且圆整整
数，已具裕度
3、涉及的材料许用应力值按-29～38℃时选取
4、适用介质为水、油、气等介质
5、不考虑地震载荷、风载荷等自然因数
6、瞬间压力不得超过使用温度下允许压力的1.1倍
7、管路中应安装安全装置，以防止压力超过使用下的允许压力。

球阀设计计算书2″~8″Q41F-150Lb编制:审核:二○○三年五月二十三日浙江阀门制造有限公司目录1.阀体壁厚计算————————————————————12.中法兰强度计算———————————————————23.法兰螺栓拉应力验算—————————————————74.力矩计算——————————————————————85.阀杆强度校算————————————————————116.密封比压计算————————————————————137.作用在手柄上的启闭所需力——————————————15一、 阀体壁厚计算：计算公式： C P S dP t cc +-=)2.12.(5.1式中：t －阀体计算壁厚（英寸）； Pc －额定压力等级（磅）；Pc=150 d －公称通径（英寸）；S －材料需要用的应力（磅/平方英寸）S=7000 C －附加余量（英寸）按ANSI B16.34 C=0.1英寸英寸(毫米)实际确定壁厚≥计算壁厚为合格二.中法兰强度计算： 1.中法兰的轴向应力计算：[]5.13021=≤=H ioH D fM σλδσ 式中：σH －法兰颈的轴向应力（Mpa);Mo －作用平炉钢于法兰的总轴向力矩（N ·mm); f －整体法兰颈部应力校正系数（查表）； δ1－法兰颈部大端有效厚度（mm); D i －为阀体中腔内径（mm); λ－系数；［σH ］－法兰颈许用轴向应力（Mpa);M O =F D S D ＋F r S r ＋F G S G式中：F D －作用在法兰内径面积上的流体静压轴向力（N); S D －从螺栓孔中园致力FD 作用位置处的径向距离（mm);F r －总的流体静压轴向力与作用在法兰直径面积上的流体静压轴向 力之差（N);S r －从螺栓孔中心园致力于Fr 作用位置处的径向距离（mm); F G －用于窄面法兰垫片载荷（N);S G －从螺栓孔中心园致力FG 作用位置处的径向距离（mm);F D =0.785D i 2P S D =S ＋0.5δ112δ--=ib D D S )(785.022i G r D D P F -=21Gr S S S ++=δ 2Gb G D D S -=F G =W-F (W=Wp) Wp=F+Fp+Q F=0.785D G 2P Fp=2πbD G mPP D Q m 24π=ATe ff δδλ++=1ISi D F e δ1=IS i IS D VUA δδ2=式中：S －从螺栓孔中心园至法兰颈部与法兰背面交点的径向距离（mm); D b －法兰螺栓孔中心园直径（mm);D G －法兰垫片中径（mm ）;Wp －在操作情况下所需的最小螺栓负荷（N ）; F －总的流体静压轴向力（N);Fp－连接接确面上的压紧负荷（N）;Q－球体与阀座密封之间的密封力（N）; b－垫片有效密封宽度（mm）;m－垫片系数（查表）；m=1.25D m－为密封面中径（mm）;δf－法兰有效厚度（mm);e－系数；T－系数（查表）;A－系数；F1－整体法兰形状系数；F1=1δIS－法兰颈部小端有效厚度（mm);U－系数（查表）；V －整体法兰形状系数（查图）；σH ≤〔σH 〕=130.5合格2.中法兰的径向应力计算:[]Mpa D M e R if f R 108)133.1(2=≤+=σλδδσ式中：σR －法兰的径向应力（Mpa ）; ［σR ］－法兰许用的径向应力（Mpa ）; σR ≤〔σR 〕=108 合格3.中法兰的切向应力计算:[]Mpa Z D YM T R if T 1082=≤-=σσδσ式中：Y －系数（查表）；Z －系数（查表）；σT －法兰的切向应力（Mpa ）; ［σT ］－法兰材料的切向应力（Mpa ）;σT ≤〔σT 〕=108 合格三、.法兰螺栓拉应力验算：[]Mpa nd W L m P L 144=≤=σσ式中：σL －法兰螺栓断面积所承受的拉应力（Mpa ）; d m －螺栓断面有效面积（mm2）; n －螺栓数量；［σL ］－螺栓材料的拉应力（MPa ）。

列管式换热器的设计计算1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。

(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。

(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。

(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。

(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。

(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。

(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。

在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视具体情况抓住主要矛盾，例如首先考虑流体的压强、防腐蚀及清洗等要求，然后再校核对流传热系数和压强降，以便作出较恰当的选择。

2. 流体流速的选择增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。

但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。

所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。

此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。

例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。

管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为多程使平均温度差下降。

这些也是选择流速时应予考虑的问题。

3. 流体两端温度的确定若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确定流体两端温度的问题。

若其中一个流体仅已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。

例如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可以根据当地的气温条件作出估计，而换热器出口的冷水温度，便需要根据经济衡算来决定。

聚乙烯醇精馏一塔设计摘要目前，聚乙烯醇行业正处于产能急剧扩张，技术更新换代的时期，由此，对于聚乙烯醇生产相关设备的研究及设计显得尤为重要。

本次设计，充分调查了国内外聚乙烯醇市场状况和行业发展方向，学习聚乙烯醇制造工艺，对所研究的聚乙烯醇行业有了较深认识。

通过查阅相关的资料，系统的学习了聚乙烯醇的工艺流程，其包括：乙炔发生、醋酸乙烯酯制备、精制、聚合，聚醋酸乙烯酯的醇解。

乙炔法制造的醋酸乙烯酯含有较多杂质，不利于醋酸乙烯酯的聚合，必须通过精馏工序将其提纯精制。

本次设计针对醋酸乙烯酯精制，根据实际生产需求，设计醋酸乙烯酯精馏工段二塔及三塔，计算精馏塔设备相关参数并对附属设备计算选型，绘制工艺流程图、设备结构图。

关键词：聚乙烯醇、醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯酯、精馏工序，精馏塔IAbstractAt present, the polyvinyl alcohol profession is being in produces can expand suddenly, the technology renewal time, from this, appears regarding the polyvinyl alcohol production correlation equipment research and the design especially importantly.This design, investigated the domestic and foreign polyvinyl alcohol market condition and the profession development direction fully, the study polyvinyl alcohol manufacture craft, to the polyvinyl alcohol profession which studies has had known deeply.Through the consult related material, the system study polyvinyl alcohol technical process, it has included: The acetylene has, the vinyl acetate preparation, the purification, the polymerization, the polyvinyl acetate alcoholysis.The acetylene law manufacture vinyl acetate includes many impurities, does not favor the vinyl acetate the polymerization, must through the selective evaporation working procedure its depuration purification.This design in view of vinyl acetate purification, according to actual production demand, design vinyl acetate selective evaporation construction section two towers and three towers, computation rectifying tower equipment correlation parameter and to appurtenance computation shaping, plan flow chart, equipment structure drawing.Key words: Polyvinyl alcohol;Polyvinyl acetate; Polyvinyl acetate ester;Distillation process;Distillation columnsII年产10000吨聚乙烯醇精馏塔系统的设计目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................. I I 第一章聚乙烯醇的综述 (1)1.1引言 (1)1.2 聚乙烯醇的国内外现状 (1)1.2.1 世界聚乙烯醇的研究现状及消费结构 (1)1.2.2我国聚乙烯醇研究现状及消费结构 (2)1.3 聚乙烯醇的简介 (4)1.3.1 聚乙烯醇(PV A)的定义 (4)1.3.2 聚乙烯醇的性质 (4)1.3.3 聚乙烯醇树脂的命名 (5)1.4 聚乙烯醇生产原理及工艺流程 (5)1.4.1乙炔法生产原理 (5)1.4.2 聚乙烯醇的工艺流程说明 (7)1.5 聚乙烯醇的应用 (9)1.6 小结 (10)第二章设计方案的确定 (11)2.1 塔设计原则 (12)2.2 装置流程的确定 (13)2.3 板型选择 (13)2.4 操作压力的选择 (13)2.5 附属设备的选择 (14)2.6 回流比的选择与塔板数 (14)i2.7 工艺流程图 (14)第三章醋酸乙烯酯精馏二塔(T-202)的工艺设计 (14)3.1 精馏工序的物料衡算及操作条件的确定 (14)3.2 气液负荷计算 (18)3.3 精馏塔理论塔板数的计算 (22)3.4 精馏塔的工艺设计 (24)3.4.1塔径的初步设计 (24)3.4.2 溢流堰及降液管的设计 (26)3.4.3 弓形降液管的宽度和横截面 (27)3.4.4 降液管底隙高度 (27)3.4.5 筛孔的设计 (28)3.4.6 筛板塔的流体力学的计算 (29)3.4.7 塔板负荷性能图 (32)3.5 塔附件的工艺设计及选型 (37)3.5.1工艺接管 (37)3.5.2法兰 (39)3.5.3筒体和封头 (39)3.5.4除沫器 (39)3.5.5吊柱 (40)3.5.6裙座 (40)3.5.7人孔 (41)3.6塔总体高度设计计算 (41)3.7 附属设备的初步计算 (42)3.7.1冷凝器(NQ-202)的选型 (42)3.7.2再沸器(ZF-202)的设计 (43)3.8本章符号说明表 (44)ii年产10000吨聚乙烯醇精馏塔系统的设计第四章醋酸乙烯酯精馏三塔(T-203)的工艺设计 (47)4.1 三塔精馏工序的物料衡算 (47)4.2 气液负荷计算 (48)4.3 理论塔板数的计算 (52)4.4 精馏塔的工艺设计 (53)4.4.1 塔径的初步设计 (53)4.4.2溢流堰及降液管的设计 (55)4.4.3弓形降液管的宽度和横截面 (56)4.4.4降液管底隙高度 (56)4.4.5 塔板布置及浮阀数目与排列 (56)4.4.6 漏液点气速 (58)4.4.7塔板流体力学计算 (58)4.4.8 塔板的负荷性能图 (61)4.5 塔附件的工艺设计及选型 (66)4.5.1工艺接管 (66)4.5.2法兰 (68)4.5.3 筒体和封头 (68)4.5.4 除沫器 (69)4.5.5吊柱 (69)4.5.6裙座 (69)4.5.7人孔 (70)4.6塔总体高度设计计算 (70)4.7附属设备的初步计算 (71)4.7.1 冷凝器(NQ-203)的选型 (71)4.7.2再沸器(ZF-203)的设计 (72)4.8 本章符号说明表 (73)iii第五章设计总结 (76)附录 (77)参考文献 (78)致谢 (80)iv年产10000吨聚乙烯醇精馏塔系统的设计第一章聚乙烯醇的综述1.1引言聚乙烯醇（Poly Vinyl Alcoho，简称PV A）外观为白色粉末，是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物，性能介于塑料和橡胶之间【1】，它的用途可分为纤维和非纤维两大用途[2-3]。

+恒压供水设备设计计算书（本例为旧系统改造项目，红字为选择参数）1供水设备选型1.1设备基本要求1.1.1供水高度：3m*9层=27m （层高和层数按实际选取）1.1.2用水人数： 3.5人*240户=840人（每户按3.5~5选取）1.2.1最大小时用水量根据公式：最大小时用水量：Q=n* q* k /24,000 (m3/h)1.2.2最大小时用水量计算公式取值：用水人数：n=840 (人)用水标准：q=150 (升/人*日) （q为常数）峰谷系数：k=3（k按2~4选取）则最大小时用水量：Q=n*q*k/24000=840*150*3/24000=15.75 (m3/h)1.3扬程计算根据所需供水扬程：H=h1+h2+h3 (m)取值--供水高度：h1= 27 (m)流阻总和--取0.15MPa 折合：h2= 15 (m) （h2按计算取值）出口压力--取0.1MPa 折合：h3= 10 (m) （h3按计算取值）则所需供水扬程：H a=h a1+h a2+ h a3=27+10+10=52 (m)1.4设备选型按上列理论计算，正常所需供水扬程为52米，最大小时用水量为15.75立方米/小时（人均日用水量取值q=150升，峰谷系数取值k=3，均为参数取用范围的中值）。

选用ZB16-32-52智能变频供水设备一套，智能变频供水设备额定流量为31.5立方米/小时，额定扬程52米。

每套设备配三台全型CR16-40(扬程52m，流量10.5m3/h，功率4KW)，立式多级泵组成泵组，互为仑换泵配合使用，在智能调频控制下，泵组的工作状态为：1.4.1在低峰情况下，如果深夜至凌晨，开动一台泵，水泵处于变频工况运行，在52米扬程上流量为10.5立方米/小时，已基本可满足正常的供水需求。

1.4.2一般情况下，开动二台泵。

在52米扬程上流量最高可达21立方米/小时，已基本可满足正常的供水需求，因此，通常只是二台泵投入运行。

球阀的设计与计算一、球阀的设计 1.1 设计输入即设计任务书。

应明确阀门的具体参数（公称通径、公称压力、温度、介质、驱动方式等），使用的条件和要求（如室内或室外安装、启闭频率等）及相关执行的标准（产品的设计与制造、结构长度、连接型式、产品的检验与试验等） 1.2 确定阀门的主体材料和密封圈材料 1.3 确定阀门承压件的制造工艺方法 1.4 确定阀门的总体结构型式1. 对阀门结构的确定:一般如果压力不高,DN ≤150时,可优先采用浮动式结构,其优点是:结构简单如果浮动球式结构满足不了需要时,应采用固定式结构或其它结构型式(如半球、撑开式…) 2. 对密封的材料的确定由于球阀的使用受温度的影响很大,因此,密封的材料的选定很关键：① 对使用温度≤300℃时,密封面材料可选择塑料类材料(如聚四氟乙烯、增强聚四氟乙烯、尼龙、对位聚苯)② 当使用温度超过300℃.或者介质代颗粒状时,密封面材料应选金属密封。

3．对球阀使用要求的确定主要确定,球阀是否具有防火.防静电要求 4．对阀体型式确定由于球阀公称通径适用的范围很广,其阀体型式也较为多样,一般分为以下三种： ① 整体式阀体一般用于DN ≤50的小通径阀门,此时,其材料多用棒材或厚壁管材直接加工击来,而对口径较大时,多采用二体式、三体式或全焊接结构② 二体式结构由左右不对称的二个阀体组成，多采用铸造工艺方法③ 三体式结构由主阀体和左右对称的二个阀体组成,可采用铸造或锻造工艺方法 5．阀门通道数量(直通、三通、四通…) 6．选择弹性元件的形式1.5 确定阀门的结构长度和连接尺寸 1.6 确定球体通道直径d球体通道直径应根据阀门在管道系统中的用途和性质决定，并要符合相关的设计标准或用户要求。

球体通道直径分为不缩径和缩径二种：不缩径：d 等于相关标准规定的阀体通道直径缩径：一般d=0.78相关标准规定的阀体通道直径，此时，其过渡段最好设计为锥角过渡，以确保流阻不会增大。

编号：设计计算书名称：三偏心硬密封蝶阀型号：D343H公称通径：150mm公称压力：1.6Mpa编制：________________审核：________________批准：________________XXXX阀门有限公司二OO九年十二月I目录T (1)计算内容壁厚1M (2)计算内容密封面上计算比压8计算内容阀杆力矩 (4)计算内容阀杆强度验算 (6)计算内容蝶板厚度计算 (8)计算内容蝶板强度验算 (9)计算内容流量系数的计算 (11)附录 (12)I1零件名称 阀体 材料牌号 WCB 计算内容 壁厚 1T序 号 计算数据名称 符号 式中符号公式 单位 计算数据1 计算壁厚 SB ’ []2.3L PN DNC Pσ+-mm 4.3 2 计算压力 PN 设计给定 Mpa 1.6 3 计算内径 DN设计给定mm 150 4许用拉应力[]L σ查《实用阀门设计手册》表3-3Mpa 82 5 腐蚀余量 C 设计给定 mm 3 6 实际壁厚 SB设计给定mm12结论：1.SB ≥SB ’，故合格。

2．管路附件温度压力级是根据材料相应温度下的许用应力制定的，故不进行高温核算。

2零件名称 阀座 材料牌号 WCB计算内容 密封面上计算比压8M序 号 计算数据名称 符号 式中 符号公式 单位 计算数据 1 密封面上总作用力 MZ Q MZ MF Q +QN37799 2 密封面上介质作用力MJ Q ()2MN M πD +b P 4N 26179 3 密封面内径 MN D 图示，设计给定 mm 142 4 密封面外径 MW D图示，设计给定 mm 146.67 5 密封面与球面接触半角 α图示，设计给定 72 6 阀座密封面宽度 M b 设计给定 mm 2.335 7 设计压力 P设计给定Mpa 1.6 8 密封面上密封力 MF Q ()22M MW MN MF πf D -D 1+q tan α4⎛⎫ ⎪⎝⎭N 11620 9密封面磨擦因数M f查《实用阀门设计手册》表3-260.3310 密封面必须比压 MF q查《实用阀门设计手册》表3-13 Mpa10 11 密封面计算比压 q()MZMW MN M Q D +D πb sin αMpa 18.77 12密封面许用比压[]q查《实用阀门设计手册》表3-14Mpa150结论 MF q < q<[]q 故合格。

第二部分 设计计算书1． 主要设计参数设计流量d m Q /1200003=平均，总变化系数3.1=Kz ， 故s m d m Q Q z /806.1/156000K 33max ==⨯=平均。

2． 单元计算2.1 集水井（机械格栅及水泵）根据进水最大流量1806L/s ，管坡1.0‰，充满度0.65，经查水力计算图，定进水管管径为1600mm 。

机械格栅的计算： 选用两组粗格栅。

(1) 栅条间隙数（n ）设栅前水深h ＝1.5m ，过栅流速v ＝0.7m/s ， 栅条间隙宽度b ＝20mm ＝0.02m ，格栅倾角α＝70 ° 取两组格栅，则有Q s =Q max /2=0.903m 3/s个427.05.102.070sin 903.0sin =⨯⨯︒⨯=⨯=bhv Q n s α(2) 栅槽宽度(B)设栅条宽度S ＝0.01m ，B=S(n-1)+bn=0.01(42-1)+0.02⨯42=1.25m ，取B=1300mm 两台格栅间隔墙的厚度取为500mm 。

(3) 通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面，则有为保证安全，取为0.2mm K g v b s h o 088.0370sin 6.197.002.001.042.2sin 22342341=⨯⨯⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=αβ(4) 每日栅渣量在格栅间隙为20mm 的情况下，设栅渣量为每1000m 3污水产0.05m 3，则d m Kz W Q W /610008640031max =⨯⨯=>0.2m 3/d宜采用机械清渣。

选用HF1100的回转式格栅两台，栅条间距20mm ，安装角度70°。

经校核，设备流量满足要求。

另外一些参数见下表：集水井的计算：有效水深取2.1m ，最大一台泵流量为500L/s ，则 则一台泵5分种流量Ｖ＝0.5⨯5⨯60=150m 3 最小集水井面积Ａ＝2751.2150m h V == 设长15m ，宽5m 。