1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 說 明 書</p><p>　　專 業(yè) 化工設備維修技術 </p><p>　　課題名稱 純凈水系統(tǒng)常壓設備設計 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　指導教師 </p&g

2、t;<p><b>　　2008年04月</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒論………………………………………………………………………………3</p><p>　　第二章 純凈水設備流程圖………………………………………………………………4</p>

3、<p>　　第三章 設備明細…………………………………………………………………………5</p><p>　　第四章 容器設計…………………………………………………………………………6</p><p>　　一、材料的選擇…………………………………………………………………………6</p><p>　　不銹鋼的牌號……………………………………………………

4、……………………6</p><p>　　二、設計參數(shù)的確定……………………………………………………………………7</p><p>　　壓力的參數(shù)……………………………………………………………………………7</p><p>　　許用應力………………………………………………………………………………8</p><p>　　焊接接頭系數(shù)…………………

5、………………………………………………………8</p><p>　　厚度附加量……………………………………………………………………………8</p><p>　　強度計算………………………………………………………………………………9</p><p>　　原水箱的設計…………………………………………………………………………12</p><p>　　

6、原水箱的開孔補強……………………………………………………………………14</p><p>　　多介質過濾器的壁厚計算……………………………………………………………15</p><p>　　支座的選擇……………………………………………………………………………16</p><p>　　鹽箱的設計……………………………………………………………………………17</p&

7、gt;<p>　　軟化器的設計計算……………………………………………………………………19</p><p>　　第五章: 操作說明…………………………………………………………………………20</p><p>　　總結…………………………………………………………………………………………20</p><p>　　文獻……………………………………………………

8、……………………………………22</p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　本設計是以純凈水過濾系統(tǒng)車間實測設備數(shù)據(jù)及參照車間凈化水系統(tǒng)說明書為依據(jù)而進行設計。</p><p>　　通過此設計，可以使我們初步了解壓力容器中的一些規(guī)定和設計的基本思路，以及在設計中應考慮注意的問題。如：在設計中如果選取的零部件為非標準件或

9、雖然是標準件，但其材料或工作條件不同應進行強度校核等問題。第二，可以是我們對三年大學所學知識進行檢驗，并加深理解，為今后工作打下良好的基礎。</p><p>　　化工設備是一門實踐性和技術性都很強的專業(yè)課程，也是一門涉及多門學科、綜合性很強的課程。除了要求綜合應用本專業(yè)的理論知識，還應根據(jù)自己對本專業(yè)的認識程度做出適當?shù)恼{整和總結，還應加強動手能力的訓練結合實訓要求，廣泛參與典型化工設備和壓力容器的設計生產實踐活

10、動。</p><p>　　在生產實踐中，要實現(xiàn)某種化工生產就需要有相應的機器和設備。例如，對物料進行混合、分離、加熱和化學反應等操作，就需要有混合攪拌設備、分離設備、傳熱和反應設備；對流體進行輸送，就需要有管道、閥門和儲存設備等。因此，化工機器及設備是實現(xiàn)化工生產的重要工具，沒有相應的機器和設備，任何化工生產過程都將無法實現(xiàn)。</p><p>　　壓力容器的設計使用壽命問題一直是我國的設計

11、單位和設計者盡量避免涉及和回避的問題，其主要表現(xiàn)在以下兩個方面：首先，受技術條件、管理體制和人員觀念等因素的制約，設計者對壓力容器的設計使用壽命大都不愿或難以給出準確的預報值，從而導致壓力容器超期服役現(xiàn)象的存在；其次，由于缺乏相關標準和法規(guī)條文對超期服役的壓力容器進行必要的規(guī)定和限制，使得其使用和檢驗缺乏有效的依據(jù)，處理不好客觀上會造成重大的安全隱患。但由于種種原因，壓力容器的設計使用壽命問題一直沒有得到應有的重視。 事實上，

12、壓力容器的設計使用壽命應該由設計者在圖樣上標注，設計者在設計時應考慮到影響容器使用壽命的因素，主要有： ★ 材料的力學性能如高溫蠕變和高溫斷裂對時間的依賴性； ★ 腐蝕裕量中包含的設計壽命因素； ★ 載荷如周期性載荷等的時間性； ★ 違規(guī)操作或惡劣環(huán)境等非正常因素。 因此，正確的設計途徑應是：設計者在確定容器設計使用壽命的基礎上，充分地考慮以上四個因素的影響，合理地選擇材料、確定腐蝕裕度、提出制造、檢驗和操作要求等等。&l

13、t;/p><p>　　我們這一課題主要研究常壓容器的設計與連接安裝，我們負責設計純凈水系統(tǒng)的原水箱、原水泵、多介質過濾器、鹽箱、軟滑裝置以及相關附件的連接（閥門、壓力表等）。</p><p>　　第二章 純凈水設備流程圖</p><p><b>　　第三章 設備明細</b></p><p><b>　　1．原水箱&

14、lt;/b></p><p>　　數(shù)量 1臺</p><p>　　規(guī)格 3立方米</p><p>　　材料 Co18ni9ti</p><p><b>　　2. 原水泵</b></p>&

15、lt;p>　　數(shù)量 一臺</p><p>　　型號 WB120/185</p><p><b>　　3 多介質過濾器</b></p><p>　　數(shù)量 1個</p><p>　　規(guī)格

16、 直徑750X1850</p><p>　　材料 Co18ni9ti</p><p><b>　　4 軟化器</b></p><p>　　數(shù)量 1個</p><p>　　規(guī)格 直徑

17、600X1850</p><p>　　材料 Co18ni9ti</p><p><b>　　5 鹽箱</b></p><p>　　數(shù)量 1個</p><p>　　規(guī)格 直徑610X1150</

18、p><p>　　材料 Co18ni9ti</p><p><b>　　容器的設計</b></p><p>　　壓力容器的設計不僅對生產的順利進行有直接影響，而且也涉及到操作人員的生命安全，因此，是一項非常慎重的工作，必須遵照國家有關壓力容器的設計、制造和使用等方面的各項規(guī)定，本章的設計任務是對常壓容器的合理

19、選材及強度計算。</p><p>　　本章所設計的壓力容器設計計算公式、各項參數(shù)、制造要求以及檢驗標準均與GB 150—1998《鋼制壓力容器》保持一致。 </p><p><b>　　一、 材料的選擇</b></p><p>　　根據(jù)畢業(yè)設計的課題，我們主要對常壓容器和低壓容器進行材料的選擇，我們設計的材料主要以不銹鋼為主，參照《不銹鋼選材和

20、使用設計指南》為依據(jù)，《不銹鋼選材和使用設計指南》介紹如下：</p><p><b>　　不銹鋼牌號</b></p><p>　　作為一種材料，特殊意義的不銹鋼時常要被查閱。實際上有50個以上不銹鋼牌號。通常有三類方法用來對不銹鋼編號。即：1、冶金組織；2、AISI編號體系：以200、300和400系列編號；3、統(tǒng)一數(shù)字代號體系，該體系是由美國試驗與材料協(xié)會（ASTM

21、）和美國自動車工程師協(xié)會（SAE）制定的，適用于所有通用的金屬和合金。</p><p>　　下面對這些分類作一說明。表1-表達按照冶金組織──奧氏體、鐵素體、馬氏體、沉淀硬化和雙相型列出了各種了各種不銹鋼。</p><p>　　奧氏體不銹鋼含鉻和捏的以300系類標記，含有鉻、鎳和錳的鋼以200系類標記。奧氏體類不銹鋼具有不同的成份和性能，但是具有許多通用的特性。他們可以用冷加工硬化，但是不

22、能熱處理硬化。在退火狀態(tài)，所有的鋼基本顯示非磁性，但是有些鋼可以通過冷加工變?yōu)檩p微磁性。他們具有極好的耐腐蝕性能，非常好的加工性，通過冷加工可以提高強度。</p><p>　　304型（通常稱為18-8不銹鋼）是最廣泛使用的奧氏體類鋼，他的名義成份是鉻18-鎳8。</p><p>　　鐵素體不銹鋼是純鉻400系類鋼，不能通過熱處理硬化，而通過冷加工只能得到中等程度的硬化。他們帶有磁性，具有

23、很好的延展性和耐腐蝕性及抗氧化性。430型是通常使用的鐵素體類不銹鋼。</p><p>　　馬氏體類不銹鋼是純鉻400系鋼，能夠通過熱處理硬化。他們帶有磁性。他們在中等介質中耐腐蝕。他們具有較好的延展性，有些鋼可以通過熱處理使抗拉強度超過</p><p><b>　　1379MPa。 </b></p><p>　　410型是通常使用的馬氏體類鋼

24、。</p><p>　　沉淀硬化類不銹鋼是鉻──鎳類鋼，有些鋼含其他合金元素，例如銅或鋁。他們可以通過固溶處理和時效被硬化以達到高強度。</p><p>　　雙相不銹鋼具有典型的大約相等的奧氏體和鐵素體相的退火組織，雖然沒有正式確定，通常認為，較少的相至少會有30﹪（按體積）。</p><p>　　雙相不銹鋼提供的一些優(yōu)越性超過普通的奧氏體不銹鋼。雙相鋼牌號具有高的

25、抗氯化物應力腐蝕破裂能力，具有極好的抗點腐蝕和裂縫腐蝕能力，并表現(xiàn)出比普通的牌號具有大約兩倍的屈服強度。329型和2205型是典型的雙相鋼。</p><p>　　SUS321不銹鋼-0Cr18Ni9Ti不銹鋼　　 在304鋼種里添加碳穩(wěn)定化元素Ti，抑制晶界敏銳化，在敏銳化區(qū)間（450 ℃～850 ℃）使用為目的開發(fā)，添加Ti之后缺陷（inclusi） </p><p>　　根據(jù)以上所述我

26、們最后選定“SUS321不銹鋼-0Cr18Ni9Ti不銹鋼”。</p><p><b>　　二、設計參數(shù)的確定</b></p><p><b>　　壓力參數(shù)</b></p><p><b>　　①工作壓力</b></p><p>　　指在正常工作情況下，容器底部可能達到的最高壓

27、力，也稱為最高工作壓力。ＰＷ≤6kg/c㎡</p><p><b>　　②計算壓力</b></p><p>　　指相應設計溫度下，用以確定元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。通常情況下，計算壓力等于設計壓力加上液柱靜壓力Ｐ液（即＝＋），當元件所承受的液柱靜壓力小于５﹪設計壓力時，可忽略不計，此時計算壓力即為設計壓力。</p><p><b

28、>　?、墼O計壓力</b></p><p>　　是指設定的容器頂部的最高壓力，與相應的設計溫度一起作為設計載荷條件，其值不得低于工作壓力。實際計算時可以按《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》等有關規(guī)定來確定相應的設計壓力。Ｐ≤6kg/c㎡</p><p><b>　　許用應力</b></p><p>　　許用應力是容器殼體，封頭等受壓元

29、件的材料許用強度，它是根據(jù)材料各項強度性能指標分別除以相應的標準中所規(guī)定的安全系數(shù)來確定的。計算時必須合理選擇材料的許用應力。為了計算中取值方便和統(tǒng)一，ＧＢ１５０給出了鋼板、鋼管、鍛件以及螺栓材料在設計溫度下的許用應力值。在強度計算時，許用應力值可從表３－６表３－９（化工設備書中，以下資料中表格都為化工設備課本中）中查取。當設計溫度低于２０℃時取２０℃時的許用應力。材料為低合金鋼所以許用應力取σb／3.0，σs/1.6的最小值．<

30、/p><p><b>　　焊接接頭系數(shù)</b></p><p>　　通過焊接制成的容器，其焊縫是比較薄弱的。這是因為焊縫中可能存在夾渣、氣孔、裂紋、未焊透而使焊縫及熱影響區(qū)的強度受到削弱，因此，為了補償焊接時可能出現(xiàn)的焊接缺陷對容器強度的影響，引入了焊接接頭系數(shù)，它等于焊縫金屬材料強度與母材強度的比值，反映了焊縫區(qū)材料強度的削弱程度。</p><p&g

31、t;　　影響焊接接頭系數(shù)的因素較多，按照規(guī)定主要是根據(jù)受壓元件的焊接接頭形式及無損檢測的長度比例來確定?；钚蕴窟^濾器設計用雙面焊對接接頭局部無損檢測＝0.85。</p><p><b>　　厚度附加量　　</b></p><p>　　按照計算分工得到的容器厚度，不僅要滿足強度和剛度的要求，而且還要根據(jù)實際制造和使用情況，考慮鋼材的厚度負偏差及介質對容器的腐蝕。因此，在

32、確定容器厚度時，需要進一步引入厚度附加量。厚度附加量由兩部分組成，即</p><p><b>　?。剑?lt;/b></p><p><b>　　式中是厚度附加量，</b></p><p>　　—是鋼板或鋼管的厚度負偏差，</p><p><b>　　—腐蝕裕量。</b></

33、p><p>　　當鋼材厚度負偏差不大于0.25㎜,且不超過名義厚度的6﹪時，負偏差可以忽略不計。</p><p>　　由于容器多與工作介質接觸，為防止由于腐蝕、機械磨損而導致厚度削弱減薄，需要考慮腐蝕裕量。對于不銹鋼制容器，當介質的腐蝕性極微時，可取腐蝕裕量＝０。</p><p>　　壓力容器的公稱直徑、公稱壓力</p><p>　　在設計過程中

34、，選用標準的零部件僅有公稱直徑一個參數(shù)是不夠的。因為公稱直徑相同的零部件若工作壓力同的話，它們的厚度等幾何尺寸就不同。因而，把壓力容器所承受的壓力范圍分成若干個標準壓力等級，稱為壓力，以ＰＮ表示，并將其作為選用標準零部件的另一個基本參數(shù)。目前中國制定的壓力等級分為常壓、0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4（單位均為MＰa）。選用容器零部件時，必須將操作溫度下的最高操作壓力（或設計壓力）調整為所規(guī)定的某一公稱壓力等級，

35、然后再根據(jù)DN與PN選定該零部件的尺寸。</p><p><b>　　強度計算:</b></p><p>　　為了保證筒體的安全，根據(jù)強度第一理論（最大主應力理論），應使筒體上的最大應力，即環(huán)向應力σ2 ≤筒體材料在設計溫度下的需用應力[σ]t,所以，筒體的強度為</p><p>　　σ2=pD/2δ≤[σ]t</p><p

36、>　　式中 p—設計壓力，MPa；</p><p>　　δ—圓筒的厚度，mm；</p><p>　　D—圓筒的中徑，即圓筒平均直徑，Ｄ＝（Ｄo ＋Ｄi）/2，mm；</p><p>　?。膐—圓筒外徑，mm；</p><p>　?。膇—圓筒內經，mm。</p><p>　　上式是薄壁圓筒體僅考慮在內p作用下的強

37、度條件，另外，實際應用時還需要考慮影響強度條件的其他因素，如材料、制造、腐蝕等。</p><p>　　鋼制壓力容器的筒體大多是用鋼板卷焊而成，由于焊接加熱過程中，對焊縫金屬組織產生不利影響，同時焊縫處存在著夾渣、氣孔、未焊透等</p><p>　　焊接缺陷及內應力，使得焊縫及其附近金屬的強度比鋼板本體的強度略低，所以，要將鋼板的許用應力乘以一個小于1的數(shù)字φ,φ稱為焊接接頭系數(shù)，以彌補焊接

38、時可能出現(xiàn)的強度削弱。于是，上式可寫成</p><p>　　pD/2δ≤[δ]tφ</p><p>　　此外，工藝計算中一般以筒體內徑Ｄi為基本尺寸，在制造過程中也多用筒體內徑作為直徑方向的測量參數(shù)，故用內徑Ｄi更為方便。將Ｄ=（Ｄi+δ）代入上式得</p><p>　　p（Ｄi+δ）/2δ≤[σ]tφ</p><p>　　解出式中δ，同時根

39、據(jù)GB150—1998的規(guī)定，確定筒體厚度的壓力為計算壓力pc故內壓薄壁圓筒體的計算厚度δ為</p><p>　　δ=pcＤi/(2[σ]tφ-pc)</p><p>　　此公式的適用范圍為pc≤0.4[σ]t。</p><p>　　考慮到介質或周圍大氣對筒壁的腐蝕作用，在確定鋼板所需厚度時，還應在計算厚度δ的基礎上增加腐蝕裕量。于是，在設計溫度t下筒體的設計厚度δ

40、d按下式計算，即</p><p>　　δd=δ+C2= pcＤi/(2[σ]tφ-pc) +C2</p><p>　　式中 δd—圓筒的設計厚度，mm；</p><p>　　δ—圓筒的計算厚度，mm；</p><p>　　pc—圓筒的計算壓力，MPa；</p><p>　?。膇—圓筒的內直徑，mm；</p>

41、;<p>　　[σ]t—設計溫度下圓筒材料的許用應力，MPa；</p><p>　　φ—焊接接頭系數(shù)，φ≤1.0；</p><p>　　C2—腐蝕裕量，mm。</p><p>　　在考慮鋼板供貨的厚度偏差，將設計厚度加上厚度負偏差。這時，若所得厚度值不是鋼板規(guī)定的整數(shù)時，應將其向上圓整至相應的鋼板標準厚度，該厚度稱為名義厚度，以δn表示，即</p

42、><p><b>　　δn ≥δd+C1</b></p><p>　　式中 δn —筒體的名義厚度，mm；</p><p>　　C1 —鋼材的厚度負偏差， mm。</p><p>　　筒體的強度計算公式，除了用于決定承壓筒體所需要的最小壁厚外，對于工程中不少屬于校核性問題，如舊式容器的改造使用、在役容器變更操作條件等，

43、還可以用該公式來確定設計溫度下圓筒的最大允許工作壓力，</p><p>　　對容器進行強度校核；也可以計算其設計溫度下的計算應力，以判定在指定壓力下圓筒體的安全可靠性。對以上公式稍加變形可得到相應的校核公式。</p><p>　　設計溫度下圓筒的最大允許工作壓力為</p><p>　　[pw]=2δe2[σ]tφ/（Ｄi+δe）</p><p&g

44、t;　　設計溫度下圓筒的計算應力為 </p><p>　　σt= pc（Ｄi+δe）/2δe≤[σ]tφ</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　δe—圓筒的有效厚度，δe=δn+C,mm； </p><p>　　C—厚度附加量，C=C1+C2，mm。</p><p><

45、;b>　　第五章 操作說明</b></p><p><b>　　1．工藝流程： </b></p><p><b>　　2. 多介質過濾器</b></p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　多介質過濾器是利用一種或幾種過濾介質，在一定的壓

46、力下把濁度較高的水通過一定厚度的粒狀或非粒材料從而有效的除去懸浮雜質使水澄清的過程、常用的濾料有石英砂、無煙煤、錳砂等。</p><p><b>　?。?）技術參數(shù)</b></p><p>　　工作壓力≤3.5kg/cm2，設計壓力≤６kg/cm2</p><p><b>　?。?）操作說明</b></p>

47、<p>　　Ａ運行前檢查進、出水閥門是否處于運行狀態(tài)</p><p>　?。聶z查控制器是否處于運行狀態(tài)，觀察控制面板上指示燈是否為運行狀態(tài)。</p><p>　?。脵z查控制頭電源是否接通。</p><p>　?。臋z查完畢后方可啟動設備。</p><p><b>　　3、鈉離子軟化裝置</b></p>

48、<p><b>　?。?）工作原理</b></p><p>　　軟化器是通過原水與離子交換樹脂充分接觸，水中的鈣、鎂離子與樹脂上的鈉離子發(fā)生置換反應，樹脂吸附了鈣、鎂離子而鈉離子進入水中，從而達到去除鈣、鎂離子；降低硬度的目的。</p><p><b>　?。?）技術參數(shù)</b></p><p>　　工作壓力

49、≤3.5kg/cm2, 設計壓力≤6kg/cm2 。</p><p><b>　?。?）操作說明</b></p><p>　　A．運行前檢查進出水閥門是否處于運行狀態(tài)。</p><p>　　B．檢查控制頭是否處于運行狀態(tài)，觀察控制面板指示燈是否為運行狀態(tài)。</p><p>　　C．檢查控制頭電源是否接通。</

50、p><p>　　D．檢查完畢后方可啟動設備。</p><p>　　E．再生鹽箱中的鹽量為鹽箱體積的2/3，且鹽箱中的鹽不得低于水面。以保證再生液為飽和食鹽水。</p><p>　?。?）控制說明（2750時間控制型）</p><p>　　控制說明同多介質過濾器控制器。</p><p><b>　　總結</b

51、></p><p>　　本次設計是參改設計圖紙凈化水系統(tǒng)工藝圖設計出的，本設備參照國家勞動局《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》和GB150-1998 制剛壓力容器技術條件設計。</p><p>　　在設計過程中，通過老師的輔導，使我對本設計有了比較全面的了解，并對該設備中條件工藝要求計算及強度校核有較全面的掌握，加強了三年來所學知識的理解及應用。</p><p>　　通

52、過這次設計，使我從各方面都得到了收益，對所學的知識更加鞏固，為今后的工作打下良好的基礎。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1、《鋼制壓力容器》</p><p>　　全國壓力容器標準化技術委員會編</p><p><b>　　2、《工程制圖》</b></p>

53、;<p><b>　　化學工業(yè)出版社出版</b></p><p>　　3、《鋼制石油化工壓力容器設計規(guī)定》第二版</p><p><b>　　化學工業(yè)出版社出版</b></p><p>　　4、《化工設備機械基礎》</p><p>　　大連理工大學出版社出版 1989年8月第一版

54、</p><p>　　5、《化工設備設計手冊》</p><p><b>　　上海人民出版社出版</b></p><p><b>　　6、《化工設備》</b></p><p>　　化學工業(yè)出版社 2001年8月第一版</p><p><b>　　

55、7、《化工機器》</b></p><p>　　化學工業(yè)出版社 2000年8月第一版</p><p>　　8、刁玉瑋，王立業(yè).化工設備機械基礎.大連：大連理工大學出版社.1983</p><p>　　9、湯善甫，朱思明.化工設備機械基礎.上海：華東理工大學出版社.1991</p><p>　　10、蔡紀寧，張秋

56、翔.化工設備機械基礎課程設計指導書.北京：化學工業(yè)出社.2000</p><p>　　11、李紅，孫虹雁，高德玉.化工機械應用基礎.北京：化學工業(yè)出版社.2004</p><p>　　12、王紹良.化工設備基礎.北京：化學工業(yè)出版社.2002</p><p>　　13、陳立德.機械設計基礎.北京：高等教育出版社.2004</p><p>