【文章內(nèi)容簡介】 的迅速發(fā)展是與軍事工業(yè)和電子工業(yè)的發(fā)展緊密相關(guān)的。在第一次世界大戰(zhàn)期間 ,由于各種化學(xué)毒劑的使用 ,以石棉纖維過濾紙作為濾煙層的軍用防毒面具應(yīng)運而生。過濾器本身的設(shè)計也取得了顯著進展 ,其中最重要的是分隔板的去除 ,即無隔板過濾器的發(fā)展。無隔板過濾器不僅消除了分隔板損壞過濾介質(zhì)的危險 ,而且有效地增加了過濾面積 ,提高了過濾效率 ,并降低了氣流阻力 ,從而減少了能量消耗。此外 ,過濾器在去除水中大顆粒懸浮物方面也取很大的進展 ,達到大部分企業(yè) 的需求。 而將來的發(fā)展趨向主要是向多功用、精細化發(fā)展。近期出現(xiàn)的一種多介質(zhì)過濾器（又稱機械過濾器）是以成層狀的無煙煤、砂、細碎的石榴石或其他材料為床層，床的頂層由最輕和最粗品級的材料組成，而最重和最細品級的材料放在床的低部。其原理為按深度過濾 水中較大的顆粒在頂層被去除，較小的顆粒在過濾器介質(zhì)的較深處被去除。從而使水質(zhì)達到粗過濾后的標準。 生產(chǎn)介質(zhì)的特性 酚醛樹脂也叫電木，又稱電木粉。原為無色 或黃褐色透明物，市場銷售往往第一章 緒論 2 加著色劑而呈紅、黃、黑、綠、棕、藍等顏色，有顆粒、粉末狀。耐弱酸和弱堿，遇強酸發(fā)生分解，遇強堿發(fā)生腐蝕。不溶于水，溶于丙酮、酒精等有機溶劑中。苯酚醛或其衍生物縮聚而得。 而此次生產(chǎn)制作的則是其中的一種用新型催化法得到的名為苯基苯酚甲醛樹脂的產(chǎn)品。 苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設(shè)計 — 過濾罐的設(shè)計 3 第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的確定 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計參數(shù) 參數(shù)名稱 設(shè)備內(nèi) 夾套內(nèi) 工作壓力 /MPa 設(shè)計壓力 /MPa 工作溫度 /℃ 60 164 設(shè)計溫度 /℃ 100 168 介質(zhì) 樹脂 水蒸氣 介質(zhì)特性 易燃 無毒，非易燃 主要受壓元件材料 0Cr18Ni9 0Cr18Ni9 焊接接頭系數(shù) 筒體 /封頭 腐蝕裕量 / mm 0 0 全容積 /m3 焊縫系數(shù)選擇 （ 1）焊縫系數(shù)根據(jù)接頭形式、無損檢測情況和材料進行確定。本次課程設(shè)計，設(shè)： 筒體接頭形式是雙面焊或相當(dāng)與雙面焊全熔透的對接焊縫，局部無損探傷； （ 2）夾套接頭形式是雙面焊或相當(dāng)與雙面焊全熔透的對接焊縫；全部無損探傷； （ 3）根據(jù)文獻 [1]，確定筒體焊縫系數(shù)為 ；夾套焊縫系數(shù) 為 。 材料選用及許用應(yīng)力確定 筒體封頭材料：設(shè)備為實驗室且設(shè)備輕小根據(jù)文獻 [2]故取其材料為不銹鋼0Cr18Ni9。其在常溫下的許用應(yīng)力η =, ［?］ t =137MPa，筒體內(nèi)徑為 600mm,高度為 600mm；封頭根據(jù)文獻 [1]表 21 知取封頭的直邊高度 h=25mm。 夾套材料：由于夾套內(nèi)介質(zhì)為水蒸汽，介質(zhì)對材料的腐蝕輕微且為小型，故選用不銹鋼 0Cr18Ni9 為夾套材料，設(shè)計溫度在 168℃時， 0Cr18Ni9 的許用應(yīng)力［?］ t =130MPa。 支座材料：根據(jù) JB/,支座選 用材料為 0Cr18Ni9。 法蘭材料：由于法蘭必須具有足夠大的強度和剛度，以滿足連接的條件，使之能夠密封良好，也可使用不銹鋼 0Cr18Ni9。 接管材料：接管要求焊接性能好且耐腐性好。選 0Cr18Ni9 制作各型號接管。 表 21 橢圓形封頭直邊高度 h 的選用 封頭材料 碳素鋼、普通低合金鋼、復(fù)合鋼板 不銹鋼、耐酸鋼 封頭厚度? n/mm 4~8 10~18 ?20 3~9 10~18 ?20 直邊高度h/mm 25 40 50 25 40 50 第三章 筒體與夾套幾何參數(shù)的確定 4 第三章 筒體與夾套幾何參數(shù)的確定 確定筒體的直徑和高度 選取過濾器裝料系數(shù)η =，由 V=V0/η，可得 : V0=η V= = 選取 H/D1=1，估算筒體內(nèi)徑為： 33i0i ???????????????? DHVD 將計算結(jié)果圓 整至公稱直徑標準系，選取筒體直徑 D1=600,查文獻[4]JB/T747462021(鋼制壓力容器用封頭）標表 31。 表 31 EHA 橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積 序號 公稱直徑 DN (mm) 總深度 H (mm) 內(nèi)表面積 A （ m2) 容積 V(m3) 6 550 163 7 600 175 8 650 188 公稱直徑 DN=600 時的標準橢圓封頭曲面高度 hi=300,直邊高度 h=25mm,封頭容積 Vh=,表面積 Fh=。計算得每一米高的筒體容積V1=,表面積 F1=。 mV VVH h 04 1????? 筒體高度圓整為 H=600mm 于是 H/Di=1，復(fù)核結(jié)果符合原定值。 確定夾套的直徑和高度 對于筒體內(nèi)徑 Di=500~600mm,查文獻 [2](化工設(shè)備）表 32 夾套的內(nèi)徑 Dj=700mm,符合壓力容器公稱直徑系列。按公式估算夾套的高度為： 442201 ???????????ihhj D VVV VVH 選取夾套高度 Hj=500mm。 驗算夾套傳熱面積為 F=F1Hj+Fh= += 故夾套傳熱面積符合設(shè)計要求。 苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設(shè)計 — 過濾罐的設(shè)計 5 第四章 過濾罐結(jié)構(gòu)設(shè)計 夾套強度設(shè)計 夾套筒體的厚度設(shè)計 夾套筒體的材料選用 0Cr18Ni9， ,知道夾套內(nèi)設(shè)計溫度為 168℃時， 0Cr18Ni9的許用應(yīng)力［?］ t=130MPa，夾套筒體與內(nèi)筒的檢查，從安全考慮，夾套上所有焊縫均取焊縫系數(shù)?=，鋼板厚度負偏差 C1=，（假設(shè)其名義厚度3~4mm)，因材料是不銹鋼，所以腐蝕余量 C2=0。厚度附加量 C=C1+C2=。 夾套的筒體的壁厚按公式： ? ? ????? ????? CPPD t jd ??? 式中 δ d— 套圓筒的設(shè)計厚度， mm； P— 夾套內(nèi)設(shè)計壓力， MPa； Dj— 夾套內(nèi)徑， mm； ［?］ t— 夾套材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力， MPa； C— 厚度附加量， mm。 圓整后δ n =3mm。 夾套封頭的厚度設(shè)計 夾套的封頭的壁厚按公式 ? ? ?????? ????? CPPDt jd ??? 式中 δ d夾套封頭的設(shè)計厚度， mm； P夾套內(nèi)設(shè)計壓力， MPa； Dj夾套內(nèi)徑， mm； ［?］ t 夾套材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力， MPa； C厚度附加量， mm。 圓整后δ n =3mm。 圓整至鋼板規(guī)格厚度并查封頭標準，選取夾套的封頭和筒體壁厚均為： δ n =3mm。 罐體強度設(shè)計 罐體筒體的厚度設(shè)計 解：用圖算法進行計算。 因為是真空外帶夾套容器，筒體和下封頭按 外壓設(shè)計，設(shè)計壓力等于真空容器的設(shè)計壓力加上夾套內(nèi)的設(shè)計壓力，故取計算外壓力 Pc=。 (1)假設(shè)罐體名義厚度δ n =6mm,則 δ e=δ nC=6（ +0） = D0=Di+2 6=612mm L=l+h+(1247。 3)=500+25+50=575mm L/D0=575/612= D0/δ e =612/= (2)查圖，根據(jù)圖 35， L/D0 與 D0/δ e 在圖中交點處對應(yīng)的 A 值為 。 (3)因所用材料為 0Cr18Ni9,故選圖 38，讀圖得系數(shù) B=95MPa，用式 (37),第四章 過濾罐結(jié)構(gòu) 設(shè)計 6 計算，得： [P]=B/( D0/δ e)=95/(612/)= (4)因 [P]Pc 且接近，故筒體厚度為 4mm,符合設(shè)計要求。 綜上所述得，罐體筒體的厚度為 6mm。 罐體封頭的厚度設(shè)計 1).罐體上封頭的厚度設(shè)計 按外壓薄壁圓筒計算 解：用圖算法進行計算。 （ 1）假設(shè)上封頭名義厚度δ n =3mm，得δ e=δ =，上封頭曲面深度 hi=150mm,故 h0=hi+δ n=150+3=153mm,D0=Di+2δ n=600+2 3=606mm。 （ 2）由 D0/2h0=606/(2 153)=2,查表 31 知 K1=,計算可得 R0=K1D0= 606=,R0/δ e =； （ 3）用式（ 314）計算系數(shù) A，得： 0 0 0 6 1 8 4 51 2 2 0???eRA ? （ 4）查圖 38 得系數(shù) B=78MPa，由式（ 315）得 M P aR BPe][0???? （ 5）因 [P]PC 且接近 PC，故橢圓形上封頭壁厚為 3mm,符合設(shè)計要求。 2). 罐體下封頭的厚度設(shè)計 2. 按外壓薄壁圓筒計算 因為是真空外帶夾套容器， 設(shè)計壓力等于真空容器的設(shè)計壓力加上夾套內(nèi)的設(shè)計壓力，故取計算外壓力Pc=。 解：用圖算法進行計算。 假設(shè)下封頭名義厚度δ n =6mm,得δ e=δ n C==,上封頭曲面深度 hi=150mm,故 h0=hi+δ n =150+6=156mm,D0=Di+2δ n =600+2 6=612mm。 （ 2）由 D0/2h0=612/(2 156)=2,查表 31 知 K1=,計算可得： R0=K1D0= 612=,R0/δ e =； （ 3）用式（ 314）計算系數(shù) A，得： 0 0 1 2 2 5 0???eRA ? （ 4）查圖 38 得系數(shù) B=90MPa，由式（ 315）得 M P aR BPe][0???? （ 5）因 [P]PC 且接近 PC，故橢圓形下封頭壁厚為 6mm,符合設(shè)計要求。 為了選購等需要， 罐體封頭壁厚確定為 6mm。 筒體封頭夾套的結(jié)構(gòu)設(shè)計 筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計 苯基苯酚甲醛樹脂成套裝置設(shè)計 — 過濾罐的設(shè)計 7 由筒體的結(jié)構(gòu)為長圓柱形，具體見厚度設(shè)計。需要指出的是筒體材料性能對裝置的影響，由于外壓圓筒有因剛度不夠造成的失穩(wěn)和強度不夠造成的破壞，可見對外壓筒體強度和剛度要求至高，所以校核期間應(yīng)特別注意。 而對于橢圓形長短軸之比為 2，即 Di/2hi=2，得 hi150mm。 封頭結(jié)構(gòu)設(shè)計 封頭查文獻 [4]可知橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積，質(zhì)量，見表 41。 表 41 封頭尺寸表 公稱直徑 Di/mm 曲面高度 hi/mm 直邊高度 h/mm 內(nèi)表面積 A F/ 2m 容積 V/ 3m 600 150 25 700 150 25 夾套結(jié)構(gòu)設(shè)計 夾套就是用焊接或法蘭連接的方式在容器外側(cè)裝蛇各種形式的結(jié)構(gòu)，使其與容器外壁形成密閉的空間，在此空間內(nèi)通入載荷體，加熱或冷卻容器內(nèi)的物料，以維持物料的溫度在預(yù)定