【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ............................................................................................ 42 附錄 1. .......................................................................................................................... 43 致 謝 ............................................................................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第一篇 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 1 章 緒論 概述 聚丙烯管材的簡(jiǎn)單介紹 聚丙烯是聚烯烴類(lèi)塑料中的一個(gè)重要熱塑性塑料品種之一。它是丙烯的高分子量聚合物，由 C、 H 兩元素構(gòu)成。其縮寫(xiě)代號(hào)為 PP。 聚丙烯樹(shù)脂是當(dāng)今五大塑料品種中發(fā)展最快的一種。由于其原料來(lái)源方便，價(jià)格比較便宜，性能優(yōu)良，用途廣泛，所以，對(duì)聚丙烯的應(yīng)用，每年在以 10%左右的速度增加發(fā)展。 聚丙烯 (PP) 屬于熱塑性樹(shù)脂，是通用大品種塑料，產(chǎn)量大，具有較好的使用和加工性能。用作復(fù)合材料基體的聚丙烯一般為有規(guī)立構(gòu)半晶結(jié)構(gòu)體，熔點(diǎn) 176℃，具有抗拉強(qiáng)度較高，硬度大，耐磨性、電絕緣性、耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性好，相對(duì)密度低等優(yōu)點(diǎn)。 其主要缺點(diǎn)是耐低溫性差、易脆化、靜電性高、染色性差。 根據(jù)共聚方式及乙烯單體的含量不同， PPC 可分為均聚聚丙烯 PPH(Ⅰ ) 型，嵌段共聚聚丙烯 PPB(Ⅱ ) 型和無(wú)規(guī)共聚聚丙烯 PPR(Ⅲ ) 型三種。 PP H 管材是化工、石油等工業(yè)管道的首選，其抗沖擊性能最好，在同等壁厚管材中抗壓強(qiáng)度最高，加工成型容易，適合生產(chǎn)大口徑管材，通過(guò)添加石墨可抵抗紫外線照射供室外使用，抗化學(xué)腐蝕性能最強(qiáng)。 PPB 管材的低溫脆性最好，在 10℃及 10℃以下使用時(shí)，綜合性能優(yōu)于 PPR，無(wú)低溫脆化現(xiàn)象，抗化學(xué)腐蝕性?xún)H次于 PPH，可替代 PPH 用于化工領(lǐng)域，目前被廣泛用于自來(lái)水和低溫?zé)崴I(lǐng)域或環(huán)境溫度相對(duì)較低的給水管。 PPR 管材的中溫及高溫性能最好，在中溫及中溫以上區(qū)域使用壽命較長(zhǎng)，抗壓強(qiáng)度較高，管材柔韌性最好，工程安裝容易，聯(lián)接處熔接性能好，檢修方便，被廣泛用于自來(lái)水、熱水及暖通領(lǐng)域。 55℃及 55℃以上熱水管道首選 PP R 管。 [1] PP R 管材的性能特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì) PP R 管材是國(guó)際環(huán)保節(jié)能管材，與其它管材相比，具有如下特點(diǎn) : ( 1) 重量輕、比強(qiáng)度高。 PP R 管材的密度為 ~ ，僅為鍍鋅鋼管的八分之一，耐壓力試驗(yàn)強(qiáng)度達(dá) 5Mpa 以上。 由于重量輕，可大大降低運(yùn)輸費(fèi)用 2 和安裝的施工強(qiáng)度。 ( 2) 衛(wèi)生、無(wú)毒。 PP R 管不會(huì)出現(xiàn)象鍍鋅鋼管內(nèi)壁結(jié)垢、生銹的問(wèn)題，因此不會(huì)對(duì)水質(zhì)造成“二次污染”。 PPR 屬聚烯烴材料，基本成份為碳和氫，無(wú)毒無(wú)害，符合食品衛(wèi)生規(guī)定。 ( 3) 保溫性好、節(jié)能。 PPR 管的導(dǎo)熱系數(shù)小， 20℃時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)為 ~ ℃，僅為鍍鋅管的 1/200，這樣在輸送熱水時(shí)將大大減少熱量損失，起到了保溫和節(jié)能的作用。另外， PP R 管的生產(chǎn)能耗僅為鋼 管的 20%[4] 。 (4) 流體阻力小。 PPR 管的磨擦系數(shù)僅為 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于金屬管道。另外，其化學(xué)穩(wěn)定性好，可耐 PH 值范圍在 1~ 14 的高濃度酸和堿的腐蝕，其內(nèi)壁光滑，永不生銹、不結(jié)垢，因此流體阻力不會(huì)因管道使用時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。 ( 5) 防振、隔音。 PPR 管具有優(yōu)異的隔音性能，可大大減小由流體流動(dòng)引起的振動(dòng)和噪音。 (6) 耐熱性好。 PPR 管的長(zhǎng)期使用溫度可達(dá) 100 ℃ ，短期使用溫度可達(dá) 120℃[2] PPR 管材的應(yīng)用 (1) PPR 國(guó)外情況 國(guó)外 PPR 管道主要應(yīng)用于建筑物冷熱水系統(tǒng)和采暖系統(tǒng)。歐洲建筑冷熱水系統(tǒng)中使用 PPR 管道較為普遍，已逐步上升為主導(dǎo)產(chǎn)品。例如 :意大利在 1996 年在冷熱水系統(tǒng)中各類(lèi)塑料管道的應(yīng)用量分別為 PPR:30Mm。 PEX:17m。 PB： 3Mm。 PEXALPEX:3Mm。國(guó)外 PPR 管道在應(yīng)用中較注重產(chǎn)品的配套及施工技，除了管材、管件品種規(guī)格較齊全外 ，還配套供應(yīng) PPR 水嘴、閥門(mén)及安裝施工用緊固件、割刀及熔接工具等，使客戶(hù)能購(gòu) 到適用的產(chǎn)品及施工所需的零配件和工具。 (2)PPR 國(guó)內(nèi)情況 國(guó)內(nèi) PPR 管材已有較長(zhǎng)的生產(chǎn)歷史，一般采用均聚 PP 或經(jīng)共混改性的 PP 為原料，經(jīng)單螺桿擠出機(jī)擠出成型。 PP 管用于建筑冷熱水系統(tǒng)較少，沒(méi)有相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)規(guī)程。近幾年，受塑料管材大力推廣的熱潮，國(guó)內(nèi) PPR 管材的主要應(yīng)用領(lǐng)域：出現(xiàn)了 PPR 管材。自 1997 年上海從國(guó)外引進(jìn) PPR 生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備投入生產(chǎn)以來(lái)，上海市已在 100 萬(wàn) 2m 建筑面積住宅冷熱水系統(tǒng)、 純凈水、 飲用水系統(tǒng)上進(jìn)行 試點(diǎn)應(yīng)用，取得了較好效果并且在應(yīng)用的基礎(chǔ)上編制了《 建筑給水聚丙烯 (PPR)管道工程技術(shù)規(guī)程》 作為上海市地方標(biāo)準(zhǔn)正式頒布實(shí)施。 [3] 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 PPR 管材的主要應(yīng)用領(lǐng)域： [4] （ 1） 公共及民用建筑工業(yè)中，用于輸送冷熱水。 （ 2） 工業(yè)建筑和設(shè)施中的日常用水，油或腐蝕性液體的輸送。 （ 3） 城鄉(xiāng)人、蓄飲水工程及農(nóng)業(yè)灌溉。 （ 4） 由于對(duì)鹽水的耐腐蝕性，用于海邊設(shè)施中的給養(yǎng)管道。 （ 5） 用于空調(diào)系統(tǒng)。 （ 6） 用于運(yùn)輸工具內(nèi)部管道。 設(shè)計(jì)依據(jù) （ 1） 《 吉林 化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基本要求及規(guī)范》。 （ 2）吉林化工學(xué)院頒發(fā)的《吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)》。 （ 3） 李國(guó)廳、陳煥章、黃文煥等編著的《化工設(shè)計(jì)概論》。 設(shè)計(jì)原則 本次設(shè)計(jì)課題為年產(chǎn) 5000 噸 PPR 管材的生產(chǎn)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容包括管材性能介紹，工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，成型擠出工藝流程，廠房車(chē)間布置以及最后利潤(rùn)的計(jì)算。設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及到的各種類(lèi)型選擇首先應(yīng)遵循國(guó)家法律法規(guī)，做到安全環(huán)保，無(wú)毒害，其次應(yīng)從最低生產(chǎn)成本，資源最大化選擇。同時(shí)要理論聯(lián)合實(shí)際，從最新的市場(chǎng)行情出發(fā)，融會(huì)貫通，充分利用各種方式 節(jié)約能源以保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。 設(shè)計(jì)范圍 本次設(shè)計(jì)任務(wù)為年產(chǎn) 5000 噸 PPR 管材的生產(chǎn)設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)包括對(duì) PPR管材原料的了解，簡(jiǎn)介、配方設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算（物料衡算和設(shè)備選型）、車(chē)間廠房設(shè)計(jì)、公用工程設(shè)計(jì)、能量衡算（工業(yè)用水和用電）、人員安排、經(jīng)濟(jì)預(yù)算等詳細(xì)的設(shè)計(jì)。關(guān)于生產(chǎn)原料的特性做了詳細(xì)敘述，包括與國(guó)外的原料在性能上的對(duì)比。 首先確定工藝流程，根據(jù)產(chǎn)量從后向前進(jìn)行物料衡算，然后根據(jù)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備選型。本次 PPR 管材的成型設(shè)計(jì)涉及到混料、擠出、真空定徑、冷卻、牽引、切割、檢驗(yàn)、成品。廢棄 的下腳料涉及到回收再利用問(wèn)題，這里的工藝流程為破碎、造粒、干燥等。 本設(shè)計(jì)為塑料廠的初級(jí)設(shè)計(jì)，車(chē)間廠房設(shè)計(jì)包括生產(chǎn)車(chē)間、原料間、倉(cāng)庫(kù)、配電室、破碎室、模具室、辦公室等行政管理類(lèi)用地等等，由于本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)是從工藝流程出發(fā)，因此具體的廠房設(shè)計(jì)應(yīng)該在實(shí)際生產(chǎn)中逐步完善。 4 廠址的選擇 塑料廠的廠址選擇工作，一般由建廠主管部門(mén)組織勘察設(shè)計(jì)單位，地方政府有關(guān)部門(mén)和有關(guān)的協(xié)作單位共同進(jìn)行。在進(jìn)行廠址選擇工作中，應(yīng)處理好以下幾個(gè)問(wèn)題： [5] （ 1） 廠址應(yīng)選擇力爭(zhēng)靠近主要原料基 地。 （ 2） 廠址要有良好的交通運(yùn)輸條件。 （ 3） 廠址必須有足夠的面積。 （ 4） 廠址附近要有足夠的水源。 （ 5） 廠址附近要有可供接地的輸電線路。 （ 6） 廠址要有較好的地形和工程地質(zhì)。 （ 7） 廠址要有足夠的抗洪能力。 （ 8） 工廠應(yīng)力求減少對(duì)環(huán)境的污染。 針對(duì)以上幾個(gè)原則，本次設(shè)計(jì)將廠址確定在吉林省吉林市江北開(kāi)發(fā)區(qū)。 吉林市是中國(guó)唯一一個(gè)與省重名的城市。位于吉林省中部。是國(guó)務(wù)院認(rèn)定的較大的市，具有地方立法權(quán)，準(zhǔn)副省級(jí)市，是中國(guó) 32 個(gè)特大城市之一 。吉林市又稱(chēng)為北國(guó)江城，毗鄰松花江畔，依山傍水，風(fēng)景優(yōu)美， 位于吉林省中部偏東，東北腹地長(zhǎng)白山脈，長(zhǎng)白山向松嫩平原 過(guò)渡地帶的松花江畔，地理位置介于東經(jīng)125176。40′~127176。56′，北緯 42176。31′~44176。40′。東接延邊朝鮮族自治州，西臨長(zhǎng)春市、四平市，北與黑龍江省哈爾濱市接壤，南與白山市、通化市、遼源市毗鄰。 吉林市位于長(zhǎng)白山區(qū)向松遼平原過(guò)渡地帶，自然環(huán)境優(yōu)越，地貌類(lèi)型復(fù)雜，有 “遠(yuǎn)迎長(zhǎng)白，近繞松花 ”之勢(shì)。由于不同時(shí)期的大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，以及江河的侵蝕、剝蝕和堆積形成的流水地貌，地勢(shì)由東南向西北逐漸降低，形成中山山區(qū) —低山丘陵區(qū) —峽谷湖泊區(qū) —河谷平原區(qū)四大地貌景觀 。 源于長(zhǎng)白山天池的松花江，自東南而西北斜貫整個(gè)吉林地區(qū)，曲折 流經(jīng) 400 多公里。除此之外，轄區(qū)內(nèi)流域面積 20 平方公里以上、流長(zhǎng) 10 公里以上的干支河流 374 條，河網(wǎng)配置和發(fā)育良好，僅松花湖面積就達(dá) 550 平方公里。地表水資源 165 億立方米，地下水資源 7 億立方米。白山、豐滿(mǎn)、紅石三大水電站均在市轄區(qū)之內(nèi)，使吉林市成為全國(guó)少有的水豐電足的城市。 并且在中石油吉林石化的帶領(lǐng)下，吉林市已經(jīng)成為化工行業(yè)較發(fā)達(dá)地區(qū)。近年來(lái)，國(guó)家重點(diǎn)號(hào)召振興東北老工業(yè)基地，吉林市已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外重視的對(duì)象。 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 原料及成品的技術(shù)指標(biāo) 原料技術(shù)指標(biāo) 表 11 PPR 專(zhuān)用料主要的技術(shù)指標(biāo) [6] 項(xiàng)目 指標(biāo) 測(cè)試方法 密度 / 3( / )g cm ISO/R 1183 熔融指數(shù) / ( /10min)g ISO 113 熔點(diǎn) /℃ ISO 314619 維卡軟化溫度 /℃ ISO 306 斷裂伸長(zhǎng)率 /% 800 ISO/R 527 彎曲強(qiáng)度 / Mpa 21 ISO/R 527 彎曲模量 / Mpa 874 ISO 178 彈性 模量 / Mpa 800 ISO 178 刻痕硬度 / Mpa 40 ISO 2039 抗拉強(qiáng)度 / Mpa 40 ISO/R 527 剪切彈性模量 /Mpa（ 20℃） 370 1SO 537 抗沖擊 / 2( / )kJ m 無(wú)斷裂 ISO 179 簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度 / 2( / )kJ m 23 ISO 179/1A 0℃ ISO 179/1A 20℃ ISO 179/1A 懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度 / 2( / )kJ m 23℃ ISO 179/1A 0℃ ISO 179/1A 20℃ ISO 179/1A 線膨脹系數(shù) /(L/K) VAD 0304 洛氏硬度 50 ISO 20392 比熱 / [ /( )]J g K? (20℃ ) 2 DSC 導(dǎo)熱系數(shù) / [ / ( )]W m k? （ 20℃） DIN 52612 產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo) PPR 管材通過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，主要物理力學(xué)性能見(jiàn)表 12[7] 6 表 12 PPR 管材物理力學(xué)性能 項(xiàng)目 指標(biāo) 實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)溫度： 135 2C?? 縱向收縮率 實(shí)驗(yàn)時(shí)間 2% 壁厚 8mm? 時(shí)為 1 8mm? 壁厚 16mm? 為 2 壁厚 16mm 時(shí)為 4 擺錘沖擊試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)溫度 02C?? 時(shí)測(cè)破損率 10% GB 1043 實(shí)驗(yàn)溫度： 20C? 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 1h 環(huán)應(yīng)力： 實(shí)驗(yàn)溫度： 95C? 液 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 22h 壓 環(huán)應(yīng)力： 無(wú)滲漏 GB 6111 實(shí) 實(shí)驗(yàn)溫度： 95C? 無(wú)破損 驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 165h 環(huán)應(yīng)力： 實(shí)驗(yàn)溫度： 95C? 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 1000h 環(huán)應(yīng)力： 對(duì)于不同尺寸的 PPR 管材，有著不同的偏差，具體見(jiàn)下表 13 表 13 PPR 管材規(guī)格尺寸及偏差（單位 :mm） 公稱(chēng) 外徑 允許 偏差 基本 允許 尺寸 偏差 壁厚 Mpa 基本 允許 尺寸 偏差 Mpa 基本 允許 尺寸 偏差 16 20 25 32 40 50 63 1 75 90 110 10 化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 生產(chǎn)車(chē)間管理制度 安全防火制度 （ 1）加強(qiáng)安全防火制度，定期對(duì)工人進(jìn)行安全防火教育，上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)定期考察。 （ 2）車(chē)間內(nèi)禁止明火，工人吸煙應(yīng)到指定場(chǎng)所，工作期間穿統(tǒng)一制服。 （ 3）對(duì)于安全生產(chǎn)實(shí)行獎(jiǎng)罰制度，違背車(chē)間安全管理制度者一經(jīng)發(fā)現(xiàn)。根據(jù)情