化工机械与设备课程设计
化学工程学院
化工机械与设备课程设计
设计说明书
专业化学工程与工艺
班级化工11-4 姓名沈杰
学号 11402010417 指导老师杨泽慧
日期 2014年6月10日
成绩
化学工程学院2013-2014（2）
化工机械与设备课程设计任务书
一、课程设计题目：管壳式换热器的机械设计
二、课程设计内容
1．管壳式换热器的结构设计
包括：管子数n，管子排列方式，管间距的确定，壳体尺寸计算，换热器封头选择，容器法兰的选择，管板尺寸确定塔盘结构，人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等等。
2. 壳体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核
（1）根据设计压力初定壁厚；
（2）确定管板结构、尺寸及拉脱力、温差应力；
（3）计算是否安装膨胀节；
（4）确定壳体的壁厚、封头的选择及壁厚，并进行强度和稳定性校核。
3. 筒体和支座水压试验应力校核
4. 支座结构设计及强度校核
包括：裙座体（采用裙座）、基础环、地脚螺栓
5. 换热器各主要组成部分选材，参数确定
6. 编写设计说明书一份
7. Auto CAD绘3号设备装配图一张
三、设计条件
1气体工作压力
管程：半水煤气（0.80+学号最后两位第一个数字×0.02，单位：MPa）
壳程：变换气（0.75+学号最后一位数字×0.01，单位：MPa）
2壳、管壁温差50℃，t
t ＞t
s
壳程介质温度为320-450℃，管程介质温度为280-420℃。
3由工艺计算求得换热面积为（130+学号最后一位数字×5），单位：m2。
4壳体与封头材料在低合金高强度刚中间选用，并查出其参数，接管及其他数据查表选用。
5壳体与支座对接焊接，塔体焊接接头系数Φ=0.9
6图纸：尺寸需根据自己的设计的尺寸标注。
四、进度安排
6月9-6月20日
五、基本要求
1.学生要按照任务书要求，独立完成设备的机械设计；
2.设计说明书一律采用电子版，指导老师指导修改后打印，3号图纸终稿打印；
3.图纸打印后，将图纸按照统一要求折叠，同设计说明书统一在6月20日上午9点半前，由各组组长负责统一提交。
5.根据设计说明书、图纸、平时表现综合评分。
六、说明书的内容
任务书
1.符号说明
2.前言
（1）设计条件；
（2）设计依据；
（3）设备结构形式概述。
3.材料选择
（1）选择材料的原则；
（2）确定各零、部件的材质；
（3）确定焊接材料。
4.绘制结构草图
（1）换热器装配图；
（2）确定支座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示；
（3）标注形位尺寸；
（4）写出图纸上的技术要求、技术特性表、接管表、标题明细表等；
5.壳体、封头壁厚设计
（1）筒体、封头及支座壁厚设计；
（2）焊接接头设计；
（3）压力试验验算；
6.标准化零、部件选择及补强计算
（1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。内容包括：代号，PN,DN,法兰密封面形式，法兰标记，用途）。补强计算；
（2）人孔选择：PN,DN,标记或代号。补强计算；
（3）其它标准件选择。
7.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。
8.主要参考资料。
【格式要求】：
1.计算单位一律采用国际单位；
2.计算过程及说明应清楚；
3.所有标准件均要写明标记或代号；
4.设计说明书目录要有序号、内容、页码；
5.设计说明书中与装配图中的数据一致。如果装配图中有修改，在说明书中要注明变更；
6.表达清晰，层次分明；
7.设计说明书要有封面和封底，均采用A4纸，装订成册。
七、主要参考资料
[1] 《化工设备机械基础课程设计指导书》.化学工业出版. 2009.1
[2] 《化工设备机械基础》第五版刁与玮王立业编著 2010.6；
[3] 《化工单元过程与设备设计》匡国柱史启才主编；
[4] 《化工制图》华东化工学院制图教研室编人民教育出版社 1980；
[5] 《化工设备机械基础》参考资料；
[6] 《钢制压力容器》GB150-2011；
[7] 《钢制塔式容器》JB/T 4710-2005；
[8] GB151-1999 《管壳式换热器》1999年；
[9] 《压力容器安全技术监察规程》国家质量技术监督局 1999年。
目录
符号说明......................................................... V 1 前言. 0
1.1 设计条件 0
1.2 设计依据 0
1.3 设备结构形式概述 0
2 材料选择 (1)
2.1 选择材料的原则 (1)
2.2 换热器各零、部件的材质 (1)
2.3 焊接材料 (1)
3 管壳式换热器的结构设计 (2)
3.1 管子数n (2)
3.2 管子排列方式、管间距 (2)
3.3 壳体直径 (2)
3.4 壳体壁厚 (2)
3.5 封头的选择 (3)
3.6 法兰的选择 (3)
3.7 管板尺寸 (4)
3.8 管子拉脱力 (4)
3.9 是否安装膨胀节 (6)
3.10 折流板 (7)
3.11 开孔补强 (8)
3.12 支座 (10)
4 管壳式换热器的强度计算 (13)
4.1 筒体 (13)
4.2 封头 (14)
5 数据表 (16)
5.1 结构参数 (16)
5.2 设计值 (16)
结束语 (17)
参考资料 (18)
符号说明
T
t
操作状态下管壁温度，℃F换热面积，m2；
T
s
操作状态下壳壁温度，℃a管间距，mm
Ф焊接接头系数，无量纲；d
i
壳体内径，mm；
B正六边形对角线上的管子数，个；d
o
壳体外径，mm；
Ln换热管长度，mm；P
c
计算压力，MPa;
d
均管子的平均直径，mm；P
w
工作压力，MPa;
[Pw]最大允许工作压力，MPa；P设计压力，MPa;
P
T
水压试验压力，MPa;δ计算壁厚，mm；
DN直径（公称），mm；δd设计壁厚，mm；
PN公称压力，MPa；δn名义壁厚，mm；
Pt管子的工作压力，MPa；δe有效壁厚，mm；
Ps壳体的工作压力，MPa；C厚度附加量，mm；
△t管壳壁温度，℃；C
1
钢板的负偏差，mm；
[q]许用拉脱力，MPa；C
2
腐蚀欲量，mm；
a线膨胀系数，1/°C；σs屈服点，MPa；
f每四根管子之间的面积，mm2；h
1
曲面高度，mm；
At换热管截面面积，mm2；ho短圆筒长度，mm；
As壳壁横截面面积，mm2；h
2
直边长度，mm；
F 1管、壳壁温差所产生的轴向力，
N；
E弹性模量，MPa；
F 2压力作用于壳体上的轴向力，N；q
t
温差应力，MPa；
F 3压力作用于管子上的轴向力，N；q
p
在操作压力下，每平方米胀接周边受
到的力，MPa；
l①胀接长度，mm ；
②最外层管子的中心到壳壁边缘的
距离，mm；
1 前言
1.1 设计条件
(1)气体工作压力
管程：半水煤气 0.82MPa
壳程：变换气 0.82MPa
(2)壳、管壁温差50℃，t t＞t s
壳程介质温度为320-450℃，管程介质温度为280-420℃。
(3)由工艺计算求得换热面积为165m2。
(4)壳体与支座对接焊接，塔体焊接接头系数Φ=0.9
1.2 设计依据
换热器的设计涉及因素很多，如介质的腐蚀性及其他特性、操作温度与压力、换热器的热负荷、管程与壳程的温差、检修与清洗的要求等。具体设计时应综合考虑各方面因素。对每种特定的传热工况，通过优化选型都会得到一种最适合的设备型号；如果将这个型号的设备应用到其他工况，则传热效果可能会改变很大。因此，针对具体工况选择换热器类型，是很重要和复杂的工作。
1.3 设备结构形式概述
管壳式换热器是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。
列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。
2 材料选择
2.1 选择材料的原则
管壳式换热器的材料应根据操作压力、温度及流体的腐蚀性等选用。在高温下一般材料的力学性能及耐腐蚀性能要下降。同时具有耐热性、高强度及耐腐蚀性的材料是很少有的。目前常用的金属材料有碳钢、不锈钢、低合金钢、铜和铝等；非金属材料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。不锈钢和有色金属虽抗腐蚀性能好，但价格高且较稀缺，应尽量少用。
(1)换热介质条件。主要是指操作压力、温度和介质的腐蚀性。要考虑导热性、耐磨性等
其他物化性能。
(2)换热器的类型。不是每一种材料都能制造各种形式的换热器。
(3)经济合理性。在满足使用和制造要求的前提下，应选用原材料来源广泛、价格相宜的
非金属材料制造换热器，尽量节约成本及投资。
2.2 换热器各零、部件的材质
管壳式换热器各部件的常用材料可参考表2-1。
表2-1 管壳式换热器部件常用材料
2.3 焊接材料
见换热器装配图。
3 管壳式换热器的结构设计
3.1 管子数n
计算：n=779
实际： n=773
选5.225?φ的无缝钢管，材质20号钢，管长3m 。 因为n d L F 均π=
所以（根）均7793
0225.014.3165
d n =??==
L F π 其中，因安排拉杆需减少6根，实际管数773根
(3-1)
参考： 《化工设备机械基础》P227
3.2 管子排列方式、管间距
采用正三角形排列，由《化工设备机械基础》表7-4查得层数为15。查《化工设备机械基础》表7-5，取管间距a=32mm 。
3.3 壳体直径
D i =1m
l b D 2)1(a i +-=
式中D i ——换热器内径，mm ；
b ——正六角形对角线上的管子数，查《化工设备机械基
础》表7-4，取b=31；
l ——最外层管子的中心到壳壁边缘的距离，取l=2d 。 故)m m (10602522)1-31(32i =??+?=D 圆整后取壳体内径m m 1000i =D 。
(3-2)
参考： 《化工原理上册》P289
3.4 壳体壁厚
m m 8n =δ
材料选用Q245R 钢板，计算壁厚为
c i c P ][2P -=φσδt
D 式中 Pc ——计算压力，取Pc=1.0MPa ；
(3-3)
参考： 《化工设备机
械基础》P288
；，9.0m m 1000i ==φD
MPa t 91][=σ(设壳壁温度为400℃)；
故 )(14.60
.1-9.09121000
0.1mm =???=
δ
取 C 2=1.2mm ，则C 1=0.3mm 。 圆整后取m m 8n =δ。
3.5 封头的选择
上下封头均选用标准椭圆形封头，根据GB/T25198《压力容器封头》，封头为DN1000×8，曲面高度h 1=250mm ，直边高度h 2=40mm ，如图3-1所示，材料选用Q245R 。
下封头与裙座焊接，直边高度取40mm 。
图3-1 椭圆形封头
3.6 法兰的选择
材料选用Q345R 。根据NB/T47023—2012标准，选用DN1000，PN1.6MPa 的榫槽密封面长劲对焊法兰。法兰尺寸图如图3-2所示。
图3-2 容器法兰
3.7 管板尺寸
选用固定板式换热器管板，并兼做法兰，查相关标准得Pt=Ps=1.6MPa(取管板的公称压力为1.6MPa)的碳钢管板尺寸，如图3-3所示。
图3-3 管板
3.8 管子拉脱力
计算数据按表3-1选取。
表3-1 数据表
项目管子壳体操作压力/MPa0.820.82
材质20钢Q245R 线膨胀系数/(1/℃)12.9×10-612.9×10-6弹性模量/MPa0.183×1060.183×106
许用应力/MPa9191尺寸/mmΦ25×2.5×3000Φ1000×8
管子根数773
管间距/mm32
管壳壁温差/℃△t=50
管子与管板的连接方式开槽膨接
胀接长度/mm L=50
许用拉脱力/MPa 4.0
(1)在操作压力下，管子每平方米胀接周边上所受到的力
q
p
=0.08
3 (MPa)
l
d
pf
q
o
pπ
=
其中)
(
396
25
4
32
866
.0
4
866
.02
2
2
2mm
d
a
f
o
=
?
-
?
=
-
=
π
π
MPa
p82
.0
=，mm
l50
=
)a
(
083
.0
50
25
14
.3
396
82
.0
p
MP
q=
?
?
?
=
(3-4)
(3-5)
参考：
《化工设备
机械基础》
P220
(2)温差应力导致管子每平方米胀接周边上所受到的力
q
t
=0.83 (MPa) q=0.913 (MPa)
l
d
d
d
q
o
i
o
t
t4
)
(2
2-
=
σ
其中
s
t
s
t
1
)t
t(
A
A
E
t
+
-
=
α
σ
)
mm
(
25321
8
10082
n
s
=
?
?
=
=π
δ
π
中
D
A
)
(
136600
773
)
20
25
(
4
)
(
4
2
2
2
2
2
t
mm
n
d
d
A
i
=
?
-
?
=
-
=
π
π
(3-6)
(3-7)
(3-8)
(3-9)
参考：
《化工设备
机械基础》
P221
则)a (46.1825321136600150
10183.0109.1266-t MP =+
????=
σ )(83.050
254)2025(46.1822MPa q t =??-?=
由已知条件可知，q p 与q t 的作用方向相同，都使管子受压 则管子的拉脱力：
MPa q MPa q q q t p 0.4][913.0=<=+=
因此，拉脱力在许用范围内。
(3-10)
3.9 是否安装膨胀节
不必 安装 膨胀节 管壳壁温差所产生的轴向力F 1：
)
(1052.213660025321136600
253215010183.0109.12)
(666-1N A A A A t t E F t
s t
s s t ?=??+????=+-=
α
压力作用于壳体上的轴向力F 2：
t
s s
A A QA F +=
2 其中
)
(10339.0]82.0)5.2225(77382.0)257731000[(4
]
)2()[(4
62
2
2
22N p d n p nd D Q t t o s o i ?=??-?+??-=
-+-=π
δπ
则)(10053.0136600
2532125321
10339.066
2N F ?=+??=
压力作用于管子上的轴向力F 3：
)(10286.025321
136600136600
10339.066
3N A A QA F s t t ?=+??=+=
则)(9.11225321
10339.01052.26
621MPa A F F s s =?+?=+=σ
(3-11) (3-12)
(3-13) (3-14)
参考： 《化工设备机械基础》P224
)(35.1613660010286.01052.26
631MPa A F F t t -=?+?-=+-=σ
根据GB151-1999《管壳式换热器》
MPa
MPa MPa MPa t
t
t t s s 182][235.16160][29.112=<-==<=σσσφσ
条件成立，故本换热器不必安装膨胀节。
(3-15) (3-16) (3-17)
3.10 折流板
折流板为弓形，)(75010004
3
43mm D h i =?==
折流板间距取600mm ，由《化工设备机械基础》表7-7查的折流板最小厚度为6mm ，由《化工设备机械基础》表7-9查的折流板外径为995.5mm ，材料为Q235-A 钢，如图3-4所示。
《化工设备机械基础》习题解答
第一章化工设备材料及其选择二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量 Ａ组 B组：
第二章容器设计的基本知识一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围
第三章 内压薄壁容器的应力分析 四、计算下列各种承受气体均匀内压作用的薄壁回转壳体上诸点的薄膜应力 σσ θ 和m 。 MP S PD m 6384100824=??==σ S P R R m = +2 1 σσθ MP S PD 634== σ θ 2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。 α cos 2,:21D A R R = ∞=点
MP S PD m 58.14866 .01041010 5.0cos 4=???== ασ S P R R m = +2 1 σσθ MP S PD 16.29866 .01021010 5.0cos 2=???== ασ θ 0,:21=∞=R R B 点 0==σ σθ m 3. 椭球壳上之A ，B ，C 点，已知：p=1Mpa ，a=1010mm ，b=505mm ，S=20mm 。B 点处坐标x=600mm 。 25051010==b a 标准椭圆形封头 b b b y x A a R a R 2 2 21,:),0== ==点（ MP S Pa m 5.5020 10101=?== =θσσ MPa sb P B b a x a m 3.43)(2 2 2 2 4 =--= σ点： MPa b a x a a sb P b a x a 7.27)(2)(2 222442 22 4 =?? ????-----= θσ :)0,(==y a x C 点 MPa S Pa m 25.25202101012=??== σ MPa S Pa 5.5020 10101-=?-=-=σ θ 五、 工程应用题 1. 某厂生产的锅炉汽包，其工作压力为，汽包圆筒的平均直径为816 mm ，壁厚为16 mm ，试求汽包圆筒壁被的薄膜应力σσθ 和m 。 【解】 P= D=816mm S=16mm
化工机械课程设计说明书
前言 化工反应釜的设计是《化工设备机械基础》的主要设计之一，通过化工反应釜的设计来掌握《化工设备机械基础》的基本理论和选用机械标准件的基本知识。同时在教师的指导下，通过课程设计，培养学生独立运用所学到的基本理论并结合生产实际综合的分析和解决生产实际问题，最终达到具有典型化工压力容器的设计能力。 为了能达到熟练掌握化工容器的设计能力，在化工容器设计中要着重培养以下能力： ⑴能够熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式，当缺乏必要的数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定的能力。 ⑵能够在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全可行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施的能力。 ⑶能够准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型的能力。 ⑷能够用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算结果的能力。 化工反应釜的课程设计是《化工设备机械基础》课程中综合性和实践性较强的环节，是理论联系实际的桥梁，是学生体察工程实际问题复杂性的重要途径。化工设计不同于平时的作业，在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己选择方案、自己做出决策，不但要自己查取数据、进行过程和设备的设计计算，同时也要求对自己的选择做出论证和核算，经过反复的比较分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。 化工容器设计是一项很繁琐的设计工作，在设计中除了要考虑各种设计要求因素外，还要考虑诸多的政策、法规和经济环保等因素，因此在课程设计中除了注重多学科、多专业的综合因素的相互协调，更要有耐心，并保持严谨的科学态度，最终做出完美的科技作品。
化工机械设备基础
第一章 刚体的受力分析及平衡规律 一、基本概念 1、刚体：在任何情况下都不发生变形的物体。 约束：限制非自由体运动的物体。（三种约束） 二、力的基本性质 三、二力平衡定律 三力平衡定理 三力平衡定理：如果一物体受三个力作用而处于平衡时，若其中两个力的作用线相交于一点，则第三个力的作用线必交于同一点。 四、平面汇交力系、平面一般体系 五、力的平移定理 力的平移定理: 作用在刚体上的力可以平移到刚体内任意指定点，要使原力对刚体的作用效果不变，必须同时附加一个力偶，此附加力偶的力偶矩等于原力对新作用点的力矩，转向取决于原力绕新作用点的旋转方向。 第二章 金属的力学性质 一 基本概念 弹性模量：材料抵抗弹性变形的能力 ???? ???===∑∑∑0 00o m Y X
拉伸试件的横向线应变与纵 向线应变之比的绝对值。 线应变：反应杆的变形程度，杆的相对伸长值。 蠕变：金属试件在高温下承受某已固定的应力时，试件会随着时间的延续而不断发生缓慢增长的塑性形变。 应力松弛：总变形量保持不变，初始的弹性变形随时间的推移逐渐转化为塑性变形并引起构件内应力减小的现象 二 拉伸曲线 (重要，看书！！！) 第四章 直 梁 的 弯 曲 中性层：梁内纵向长度既没有伸长也没有缩短的纤维层。 中性轴：中性层与横截面的交线 。 剪力与弯矩的计算 剪力：抵抗该截面一侧所有外力对该截面的剪切作用，大小应该等于该截面一侧所有横向外力之和。 弯矩：抵抗该截面一侧所有外力使该截面绕其中性轴转动，大小应等于该截面一侧所有外力对该截面中性轴取距之和。 剪力的符号约定 ε εμ'= με ε-='泊松比 横向线应变
化工设备机械基础试卷及答案
化工设备机械基础期末考试A卷（） 工艺1215 成绩 一、选择题（2＊10） 1.填料塔里由于容易产生壁流现象，所以需要（）将液体重新分 布。 A、喷淋装置 B、液体再分布器 C、栅板 D、支撑装置 2.根据塔设备内件的不同可将其分为板式塔和填料塔，下列零部件板 式塔和填料塔都有的是（） A、泡罩 B、裙座 C、栅板 D、液体分布器 3.工业生产上最早出现的典型板式塔，其结构复杂，造价较高，安装 维修麻烦，气相压力降较大而逐渐被其他新的塔形取代的是（）。 A 泡罩塔 B 浮阀塔 C 筛板塔 D 填料塔 4.填料塔中传质与传热的主要场所是（） A 、填料 B 、喷淋装置 C、栅板 D、人孔 5.轴与轴上零件的主要连接方式是（） A、法兰连接 B、承插连接 C、焊接 D、键连接 6.利用阀前后介质的压力差而自动启闭，控制介质单向流动的阀门是 （） A、蝶阀 B、节流阀 C、止回阀 D、旋塞阀 7.将管子连接成管路的零件我们称为管件，下列管件可用于封闭管道 的是（）。 A、等径四通 B、等径三通 C、堵头 D、弯头 8.在常用阀门中，用于防止超压保护设备的阀门是（） A.节流阀 B.截止阀 C.安全阀 D.旋塞阀 9.管式加热炉中（）是进行热交换的主要场所，其热负荷约占全 炉的70%-80%的，也是全炉最重要的部位。 A.、辐射室 B.、对流室 C.、余热回收系统 D.、通风系统 10.（）是一种将液体或固体悬浮物，从一处输送到另一处或从低 压腔体输送到高压腔体的机器。 A、泵 B、压缩机 C、离心机 D、风机 二、填空题（1＊40 ） 1、列管式换热器不存在温差应力的有、、 和。 2、常见填料的种类有、、、
化工机械基础课程设计
内蒙古科技大学化工设备机械基础课程设计说明书 题目：带液氨储罐 学生姓名：张辉 专业：化学工程与工艺 班级：化工-2班 指导教师：兰大为
设计任务书 一、课题： 液氨贮罐的机械设计 设计内容：根据给定工艺参数设计一台液氨储罐 二、已知工艺参数： 最高使用温度：T=50℃ 公称直径：DN=2600mm 筒体长度（不含封头）：L0=3900mm 三、具体内容包括： 1.筒体材料的选择 2.罐的结构尺寸 3.罐的制造施工 4.零部件型号及位置、接口 5.相关校核计算 6.绘制装备图（A2图纸） 设计人：张辉 学号： 前言 化工专业课程设计室掌握化工原理和化工设备机械基础相关内容后进 行的一门课程设计，也是培养学生具备基本化工设计技能的实践性教学环节。此课程设计所进行的是化工单元设备或主要辅助设备的工艺设计及选型，其性质属于技术设计范畴。 课程设计是对课程内容的应用性训练环节，是学生应用所学知识进行阶段性的单体设备或单元设计方面的专业训练过程，也是对理论教学效果的检验。通过这一环节使学生在查阅资料、理论计算、工程制图、调查研究、数据处理等方面得到基本训练，培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力。 本设计是设计-卧式液氨储罐。液氨储罐是合成氨工业中必不可少的储 存容器。为了解决容器设计中的各类问题，本设计针对这方面相关问题做了阐述。综合考虑环境条件，液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计，
设备结构设计，设备强度计算，分别对储罐的筒体，封头，鞍座，人孔，接管进行设计，然后用强度校核标准，最终形成合理的设计方案。 通过本次课程设计得到了化工设计基本技能的训练，为毕业设计及今后从事化工技术工作奠定了基础。此次设计主要原理来自<<化工过程设备机械基础>>一书及其他参考资料。 目录
化工机械设备课程设计精馏塔
目录 第1章绪论 (3) 1.1 课程设计的目的 (3) 1.2 课程设计的要求 (3) 1.3 课程设计的内容 (3) 1.4 课程设计的步骤 (3) 第2章塔体的机械计算 (5) 2.1 按计算压力计算塔体和封头厚度 (5) 2.1.1 塔体厚度的计算 (5) 2.1.2 封头厚度计算 (5) 2.2 塔设备质量载荷计算 (5) 2.2.1 筒体圆筒,封头,裙座质量 (5) 2.2.2 塔内构件质量 (6) 2.2.3 保温层质量 (6) 2.2.4 平台,扶梯质量 (6) 2.2.5 操作时物料质量 (6) 2.2.6 附件质量 (7) 2.2.7 充水质量 (7) 2.2.8 各种质量载荷汇总 (7) 2.3 风载荷与风弯矩计算 (8) 2.3.1自振周期计算 (8) 2.3.2 风载荷计算 (8) 2.3.3 各段风载荷计算结果汇总 (8) 2.3.4风弯矩的计算 (8) 2.4 地震弯矩计算 (9) 2.5 偏心弯矩的计算 (10) 2.6 各种载荷引起的轴向应力 (10) 2.6.1计算压力引起的轴向应力 (10) 2.6.2 操作质量引起的轴向压应力δ2 (10) 2.6.3 最大弯矩引起的轴向应力δ3 (10) 2.7 塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (10)
2.7.1 塔体的最大组合轴向拉应力校核 (10) 2.7.2 塔体与裙座的稳定校核 (11) 2.7.3 各危险截面强度与稳定性校核 (11) 2.8 塔体水压试验和吊装时的应力校核 (14) 2.8.1 水压试验时各种载荷引起的应力 (14) 2.8.2 水压试验时应力校核 (14) 2.9 基础环设计 (15) 2.9.1 基础环尺寸 (15) 2.9.2 基础环的应力校核 (15) 2.9.3 基础环的厚度 (15) 2.10 地脚螺栓计算 (16) 2.10.1 地脚螺栓承受的最大拉应力 (16) 2.10.2 地脚螺栓的螺纹小径 (16) 第3章塔结构设计 (18) 3.1 塔体 (18) 3.2 板式塔及塔盘 (18) 3.3 塔设备附件 (18) 3.3.1 接管 (18) 3.3.2 除沫装置 (18) 3.3.3 吊柱 (18) 3.3.4 裙式支座 (19) 3.3.4 保温层 (19) 参考文献 (20) 课设结果与自我总结 (21) 附录A 主要符号说明 (22) 附录B塔设备的装配图 (24)
化工机械
名词解释： 1.弹性模数(E)：材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即ζ=E ε,比例系数E 为弹性模数。 2.硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。 3.冲击韧度：冲击试样缺口底部单位横截面积上的冲击吸收功。F A k k = α 4.泊松比（μ）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。对于钢材，μ=0.3 。 5.屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应力。它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。 6.抗拉强度：金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。 7.镇静钢： 镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂 Si, Al 等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。把FeO 中的氧还原出来，生成SiO 2和Al 2O 3。钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。钢锭上部形成集中缩孔，内部紧密坚实。 8.沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn 脱氧，是脱氧不完全的钢。其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应，放出大量CO 气体，造成沸腾现象。沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。 9.低合金钢：一般合金元素总含量小于5%的合金钢。 10.碳素钢：这种钢的合金元素含量低，而且这些合金元素不是为了改善钢材性能人为加入的。 11.薄壁容器：容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于0.1的容器。 12.回转壳体：壳体的中间面是直线或平面曲线绕其同平面内的固定轴线旋转360°而成的壳体。 13.强度设计准则是以内壁屈服作为容器达到极限承载能力(即失效)的一种强度设计准则。 14.工作压力：指在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。 15.设计压力:设定的容器顶部的最高压力。 16.设计温度：指容器在正常工作情况下，在相应的设计压力下，设定的元件的金属温度。 17.计算压力:指在相应设计温度下，用以确定壳体各部位厚度的压力，计算压力=设计压力+液柱静压力。 18.安全系数：安全系数，是指在机械设计中，零件或构件所用材料的失效应力与设计应力的比值。 19.厚度附加量：厚度附加量包括钢板或钢管厚度的负偏差C1和截止的腐蚀裕量C2。 20.腐蚀裕量：设计金属构件时，考虑使用期可能产生的腐蚀损耗而增加的相应厚度。 21.许用应力：机械设计或工程结构设计中允许零件或构件承受的最大应力值。 22.焊接接头系数：焊接接头系数是指对接焊接接头强度与母材强度之比值。 23.计算厚度：指按照压力容器相关国家标准中各章的公式计算或者有限元分析所得到的厚度。 24.名义厚度:设计厚度加上负偏差后向上圆整至钢板的标准规格的厚度。 25.有效厚度：名义厚度与厚度附加量之差。 26.宽面法兰：法兰与垫片的接触面积位于法兰螺栓中心圆的内外两侧。 27.窄面法兰：法兰与垫片的整个接触面积都位于螺栓孔包围的圆周范围内。 28.整体法兰：与设备或管道不可拆地固定在一起的法兰。 29.松套法兰：不直接固定在设备或管道上，只是松套在设备或管道端部的法兰。 30.螺纹法兰：法兰与管壁通过螺纹进行连接，两者之间既有一定连接，又不完全形成一个整体。
化工机械与设备课程设计
化工机械与设备课 程设计 1
化学工程学院 化工机械与设备课程设计 设计说明书 专业化学工程与工艺 班级化工11-4 姓名沈杰 学号 1140 417 指导老师杨泽慧 日期 6月10日 成绩
化学工程学院 - （2） 化工机械与设备课程设计任务书 一、课程设计题目：管壳式换热器的机械设计 二、课程设计内容 1．管壳式换热器的结构设计 包括：管子数n，管子排列方式，管间距的确定，壳体尺寸计算，换热器封头选择，容器法兰的选择，管板尺寸确定塔盘结构，人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等等。 2. 壳体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核 （1）根据设计压力初定壁厚； （2）确定管板结构、尺寸及拉脱力、温差应力； （3）计算是否安装膨胀节； （4）确定壳体的壁厚、封头的选择及壁厚，并进行强度和稳定性校核。 3. 筒体和支座水压试验应力校核 4. 支座结构设计及强度校核 包括：裙座体（采用裙座）、基础环、地脚螺栓 5. 换热器各主要组成部分选材，参数确定 6. 编写设计说明书一份 7. Auto CAD绘3号设备装配图一张
三、设计条件 1气体工作压力 管程：半水煤气（0.80+学号最后两位第一个数字×0.02，单位：MPa） 壳程：变换气（0.75+学号最后一位数字×0.01，单位：MPa） 2壳、管壁温差50℃，t t＞t s 壳程介质温度为320-450℃，管程介质温度为280-420℃。 3由工艺计算求得换热面积为（130+学号最后一位数字×5），单位：m2。 4壳体与封头材料在低合金高强度刚中间选用，并查出其参数，接管及其它数据查表选用。 5壳体与支座对接焊接，塔体焊接接头系数Φ=0.9 6图纸：尺寸需根据自己的设计的尺寸标注。 四、进度安排 6月9-6月20日 五、基本要求 1.学生要按照任务书要求，独立完成设备的机械设计； 2.设计说明书一律采用电子版，指导老师指导修改后打印，3号图纸终稿打印； 3.图纸打印后，将图纸按照统一要求折叠，同设计说明书统一在6月20日上午9点半前，由各组组长负责统一提交。
《化工设备机械基础》习题解答
《化工设备机械基础》习题解答 第三章 内压薄壁容器的应力分析 一、名词解释 A 组： ⒈薄壁容器：容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于0.1的容器。 ⒉回转壳体：壳体的中间面是直线或平面曲线绕其同平面内的固定轴线旋转360°而成的壳体。 ⒊经线：若通过回转轴作一纵截面与壳体曲面相交所得的交线。 ⒋薄膜理论：薄膜应力是只有拉压正应力没有弯曲正应力的一种两向应力状态，也称为无力矩理论。 ⒌第一曲率半径：中间面上任一点M 处经线的曲率半径。 ⒍小位移假设：壳体受力以后，各点位移都远小于壁厚。 ⒎区域平衡方程式：计算回转壳体在任意纬线上径向应力的公式。 ⒏边缘应力：内压圆筒壁上的弯曲应力及连接边缘区的变形与应力。 ⒐边缘应力的自限性：当边缘处的局部材料发生屈服进入塑性变形阶段时，弹性约束开始缓解，原来不同的薄膜变形便趋于协调，边缘应力就自动限制。 二、判断题（对者画√，错着画╳） A 组： 1. 下列直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用，哪些能用薄膜理论求解壁内应力？哪些不能？ （1） 横截面为正六角形的柱壳。（×） （2） 横截面为圆的轴对称柱壳。（√） （3） 横截面为椭圆的柱壳。 （×） （4） 横截面为圆的椭球壳。 （√） （5） 横截面为半圆的柱壳。 （×） （6） 横截面为圆的锥形壳。 （√） 2. 在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。（×） 3. 薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径R R 21=，则该点的两向应力σσθ=m 。 （√） 4. 因为内压薄壁圆筒的两向应力与壁厚成反比，当材质与介质压力一定时，则壁厚大的容器，壁内的应力总是小于壁厚小的容器。（×） 5. 按无力矩理论求得的应力称为薄膜应力，薄膜应力是沿壁厚均匀分布的。（√） B 组： 1. 卧式圆筒形容器，其内介质压力，只充满液体，因为圆筒内液体静载荷不是沿轴线对称分布的，所以不能用薄膜理论应力公式求解。（√） 2. 由于圆锥形容器锥顶部分应力最小，所以开空宜在锥顶部分。（√） 3. 凡薄壁壳体，只要其几何形状和所受载荷对称于旋转轴，则壳体上任何一点用薄膜理论应力公式求解的应力都是真实的。（×） 4. 椭球壳的长，短轴之比a/b 越小，其形状越接近球壳，其应力分布也就越趋于均匀。（√） 5. 因为从受力分析角度来说，半球形封头最好，所以不论在任何情况下，都必须首先考虑采用半球形封头。（×） 三、指出和计算下列回转壳体上诸点的第一和第二曲率半径 A 组：
(完整word版)化工机械与设备课程设计
化学工程学院 化工机械与设备课程设计 设计说明书 专业化学工程与工艺 班级化工11-4 姓名沈杰 学号11402010417 指导老师杨泽慧 日期2014年6月10日 成绩
化学工程学院2013-2014（2） 化工机械与设备课程设计任务书 一、课程设计题目：管壳式换热器的机械设计 二、课程设计内容 1．管壳式换热器的结构设计 包括：管子数n，管子排列方式，管间距的确定，壳体尺寸计算，换热器封头选择，容器法兰的选择，管板尺寸确定塔盘结构，人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等等。 2. 壳体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核 （1）根据设计压力初定壁厚； （2）确定管板结构、尺寸及拉脱力、温差应力； （3）计算是否安装膨胀节； （4）确定壳体的壁厚、封头的选择及壁厚，并进行强度和稳定性校核。 3. 筒体和支座水压试验应力校核 4. 支座结构设计及强度校核 包括：裙座体（采用裙座）、基础环、地脚螺栓 5. 换热器各主要组成部分选材，参数确定 6. 编写设计说明书一份 7. Auto CAD绘3号设备装配图一张 三、设计条件 1气体工作压力 管程：半水煤气（0.80+学号最后两位第一个数字×0.02，单位：MPa） 壳程：变换气（0.75+学号最后一位数字×0.01，单位：MPa） 2壳、管壁温差50℃，t t＞t s 壳程介质温度为320-450℃，管程介质温度为280-420℃。 3由工艺计算求得换热面积为（130+学号最后一位数字×5），单位：m2。
4壳体与封头材料在低合金高强度刚中间选用，并查出其参数，接管及其他数据查表选用。 5壳体与支座对接焊接，塔体焊接接头系数Φ=0.9 6图纸：尺寸需根据自己的设计的尺寸标注。 四、进度安排 6月9-6月20日 五、基本要求 1.学生要按照任务书要求，独立完成设备的机械设计； 2.设计说明书一律采用电子版，指导老师指导修改后打印，3号图纸终稿打印； 3.图纸打印后，将图纸按照统一要求折叠，同设计说明书统一在6月20日上午9点半前，由各组组长负责统一提交。 5.根据设计说明书、图纸、平时表现综合评分。 六、说明书的内容 任务书 1.符号说明 2.前言 （1）设计条件； （2）设计依据； （3）设备结构形式概述。 3.材料选择 （1）选择材料的原则； （2）确定各零、部件的材质； （3）确定焊接材料。 4.绘制结构草图 （1）换热器装配图； （2）确定支座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示； （3）标注形位尺寸；
化工设备机械基础习题(含答案)
1. 图示结构，AB 杆为5号槽钢，许用应力 [] MPa 1601 =σ，BC 杆为2=b h 的矩形截面长杆， 截面尺寸mm h 100=，许用应力[]MPa 82=σ 已知：承受的载荷KN P 128=。 （1）校核结构的强度。 （2）若要求两杆的应力都达到各自的许用应力， 两杆的截面尺寸应取多大？
2. 圆孔拉刀的柄用销板和拉床拉头联接，最大拉销力P=136KN，尺寸：d=50㎜，t=12㎜，a=20㎜，b=60㎜。销板的许用剪应力[τ]=120Mpa，许用挤压应力[σjy]=260Mpa， 试校核销板的强度。
3. 图示一起重机及行车梁，梁由两根工字钢组成，起重机自重KN G 50=，起重量KN P 10=，若 []M P a 160=σ，[]MPa 100=τ，试选定工字钢的型号。 4.已知等截面轴输入与输出的功率如图所示，转速rmp n 15=。[],40MPa =τ[]GPa G m 80,3.0== φ， 试设计轴的直径。
1.解：（1）求两杆的轴力 030 60=+ Cos S Cos S BC AB 代入数值得 KN S AB 85.110= 03060=--P Sin S Sin S BC BC KN S BC 64-=（与假设方向相反） （2）校核强度 AB 杆：[]1 2 3 16010 93.61085.110σ σ ==??= = MPa A S AB AB AB AB 杆即可选用5号槽钢 BC 杆：[]2 3 8.1250 10010 64σ σ>=??= = MPa A S BC BC BC 强度不够 重新选截面： [] 2 3 2 280008 10 64mm S A BC =?=≥ σ 8000 2=?b b mm b 25.63= mm h 5.126= 尺寸为2 7.124.6cm h b ?=? 2.解：（1）剪切强度 M P a bt P A Q 4.9412 602101362 3 =???===τ＜[]τ （2）挤压强度
化工机械课程设计4
课程设计说明书 设计题目：卧式贮罐的设计 学院、系：化工学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 成绩： 2014年 7月 1日
目录 一、设计题目 (3) 二、设计要求 (3) 三、设计参数 (3) 1、设计参数 (3) 2、设计要求 (3) 四、液氨储罐的工艺设计计算 (3) ⒈罐体壁厚的设计 (3) ⒉封头厚度设计 (4) ⒊鞍座 (4) ⒋手孔选择 (6) 5.手孔补强 (7) 6.接管 (8) 6.1进出料接管的选择 (8) 6.4安全阀的选择 (9) 6.5排污管的选择 (9) 五、参考资料 (9) 附、设计结果一览表1 (9) 设计结果一览表2 (10)
设计说明书 一、设计题目 卧式贮罐的设计 二、设计要求 设计一卧式容器，准备盛装 3210kg /m3ρ
化工设备机械基础课程设计-《化工设备机械基础课程设计》
化工设备机械基础课程设计-《化工设备机械基 础课程设计》 1.1课程设计的目的 (1) 综合运用《化工设备机械基础》及其有关课程的理论知识，巩固和强化有关机械课程的差不多理论和差不多知识。 (2)培养学生对化工工程设计的技能以及独立分析咨询题、解决咨询题的能力。树立明确的设计思想，把握化工单元设备设计的差不多方法初步骤，为今后制造性地设计化工设备及机械打下一定的基础。 (3)培养学生熟悉、查咨询并综合运用各种有关的设计手册、规范、标难、图册等设计技术资料；进一步培养学生识图、制图、运算、编写设计讲明书等差不多技能；完成作为工程技术人员在机械设计方面所必备的设汁能力的差不多训练。 1.2课程设计的要求 (1)树立正确的设计思想。在设计中要本着对工程设计负责的态度，从难从严要求，综合考虑经济性、有用性、安全可靠性和先进性，严肃认真地进行设计，高质量地完成设计任务。 (2)具有主动主动的学习态度和进取精神。在课程设计中遇到咨询题不敷衍，通过查阅资 料和复习有关教科书，主动摸索，提出个人见解，主动解决咨询题，注重能力培养。 (3)学会正确使用标准和规范，使没汁有法可依、有章可循。 (4)学会正确的设计方法，统筹兼顾，抓要紧矛盾。 1.3 课程设计的内容 按照教学大纲要求，完成一种典型设备的机械设计，工作量应包括：设备总装图1张，设计运算书1份。 课程设计的步骤
1.4.1预备时期 (1)设计前应预先预备好设计资料、手册、图册、运算和绘图工具、图纸及报告纸等； (2)认真研究设计任务书，分析设计题目的原始数据和工艺条件，明确设计要求和设计 内容 1.4.2 机械设计时期 化工设备的机械设计是在设备的工艺设计后进行的。按照设备的工艺条件(包括工作压力、温度、介质特性、结构形式和尺寸、管口方位、标高等)，围绕着设备内、外附件的选型进行机械结构设计、围绕着确定厚度大小进行强度、刚度和稳固性的设计和校核运算。这一步往往通过“边算、边选、边画、边改”的做法来进行。一样步骤如下。 (1)全面考虑按压力大小、温度高低和腐蚀性大小等因素来选材。通常先按压力因素来选材；当温度高于200℃或低于一40℃时，温度确实是选材的要紧因素；在腐蚀强烈或对反应物及物料污染有特定要求的，腐蚀因素又成了选材的依据。在综合考虑以上几方面同时，还要考虑材料的加工性能、焊接性能及材料的来源和经济性。 (2)选用零部件。设备内部附件结构类型，如塔板、搅拌器型式，常由工艺设计而定；外部附件结构形式，如法兰、支座、加大圈、开孔附件等，在满足工艺要求条件下，由受力条件、制造、安装等因素决定。 (3)运算外载荷，包括内压、外压、设备自重，零部件的偏载、风载、地震载荷等，常用列表法、分项统计的方法来进行。 (4)强度、刚度、稳固性设计相校核运算。按照结构形式、受力条件和材料的力学性能、耐腐蚀性能等进行强度、刚度和稳固性运算，最后确定出合理的结构尺寸。因大多数工况下强度是要紧矛盾，因此有的设备设计常不作后两项运算。 (5)绘制设备总装图。对初学者，常采纳“边算、边选、边画、边改”的作法，初步计
化工机械基础化工设备课程设计液氨储罐机械设计详解
目录 第一章、绪论-----------------------------------------------------2 1.液氨贮罐的设计背景---------------------------------------------5 2.设计任务----------------------------------------------------- 3.设计思路----------------------------------------------------- 4. 2.液氨贮罐的分类及选型-------------------------------------------5 3.设计温度和设计压力的确定--------------------------------------- 第二章、材料及结构的选择与论证-----------------------------------6 1.材料选择与论证-------------------------------------------------6 2.结构选择与论证-------------------------------------------------7 第三章工艺尺寸的确定-------------------------------------------8 第四章设计计算-------------------------------------------------9 1.计算筒体的壁厚-------------------------------------------------9 2.计算封头的壁厚------------------------------------------------10 3.水压试验压力及其强度校核--------------------------------------10 4.选择人孔并核算开孔补强----------------------------------------11 5.选择鞍座并核算承载能力----------------------------------------13 6.选择液位计----------------------------------------------------14 7.选配工艺接管--------------------------------------------------14 设计小结--------------------------------------------------------15 参考文献--------------------------------------------------------16总图材料明细表………………………………………………………
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
化工机械与设备知识要点
化工机械与设备知识要点 第一节泵 1、泵：用来输送液体并增加液体能量的一种机器。 2、泵的种类：容积式泵（活塞泵、柱塞泵、齿轮泵、螺杆泵）；叶片式泵（离心泵、轴流泵、混流泵、旋涡泵）；其他类型泵（喷射泵、空气升液器）。 3、化工生产对泵的特殊要求：耐腐蚀、耐高温和低温、无泄露和少泄露、流量和出口压力能相应调整、较高的抗汽蚀性能。 4、化工生产密封形式：静密封、机械密封、动密封。 5、影响密封的主要因素：磨损与损坏、操作条件、装配时调整不当、密封件的材料性能、密封压盖类零件的刚度不够、回路不畅导致泄露。 6、离心泵的主要部件：叶轮（闭式叶轮、半开式叶轮、开式叶轮）、泵壳、轴封装置（填料密封、机械密封）。 7、离心泵的主要性能参数：流量（Q ）、扬程(H，又称压头)、功率(P) 、效率(η)。 8、泵内部损失：容积损失、水力损失、机械损失。 9、离心泵的特性曲线：H- Q 曲线、N- Q 曲线、η- Q 曲线。 10、离心泵的调节：调节离心泵出口阀的开度、改变叶轮转速、改变叶轮的直径。 11、允许汽蚀余量：考虑流速的影响，离心泵入口处液体的动压头与静压头之和必须大于饱和液体的静压头，其差值以△h表示。能保证不发生汽蚀的△h的最小值，称为允许汽蚀余量。 12、离心泵的串联与并联操作：并联操作增大流量、串联操作增加扬程。 13、往复泵：依靠活塞（柱塞）在泵缸中往复运动，使泵缸内工作空间的容积发生变化，产生吸排作用的泵。它是一种容积式泵。 14、往复泵的分类：单动泵、双动泵。 15、往复泵的主要性能：流量（Q ）、扬程(H，又称压头)。 16、旋涡泵:是一种特殊类型的离心泵。 17、螺杆泵:是旋转泵的一种，主要类型有：单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵。 18、齿轮泵:是旋转泵的一种。 19、屏蔽泵:又称无填料泵，是离心泵的一种特殊类型。 20、真空泵： 第二节风机 1、风机：一种压缩和输送气体的机器。 2、风机按其风压不同可分为：通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。 3、通风机可分为：离心式通风机、混流式通风机、轴流式通风机。 4、鼓风机可分为：离心式鼓风机、轴流式鼓风机、回转式鼓风机。 5、离心式通风机主要部件：叶轮、机壳、导流器、集流器、进气箱以及扩散器。 6、离心式通风机主要性能参数：风量（Q）、风压（p）、转数（n）、功率与效率（P,η）。 7、离心式通风机的特性曲线：Q- p 曲线、Q- P 曲线、Q-η曲线。 第三节压缩机 1、压缩机：用来压缩气体以增大气体压力和输送气体的机械。 2、活塞式压缩机结构：主机（机体、传动机构、压缩机构、润滑机构、冷却系统、操纵控制系统）、附属装置。
化工设备机械基础习题及答案
1. 化工厂安装塔设备时，分段起吊塔体如图所示。设起吊重量G=10KN，求钢绳AB、 BC及BD 的受力大小。设BC、BD与水平夹角为60℃。 2. 桅杆式起重机由桅杆D、起重杆AB和钢丝BC用铰链A连接而组成。P＝20KN， 试求BC绳的拉力与铰链A 的反力(AB杆重不计)。 3. 起吊设备时为避免碰到栏杆，施一水平力P，设备重G=30KN，求水平力P及绳子 拉力T。
4. 悬臂式壁架支承设备重 P(KN)，壁架自重不计，求固定端的反力。 5. 化工厂的塔设备，塔旁悬挂一侧塔。设沿塔高受风压q(N／m)，塔高H(m)， 侧塔与主塔中心相距为e(m)，主塔重P1(KN)，侧塔重P 2(KN)。试求地面基础处的支座反力。 6. 梯子由AB与AC两部分在A处用铰链联结而成，下部用水平软绳连接如图放在
光滑面上。在AC上作用有一垂直力P。如不计梯子自重，当P＝600N，α=75℃， h=3m，a＝2m时，求绳的拉力的大小。 .7 试用截面法求各杆件所标出的横截面上的内力和应力。杆的横截面面积A为250mm2，P=10KN。 8. 一根直径d=3mm，长L=3m的圆截面杆，承受轴向拉力P=30KN，其伸长为ΔL=2.2mm。 试求此杆横截面上的应力与此材料的弹性模量E。 参考答案 9. 一根钢杆，其弹性模量E=2.1×105MPa，比例极限σp=210MPa；在轴向拉力P作用下，纵 向线应变ε=0.001。求此时杆横截面上的正应力。如果加大拉力P，使杆件的纵向线应变增加到ε=0.01，问此时杆横截面上的正应力能否由虎克定律确定，为什么？ 10. 两块Q235-A钢板用E4301焊条对焊起来作为拉杆，b=60mm，δ=10mm。已知钢板的许用 应力[σ]=160MPa，对接焊缝许用应力[σ]＝128MPa，拉力P=60KN。试校核其强度。
化工机械基础课程设计
目录 1、塔的设计条件及主要物性参数表 (1) 2、塔设备设计计算程序及步骤 (2) 按设计压力计算塔体和封头厚度 (2) 塔设备质量载荷计算 (2) 按设计压力计算塔体和封头壁厚 (3) 自振周期计算 (5) 地震载荷与地震弯矩计算 (5) 地震载荷与地震弯矩计算 (7) 风载荷与风弯矩计算 (7) 风载荷与风弯矩计算 (9) 偏心弯矩 (9) 最大弯矩 (10) 圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核 (10) 塔设备压力试验时的应力校核 (11) 裙座轴向应力校核 (12) 基础环设计 (13) 地脚螺栓计算 (15) 3、设计结果汇总表 (15) 4、设计综述 (16) 5、参考资料 (16) 6、主要符号说明 (17)
板式塔设备机械设计任务书 1. 设计任务及操作条件： 试进行一蒸馏塔与裙座的机械设计。 已知条件为：塔体内径Ｄi＝1200mm，塔高30m，工作压力为0.8MPa，设计温度为350℃，介质为原油，安装在南京郊区，地震强度为8度，塔内安装50层浮阀塔板，塔体材料选用20R，裙座选用Q235A。 2. 设计内容 （1）根据设计条件选材； （2）按设计压力计算塔体和封头壁厚； （3）塔设备质量载荷计算； （4）风载荷与风弯矩计算； （5）地震载荷与地震弯矩计算； （6）偏心载荷与偏心弯矩计算； （7）各种载荷引起的轴向应力； （8）塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核； （9）塔体水压试验和吊装时的应力校核； （10）基础环设计； （11）地脚螺栓计算； （12）板式塔结构设计。 3. 设计要求： （1）进行塔体和裙座的机械设计计算； （2）进行裙式支座校核计算； （3）进行地脚螺栓座校核计算； （4）绘制装备图（A3图纸）
化工机械基础习题答案
《化工设备机械基础》习题解答 第一章化工设备材料及其选择 一. 名词解释 A组： 1.蠕变：在高温时，在一定的应力下，应变随时间而增加的现象。或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变 形的现象。 2.延伸率：试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率。 3.弹性模数(E)：材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即σ=Eε,比例系数E为弹性模数。 4.硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。 5.冲击功与冲击韧性：冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及 时和迅速塑性变形的能力。 6.泊桑比（μ）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。对于钢材，μ=0.3 。 7.耐腐蚀性：金属和合金对周围介质侵蚀（发生化学和电化学作用引起的破坏）的抵抗能力。 8.抗氧化性：金属和合金抵抗被氧化的能力。 9.屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应力。它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。 10.抗拉强度：金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。 B组： 1.镇静钢：镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂 Si, Al等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。把FeO中的氧还原出来，生 成SiO2和Al2O3。钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。钢锭上部形成集中缩孔，内部紧密坚实。 2.沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧，是脱氧不完全的钢。其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自 脱氧反应，放出大量CO 气体，造成沸腾现象。沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不 同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。 3.半镇静钢：介于镇静钢和沸腾钢之间，锭模也是上小下大，钢锭内部结构下半部像沸腾钢，上半部像镇静钢。 4.低碳钢：含碳量低于0.25%的碳素钢。 5.低合金钢：一般合金元素总含量小于5%的合金钢。 6.碳素钢：这种钢的合金元素含量低，而且这些合金元素不是为了改善钢材性能人为加入的。 7.铸铁：含碳量大于2%的铁碳合金。 8.铁素体：碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体叫铁素体。 9.奥氏体：碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体叫奥氏体。 10.马氏体：钢和铁从高温奥氏体状态急冷下来，得到一种碳原子在α铁中过饱和的固溶体。 C. 1.热处理：钢铁在固态下通过加热,保温和不同的冷却方式，以改变其组织、满足所需要的物理,化学与机械性能， 这样的加工工艺称为热处理。 2.正火：将加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间后的工件从炉中取出置于空气中冷却下来，冷却速度比退 火快，因而晶粒细化。 3.退火：把工件加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间，然后随炉一起冷却下来，得到接近平衡状态组织的 热处理方法。 4.淬火：将钢加热至淬火温度（临界点以30～50oC）并保温一定时间，然后再淬火剂中冷却以得到马氏体组织的一 种热处理工艺。淬火可以增加工件的硬度、强度和耐磨性。 5.回火：在零件淬火后再进行一次较低温度的加热与冷却处理工艺。回火可以降低和消除工件淬火后的内应力，使 组织趋于稳定，并获得技术上所要求的性能。
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