畢業(yè)論文深層地?zé)岚l(fā)電熱力系統(tǒng)及設(shè)備的設(shè)計

1、本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻(xiàn)綜述題 目：深層地?zé)岚l(fā)電熱力系統(tǒng)及設(shè)備的設(shè)計姓 名： 學(xué) 號： 系 別： 石油化工學(xué)院 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 年 級： 2011級 指導(dǎo)教師： （簽名） 年 月 日熱力計算：一組數(shù)據(jù)為例：P1=1.6MPa ； h1=858.804 KJ/Kg；v1=0.0012 m3/Kg ; S1=2.344 KJ/(KgK); h1=2791.874 KJ/Kg；v1=0.1237 m3/Kg S1=6.418 KJ/(KgK); P2=1.4MPa ； h2=830.310 KJ/Kg；v2=0.0012 m3/Kg ; S2=2.284 KJ/(KgK); h2=2

2、788.035 KJ/Kg；v2=0.1408 m3/Kg ; S2=6.466 KJ/(KgK); 假設(shè)1-2-3是等熵過程：計算如下: S=S1由 S=1-x1S2+x1S2 （1-1）得：x1=S1-S2S2-S2x1=6.418-2.2846.466-2.284=0.9885x1=0.9885;h1s=1-x1h2+x1h2 （ 1-2）=1-0.9885830.310+0.98852788.035=2765.565KJ/Kghz1=h1-h1-h1smig （ 1-3）m1hz1+m2h2=(m1+m2)hH （ 1-4）先設(shè)：m1=m2由14 計算的；hH=hz1+h22=2772

3、.366+2788.0352=2780.201KJ/Kg （ 1-5）hH=1-x2h2+x2h2 （1-6）x2=hH-h2h2-h2=2780.201-830.3102788.035-830.310=0.996sH=1-x2s2+x2s2 1-7=1-0.9962.284+0.9966.466=6.449 J/(KgK) sH=1-x3sz+x3sz 1-8 得；x3=SH-SzSz-Sz=6.449-0.4378.455-0.437=0.750求得冷凝器出口焓：hz=1-x3hz+x3hz 1-9=1-0.750125.946+0.7502555.325=1947.621 KJ/Kg已知

4、： m1h1-hz1+m1+m2hH-hzimg=2000KW 1-10 m0h0=m1h1+m0-m1h1 1-11 m0-m1h1=m2h2+m0-m1-m2h2 1-12由式：10,11,12計算得：m1=2000+hzimgh1-h1s+1+AhHimg=2000+1947.6210.780.980.972791.874-2765.565+1+1.7032780.2010.780.980.97=0.197 Kg其中：=h1-h0h1-h2h0-h1h2-h2=2791.874-875.188858.804-830.310875.188-858.8042788.035-830.310=1

5、.703m0=h1-h1h0-h1m1=2791.874-858.804875.188-858.8040.197=23.212 Kg m2=m1=0.1971.703=0.335 Kg校驗所設(shè)的質(zhì)量m1和m1；假設(shè)計算出來的質(zhì)量m1和m2迭代到式1-4按前述方法重新計算出m1和m2，使兩個質(zhì)量收斂為止。由此迭代計算出的質(zhì)量：m1=0.197 Kg m2=0.335Kg m0=23.196Kg其他數(shù)據(jù)如同上計算，數(shù)據(jù)見表1。 表1壓力P1 壓力P2 m0 m1 m21.61.423.195540.1965980.3347421.61.213.799420.116960.4148031.619.5

6、616370.0810410.4520891.60.87.1084960.0602490.4743861.60.65.4754440.0464080.4903681.60.44.265020.0361490.5039021.60.23.2506310.0275510.518491.60.12.7302050.023140.529081.60.082.6126880.0221440.5320641.60.062.6021680.0220550.5611291.60.022.1460820.018190.5479191.60.012.006660.0170080.5545591.60.0081.9

7、693670.0166920.556541.60.0061.925580.0163210.5589851.41.213.781230.3159150.2148781.419.5531440.2189920.3130431.40.87.0998430.1627540.3703531.40.65.4673230.1253310.4095431.40.44.2575640.0975990.4401611.40.23.2437710.0743590.4688711.40.12.7235740.0624340.4865421.40.082.6060880.0597410.4910951.40.062.4

8、776480.0567970.4964251.219.5716210.3692020.1639241.20.87.105560.274080.2590411.20.65.4673350.2108890.3231921.20.44.2547190.1641160.3721351.20.23.2392780.1249470.4159651.20.12.7184040.1048560.4412071.20.062.4721470.0953570.45458210.87.1006640.3963660.13673610.65.4610260.304840.22835910.44.2479980.237

9、1270.29747310.23.2324660.1804390.35795310.12.711530.151360.39154310.082.5938580.1447920.39962510.042.3171620.1293460.4198120.80.65.4660840.4116430.122690.80.44.2476840.3198870.2144810.80.23.2288950.2431630.2936010.80.12.7066110.2038310.3365110.80.082.5886470.1949470.346660.80.062.4596480.1852330.358

10、0430.80.042.3112410.1740560.3716170.60.44.2531450.4175610.1184540.60.23.2281060.3169260.2193670.60.12.7032510.2653970.273140.60.082.5847430.2537620.2856930.60.062.4551520.2410390.2996780.60.042.306070.2264030.3162040.40.23.2330770.4100610.1282670.40.12.7032510.3428620.1955880.40.082.5837110.32770.21

11、11350.40.062.4530080.3111230.2283570.40.042.3026840.2920560.2485530.20.12.7136640.4567190.0870010.20.082.5917350.4361980.1068750.20.062.458490.4137720.1287670.20.042.3053550.3879990.1542470.10.082.6094440.5289240.0235120.10.062.4729580.5012590.049320.10.042.316270.4694990.0792150.080.062.4792110.527

12、0520.0269530.080.042.3212320.4934670.0581350.060.042.3286250.5230650.032767 第二章2.1 工藝參數(shù)設(shè)計 工藝參數(shù)見表2-1。工作溫度 設(shè)計溫度 最高工作壓力 設(shè)計壓力 氣體密度G 170.406 200 1.72Mpa 1.892Mpa 210.214/液體密度 氣體體積 液體體積 最大體積流 最小體積流 L 流量VG 流量VL 量系數(shù)Vmax 量系數(shù)Vmin897.0351/ 210.214/h 11.825/h 135% 75%2.2 設(shè)計方案的確定此次設(shè)計的立式氣液分離器用于地?zé)崴臍庖悍蛛x器發(fā)電工程，考慮到立式

13、氣液分離器的結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)，為了充分分離地?zé)崴械恼羝?，故采用立式絲網(wǎng)分離器。立式絲網(wǎng)分離器主要由筒體、入口接管、出口接管、絲網(wǎng)捕霧器、排液管、安全閥、檢查口等組成。2.3 工藝尺寸計算2.3.1 氣體流速計算根據(jù)HG/T 20570.8-95氣液分離器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)得，分離器氣體流速計算如下： =0.075897.035-4.1614.1610.5 （2- 1）2.3.2 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計（1）絲網(wǎng)直徑（）的計算：根據(jù)HG/T 20570.8-95氣液分離器設(shè)計得，絲網(wǎng)直徑為：DG=0.0188VGuG0.5 （2-2）=0.0188283.7901.100.5=0.302 m即絲網(wǎng)直徑為302m

14、m。（2）容器直徑（D）:根據(jù)HG/T 20570.8-95氣液分離器設(shè)計得，容器直徑要比絲網(wǎng)直徑大100mm左右，考慮到容器的高徑比小于5，所以取容器的直徑為600mm。（3）高度()根據(jù)HG/T 20570.8-95氣液分離器設(shè)計得：HL=VLt47.1D2=11.8251.35247.10.60.6=1.883 m （2-3）（4）接管直徑設(shè)計1) 兩相入口根據(jù)HG/T 20570.8-95氣液分離器設(shè)計得:GuGL1500Pa （2-4）uGL3.0210-3VL+VG0.5G0.25 （2-6）Dp3.0210-315.964+283.7890.54.1610.25Dp0.0747

15、m （取0.08 m）式中:Dp接管直徑，m；VL液體體積流量，；VG氣體體積流量，；其余符號意義同前。2）氣相出口計算如下：氣相出口流速=兩相進(jìn)口流速因此選用Dp=0.08 m，則出口流速由式（2-7）求得：u=0.2430.240336001.350.78536000.080.08=15.69 m/s （2-7）3）液相出口選用管徑為DN80，則流速由式（2-8）為：uL=11.8251.350.78536000.080.08=0.86 m/s （2-8）（5）絲網(wǎng)的裝配絲網(wǎng)是由圓形絲網(wǎng)盤壓合在上、有2個支承格柵間構(gòu)成。編織絲網(wǎng)的細(xì)絲直徑為0.10mm，填裝密度為144Kg/，填裝成盤的空

16、隙率為95%，盤高150mm。從經(jīng)濟(jì)性、工作溫度、容器材料以及絲網(wǎng)本身的耐久性考慮，采用聚四氟乙烯絲網(wǎng)。第三章3.1 設(shè)計參數(shù)選擇3.1.1 設(shè)計壓力 筒體最高工作壓力為1.72MPa，根據(jù)化工容器設(shè)計得，設(shè)計壓力不應(yīng)低于安全閥的開啟壓力，通?？扇∪萜鞴ぷ鲏毫Φ?.051.10倍，所以取筒體計算壓力為=1.1P=1.101.892=1.9866MPa。3.1.2 設(shè)計溫度設(shè)計溫度為2053.1.3 主要材料選取根據(jù)GB150-1998表4-1，筒體材料選用Q235-C許用應(yīng)力為：t=105MPa根據(jù)JB/T4731,支座選用材料為Q235-B許用應(yīng)力為:t=99MPa根據(jù)GB/T 700規(guī)定，

17、地腳螺栓選用Q235-C，許用應(yīng)力為：t=105MPa根據(jù)HG/T 20592-2009鋼制管法蘭表，選用材料為Q345R鋼，許用應(yīng)力為：t=183MPa 3.2 容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.2.1 筒體厚度計算如下本容器需要100%無損探傷，根據(jù)化工容器設(shè)計得焊接接頭系數(shù)為0.90。查GB150-1998中表4-1，屈服極限強(qiáng)度，200下Q235-C的許用應(yīng)力為t=105MPa，筒體計算厚度見式（3-1）：=PcDi2t-Pc=1.986660021050.9-1.9866=6.374 mm (3-1)根據(jù)化工容器設(shè)計的 表3-10鋼板厚度負(fù)偏差可知，因為地?zé)崴械V物質(zhì)含量多，所以負(fù)偏差為0.6mm，

18、查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定中表7-1可知，鋼板厚度負(fù)偏差為2mm，則筒體的名義厚度見如下式： n=6.374+0.6+2=8.974mm 圓整后取名義厚度： n=10mm 3.2.2 封頭壁厚計算由標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表1，公稱直徑DN=Di=600，選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其型號代號為EHA，根據(jù)GB150-1998，計算橢圓形封頭計算厚度計算見式3-3=PcDi2t-0.5Pc=1.986660021050.9-1.98660.5=6.340mm (3-2)根據(jù)化工容器設(shè)計的 表3-10鋼板厚度負(fù)偏差可知，因為地?zé)崴械V物質(zhì)含量多，所以

19、負(fù)偏差為0.6mm，查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定中表7-1可知，鋼板厚度負(fù)偏差為2mm，則筒體的名義厚度見如下式： n=6.340+0.6+2=8.940mm 圓整后取名義厚度：n=10mm 。3.3 封頭結(jié)構(gòu)設(shè)計由Di2H-h=2 (3-3)得h=25 mm 筒體封頭的容積見表3-1查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表B.1 EHA和表B.2 EHA，橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積、質(zhì)量見表3-1表3-1 EHA標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭內(nèi)表面及、容積公稱直徑DN 總深度H 內(nèi)表面積 容積/ 重量/mm /mm A/ m2600 175 0.4374 0.0353

20、34.6 根據(jù)HG/T 20570.8-95氣液分離器設(shè)計圖立式絲網(wǎng)分離器筒體標(biāo)準(zhǔn)計算的筒體高度為如下：H=1883+150+89+300+150+300+50+2175=3222mm （3-4） 圖3-1 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭結(jié)構(gòu)圖3.4 法蘭，墊片，接管和螺栓（螺柱）的設(shè)計3.4.1 法蘭和接管的選型根據(jù)HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中，表8.2 3-3 PN10帶頸對焊鋼制管法蘭和附錄表D-5，查得各法蘭的尺寸和各法蘭的質(zhì)量見表3-2，法蘭結(jié)構(gòu)圖如圖3-2所示。 圖3-2 帶勁對焊法蘭結(jié)構(gòu)圖表3-2 法蘭尺寸參數(shù)圖3-2 法蘭結(jié)構(gòu)圖表3-2 法蘭尺寸參數(shù)名稱 公 鋼管 法 螺栓 螺 螺

21、栓 螺栓 法 法 質(zhì)稱 外徑 蘭 孔中 栓 數(shù)量 Th 蘭 法蘭頸 N 蘭 量 尺 法蘭 外 心圓 直 n 厚 高 kg寸 焊縫 徑 直徑 徑 度 A B S H1 R 度DN 外徑A D K L C H兩相 80 88.9 200 160 18 8 M16 20 105 105 3.2 10 6 50 4 進(jìn)口排液80 88.9 200 160 18 8 M16 20 105 105 3.2 10 6 50 4口排氣80 88.9 200 160 18 8 M16 20 105 105 3.2 10 6 50 4口液位10 17.2 90 60 14 4 M12 16 28 28 1.8 6

22、 4 35 0.5口壓力10 17.2 90 60 14 4 M12 16 28 28 1.8 6 4 35 0.5表口安全15 21.3 95 65 14 4 M12 16 32 32 2.0 6 4 38 1閥口排污15 21.3 95 65 14 4 M12 16 32 32 2.0 6 4 38 1口檢查200 219.1 340 295 22 8 M20 24 234 234 6.3 16 10 62 11.5口 根據(jù)HG/T 20609-2009鋼制管法蘭用金屬包覆墊片得各法蘭墊片的尺寸見表3-3。3-3 墊片尺寸（mm） 名稱 公稱直徑 內(nèi)徑D1 外徑D2 混合液進(jìn)口 80 10

23、9.5 142排液口 80 109.5 142排氣口 80 109.5 142壓力表口 10 28 46液位計口 10 28 46排污口 15 33 51安全閥口 15 33 51檢查口 200 237.5 284注：1：包覆金屬材料為純鋁板，標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 3880，代號為L3。2：填充材料為有機(jī)非石棉纖維橡膠板。3：墊片厚度均為3mm。3.4.3 螺栓（螺柱）的選擇根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) HG/T 20613-2007鋼制管法蘭緊固件表5.0.7-9和附錄中表A.0.1緊固件用于平墊片尺寸表得參數(shù)如表3-4，螺母，螺柱，平墊圈如圖3-3,3-4所示。表3-4 螺栓尺寸表 緊固件用平墊圈名稱 公稱 螺紋

24、螺柱長 d1 d2 H 質(zhì)量kg直徑混合液進(jìn)口 80 M16 90 17 30 3 144排液口 80 M16 90 17 30 3 144排氣口 80 M16 90 17 30 3 144壓力表口 10 M12 70 13 24 2.5 56液位計口 10 M12 70 13 24 2.5 56 排污口 15 M12 70 13 24 2.5 56安全閥口 10 M12 70 13 24 2.5 56檢查口 200 M20 105 21 37 3 252 3-3 螺栓螺母結(jié)構(gòu)圖 3-4 墊片結(jié)構(gòu)圖 3-4 墊片結(jié)構(gòu)圖 3.5 支座選型和支腿計算3.5.1 支座選型根據(jù)過程設(shè)備設(shè)計書的166-

25、167頁可知DN4001600mm，圓筒長徑比L/DNT (4-3)所以水壓試驗合格。4.1.2 開孔補強(qiáng)根據(jù)GB150的規(guī)定，當(dāng)設(shè)計壓力小于或等于2.5Mpa的殼體上開孔，兩個相鄰的開孔中心的間距大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管公稱直徑小于或等于89mm時只要接管最小厚度滿足書本過程設(shè)備設(shè)計書第161頁表4-15要求時就不另行補強(qiáng)。所以根據(jù)表和筒體參數(shù)不另行補強(qiáng)。容器采用的是標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，在封頭中心位置設(shè)置804.5 的內(nèi)平起接管。補強(qiáng)判別：根據(jù)書過程設(shè)備設(shè)計書第161頁表4-15要求，允許不另行補強(qiáng)的最大接管外徑為89mm。本孔外徑剛好等于89mm所以不另行補強(qiáng)。筒體的材料Q235-C設(shè)計

26、溫度205開孔處焊接接頭系數(shù)：=0.9筒體內(nèi)直徑：Di=600 mm筒體和封頭名義厚度：n=10mm同體積厚度負(fù)偏差：C1=0.6mm筒體腐蝕余量：C2=2 mm筒體許用應(yīng)力：t=105 MPa接管實際外伸長度：150mm接管實際內(nèi)伸長度：1mm接管厚度負(fù)偏差：Cn=2.6mm接管新材料（10號鋼）許用應(yīng)力：t=108 MPa補強(qiáng)的計算判別如下：開孔直徑： d=di+2C=本封頭開孔直徑d=D，補強(qiáng)圈在有效補強(qiáng)范圍內(nèi)。補強(qiáng)圈厚度計算如下：=A4D-d=-=為了制造方便，補強(qiáng)圈的名義厚度可以跟封頭名義厚度一樣，即=mm。4.2法蘭計算和校核設(shè)計溫度205設(shè)計壓力：1.892Mpa, 計算壓力：P

27、c=1.9866Mpa;法蘭連接尺寸如下：D=200mmDi=80mmDb=160mmg1=12mmg0=3.2mmh=30mmt=18mm螺栓M16，8只。1 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)HG/T20592-2009鋼制法蘭表4.0.1法蘭選用材料為Q345R。其許用應(yīng)力為：t=183MPa;2 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T700規(guī)定，地腳螺栓的材料選用35#鋼， 其許用應(yīng)力t=117MPa；3 墊片選用：根據(jù)書本過程設(shè)備設(shè)計書第143頁表4-11墊片選用表知：選用石棉橡膠板，Dgo=142mm ,Dgi=109.5mm ,=3mm4.2.1 墊片寬度計算根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB150-1998鋼制壓力容器表9-1知：可求墊片實際寬度

28、：N=Dgo-Dgi2=142-109.52=16.25mm (4-18)求得墊片密封基本寬度：b0=N2=16.252=8.125mm (4-19)求得墊片有效密封寬度：b=2.53b0=2.538.125=7.21mm (4-20)4.2.2 螺栓載荷計算 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB150-1998鋼制壓力容器表9-2得石棉橡膠板的（=3mm）y=11.0MPa,m=2。在常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力：b=117MPa在設(shè)計溫度下螺栓材料的許用應(yīng)力：bt=91MPa操作條件下的螺栓載荷計算如下：WP=4DG2Pc+2DGmbPc (4-21)=4127.5821.9866+2127.5827.211.986

29、6=48334.999N式中：DG=Dgo-2b=142-27.21=127.58mm (4-22)操作前螺栓的預(yù)緊載荷計算如下：Wa=DGby=127.587.2111=31771.68N (4-23) 螺栓強(qiáng)度校核 M16 螺栓的根徑d0=18mm ,Ab=4d02n=41828=2034.72 mm2操作狀態(tài)下，螺栓設(shè)計溫度計算，螺栓所需截面積為：AP=WPbt=48334.99991=531.15mm2預(yù)緊狀態(tài)下，羅算常溫度計算，螺栓所需截面積為：Aa=Wab=31771.68117=271.55 mm2因為AbApAa ，故螺栓強(qiáng)度足夠。4.2.3 總力矩計算預(yù)緊時總力矩為： Ma=

30、Wl3 其中 W=0.5Ab+Apb (4-24)=0.52034.72+531.15117=150103.40N 操作時總力矩計算如下：MP=FDlD+FTlT+FGlG (4-25)其中：FD=4Di2PC=48021.9866=9980.68N (4-26) FT=4DG2-Di2PC (4-27)=4127.582-8021.9866=15402.46N FG=WP-FT+FD (4-28)=48334.999-9980.68+15402.46=22951.86 N R=Db-Di2-g1=200-802-12=48mm (4-29)有因為：lD=R+0.5g0=48+0.53.2=4

31、9.60 mm （4-30）lG=Db-DG2=160-127.582=16.21 mm （4-31）lT=R+g1+l32=48+12+16.212=38.11 mm （4-32）總力矩為：MP=FDlD+FTlT+FGlG=9980.6849.6+15402.4638.11+22951.8616.21=1454079.13 Nmm 預(yù)緊時總力矩為： Ma=Wl3=150103.4016.21=2433176.03 Nmm 取法蘭計算力矩：M=MP或Maftf=2433176.03183189=2355932.35Nmm4.2.4 應(yīng)力計算與校核因為：g1g0=123.2=3.75，hDig0=3016=1.875查GB150-1998圖9-7得：f=1,再由圖9-5得無因次系數(shù)，F(xiàn)=0.4,由圖9-6得，V=0.01:有因為