毕业设计说明书专业化工设备维修技术课题名称纯净水系统常压设备设计学生姓名指导教师目录第一章绪论 (3)第二章纯净水设备流程图 (4)第三章设备明细 (5)第四章容器设计 (6)一、材料的选择 (6)不锈钢的牌号 (6)二、设计参数的确定 (7)压力的参数 (7)许用应力 (8)焊接接头系数 (8)厚度附加量 (8)强度计算 (9)原水箱的设计 (12)原水箱的开孔补强 (14)多介质过滤器的壁厚计算 (15)支座的选择 (16)盐箱的设计 (17)软化器的设计计算 (19)第五章: 操作说明 (20)总结 (20)文献 (22)绪论本设计是以纯净水过滤系统车间实测设备数据及参照车间净化水系统说明书为依据而进行设计。

通过此设计，可以使我们初步了解压力容器中的一些规定和设计的基本思路，以及在设计中应考虑注意的问题。

如：在设计中如果选取的零部件为非标准件或虽然是标准件，但其材料或工作条件不同应进行强度校核等问题。

第二，可以是我们对三年大学所学知识进行检验，并加深理解，为今后工作打下良好的基础。

化工设备是一门实践性和技术性都很强的专业课程，也是一门涉及多门学科、综合性很强的课程。

除了要求综合应用本专业的理论知识，还应根据自己对本专业的认识程度做出适当的调整和总结，还应加强动手能力的训练结合实训要求，广泛参与典型化工设备和压力容器的设计生产实践活动。

在生产实践中，要实现某种化工生产就需要有相应的机器和设备。

例如，对物料进行混合、分离、加热和化学反应等操作，就需要有混合搅拌设备、分离设备、传热和反应设备；对流体进行输送，就需要有管道、阀门和储存设备等。

因此，化工机器及设备是实现化工生产的重要工具，没有相应的机器和设备，任何化工生产过程都将无法实现。

压力容器的设计使用寿命问题一直是我国的设计单位和设计者尽量避免涉及和回避的问题，其主要表现在以下两个方面：首先，受技术条件、管理体制和人员观念等因素的制约，设计者对压力容器的设计使用寿命大都不愿或难以给出准确的预报值，从而导致压力容器超期服役现象的存在；其次，由于缺乏相关标准和法规条文对超期服役的压力容器进行必要的规定和限制，使得其使用和检验缺乏有效的依据，处理不好客观上会造成重大的安全隐患。

但由于种种原因，压力容器的设计使用寿命问题一直没有得到应有的重视。

事实上，压力容器的设计使用寿命应该由设计者在图样上标注，设计者在设计时应考虑到影响容器使用寿命的因素，主要有：★材料的力学性能如高温蠕变和高温断裂对时间的依赖性；★腐蚀裕量中包含的设计寿命因素；★载荷如周期性载荷等的时间性；★违规操作或恶劣环境等非正常因素。

因此，正确的设计途径应是：设计者在确定容器设计使用寿命的基础上，充分地考虑以上四个因素的影响，合理地选择材料、确定腐蚀裕度、提出制造、检验和操作要求等等。

我们这一课题主要研究常压容器的设计与连接安装，我们负责设计纯净水系统的原水箱、原水泵、多介质过滤器、盐箱、软滑装置以及相关附件的连接（阀门、压力表等）。

第二章纯净水设备流程图第三章设备明细1．原水箱数量1台规格3立方米材料Co18ni9ti2. 原水泵数量一台型号WB120/1853 多介质过滤器数量1个规格直径750X1850材料Co18ni9ti4 软化器数量1个规格直径600X1850材料Co18ni9ti5 盐箱数量1个规格直径610X1150材料Co18ni9ti第四章容器的设计压力容器的设计不仅对生产的顺利进行有直接影响，而且也涉及到操作人员的生命安全，因此，是一项非常慎重的工作，必须遵照国家有关压力容器的设计、制造和使用等方面的各项规定，本章的设计任务是对常压容器的合理选材及强度计算。

本章所设计的压力容器设计计算公式、各项参数、制造要求以及检验标准均与GB 150—1998《钢制压力容器》保持一致。

一、材料的选择根据毕业设计的课题，我们主要对常压容器和低压容器进行材料的选择，我们设计的材料主要以不锈钢为主，参照《不锈钢选材和使用设计指南》为依据，《不锈钢选材和使用设计指南》介绍如下：不锈钢牌号作为一种材料，特殊意义的不锈钢时常要被查阅。

实际上有50个以上不锈钢牌号。

通常有三类方法用来对不锈钢编号。

即：1、冶金组织；2、AISI编号体系：以200、300和400系列编号；3、统一数字代号体系，该体系是由美国试验与材料协会（ASTM）和美国自动车工程师协会（SAE）制定的，适用于所有通用的金属和合金。

下面对这些分类作一说明。

表1-表达按照冶金组织──奥氏体、铁素体、马氏体、沉淀硬化和双相型列出了各种了各种不锈钢。

奥氏体不锈钢含铬和捏的以300系类标记，含有铬、镍和锰的钢以200系类标记。

奥氏体类不锈钢具有不同的成份和性能，但是具有许多通用的特性。

他们可以用冷加工硬化，但是不能热处理硬化。

在退火状态，所有的钢基本显示非磁性，但是有些钢可以通过冷加工变为轻微磁性。

他们具有极好的耐腐蚀性能，非常好的加工性，通过冷加工可以提高强度。

304型（通常称为18-8不锈钢）是最广泛使用的奥氏体类钢，他的名义成份是铬18-镍8。

铁素体不锈钢是纯铬400系类钢，不能通过热处理硬化，而通过冷加工只能得到中等程度的硬化。

他们带有磁性，具有很好的延展性和耐腐蚀性及抗氧化性。

430型是通常使用的铁素体类不锈钢。

马氏体类不锈钢是纯铬400系钢，能够通过热处理硬化。

他们带有磁性。

他们在中等介质中耐腐蚀。

他们具有较好的延展性，有些钢可以通过热处理使抗拉强度超过1379MPa。

410型是通常使用的马氏体类钢。

沉淀硬化类不锈钢是铬──镍类钢，有些钢含其他合金元素，例如铜或铝。

他们可以通过固溶处理和时效被硬化以达到高强度。

双相不锈钢具有典型的大约相等的奥氏体和铁素体相的退火组织，虽然没有正式确定，通常认为，较少的相至少会有30﹪（按体积）。

双相不锈钢提供的一些优越性超过普通的奥氏体不锈钢。

双相钢牌号具有高的抗氯化物应力腐蚀破裂能力，具有极好的抗点腐蚀和裂缝腐蚀能力，并表现出比普通的牌号具有大约两倍的屈服强度。

329型和2205型是典型的双相钢。

SUS321不锈钢-0Cr18Ni9Ti 不锈钢 在304钢种里添加碳稳定化元素Ti ，抑制晶界敏锐化，在敏锐化区间（450 ℃～850 ℃）使用为目的开发，添加Ti 之后缺陷（inclusi ）根据以上所述我们最后选定“SUS321不锈钢-0Cr18Ni9Ti 不锈钢”。

二、设计参数的确定压力参数①工作压力w p指在正常工作情况下，容器底部可能达到的最高压力，也称为最高工作压力。

ＰＷ≤6kg/c ㎡②计算压力c p指相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。

通常情况下，计算压力p 等于设计压力p 加上液柱静压力Ｐ液（即c p ＝p ＋p 液），当元件所承受的液柱静压力小于５﹪设计压力时，可忽略不计，此时计算压力即为设计压力。

③设计压力p是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不得低于工作压力。

实际计算时可以按《压力容器安全技术监察规程》等有关规定来确定相应的设计压力。

Ｐ≤6kg/c ㎡许用应力[]t σ许用应力是容器壳体，封头等受压元件的材料许用强度，它是根据材料各项强度性能指标分别除以相应的标准中所规定的安全系数来确定的。

计算时必须合理选择材料的许用应力。

为了计算中取值方便和统一，ＧＢ１５０给出了钢板、钢管、锻件以及螺栓材料在设计温度下的许用应力值。

在强度计算时，许用应力值可从表３－６表３－９（化工设备书中，以下资料中表格都为化工设备课本中）中查取。

当设计温度低于２０℃时取２０℃时的许用应力。

材料为低合金钢所以许用应力取σb ／3.0，σs/1.6的最小值． 焊接接头系数ϕ通过焊接制成的容器，其焊缝是比较薄弱的。

这是因为焊缝中可能存在夹渣、气孔、裂纹、未焊透而使焊缝及热影响区的强度受到削弱，因此，为了补偿焊接时可能出现的焊接缺陷对容器强度的影响，引入了焊接接头系数ϕ，它等于焊缝金属材料强度与母材强度的比值，反映了焊缝区材料强度的削弱程度。

影响焊接接头系数ϕ的因素较多，按照规定主要是根据受压元件的焊接接头形式及无损检测的长度比例来确定。

活性炭过滤器设计用双面焊对接接头局部无损检测ϕ＝0.85。

厚度附加量c按照计算分工得到的容器厚度，不仅要满足强度和刚度的要求，而且还要根据实际制造和使用情况，考虑钢材的厚度负偏差及介质对容器的腐蚀。

因此，在确定容器厚度时，需要进一步引入厚度附加量。

厚度附加量由两部分组成，即c ＝1c ＋2c式中c 是厚度附加量，1c —是钢板或钢管的厚度负偏差，2c —腐蚀裕量。

当钢材厚度负偏差不大于0.25㎜,且不超过名义厚度的6﹪时，负偏差可以忽略不计。

由于容器多与工作介质接触，为防止由于腐蚀、机械磨损而导致厚度削弱减薄，需要考虑腐蚀裕量。

对于不锈钢制容器，当介质的腐蚀性极微时，可取腐蚀裕量2c＝０。

压力容器的公称直径、公称压力在设计过程中，选用标准的零部件仅有公称直径一个参数是不够的。

因为公称直径相同的零部件若工作压力同的话，它们的厚度等几何尺寸就不同。

因而，把压力容器所承受的压力范围分成若干个标准压力等级，称为压力，以ＰＮ表示，并将其作为选用标准零部件的另一个基本参数。

目前中国制定的压力等级分为常压、0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4（单位均为MＰa）。

选用容器零部件时，必须将操作温度下的最高操作压力（或设计压力）调整为所规定的某一公称压力等级，然后再根据DN与PN选定该零部件的尺寸。

强度计算:为了保证筒体的安全，根据强度第一理论（最大主应力理论），应使筒体上的最大应力，即环向应力σ2≤筒体材料在设计温度下的需用应力[σ]t,所以，筒体的强度为σ2=pD/2δ≤[σ]t式中 p—设计压力，MPa；δ—圆筒的厚度，mm；D—圆筒的中径，即圆筒平均直径，Ｄ＝（Ｄo ＋Ｄi）/2，mm；Ｄo—圆筒外径，mm；Ｄi—圆筒内经，mm。

上式是薄壁圆筒体仅考虑在内p作用下的强度条件，另外，实际应用时还需要考虑影响强度条件的其他因素，如材料、制造、腐蚀等。

钢制压力容器的筒体大多是用钢板卷焊而成，由于焊接加热过程中，对焊缝金属组织产生不利影响，同时焊缝处存在着夹渣、气孔、未焊透等焊接缺陷及内应力，使得焊缝及其附近金属的强度比钢板本体的强度略低，所以，要将钢板的许用应力乘以一个小于1的数字φ,φ称为焊接接头系数，以弥补焊接时可能出现的强度削弱。

于是，上式可写成pD/2δ≤[δ]tφ此外，工艺计算中一般以筒体内径Ｄi为基本尺寸，在制造过程中也多用筒体内径作为直径方向的测量参数，故用内径Ｄi 更为方便。

将Ｄ=（Ｄi+δ）代入上式得p（Ｄi+δ）/2δ≤[σ]tφ解出式中δ，同时根据GB150—1998的规定，确定筒体厚度的压力为计算压力pc 故内压薄壁圆筒体的计算厚度δ为δ=pc Ｄi/(2[σ]tφ-p c)此公式的适用范围为pc≤0.4[σ]t。