注册机械工程师资格考核认定测试培训班
过程装备
前言
国际标准化组织认定----人类社会经济活动中的全部产品分为:
硬件产品（hardware）
软件产品（software）
流程性材料产品（processed material）
服务型产品（service）
硬件产品……以固体（金属、非金属）形态为主的材料。
流程性材料产品……以流体（气、液、粉粒体等）形态为主的材料。
过程工业
■改变流程性材料的物理和化学性能为主要目标的加工业，加工制造流程性材料产品的产业。过程工业是现代国民经济的支柱产业之一。例如：
石油炼制（常减压、催化裂化、重整）、化学过程（加氢裂化、乙烯、PTA）、合成纤维、塑料、化肥（合成氨、尿素合成、碳酸氢氨等等）、精细化工……
煤化工、煤液化、甲醇、聚乙烯醇……
食品加工、制冷过程、材料加工过程、城市给排水，煤气、天然气……
过程装备
?是实现过程工业生产的硬件。与一般机械设备不同，它与传热过程、传质过程、流动过程、反应过程等紧密相关。
?国家高技术研究发展计划（863计划）确定的6个高技术领域为信息技术、生物和现代农业技术、新材料、先进制造与自动化技术、能源技术和资源环境技术。
世界范围高技术之一……
?世界上发达国家将“先进制造技术”列为优先发展的战略性高技术之一?先进制造技术主要包括
硬件产品的先进制造技术
流程性材料产品的先进制造技术
《先进制造技术》的理论基础硬件产品流程性材料产品
固体力学
机械机构学电工、电子学信息技术科学固体力学
机械学
电工、电子学信息技术科学
材料学加工学热处理学化学
流体力学
热力学
化学工程与工艺学
流程性材料产品的先进制造技术?过程原理与技术
?成套装置流程技术
?过程装备技术
?过程控制技术
成套过程装置----
组成过程工业的工作母机群，是一个独立的密闭连续系统。该成套系统包括一系列的过程
设备和过程机器：见下图
成套过程装置----
流程性材料原料
管道过程设备
阀门过程机器
仪表控制
流程性材料产品
国内大型石油化工装置
107页过程装备－过程设备及流体机械
?4.3过程设备及流体机械设计
?过程设备：指容器（真空、常压、压力）等静止设备。反应设备、换热设备、分离设备、储存设备等。是设计院非标准设备设计主要工作。
?流体机械：指动设备。如泵（离心泵）；压缩机（离心压缩机）、鼓风机、离心机、过滤机等。是过程装备中需要选型和研究改进的主要设计内容。
过程设备
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压力容器：承受气态或液态介质压力的密闭容器。压力容器的结构与一般容器相似，但配备有安全装置。
容器结构：容器主体部分由几个不同形状的回转壳体即（受压元件：圆筒形壳体、椭圆形壳体、半球形壳体、圆锥形壳体等）组合而成；再加上辅助（非受压）的连接件、支承件等构成容器总体。
典型的容器结构容器由筒体、封头和通用零部件组成。其中通用零部件包括：接管、支座、人（手）孔及其他附件
P107
压力容器的分类
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?分类的目的：按不同目的有不同分类
1）按壁厚分类
2）按承压性质分类
3）按（内压容器的）压力等级分类
4）按壁温分类
5）按结构材料分类
6）按安全管理（容规）分类
?按壁厚分类
容器类别特征
薄壁容器外径与内径之比K=D o/D i≤1.2
壁厚与直径之比δ/D i≤0.1
器壁应力为两相应力
厚壁容器外径与内径之比K=D o/D i＞1.2
器壁应力为三相应力
按承压性质分类
容器类别特征
内压容器内部压力大于外部压力
（p i＞p0）
外压容器外部压力大于内部压力
（p0＞p i）
（真空容器）内部压力小于外界大气压
（p i＜0.1MPa绝压）
?标准大气压：0.101325MPa（A）
工程上：
?环境大气压取：0.1MPa（A）绝压
也就是0 MPa（G）表压
?工程大气压：0.098067MPa（A）
?真空：负的表压（－），绝对值为真空度?全真空：零绝对压力为全真空
也就是0 MPa（A）绝压
压力容器的分类－3
?按（内压容器的）压力等级分类
分类代号工作压力范围/ MPa（G）
低压容器L0.1≤p＜1.6
中压容器M 1.6≤p＜10
高压容器H10≤p＜100
超高压容器U p≥100
注：表中压力为表压。在《压力容器安全技术监察规程》中以容器设计压力划分。
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往复活塞式压缩 往复活塞式压缩机用途非常广泛。在石油、化工、天燃气的加工、输送及其它工业部门中占有相当重要的地位。因为往复活塞式压缩机与其它类型压缩机相比，有其独特的优点： 1．压力范围广，从低压到高压都适用； 2．热效率较高； 3．适应性强，排气量可在较广泛的范围内变化； 4．对制造压缩机的金属材料要求不苛刻。 但这种压缩机也有其缺点，如外形尺寸及重量大，结构复杂，易损件多，安装及基础工作量大，气流有脉动，运转中有震动等。一般使用于中、小流量及压力较高的情况。目前在我国，往复活塞式压缩机的应用仍然是最广泛的。 往复活塞式压缩机的基结构，其组成大致可分为三部分： 1．基本部分：包括机身、中体、曲轴、连杆、十字头等部件。其作用是传递动力.联接基础与气缸部分。 2．气缸部分：包括气缸、气阀、活塞、填料以及安置在气缸上的排气调节装置等部件。其作用是形成压缩容积和防止气体泄漏。 3．辅助部分：包括冷却器、缓冲器、液气分离器、滤清器、安全阀、油泵、注油器及各种管路系统，这些部件是保证压缩机正常运转所必需的。 活塞式压缩机的发展趋向是： 1．高压、高速、大容量。对于一些化工企业而言，提高压力可以提高合成效率，所以相应的压缩机工作压力也不断提高。如合成氨用的压缩机工作压力达到60Mpa及100Mpa,合成聚乙稀的压力已达350Mpa 。 高转数.短行程结构的应用，节约使用机器占地面积及金属制造的消耗量。大型压缩机的转速一般为250—500转/分，中型为500—1000转/分，小型为1000—3000转/分。 目前常压进气时的单机容量最大为333m3/分。提高容量的主要途径是运用离心式或回转式压缩机与活塞式压缩机串联运行。 2．提高效率和延长使用期限。压缩机是一种消耗巨大的能量机器，如1000台排气压力为9kg/cm2 .排气量为20 m3/分的压缩机，就需12.5万千瓦的动力。因此，注意提高其效率5—10 % ，是完全有可能做到的。 活塞式压缩机的绝热效率，一般应在下列范围内： 大型：80—85 % ；中型：70—80 % ；小型：65—70 %。
第一章 设计参数的选择 1.1设计参数 形式：卧式椭圆形封头储罐 材料：16MnR 设计压力：0.78MPa 设计温度：60℃ 全容积：7.5m3 介质名称：硫化剂 介质特性：强氧化性，毒性，不易燃 第二章 容器强度的计算与校核 2.1筒体与封头的厚度计算 2.1.1筒体厚度 由于该容器存储介质具有中毒毒性，熔点195℃，不易燃。所以该容器的焊缝采用双面全融透对接接头结构，对该储罐进行局部探伤，所以取焊缝系数0.85φ=。 根据长径比/2~6L D =最为合适，取/4L D =，则4L D =。 则： 2 2 2 224244324i i i i i D D V D L V D D ππ π??=+=?+??? ???封头 所以： 3 3 7.5130112 i i i D D D mm ππ=+ ?= 查钢板卷焊筒体，规定用筒体内径作为公称直径系列尺寸表，圆整为1300i D mm =。查JBT4737-95椭圆形封头表1得在封头厚度在6mm 时的3 =0.3208m V 封，总深度 350H mm =，代入原式反算： 7.5 1.6920.320851704L L mm π =?+??= 则：
/ 5.167/1.3 3.97i L D ==在区间2~6之间，符合要求。 计算厚度[]0.781300 3.51821700.850.78 2c i t c P D mm P δδ???= = =??-- 钢板或钢管厚度负偏差1C 应按相应钢材标准名义厚度的规定选取。当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm ，且不超过名义厚度的6%时，可取1=0mm C 。由于GB 6654《压力容器用钢板》规定压力容器专用钢板厚度的厚度负偏差不大于0.25mm ，因此使用该标准中钢板厚度超过5mm ，可取1=0mm C 。 根据腐蚀速率直接选取2C ：材料属于单面腐蚀取2=2mm C 。 则： 筒体设计厚度2 3.5182 5.518d C mm δδ=+=+= 筒体名义厚度1=+ 5.51806n d C mm δδ+?=++?= 2.1.2封头厚度 选用标准椭圆形封头，其形状系数12162i i D K h ????= +=?? ????? ，封头采用钢板整体冲压而成，焊接接头系数取 1.0φ=，故封头计算壁厚： []10.781300 2.99217010.50.78 20.5c i t c kP D mm P δδ????= = =??-?- 取22h C mm =，则封头设计厚度2 2.992 4.99d C mm δδ=+=+= 同上取10h C mm =，则封头名义厚度1 4.990 4.99hn d C mm δδ≥+=+= 考虑常用钢板的规格和材料采购和焊接上的方便，可取封头壁厚与筒体厚度相同 6hn mm δ= 2.1.3液压试验应力校核 试验压力[][] 170 1.25 1.250.780.975170 T c t P P MPa σσ=??=?? = (或由用户输入)
哈工大机械设计课程设计-带式运输机-二 级齿轮
一、传动装置的总体设计 (一)设计题目 课程设计题目：带式运输机传送装置 1.设计数据及要求： 设计的原始数据要求： F=2200N；d=250mm；v=0.9m/s 机器年产量：小批量；机器工作环境：清洁； 机器载荷特性：平稳；机器最短工作年限：6年2班。 2.传动装置简图： （二）选择电动机 1.选择电动机的类型
根据参考文献[2]，按工作要求和工作条件选用Y 系列三相笼型异步电动机。全封闭自扇冷式结构，电压为380V 。 2.选择电动机的容量 工作机的有效功率为： KW kW Fv W 98.11000 9 .000221000 P =?= = 从电动机到工作机传送带间的总效率为： 2421234ηηηηη∑ = 式中：1234ηηηη、、、分别为联轴器、轴承、齿轮传动、卷筒的传动效率。联轴器选用弹性联轴器，轴承为角接触球轴承，齿轮为8级精度齿轮，由参考文献[2]表9.1取 。则： 所以电动机所需要的工作功率为： 3.确定电动机转速 按参考文献[2]表9.2推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比 ，而工作机卷筒轴的转速为： 所以电动机转速的可选范围为： 符合这一范围的同步转速有750 r/min 、1000 r/min 、1500 r/min 三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000r/min 的电动机，另需要其中电机工作所需额定功率：ed d P P ≥。
根据电动机类型、容量和转速，由参考文献[2]表15.1以及有关手册选定电动机型号为Y132S-6。其主要性能如下表： 电动机型号额定功率/kW 满载转速/(r/min) 起动转矩 额定转矩 最大转矩 额定转矩 Y132S-6 3 960 2.0 2.0 由参考文献[2]表15.2查得电动机的主要安装尺寸及外形尺寸如下： 型号H A B C D E F×GD G K Y132S 132 216 140 70 38 80 10×8 33 12 ---- b b1 b2 h AA BB HA L1 ---- 280 210 135 315 60 200 18 475 （三）计算传动装置的总传动比 1.总传动比i 为： 2．分配传动比： 考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相接近，取i i ⅠⅡ =1.4，故： （四）计算传动装置各轴的运动和动力参数 1.各轴的转速 Ⅰ轴 Ⅱ轴 Ⅲ轴 卷筒轴 2.各轴的输入功率
目录 一、课程设计任务书---------------------------------------------3 1、题目-----------------------------------------------------------------3 2、设计参数及要求--------------------------------------------------3 3、设计任务-----------------------------------------------------------4 二、夹套好氧发酵罐的结构------------------------------------------4 1、夹套好氧发酵罐的功能和用途--------------------------------4 2、发酵罐的反应条件-----------------------------------------------4 三、计算及说明----------------------------------------------------4 1、罐体和夹套的设计-----------------------------------------------4 （1）罐体和夹套的设计结构-----------------------------------4 （2）罐体几何尺寸计算-----------------------------------------5 （3）夹套几何尺寸计算-----------------------------------------5 （4）罐体及夹套的强度计算及稳定性校核-----------------6 （5）水压试验校核-----------------------------------------------8 2、搅拌器的设计-----------------------------------------------------8 （1）搅拌器的类型及应用场合--------------------------------9 （2）搅拌器的计算-----------------------------------------------9 3、发酵罐的传动装置----------------------------------------------10 （1）电机的选取-------------------------------------------------11 （2）减速机选择-------------------------------------------------11 （3）选择凸缘法兰----------------------------------------------11
机械设计试卷
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 华东交通大学2012—2013学年第一学期期中考试卷 试卷编号： （B ）卷 机械设计 课程 课程类别：必 考生注意事项：1、本试卷共6页，总分100分，考试时间120分钟。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。 一、选择填空题(每题 2 分，共40分) 1、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很多方法，例如__________。 （1）增加拧紧力 （2）增加扳手力臂 （3）使用测力矩扳手或定力矩扳手 2、螺纹联接防松的根本问题在于__________。 （1）增加螺纹联接的轴向力 （2）增加螺纹联接的横向力 （3）防止螺纹副的相对转动 （4）增加螺纹联接的刚度 3、普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间____________。 （1）沿轴向固定并传递轴向力 （2）沿轴向可作相对滑动并具有导向作用 （3）沿周向固定并传递力矩 （4）安装与拆卸方便 承诺：我将严格遵守考场纪律，知道考试违纪、作弊的严重性，还知道请他人代考或代他人考者将被开除学籍和因作弊受到记过及以上处分将不授予学士学位，愿承担由此引起的一切后果。 专业 班级 学号 学生签名：
4、普通平键联接如不能满足强度条件要求时，可在轴上安装一对普通平键，使它们沿圆周相隔_________。 （1）90°（2）120°（3）135°（4）180° 5、平带、V带传动主要依靠___________传递运动和动力。 (1)带的紧边拉力（2）带和带轮接触面间的摩擦力（3）带的预紧力 6、带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为___________。 （1）带的材料不符合虎克定律（2）带容易变形和磨损 （3）带在带轮上打滑（4）带的弹性滑动 7、一般闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是___. （1）齿面点蚀（2）轮齿折断（3）齿面磨粒磨损（4）齿面胶合 8、设计一对材料相同的软齿面齿轮传动时，一般使小齿轮齿面硬度HBS1和大齿轮齿面硬度HBS2的关系为。 （1）HBS1
目录 设计题目及工艺参数---------------------------------------------------1 一、换热器的分类及特点---------------------------------------------------2 二、结构设计-------------------------------------------------------------5 1、管径及管长的选择---------------------------------------------------5 2、初步确定换热管的根数n和管子排列方式-------------------------------5 3、筒体内径确定-------------------------------------------------------5 4、浮头管板及钩圈法兰结构设计-----------------------------------------6 5、管箱法兰、管箱侧壳体法兰和管法兰设计-------------------------------7 6、外头盖法兰、外头盖侧法兰设计---------------------------------------7 7、外头盖结构设计-----------------------------------------------------8 8、接管的选择--------------------------------------------------------------------------------------8 9、管箱结构设计-------------------------------------------------------8 10、管箱结构设计------------------------------------------------------8 11、垫片选择----------------------------------------------------------9 12、折流板------------------------------------------------------------------------------------------9 13、支座选取----------------------------------------------------------10 14、拉杆的选择--------------------------------------------------------13 15、接管高度（伸出长度）确定------------------------------------------13 16、防冲板------------------------------------------------------------13 17、设备总长的确定----------------------------------------------------13 18、浮头法兰---------------------------------------------------------------------------------------14 19、浮头管板及钩圈----------------------------------------------------14 三、强度计算--------------------------------------------------------------14 1、筒体壁厚的计算-----------------------------------------------------14 2、外头盖短节，封头厚度计算-------------------------------------------15 3、管箱短节、封头厚度计算 --------------------------------------------16 4、管箱短节开孔补强的核校 --------------------------------------------16 5、壳体压力试验的应力校核---------------------------------------------16 6、壳体接管开孔补强校核-----------------------------------------------17 7、固定管板计算-------------------------------------------------------18 8、无折边球封头计算 --------------------------------------------------19 9、管子拉脱力计算-----------------------------------------------------20 四、设计汇总-----------------------------------------------------21 五、设计体会--------------------------------------------------------------21 参考文献--------------------------------------------------------------22
塔器及塔内件介绍 一、塔器 1.塔器：是进行气相和液相或液相和液相间物质传递的设备。 2.塔器的分类：按结构分板式塔和填料塔两大类。 3.板式塔：内设有一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式与塔板上液层相接触进行物质传递。可根据气液操作状态分为鼓泡式塔板，如浮阀、泡帽、筛板等塔板和喷射式，如网孔、舌形等塔板。又可以根据有无降液管分为溢流式塔板（泡帽等）和穿流式（穿流式栅板和穿流式筛板等）。 4.填料塔：内装有一定高度的填料，液体沿填料自上向下流动，气体由下向上同液膜逆流接触，进行物质传递。常应用于蒸馏、吸水、萃取等操作中。根据结构特点分为乱堆填料（阶梯环、鲍尔环等颗粒填料）和规则填料（网波纹填料和波板纹填料） 5.填料塔的结构特点 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。 塔设备有许多种类型，塔设备是化工、石油化工和炼油生产中最重要的设备之一。它可使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中
化工单元过程及设备课程设计-- 精馏
化工单元过程及设备课程设计 目录 前言 (2) 第一章任务书 (3) 第二章精馏过程工艺及设备概述 (4) 第三章精馏塔工艺设计 (6) 第四章再沸器的设计 (18) 第五章辅助设备的设计 (26) 第六章管路设计 (32) 第七章塔计算结果表 (33) 第八章控制方案 (33) 总结 (34) 参考资料 (35)
前言 本课程设计说明书包括概述、流程简介、精馏塔、再沸器、辅助设备、管路设计和控制方案共七章。 说明书中对精馏塔的设计计算做了详细的阐述，对于再沸器、辅助设备和管路的设计也做了说明。 鉴于设计者经验有限，本设计中还存在许多错误，希望各位老师给予指正。 感谢老师的指导和参阅！
第一章概述 精馏是分离过程中的重要单元操作之一，所用设备主要包括精馏塔及再沸器和冷凝器。 1．1精馏塔 精馏塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板或填料，塔中部适宜位置设有进料板。两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中的组分得到高程度的分离。 简单精馏中，只有一股进料，进料位置将塔分为精馏段和提馏段，而在塔顶和塔底分别引出一股产品。精馏塔内，气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加，塔顶最低，塔底最高。 本设计为筛板塔，筛板的突出优点是结构简单、造价低、塔板阻力小且效率高。但易漏液，易堵塞。然而经长期研究发现其尚能满足生产要求，目前应用较为广泛。 1．2再沸器 作用：用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内气液两相间的接触传质得以进行。 本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管壳式换热器。液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程内的载热体供热。 立式热虹吸特点： 1.循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。
扬州大学能源与动力工程学院 泵站电气设备 实 习 报 告 专业：热能与动力工程 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 实习日期：
目录 一、序言 (2) 二、实习站点概况 (3) 三、实习目的、内容及纪律要求 (7) 四、实习行程安排 (10) 五、实习感言 (10)
序言 为了让我们对泵站电气设备课程理论知识有更深的印象与了解，学院安排我们进行了一次泵站电气设备实习，由葛老师和薛老师带领我们全班同学到一些大型泵站、电气设备开关厂进行参观学习。实习时间不长，只有一周,但在短短一周时间内我们不但参观了扬州的一些电气设备公司，还到了宿迁、徐州等，在省内从扬州由南往北行驶在南水北调的路途上，车程历经九百多公里，走过快速的高速，也遇过颠簸的泥路，在平坦与坎坷中我们愉快得度过了一周的实习。期间我们聆听了站内、厂内诸位负责人或技术员的关于电气设备的精彩讲解，并走进生产车间亲身经历电气设备的生产过程，不仅使眼界大为开阔,知识极大增长,对本专业的信心和兴趣也极大提高,可谓受益匪浅。 紧张而又布满乐趣的专业实习在不知不觉中过去了。专业实习是在我们完成热能与动力工程专业基础课和专业主干课程的学习之后,综合运用相关专业知识的重要实践性环节,是热能与动力工程专业学习的一个有机组成部分，专业实习使我们获得一些课本中无法学到的专业知识和生产技能.是进行理论联系实际和培养劳动观念的重要环节化。 实习就是在实践中学习，向水平高的师傅学习，学习同事的优点，取长补短，才能学得更深更扎实，而不是局限于“纸上谈兵”。通过这次实习，使我加深了对专业的熟悉，了解了本专业的研究内容，知道本专业是有前途的，增加了学好这门专业的信心，明确了自己将来的发展奋斗目标，完成本科学业后，考研继续深造。 小小的一本实习报告固然无法承载我的所有收获和感受，但作为我大学生涯中一次不平凡的经历，必将有着重要的作用。实践是真理的检验标准，通过这次实习，我了解到很多工作常识，也得到意志上锻炼，有辛酸也有快乐，这是我大学生活中的又一笔宝贵的财富，对我以后的学习和工作将有很大的影响。
第一章塔内件的选型 (2) 1.2 液体分布器的选型 (3) 1.3 液体再分布器 --—升气管式液体再分布器 (5) 1.4 填料支承装置 --- 驼峰支撑 (6) 1.6气体和液体的进出口装置设计........................................................................ 1.6.1 气体和液体的进出口直径的计算........................................................ 1.7 接管法兰尺寸................................................................................................... 1.8塔体人孔设置及选型........................................................................................ 1.9裙座的选择........................................................................................................ 1.11 开孔补强......................................................................................................... 1.11.1接管补强............................................................................................... 1.11.2人孔补强............................................................................................... 第二章填料塔的机械设计............................................................................................ 2.1 填料塔机械设计简介....................................................................................... 2.2塔机械性能设计基本参数................................................................................ 2.2.1 塔设计地区状况.................................................................................... 2.2.2 塔的设计参数...................................................................................... 2.2.3 塔的危险截面的确定............................................................................ 2.3按设计压力计算塔体和封头的壁厚................................................................ 2.4设备质量载荷的计算........................................................................................ m ....................................................................... 2.4.1 塔壳体和裙座质量01 m ............................................................................. 2.4.2 塔内填料的质量02 2.4.3 平台扶梯的质量 m ............................................................................. 03 2.3.4 操作时物料的质量 m ......................................................................... 04 2.4.4 塔附件的质量........................................................................................ 2.4.5 塔设备各种质量.................................................................................... 2.5风载荷与风弯矩的计算.................................................................................... 2.4.1 塔设备的分段........................................................................................ 2.4.2 各段的风载荷........................................................................................
《机械工程基础》课程综述 一、课程基本情况 《机械工程基础》课程是在课改改过程中将《工程力学》和《机械设计》进行高度浓缩与提炼而整合的结果。该课程是机械工程学科的基础，是机械类及近机类各专业必修的一门专业基础课。它主要研究常用机构和传动装置以及通用零件的工作原理、运动特性、承载能力、结构特点、材料选择、标准和规范等方面的内容。以《机械制图》为前导，利用《机械制图》中的识图和绘图能力，最终把设计对象用图样表示出来。本课程还为后续《机械制造工艺》、《机械设备修理工艺》《模具设计与制造》等课程提供一般性的机械常识和机械设计方法。 二、课程的基本理念 1、坚持以高职教育培养目标为依据，遵循“结合理论联系实际，以应知、应会”的原则，以培养锻炼职业技能为重点。 2、注重培养学生的专业思维能力和专业实践能力。 3、把创新素质的培养贯穿于教学中。采用行之有效的教学方法，注重发展学生专业思维和专业应用能力。 4、培养学生分析问题、解决问题的能力。 三、课程目标 通过本课程的学习，使学生获得正确分析、使用和维护机械的基本知识、基本理论及基本技能，初步具备运用手册设计简单机械的能力，为学习有关专业机械设备课程以及参与技术改造奠定必要的基础。 1、知识目标：
（1）掌握应用平衡方程对实际结构进行外力分析和计算，掌握构件内力、应力和变形的计算方法和规律。 （2）熟悉和掌握机械传动、常用机构及轴系零件的基本知识、工作原理和应用特点。 （3）具备机械零件和简单部件（如减速器）的设计能力。 2、能力目标： (1) 逐步增强学生参与工程实践的基本技能。 (2) 逐步培养学生分析问题和解决问题的能力。 (3) 培养学生在生活中的观察能力。将课本知识和生活、生产实践结合起来。 (4) 养成踏实、严谨、进取的品质及独立思考的学习习惯。 3、素质目标： （1）通过课程的学习，使学生了解我国人民在机械历史上的巨大贡献，激发学生强烈的民族自尊心和自信心，形成对国家、民族的责任感，进而培养爱国主义情感。 （2）认识到我国机械设计与世界发达国家的差距，增强学生的国际竞争意识。 （3）感受机械设计成果的美感，培养学生运用知识进行创新设计的能力，并以此增强学生的审美情趣。 （4）培养学生树立崇尚科学精神，坚定求真、求实的科学态度，形成科学的人生观、世界观。 （5）在以实际操作为主的项目教学过程中，锻炼学生的团队合作能力；采用项目化教学，按项目的不同采用任务驱动、项目导向等教学模式，培养专业技术交流的表达能力；制定工作计划的方法能力；获取新知识、新技能的学习能力；解决实际问题的工作能力。
目录 1 概论 (1) 1.1 过程设备设计课程设计的目的和内容 (1) 1.2 过程设备设计课程设计的步骤 (1) 2 管壳式换热器的机械设计 (2) 2.1 概述 (2) 2.2 管壳式换热器结构设计及材料选用 (4) 2.3 管壳式换热器的受力分析和强度计算 (10) 2.4 管壳式换热器标准及基本参数 (12) 2.5 管壳式换热器的机械设计举例 (13) 参考资料 (15)
1 概论 1.1 过程设备设计课程设计的目的和内容 过程设备设计课程设计是具体应用巩固本课程及有关先修课的理论知识和生产 知识，熟悉和了解过程设备设计一般方法和步骤，培养学生工程设计能力、分析和解决实际问题能力的一个重要教学环节。 在课程设计中要求学生注意培养积极思考、深入钻研的学习精神，认真负责、踏实细致的工作作风和保质保量按时完成任务的习惯。 (1)综合运用装控专业基础课及先修课程所学到的知识，理论联系实际，进而得到巩固、加深和发展，提高分析实际问题和解决实际问题的能力。 (2)培养学生工程设计能力，通过全面考虑设计内容及过程参与，使学生初步掌握过程设备设计的一般方法和步骤，为今后的工作实践打下基础。 (3)使学生能够熟悉和运用设计资料，如有关国家或行业标准、手册、图册、规范等，完成作为工程技术人员在设计技能方面的基本训练和独立工作能力培养。 过程设备设计包括工艺设计和机械设计两部分。工艺设计是根据生产任务提供的工艺条件（包括工作压力、温度、产量、物料性能等），确定设备的结构形式、接管方位以及设备的主要尺寸等。机械设计是在工艺设计的基础上进行强度、刚度和稳定性设计或校核计算，对设备的内容、外附件进行选型和结构设计计算，最后绘制设备的装配图和零部件施工图。 本课程设计，要求在规定的时间内每人完成一种典型设备的机械设计，完成设备总装配图一张（1号图纸）、零部件图一张（由教师根据情况安排指定）、设计计算说 明书一份。 1.2 过程设备设计课程设计的步骤 (1)准备阶段 在准备阶段应认真结合设计任务、要求和内容，熟悉了解有关典型设备的结构、现场参观或读懂几张典型设备图；准备好设计资料、手册和绘图用具。 (2)设计阶段 设计阶段包括选材、零部件设计计算和选用、绘制图样及编制设计计算说明书等，具体可按下面步骤进行： 1）通常先按压力因素来选材当温度高于200℃或低于—40℃时，温度就是选材
· 1、反应器：主要用来使物料在其中间进行化学反应，生成新的物质，或者使物料进行搅拌、沉降等单元操作。 2、容器：主要用来贮存原料，中间产品和成品等。按形状分有圆柱形、球形等，而以圆柱形容器应用最广。 3、塔器：用于吸收、洗涤、精馏、萃取等化工单元操作。塔器多为立式设备，其断面一般为圆形。塔器的高度和直径之比，一般相差较大。 4、换热器：主要用来使两种不同温度的物料进行热量交换，以达到加热或冷却之目的。 塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气（或汽）液和液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成的常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。 4、什么是传质设备？ 。由于其过程中两种介质主要发生的是质的交换，所以也将实现这些过程的设备叫传质设备； 5、按塔的内件构成结构分为板式塔和填料塔。 塔设备尽管其用途各异，操作条件也各不相同，但就其构造而言都大同小异，主要由塔体、支座、内部构件及附件组成。根据塔内部构件的结构可以将其分为板式塔和填料塔两大类。具体结构如图所示。 塔体是塔设备的外壳，由圆筒和两封头组成；封头可以是半球形、椭圆形、碟形等；支座是将塔体安装在基础上的连接部分，一般采用裙式支座，有圆筒形和圆锥形两种，常采用圆筒形。裙座与塔体采用对接焊接或搭接焊接连接，裙座的高度由工艺要求的附属设备（如再沸器、泵）及管线的布置情况而定 6、精馏塔：精馏主要是利用混合物中各组分的挥发度不同而进行分离。挥发度较高的物质在气相中的浓度比在液相中的浓度高，因此借助于多次的部分汽化及部分冷凝，而达到轻重组分分离的目的。这样的操作称为蒸馏，反复多次蒸馏的过程称为精馏，实现精馏操作的塔设备称为精馏塔。 7、吸收塔、解吸塔：利用混合气中各组分在溶液中溶解度的不同，通过吸收液体来分离气体的工艺操作称为吸收；将吸收液通过加热等方法使溶解于其中的气体释放出来的过程称为解吸。实现吸收和解吸操作过程的塔设备称为吸收塔、解吸塔。 塔设备的构件，除了种类繁多的各种内件外，其余构件则是大致相同。主要包括以下几个部分： 填空 为确保塔设备安全稳定运行，必须做好（日常检查），并（记录检查）结果，以作为定期（停车检查）、（检修）的历史资料。 日常检查有哪些？。 答：原料、成品及回流液的流量、温度、纯度，公用工程流体，如水蒸气、冷却水、压缩空气等的流量、温度及压力。 塔底、塔顶的压力以及塔的压力降。 塔底的温度。若低于正常温度，及时排水、并彻底排净。 安全装置、压力表、温度计、液面计等仪表是否正常，动作是否灵敏可靠。 保温、保冷材料是否完整，并根据具体情况及时进行修复。 3、萃取塔：对于各组分间沸点相差很小的液体混合物，利用一般的分馏方法难以奏效，这时可在液体混合物中加入某种沸点较高的溶剂(称为萃取剂)；利用混合液中各组分在萃取刑
一、设计 1．要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。 2．工作条件：热处理车间清洗零件用的传送设备上的两级圆柱齿轮减速器。 单向运转，工作平稳，两班制工作。传送带容许速度误差为5%，减速器 系小批量生产，使用年限为6年。 已知条件： 传送带所需扭矩：T=1400N·m 传动带运行速度：v=0.75m/s 传送带鼓轮直径：D=350mm 二、传动装置总体设计： 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 P w =KW KW D Tv R Tv 6 2 10 350 1000 75 .0 1400 2 1000 10003 = ? ? ? = = - 查机械设计课程设计（第三版）第6页表2-2得：1 η－V形带传动效率：/ 2 η－每对滚动轴承传动效率：/ 3 η－8级精度（油润滑）圆柱齿轮的传动效率：/
4η－弹性联轴器的传动效率：0.99 5η—卷筒的传动效率：0.96 说明： η－电机至工作机之间的传动装置的总效率： 0.804542 3421=????=ηηηηηη KW P P w d 46.7== η ２.确定电机转速：查指导书第7页表1：取V 带传动比i=2 4 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围 是： ()()19248403043040/min n n i r =?=??= 电机卷筒总 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动
总传动比：96050.5319 n i n ===总卷筒 分配传动比：取 3.05i =带 则1 2 50.53/3.0516.49i i ?== ()121.31.5i i = 取1 2 1.3i i =经计算2 3.56i =1 4.56i = 注：i 带为带轮传动比，1i 为高速级传动比，2i 为低速级传动比。 五 计算传动装置的运动和动力参数： 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴 01122334,,,ηηηη——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之 间的传动效率。 １.各轴转速：1960314.86/min 3.05 m n n r i = ==带 121196068/min 3 4.63 m n n n r i i i = ===??带 2321296019.1/min 3 4.63 3.56 m n n n r i i i i = ===????带 2各轴输入功率：101 3.670.96 3.52d p p kW η=?=?= 21120112 3.670.960.990.96 3.21d p p p kW ηηη=?=??=???= 3223011223 3.670.960.990.960.990.96 3.05d p p p kW ηηηη=?=???=?????= 433401122334 3.670.960.990.960.990.960.990.9933d p p p kW ηηηηη=?=????=???????= 3各轴输入转矩： 3.679550 955036.5.960 d d w p T N m n ==?= 10136.5 3.050.96106.9.d T T i N m η=??=??=带 211121011236.5 3.05 4.630.960.990.96470.3.d T T i T i i N m ηηη=??=????=?????=带
第一章绪论 1.1塔设备概述 塔设备是石油、化工、轻工等各工业生产中仅次与换热设备的常见设备。在上述各工业生产过程中，常常需要将原料中间产物或粗产品中的各个组成部分（称为组分）分离出来作为产品或作为进一步生产的精制原料，如石油的分离、粗酒精的提纯等。这些生产过程称为物质分离过程或物质传递过程，有时还伴有传热和化学反应过程。传质过程是化学工程中一个重要的基本过程，通常采用蒸馏、吸收、萃取。以及吸附、离子交换、干燥等方法。相对应的设备又可称为蒸馏塔、吸收塔、萃取塔等。 在塔设备中所进行的工艺过程虽然各不相同，但从传质的必要条件看，都要求在塔内有足够的时间和足够的空间进行接触，同时为提高传质效果，必须使物料的接触尽可能的密切，接触面积尽可能大。为此常在塔内设置各种结构形式的内件，以把气体和液体物料分散成许多细小的气泡和液滴。根据塔内的内件的不同，可将塔设备分为填料塔和板式塔。 在板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使两相密切接触，进行传质。两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。 不论是填料塔还是板式塔，从设备设计角度看，其基本结构可以概括为： （1）塔体，包括圆筒、端盖和联接法兰等； （2）内件，指塔盘或填料及其支承装置； （3）支座，一般为裙式支座； （4）附件，包括人孔、进出料接管、各类仪表接管、液
体和气体的分配装置，以及塔外的扶梯、平台、保温层等。 塔体是塔设备的外壳。常见的塔体是由等直径、等壁厚的圆筒及上、下椭圆形封头所组成。随着装置的大型化，为了节省材料，也有用不等直径、不等壁厚的塔体。塔体除应满足工艺条件下的强度要求外，还应校核风力、地震、偏心等载荷作用下的强度和刚度，以及水压试验、吊装、运输、开停车情况下的强度和刚度。另外对塔体安装的不垂直度和弯曲度也有一定的要求。 支座是塔体的支承并与基础连接的部分，一般采用裙座。其高度视附属设备（如再沸器、泵等）及管道布置而定。它承受各种情况下的全塔重量，以及风力、地震等载荷，因此，应有足够的强度和刚度。 塔设备强度计算的主要的内容是塔体和支座的强度和刚度计算。 化工生产对塔设备的基本要求 塔设备设计除应满足工艺要求外，尚需考虑下列基本要求：（1）气、液处理量大，接触充分，效率高，流体流动阻力小。 （2）操作弹性大，即当塔的负荷变动大时，塔的操作仍然稳定，效率变化不大，且塔设备能长期稳定运行。 （3）结构简单可靠，制造安装容易，成本低。 （4）不易堵塞，易于操作、调试及检修。 1.2板式塔 板式塔具有物料处理量大，重量轻，清理检修方便，操作稳定性好等优点，且便于满足工艺上的特殊要求，如中间加热或或冷却、多段取出不同馏分、“液化气”较大等。但板式塔的结构复杂，成本较高。由于板式塔良好的操作的性能和成熟的使用经验，目前在化工生产的塔设备中，占有很大比例，广泛用于蒸馏、吸收等传质过程。 板式塔内部装有塔盘，塔体上有进料口、产品抽出口以及回流口等。此外，还有很多附属装置，如除沫器、入手孔、支座、