填料塔课程设计

第一篇：填料塔课程设计

湖北理工学院

课题设计

课程设计

题 目：

填料吸收塔的设计

教 学 院：

化学与材料工程学院

专

业：

应用化工技术2010级（1）班

学

号：

201030820139

学生姓名：

曹婧婕

指导教师：

屈媛老师

2012年 6 月 3 日

湖北理工学院

课题设计

课程设计任务书

2011 ～ 2012 学年第 2 学期

学生姓名： 曹婧婕 专业班级： 10应用化工技术

指导教师： 屈 媛 工作部门： 化材学院化工教研室

一、课程设计题目

填料吸收塔的设计

二、工艺条件

1．处理能力：1500m3/h混合气（空气、SO2）2．年工作日：300天

3．混合气中含SO2： 3%（体积分数）4．SO2排放浓度：0.16％ 5．操作压力：常压操作 6．操作温度：20℃

7．相对湿度：70%

8．填料类型：自选

(塑料鲍尔环，陶瓷拉西环等)9．平衡线方程：

(20℃)

三、课程设计内容

1．设计方案的选择及流程说明；

2．工艺计算；

3．主要设备工艺尺寸设计；

（1）塔径的确定；

（2）填料层高度计算；

（3）总塔高、总压降及接管尺寸的确定。

4．辅助设备选型与计算。

四、进度安排

1．课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计用书；

湖北理工学院

课题设计

2．设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工

协作，较好完成设计任务；

3．计算设计阶段：完成物料衡算、流体力学性能验算及主要设备的工艺设计计算； 4.课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计计算数据，用简洁的文字和适当的图表

表达自己的设计思想及设计成果。

五、基本要求

1．格式规范，文字排版正确；

2.主要设备的工艺设计计算需包含：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算；

3．工艺流程图：以2号图纸用单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点；

4.填料塔工艺条件图：以2号图纸绘制，图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表；

5.按时完成课程设计任务，上交完整的设计说明书一份。

教研室主任签名：

年 月 日

湖北理工学院

课题设计

第一章

概

述

1.1设计依据

本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计

1、填料的选择

由于水吸收S02的过程、操作、温度及操作压力较低，工业上通常选用所了散装填料。在散装填料中，金属鲍尔环填料的综合性能较好，故此选用DN38金属鲍尔环填料。

2、吸收塔的物料衡算

3、填料塔的工艺尺寸计算

主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降。

4、设计液体分布器及辅助设备的选型

5、绘制有关吸收操作图纸

1.2设计任务及要求

1、原料气处理量：1500m/h混合气（空气、SO2）

2、年工作日：300天

3、混合气中含SO2:3％(体积分数)

4、SO2排放浓度：0.16％

5、操作压力：常压操作

6、操作温度：20℃

7、相对湿度：70％

8、填料类型：金属鲍尔环

9、吸收剂：清水

10、平衡线方程：y=66.76676x1.15237(20℃)

湖北理工学院

课题设计

第二章

设计方案的简介

2.1塔设备的选型

塔设备是化工、石油化工、生物化工制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备，它是关键的设备。例如在气体吸收、液体精馏（蒸馏）、萃取、吸附、增湿中、、离子交换等过程中都有体现。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。

其中填料塔是最常用的气液传质设备之一，它广泛应用于蒸馏、吸收、解吸、汽提、萃取、化学交换、洗涤和热交换等过程。它是一个圆筒塔体，塔内装载一层或多层填料，气相由下而上，液相由上而下接触，传热和传质主要在填料的表面进行，填料的选择是填料塔的关键。

填料塔制造方便，结构简单，采用材料可是耐腐蚀的材料或者是金属以及塑料，在塔径较小的情况较有效，使用金属材料省，一次投料较少，塔高较低。

表1 填料塔与板式塔的比较

序号 1 2 3 4 5 6 7 8

填料塔

Φ800mm以下，造价低，直径大则价高

板式塔

Φ600mm以下时，安装困

难

用小填料时，小塔的效率高，塔径增大，效率下降，效率较稳定。大塔板效率

所需高度急增 比小塔板有所提高

空塔速度（生产能力）低

空塔速度高

大塔检修费用高，劳动量大 检修清理比填料塔容易

压降小。对阻力要求小的场合较适用（如：真空操作）压降比填料塔大 对液相喷淋量有一定要求

内部结构简单，便于非金属材料制作，可用于腐蚀较

严重的场合 持液量小

气液比的适应范围大 多数不便于非金属材料的制作 持液量大

选塔的基本原则：

1、生产能力大，有足够的弹性。

2、满足工艺要求，分离效率高。

3、运行可靠性高，操作、维修方便，少出故障。

4、结构简单，加工方便，造价较低。

5、塔压降小。

综上考虑，吸收1500m3/h含3%的生产任务不是很大，由于它结构简单，造价

湖北理工学院

课题设计

较低，便于采用耐蚀材料使得寿命较长，我们采用填料吸收塔完成该项生产任务。

2.2填料吸收塔方案的确定

1、装置流程的确定

装置流程的主要有以下几种：

①逆流操作 气相自塔底进入由塔顶排出，液相由塔顶流入由塔底流出，其传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多采用此操作。

②并流操作

气液两相均由塔顶流向塔底，其系统不受液流限制，可提高操作气速，以提高生产能力。通常用于以下情况：当吸收过程的平衡曲线较平坦时，液流对推动力影响不大；易溶气体的吸收或吸收的气体不需吸收很完全；吸收剂用量很大，逆流操作易引起液泛。

③吸收剂部分循环操作

在逆流操作过程中，用泵将吸收塔排除的一部分冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内，通常以下情况使用：当吸收剂用量较少，为提高塔的喷淋密度；对于非等温吸收过程，为控制塔内的温度升高，需取出一部分热量。该流程特别适用于相平衡常数m较小的情况，通过吸收液的部分再循环，提高吸收剂的利用率。需注意吸收剂的部分再循环较逆流操作费用的平均推动力较小，且需设置循环泵，操作费用提高。

由于二氧化硫在水中的溶解度很大。逆流操作时平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。逆流操作是完成该项任务的最佳选择。

2.3吸收剂的选择

吸收过程是依靠气体溶质在溶剂中的溶解来实现的，因此，吸收剂的性能的和优劣，是决定吸收操作效果的关键之一，选择时有以下考虑方面：

①溶解度 吸收剂对溶质组分的溶解度要大，以提高吸收速率并减少吸收剂的用量。

②选择性 吸收剂对溶质组分要有良好的选择吸收能力，而对混合气体中的其他组分不吸收或吸收甚微，否则不能直接实现有效的分离。

③挥发度要低 操作温度下吸收剂的蒸汽压要低，要减少吸收和再生过程中吸收剂的挥发和损失。

④粘度 吸收剂在操作温度下的粘度越低，其在塔内的流动性越好，有助于传质速率和传热速率的提高。

湖北理工学院

课题设计

⑤其他 所选的吸收剂尽量的满足无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、廉价易得以及化学性质稳定等要求。

在吸收空气中少量的二氧化硫时，水是最理想的溶剂，由于二氧化硫在水中的溶解度很大；常温常压下，水的挥发度很小；粘度较小；价格低廉等。

2.4操作温度与压力的确定

1、操作温度的确定

由于吸收过程的气液平衡关系可知，温度降低可增加溶质组分的溶解度。即低温有利于吸收，当操作温度的低限应由吸收系统的具体情况决定。

2、操作压力的确定

由吸收过程的气液平衡关系可知，压力升高可增加溶质组分的溶解度，即加压有利于吸收。但随着操作压力的升高，对设备的加工制造要求提高，且能耗增加因此需结合具体工艺的条件综合考虑，以确定操作压力。

在该任务中，由于在常温常压下操作且在此条件下二氧化硫的溶解度很大，且受温度与压力的影响不大，在此不做过多的考虑。

湖北理工学院

课题设计

第三章

填料的类型与选择

3.1 填料的类型

填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选填料既要满足生产工艺的要求，又要使设备投资和操作费用最低。

填料的种类很多，根据装填的方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。

1、散装填料

散装填料是一个个具有一定集合形状和尺寸的颗粒体一般以随机的方式堆积在塔内的，又称为乱堆填料和颗粒填料。散装填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、和环鞍的填料等。以下是典型的散装填料：

①拉西环填料 拉西环填料是最早提出的工业填料，其结构为外径与高度相等的圆环，可用陶瓷、塑料、金属等材质制成。拉西环填料的气液分布较差、传质效率低、阻力大、通量小，目前工业上用得较少。

②鲍尔环填料 鲍尔环是在拉西环的基础上改进而得。其结构为在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗口，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连，另一侧向环内弯曲，形成内伸的舌叶诸舌叶的侧边与环中间相搭，可用陶瓷、塑料、金属制造鲍耳环由于环内开孔，大大提高了环内空间及环内表面的利用率气流阻力小，液体分布均匀。与拉西环相比通量可提高50%以上，传质效率提高30%左右。鲍尔环是目前应用较广的填料之一。

③阶梯环填料 阶梯环是对鲍尔环的改进。鲍尔环相比阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形的翻边由于高径比减少，使得气体绕填料外外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅提高了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变为点接触为主，这样不但增加了填料层之间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新。有利于传质效率的提高。

2、规整填料

规整填料是按一定的的几何图形排列，整齐堆砌的填料。规整填料种类很多，根据其几何结构分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料。工业上使用的绝大多数规整填料为波纹填料。波纹填料按结构分为网波纹填料和板波纹填料可用陶瓷、塑料、金属制造。

波纹填料的优点是结构紧凑，阻力小，传质效率高，处理能力大，比表面积大。其缺点是不适用于处理粘度大、易聚合或有悬浮物的物料，且装卸、清洗困难、造

湖北理工学院

课题设计

价高。

3.2填料的选择

1、填料种类的选择：填料种类的选择要考虑分离工艺的要求，通常考虑以下几个方面：

①传质效率要高 一般而言，规整填料的传质效率高于散装填料

②通量要大 在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料

③填料层的压降要低

④填料抗污堵性能强，拆装、检修方便 2．填料规格的选择

填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积。

（1）散装填料规格的选择 工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格。同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但通量减少，填料费用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定，一般塔径与填料公称直径的比值D/d应大于或等于10～15。

（2）规整填料规格的选择 工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多，国内习惯用比表面积表示，主要有125、150、250、350、500、700等几种规格，同种类型的规整填料，其比表面积越大，传质效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也明显增加。选用时应从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑，使所选填料既能满足技术要求，又具有经济合理性。

应予指出，一座填料塔可以选用同种类型，同一规格的填料，也可选用同种类型不同规格的填料；可以选用同种类型的填料，也可以选用不同类型的填料；有的塔段可选用规整填料，而有的塔段可选用散装填料。设计时应灵活掌握，根据技术经济统一的原则来选择填料的规格。

湖北理工学院

课题设计

3.填料材质的选择

填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。

(1)陶瓷填料 陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性及耐热性，陶瓷填料价格便宜，具有很好的表面润湿性能，质脆、易碎是其 最大缺点。在气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程中应用较为普遍。

(2)金属填料 金属填料可用多种材质制成，选择时主要考虑腐蚀问题。碳钢填料造价低，且具有良好的表面润湿性能，对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑使用；不锈钢填料耐腐蚀性强，一般能耐除Cl– 以外常见物系的腐蚀，但其造价较高，且表面润湿性能较差，在某些特殊场合（如极低喷淋密度下的减压精馏过程），需对其表面进行处理，才能取得良好的使用效果；钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价很高，一般只在某些腐蚀性极强的物系下使用。

一般来说，金属填料可制成薄壁结构，它的通量大、气体阻力小，且具有很高的抗冲击性能，能在高温、高压、高冲击强度下使用，应用范围最为广泛。

(3)塑料填料 塑料填料的材质主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好，可长期在100℃以下使用。

塑料填料质轻、价廉，具有良好的韧性，耐冲击、不易碎，可以制成薄壁结构。它的通量大、压降低，多用于吸收、解吸、萃取、除尘等装置中。塑料填料的缺点是表面润湿性能差，但可通过适当的表面处理来改善其表面润湿性能。

综上对各种类型、各种规格填料的分析，对于在20℃，101.325KPa下吸收1500m3/h空气含3%的二氧化硫，由于操作温度及操作压力较低，工业上常用散装填料。故选用DN38金属鲍尔环填料。

湖北理工学院

课题设计

第四章

填料塔工艺尺寸

4.1基础物性数据

1、液相物性数据

对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，20℃水的物性数据： 密度为 ρL=998.2kg/m3 粘度为

μL=1.005mpa.s

表面张力

σL =72.88dyn/cm=944524.8kg/h2

SO2在水中的扩散系数为

DL=1.47×10-5cm2/s=5.29×10-６m2/h

2、气相物性数据

混合气体的平均摩尔质量为

MVm=yiMi=0.03×64.07+0.97×29=30.05 混合气体的平均密度m

ρ=VmPMVmRT=

101.32530.058.314293=1.250kg/m3

对于低浓度该气体粘度近似的取空气粘度。查手册地20℃空气的粘度为 μV=1.81×10-5 Pa·s=0.065 kg/(m·h)查手册得SO2在空气中的扩散系数为 DV=0.108cm2/s=0.039m2/h

3、气液相平衡数据

由手册查得，常压下，20℃时，SO2在水中的亨利系数为 E=3550kPa 相平衡常数为

m=E/P=3550/101.325=35.036

溶解度系数为

H=

LEMS=

998.2355018.02=0.0156kmol/(KPa·h)

湖北理工学院

课题设计

4.2物料衡算

进塔的气相摩尔比为

Y1=

y11y=

0.0310.03=0.0309

1出塔的气相摩尔比为

y0.0016Y22=1y=10.0016=0.0016

2进塔惰性气相流量为

G=

1500×27322.4293×(1-0.03)=60.522kmol/h 该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为一条直线，最小液气比为

(L1Y2V)min=

YY=

0.03090.00161/mX20.0309/32.036=33.222

取操作液气比为

LV=1.5（LV)min=1.5×33.222=49.833

L=49.833×60.522=3015.993kmol/h

4.3填料塔的工艺尺寸的计算

1、塔径计算

采用Eckert通用关联图计算泛点气速。气相的质量流量为 qmG=1500×1.250=1875kg/h 液相质量流量可近似按纯水的质量流量计算，即 qmL=3015.993×18.02=54348.1939kg/h

Eckert通用关联图的横坐标为

X=

qmGV0.5543448.19391.250q(=1.025723

mL)=

L1875（998.2)0.5查Eckert通用关联图得

湖北理工学院

课题设计

Y=

u2FFGgLμ

0.2L=0.0225 查表DN38金属鲍尔环填料泛点填料因子平均值为

Φ-1 F=165 muf=2.493m/s

取泛点率为0.7

u=2.493×0.7=1.7451m/s 由

D=

4VS1500/36003.14u=

43.141.7451=0.55 圆整塔径，取D=0.6m 泛点率校核：

u=

1500/36003.14/40.62=1.474m/s

uu=

1.474F2.493×100% =59.13﹪(在允许范围内)填料规格校核：

Dd=600/38=15.79>10 故选择填料适宜 液体喷淋密度校核： 取最小润湿率为(LW)min=0.08m3/(m×h)查表得：

DN38鲍尔环填料的比表面积 at=146m2/m3

Umin=(LW)min

a32

t=0.08×146=11.68 m/m·h

U=

54348.1939/998.20.7850.62=192.66〉Umin

经校核 D=0.6m合理

2、填料层高度的计算

Y*

=mX1=35.036×0.000588=0.02066

湖北理工学院

课题设计

*Y2=0平均推动力求解法：

△Y1=Y1-Y1*=0.0309-0.0206=0.0103

△ Y2=Y2-Y2*=0.0016 △ Ym=(△Y1-△Y2)/ln(△Y1-△Y2)=(0.0103-0.0016)/ln(0.0103/0.0016)=0.004672

NOG=(Y1-Y2)/△Ym

=(0.0309-0.0016)/0.004672=6.2714 气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：

awat=1-exp{-1.45（CLUaUUL)0.75(L)0.1(L2t)-0.05()0.2}

LLatatLLg22查表得：σc =33dyn/cm=427680kg/h2 液体的质量通量为

UL=

54348.19390.7850.62=192314.911Kg/(m·h)

192314.9111463.622awat=1-exp{-1.45（427680944524.8)0.75()0.1（192314.911146998.21.271028)-0.05

*（192314.911998.2944524.8146)0.2}=0.908258 气膜吸收系数由下式计算

kG=0.237(气体质量通量为

UV=6634.81951460.065UVatV)0.7（VVDV)1/3（atDVRT)

15001.2500.7850.62=6634.8195 kG=0.237()（0.7

0.0651.2500.039)（1/

31460.0398.314293)=0.059749kmol/(m2 h·kPa)液膜系数由下式计算

kL=0.0095（ULawL)2/3（LLDL)-1/2（LgL)1/3

湖北理工学院

课题设计

=0.0095(192314.9112/3

.6-1/

2.61.271080.9082581463.6)（3998.25.2910_6)

（3998.2)1/3 =1.52981 kmol/(m2 h·kPa)由kGa=kGawψ1.1查表得

=1.45 则

kGa=kGa1.1wψ

=0.059749×0.908258×146×1.451.1=11.92333kmol/(m2h·kPa)

kLa=kLawψ0.4 =1.52981×0.908258×146×1.450.4=235.3677 kmol/(m2h·kPa)

uu=1.474/2.493=59.13％＞50%

F由k/Ga=〔1+9.5（uu-0.5）1.4〕kGa

F=[1+9.5（0.5913-0.5）1.4] ×11.92333 =15.89324 kmol/(m2h·kpa)k/La=〔1+2.6（uu-0.5）1.4〕kLaF

=[1+2.6(0.5913-0.5)2.2]×235.3677 =238.5282 kmol/(m2h·kpa)KGa=

11=

11=3.01512 k/1/GHkLa15.8932410.0156238.5282由

HOG=VK=

V.522YaKGaP=

603.01512101.3250.7850.62=0.701m Z=HOGNOG=0.701×6.2714=4.3963m Z/=1.25×Z=1.25×4.3963=5.4954m 设计取填料塔的高度为Z/=6m

湖北理工学院

课题设计

表2 散装填料分段高度推荐值

填料类型 拉西环 矩鞍 鲍尔环 阶梯环 环矩鞍 h/D 2.5 5～8 5～10 8～15 8～15 /m ≤4

≤6

≤6

≤6

≤6

查表，由散装填料分段高度推荐值得： 对DN38鲍尔环填料

h/D=7.5 hmax≤6m 取h/D=7.5，则 h=7.5×600mm=4500mm

4.4 填料层压降的计算

采用Eckert通用关联图计算填料层压降。横坐标为

X=

qmG.2500.5q(V.5=

543448.1939mL)0L1875（1998.2)=1.025723 查表，DN38金属鲍尔环填料因子平均值为

ΦP=165 m-1 纵坐标为

2Y=u2Pvgμ

0.21.4741651.45L=

*

1.250L9.81998.2*（1.005*10-3）0.2=0.0167 查Eckert关联图得

△P/Z=400Pa/m 填料层压降为

△P=400×6=2400Pa

湖北理工学院

课题设计

第五章

辅助设备的设计与计算

5.1除雾沫器

穿过填料层的气体有时会夹带液体和雾滴，因此需在塔顶气体排出口前设置除沫器，以尽量除去气体中被夹带的液体雾沫，SO2溶于水中易于产生泡沫为了防止泡沫随出气管排出，影响吸收效率，采用除沫装置，根据除沫装置类型的使用范围，该填料塔选取丝网除沫器。

丝网除雾沫器：一般取丝网厚度H=100~150 mm，气体通过除沫器的压降约为120~250 pa 通过丝网除沫器的最大气速

umax=k

LGG=0.08

5998.21.2501.250 =2.4m/s 实际气速为最大气速的0.75~0.8倍 所以实际气速

u=0.75×2.4=1.8 m/s 所以丝网除沫器直径

D=

G/u/4=

1500/(36001.8)3.14/4=0.543m 5.2液体分布器和气体分布器的简要设计

5.2.1、液体分布器选择

1、液体分布器的选型

在选择液体分布器时，应考虑以下几方面：

a.具有与塔填料相匹配的分液点密度，并保证分布均匀 b.操作弹性较大，定位性好

c.为气体提供最大的自由截面率，实现气体均布，而且阻力小 d.抗污性能好，不易赌塞，不易产生物泡沫夹带和发泡 e.结构合理，便于安装、调整和维护 其结构形式有：

湖北理工学院

课题设计

a.管式喷淋器

其结构形式比较简单

b.莲蓬式喷洒器

一般用于直径600mm以下的塔 c.盘式分布器

适用于直径800mm以上的塔

d.槽式分布器

对于大塔径的分布器可采用板式或槽式分布器

该吸收塔液相负荷较大，而气相负荷相对较低可采用槽式液体分布器。按Eckert建议值，D≥1200时，喷淋密度为42点/m2，因该塔液相负荷较大，设计取喷淋密度为120点/m2

布液点数为n=0.785×0.62×120=33.912≈34点

5.3填料支承装置

填料支承结构用于支承塔内填料及所有的气体和液体的重量之装置。对填料的基本要求是：有足够的强度以支承填料的重量；提供足够的自由截面以使气液两相流体顺利通过，防止在此产生液泛；有利于液体的再分布；耐腐蚀，易制造，易卸装等。常用填料支承板油栅板式和气体喷射式。这里选用分块梁式支承板。

表3 分块梁式支承板的设计参考数据

塔公称直径/mm 1200 支承板外径/mm 1160

400

分块数

支承圈宽度

支承圈厚度

近似重量/N

（梁型气体喷射式填料支承板）

（分块式填料支撑）

湖北理工学院

课题设计

上图列出了集中常见的填料支撑装置。支承装置的选择，主要的依据是塔径、填料种类及型号、塔体及填料的材质、气液流率等。

5.4管子、泵及风机的选用

1、管子的选用(1)液体管道的选用 液体的质量流量为

qmG=54348.1939kg/h

VL=54348.1939/(998.2×3600)=0.015124m3/s 取液体的流速为1.3m/s 则

10.0151244πdi2=

1.3

di=0.122m=122mm

取公称直径Dg= 122mm 壁厚 S=4.0mm 外径为Dw= 130mm 流速

u=

0.0151241=1.294m/s

40.1222(2)气体管道的选用

V

3V=1500/3600=0.417 m/s 取气体的流速为8 m/s

1'24πdi=0.417/8

d'i=0.258m= 258mm 取公称直径为

Dg=250mm

湖北理工学院

课题设计

壁厚 S=7mm 外径为Dw=272mm 流速

u=

0.41710.2582 =7.98m/s

42、管子的阻力的计算(1)液体的管路计算

Re=du0.1221.294998.2=

0.001=157583.8376（3×103<553402.08<3×106）用顾硫珍公式： =0.0056+0.500/Re0.25 =0.0307 令管子的总长度为(l+le)10m hf=λ（lle)u2=0.0307×

101.2942d2g0.122×

29.81=0.215m

he=ΔZ+ΔP/(ρg)+∑hf =6+0.215=6.215m(2)气体的管路计算

Re=

du0.2587.981.25=

0.065=39.593

λ=64/Re=64/39.593=1.616 令管路的总长(l+le)=2.5m hlu22f =λ（le)=1.616*

2.57.98d2g0.258*

29.81=50.824m

he=ΔZ+ΔP/(ρg)+∑hf =6+50.824=56.824m

3、离心泵的选用

泵的选型由计算结果可以选用:IS100-80-125型泵

湖北理工学院

课题设计

第六章 塔体附件设计

6.1塔的支座

选用裙座为塔的支座，其座体为圆筒，上端与塔体的封头焊接，下端与基础环，肋板焊接。基础肋板间还组成螺栓座的结构，用以安装地脚螺栓，以将塔设备固定于基础上。它具有足够的强度和刚度，承受塔体操作重量，风力，地震等引力的载荷。裙座可选用碳素钢，也可选用铸铁。

6.2其他附件

（1）接管

接管采用标准的法兰连接。（2）人孔

人孔的直径选用450mm(3)吊耳、吊柱、平台和爬梯等

按标准设计。

附录

主要符号说明 英文字母

at—填料的总比表面积，m23m；

m3g—重力加速度,9.8

1ms2;aw—填料的润湿比表面积，m2；

h—填料层分段高度,m;

hmax—允许的最大填料层高度,m;H—塔高,m;

HOG—气相总传质单元高度,m;K—稳定系数，无因次;Lh—液体体积流量,Ls—液体体积流量,mm3C—计算umax时的负荷系数,ms;Cs—气相负荷因子,d—填料直径,m;d0—筛孔直径,m;D—塔径,m;DL—液体扩散系数,DV—气体扩散系数,mm2ms;

hs;;;

3ss;;

LW—润湿速率,n—筛孔数目;

m3(ms)2m—相平衡常数，无因次;

湖北理工学院

课题设计

NOG—气相总传质单元数;P—操作压力,pa;P—压力降,pa;t—筛孔的中心距,m;u—空塔气速,ms;uF—泛点气速,ms;u0—气体通过筛孔的速度,ms;uo,min—漏夜点气速,ms;U—液体喷淋密度,m3(m2h);U,kg(m2L—液体质量通量h);Umin—最小液体喷淋密度,m3(m2h);

希腊字母

—充气系数，无因次;—筛板厚度,m;—空隙率，无因次;

—黏度,mpas;—密度,kgm3;

下标

max—最大的； min—最小的； L—液相的； V—气相的。

U2V

—气体质量通量,kg(mh);

Vh—气体体积流量,m3h;Vs—气体体积流量,m3s;

qmL—液体质量流量,kgs;qmG—气体质量流量,kgs;x—液相摩尔分数;X—液相摩尔比;y—气相摩尔分数;

Y—气相摩尔比;Z—填料层高度,m;

—表面张力,m;

—开孔率或孔流系数，无因次；—填料因子,1m;

—液体密度校正系数，无因次

湖北理工学院

课题设计

参考文献

[1]王志魁.《化工原理》[M].化学工业出版社,2010年（第四版）.[2]贾绍义.《化工原理课程设计》[M].天津大学出版社,2003年（第二版）.[3]匡国柱 史启才.《化工单元过程及设备课程设计》[M].化工工业出版社，2007年（第二版）.[4]刘光启 马连湘 刘杰[M].《化学化工物性数据手册》.化学工业出版社（无机卷）[5]贾绍义 柴诚敬[M].《化工传递与单元操作课程设计》.天津大学出版社

湖北理工学院

课题设计

致

谢

对于这两周的课程设计我们算是第一次做课程设计了，也是第一次比较系统的将理论与实际相联系（虽然很大一定程度上是理论的）。在这次设计过程中，我学到了不少东西。比如，以前对亨利定律的理解完全停留在理论的层面上，但是经过这次之后，我懂得了亨利定律是很有实用价值的，它可以知道我们计算出理论中溶解度，这可以使我们认识到实际中，操作条件下，可以吸收多少二氧化硫，这样就不至于在实际中毫无头绪。还有塔径、塔高等重要数据都是可以计算出来的，虽然计算结果难免与实际有一定冲突，但是，还是有一定知道意义的，尤其是在考虑了一些实际情况后，便几乎不会有什么冲突。更重要的是，我还学会了自主学习，这次老师不是直接的教我们，而是要求我们自己查资料，这在以后的学习和生活中都是很有实际意义的。

在这两周课程设计里，我特别感谢我们组的其他三位同学，他们给与了我很大帮助，大家互帮互助，共同协作，一起圆满的完成了这项课程设计。同时从这次学习中，我看到了团队的力量真大。

湖北理工学院

课题设计

目录

第一章 概 述.......................................1 1.1设计依据........................................4 1.2设计任务及要求..................................4 第二章 设计方案的简介.................................5 2.1塔设备的选型....................................5 2.2填料吸收塔方案的确定.............................6 2.3吸收剂的选择....................................6 2.4操作温度与压力的确定.............................7 第三章 填料的类型与选择..............................8 3.1 填料的类型......................................8 3.2填料的选择......................................9 第四章 填料塔工艺尺寸...............................11 4.1基础物性数据...................................11 4.2物料衡算.......................................12 4.3填料塔的工艺尺寸的计算..........................12 4.4 填料层压降的计算...............................16 第五章 辅助设备的设计与计算..........................17 5.1除雾沫器.......................................17 5.2液体分布器和气体分布器的简要设计.................17 5.2.1液体分布器选择.............................17

湖北理工学院

课题设计

5.3填料支承装置...................................18 5.4管子、泵及风机的选用............................19 第六章 塔体附件设计...................................21 6.1塔的支座.......................................21 6.2其他附件.......................................21 附录..............................................21 参考文献.............................................23 致 谢.............................................24

第二篇：填料塔脱硫系统课程设计

一、设计目的

通过有害气体工程设计，进一步消化和巩固本门课程所学内容，并使所学知识系统化，培养学生运用所学理论知识进行气态污染工程设计的初步能力。通过设计，了解气态污染物工程设计的内容、方法和步骤，培养学生确定气态污染物控制系统的设计方案、设计计算、工程制图、实用技术资料、编写设计说明书等能力。

二、设计任务：

某燃煤电厂需对产生的烟气进行脱硫，以满足环境保护要求，要求设计的净化系统效果要好，操作方便，投资省，并且达到要求之排放标准。

三、设计资料 ： 工艺流程：采用填料塔设计 2 烟气参数：

烟气流量: 2×106m3/h.烟气成分：SO2浓度5000mg/m

烟气平均分子量：30.5 烟气温度：150°C 烟气压力：1.01×105Pa 气膜传质分系数kG=1.89×10 kmol/m.s.kPa 3 吸收液参数：

采用5%(wt%)氢氧化钠水溶液,并假定NaOH与SO2发生极快不可逆反应。吸收塔进口液相吸收质浓度为0。

ρL=1000kg/ m3, =18kg/kmol（平均分子量）

ML 液膜传质分系数kL=3.54×10-4m/s 4 操作参数：泛点率：85% 液气比 L/G=4L/ m

3吸收反应温度：60°C 5 气象资料：气温 25°C ,1atm 6 填料性能：

50mm金属环鞍填料（乱堆）

填料比表面积σ：75m2/ m3 填料因子：110/m 单位体积填料层所提供的有效接触面积a=60.75 m/ m

237 设计要求：要求脱硫效率99.9%，计算出填料塔压降。画出填料塔的结构图，标出参数（包括填料塔的高度、直径）。

设计说明书：

一、填料塔

1.1 填料塔的概念及特点：

填料塔是气液互成逆流的连续微分接触式塔型。填料塔内装有各种型式的固体填充物，即填料。液相由塔顶的喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下，气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续变化。在塔内充填一定高度的填料，其下方有支承板，上方为填料压板及液体分布装置。气液两相间的传质通常是在填料表面的液体和气体间的相界面上进行的。

填料塔不仅结构简单，而且有阻力小和便于使用耐磨材料制造等优点，尤其对直径较小的塔处理有腐蚀性的物料时，填料塔都表现出明显的优越感。1.2 吸收的工艺流程图

采用常规逆流操作流程，流程如下：

1.3 填料塔的组成：

1、填料

对填料的基本要求：（1）要有较大的比表面积；（2）要求有较高的孔隙率；（3）经济、实用及可靠；

2、填料塔的附属结构

填料塔的附属结构主要有支承板、液体喷淋装置、液体再分布器和除雾器等。

（1）支承板：支承填料和填料上的持液量的，它应该有足够的强度，允许气体和液体能自由的通过。支承板的自由截面不应小于填料层的孔隙率。（2）液体喷淋装置：把液体均匀分布在填料层上的装置。（常用的有：管式喷淋器、莲蓬头是喷洒器、盘式分布器）

（3）液体再分布器：用来改善液体在填料层内的壁流效应的，每隔一定高度的填料层设置一个在分布器。

（4）除雾器：出去填料层上方逸出的气体中的雾滴。

（5）气体分布装置：使气体分布均匀，同时还能防止液体流入进气管。

（6）排液装置

为了克服液体流过填料层时向塔壁汇集的倾向，以使液体亦能充分润湿塔中心的填料，当填料层高度较大时，常将填料层分成若干段。为了使填料充分润湿，以避免出现干填料的状况，一般要求液体喷淋密度在10m3hm2以上，并力求喷淋均匀。为了克服塔壁效应，塔径与填料尺寸比值至少在8以上，每段填料层的高度应为塔径的3倍左右。

填料塔的空塔气速不宜过大，一般取0.5~1.5kPa/m，液气比（L/G）为0.5~2.0kg/kg（溶解度很小的气体除外）。

二、设计计算

2.1 烟气的设计计算

2.1.1 已知：烟气流量：Q02106m3/h

SO2浓度：C05000mg/m3 烟气的平均分子量：M030.5kg/kmol

烟气温度：T0150℃ 烟气压力：P01.01106Pa

2.1.2 进入吸收塔烟气的总摩尔流量：

VQ0273P021022.4622.4273T0101.325Pa273273150101101.325

计算得：V=57439.28kmol/h 烟气质量流量：

VVM057439.2830.5=1751898.04kg/h 烟气密度：

VVQ01751898.0421060.8759kg/m

3SO2的质量流量：

vQ0C0210m/h5000mg/m10000kg/h

1633进入吸收塔SO2烟气的摩尔流量：Vso22.2 吸收液的设计计算

V1MSO210000kg/h64g/mol156.25kmol/h

2.2.1 已知：吸收液密度：L1000kg/m

平均分子量：ML18kg/kmol 液气比：L/G=4L/m

2.2.2 吸收液的体积流量：VLL03

3GQ04210810L/h

63666吸收液的质量流量：LVLL810L/h1000kg/m810kg/h

吸收液的摩尔流量：VL2.3 填料塔工艺尺寸计算 LML810186=444444.44kmol/h 2.3.1 已知：气体质量流量：V1751898.04kg/h

烟气密度：V0.8759kg/m3

液体的质量流量：L8106kg/h

液体密度：L1000kg/m3

填料因子：110/m

液体粘度：L0.903mPas

重力加速度：g=9.81m/s2 液体校正系数：水液100010001

2.3.2 泛点气速的计算

采用埃克特关联图计算泛点气速

LV通用关联图的横坐标为VL0.52uV0.2L，纵坐标gL

通用关联图在左下方的线簇为乱堆填料层的等压降线，最上方的三条分别为弦栅、整砌拉西环及乱堆填料的泛点线，与泛点线相对应的纵坐标中空塔气速u应为泛点气速uF。若已知气液两相流量比及

各自的密度，则可算出图中横坐标的值，由此点作垂线与泛点线相交，再由交点做平行线至纵坐标，从而求得泛点气速uF。

LV0.5横坐标VL0.8759=1751898.04100081060.50.135

由设计要求可知，采用乱堆填料 查埃克特通用关联图得：

2uV0.2L=0.14 gL泛点气速：

uF0.14gL0.149.81100011010.87590.9030.2V0.2L=3.81m/s 则空塔气速：u=uF85%=3.24m/s 2.3.3 塔径的计算 塔径为：

D

圆整塔径，取15m 泛点率校核：

空塔气速：uVS24VSu421063.24360014.77m

21064D43.14m/s

1536002泛点率：

uuF3.143.8182.4%(<85%在允许范围内）

由设计资料可知：金属环鞍填料：d=50mm 填料规格的校核：Dd502.3.4 核算液体喷淋密度 150003008(在允许范围内）

因填料尺寸小于75mm，取LWmin0.08m/mh

3LWmin：最小润湿速率。所谓最小润湿速率，即指在塔的横截面积上，单位长度的填料周边上液体的体积流量。（对于直径不超过75mm的拉西环及其他填料，可取LW于直径大于75mm的环形填料，应取0.12m/mh。）

3min0.08m/mh；对5

填料的比表面积：75m2/m3

则：

最小喷淋密度：Umin0.08756m3/m2h 操作条件下的喷淋密度U：

U计算可知：U>Umin 所以，塔径选15m合理 2.3.5 填料层高度的计算

已知：进入吸收塔烟气的总摩尔流量：V=57439.28kmol/h

气象压强：P1atm 脱硫效率：99.9%

5%

L1000kg/mML18kg/kmol 单位体积填料层所提供的有效接触面积：a=60.75m2/m3

塔径：D=15m

52气膜传质分系数：kG1.8910kmol/mskPa

81010006415245.27m/mh

32液膜传质分系数kL3.54104m/s 进入吸收塔总烟气中SO2的摩尔分数：yA1VSO2V156.2557439.280.00272

烟气进口SO2分压：PAyAP00.00272101kPa0.27472kPa

11烟气出口SO2分压：

PA2PA1199.9%0.274720.0012.7472104kPa

液相总浓度：CTnVmMLVML10001855.56kmol/m

3塔顶处：CB21000LML1000ml/l5%1000kg/m18kg/kmol32.78kmol/m

3由设计资料可以知道，NaOH与SO2发生极快不可逆反应。吸收塔进口液相吸收质浓度CA0

2所以，进行即快速不可逆化学吸收，化学反应式为：

SO22NaOHNa2SO3H2O

由化学反应可知：b=2

用高浓度活性组分NaOH吸收时，物料衡算方程式为：

GPPAPA21bLCTCBCB2

代入已知数据得：

CB2.850.08PA 用此关系可求出塔底处CB：

1CB12.850.080.274722.83kmol/m 计算一下塔底和塔顶的临界浓度：令DADB 则在塔顶：

CkpkD1.8910kmol/msPa4bAGPA2212.747210kPa 4DBkL3.5410m/s55232计算得：

Ckp22.9310在塔底：

Ckpkmol/m

31kD1.8910kmol/mskPabAGPA1210.27472kPa 4DBkL3.5410m/s352计算得：

Ckp10.0293kmol/m

由此可见，无论是塔底还是塔顶，活性组分NaOH的浓度都超过了临界浓度，化学反应仅发生在界面上，因此可以认为全塔内均由气膜控制。传质速率方程为：

NAkGaPA kGa1.8910kLa3.54105460.751.151060.752.15103kmol/mskPaS132

气体摩尔流量：

GV4257439.28kmol/hD40.0903kmol/mS

215m22

所以填料层高度为：

hGP1PAAPdPAkGaPAGPkGa2lnPA1lnPA2

0.0903101.3251.15103

ln0.27472ln2.7472104

5.35m有计算可知，在纯水中加入大量的活性组分，发生极快速不可逆化学反应，使液相传质阻力下降为零，传质速率仅由气膜控制，使填料层高度大大降低。2.4 填料层压降的计算：

采用埃克特关联图计算填料层压降，根据已知数据，分别求出纵坐标和横坐标的值，将二者交汇于图中等压线上，即可从等压线上读出压降p/Z的值。空塔气速：u=3.14m/s 横坐标为：VLLV0.50.135

22uV0.23.1411100.8759L纵坐标：0.903g9.811000L20.08

由埃克特关联图可知：p/Z1209.81Pa/m 其中Z为填料层高度：5.35m 所以填料塔压降为：p1209.815.35Pa6298.02Pa 2.5填料塔实际高度的计算及设计图 2.5.1 塔上部空间高度，取h14m

塔釜液所占空间高度，取h28.65m

塔下部空间高度，取h35m

塔的实际高度：Hhh1h2h3h45.3548.6550.623.6m

填料塔直径：D=15m 填料层高度：h=5.35m 支承栅板高度：h4=0.6m 说明：为了使烟气与吸收液充分接触，塔釜液所占空间高度，应取大一点，故取8.65m；塔径是15m过大，填料层高度较小，为了克服塔壁效应故填料层不需要分层。2.5.2 根据以上参数画填料塔的设计图如下：

三、总结

经过一个星期的时间，终于完成了对填料塔的设计，在设计的过程中发现了许许多多在日常学习过程中没有发现的问题，对许多的概念有了深度的认识，一些参数的大小会对填料塔的脱硫效率或者会导致“范液现象”、“液封”等现象的发生。对于选择较好填料的填料塔，其单位面积填料所具有的表面积大，气体通过填料时的阻力较小。为了克服液体流过填料层时向塔壁汇集的倾向，以使液体亦能充分润湿塔中心的填料，当填料层高度较大时，常将填料层分成若干段。为了使填料充分润湿，以避免出现干填料的状况，一般要求液体喷淋密度在10m3hm以上，并力求喷淋

2均匀。为了克服塔壁效应，塔径与填料尺寸比值至少在8以上，每段填料层的高度应为塔径的3倍左右。填料塔的空塔气速不宜过大，一般取0.5~1.5kPa/m，液气比（L/G）为0.5~2.0kg/kg（溶解度很小的气体除外）。但在本次的课程设计中，烟气的流量非常的大，还要保证脱硫效率在99.9%。所以，所设计出的填料塔直径就非常大，原本填料层的高度是很大的，但由于塔径很大，所以填料层就不分层了。通过有害气体工程设计，能够进一步消化和巩固本门课程所学内容，也使所学知识系统化，达到学以致用的目的。培养我们运用所学理论知识进行气态污染工程设计的初步能力。通过设计，了解气态污染物工程设计的内容、方法和步骤，培养了我们确定气态污染物控制系统的设计方案、设计计算、工程制图、实用技术资料、编写设计说明书等能力。

当然，我觉得最重要的一点是，通过动手设计，在这个过程中才能发现问题，只有发现了问题的存在，然后通过查阅资料，通读课本文献，才能进一步找到解决问题的途径和方法。整个课程设计的过程对我来说是非常受用的，人生不正是这样吗？不断的发现问题，提出问题，解决问题，只有通过这样才能更加的完善。参考文献

[1]赵毅，李守信.有害气体控制工程[M].化学工业出版社，2001年 [2]张洪流，化工原理－传质与分离技术分册[M]，2009年

第三篇：2013年脱硫塔填料清洗方案

山西金象煤化工有限公司

净化车间

脱硫塔填料清洗方案

一、检修目的：

净化半脱工段脱硫塔最近压差较大，常超过6KPa,这样增加了罗茨机的电耗，降低了脱硫效率，煤气阻力大，降低了压缩机的打气量，从而影响了氨的产量，所以有必要对脱硫塔进行清塔处理,从而降低压差。

二、检修概况：

贫气、空气置换合格，打开人孔空气对流，脱硫塔卸料孔打开，填料顺着溜布溜到地面上的清洗平台上，清洗干净后，装入编织袋，放入笼中，用吊车进行吊装。脱硫塔规格Ø7000×35750，介质为：半水煤气 和脱硫液，容器类别：类外，设计压力：0.07MPa，工作压力：0.04MPa，工作温度40℃，设计温度：65℃，主要材料：Q345R，重量：177150kg，填料密度：70.9kg/m3，填料规格：DN76*76*2.6鲍耳环，上部装两层填料，填料高度：1+6米，填料：269m3,设备容积：1337m3。

三、检修组织机构：

检修总指挥：张建军 工艺副总指挥：史玉平设备副总指挥： 郭

强 安全负责人：吉

耀 工艺负责人：宋世杰 设备负责人：梁建中

检修人员：帖伟、常志亮、邓兴涛、杨玉强、崔志江、景建波等 检修验收单位：机动科、生产科

第 1 页，共 8 页

山西金象煤化工有限公司

净化车间

四、工艺处理：

1、半脱系统贫气置换，无死角，贫气置换合格CO+H2<0.5%,O2<0.5%,后空气对流O2>20%，有毒有害气体浓度在卫生标准要求范围内，CO＜30mg/m3,H2S＜10 mg/m3；

2、贫气置换合格后，停罗茨机、再停富液泵、贫液泵；

3、停车后贫液管中栲胶液收集到制液槽再打回贫液槽。

五、检修步骤：

1、地面清洗平台的预制、安装。

2、贫气置换合格后，空气置换，置换合格后交付检修。

3、打开脱硫塔上段四个人孔，打开脱硫塔下段人孔，设备上、下人孔处加轴流风机，设备内空气开始对流。

4、取样分析合格后，人员方可进入脱硫塔。

5、两段填料的卸料孔同时向外扒填料，人员轮流作业，把填料全部扒出。

6、填料全部扒出后，封好两段填料的卸料孔。

7、填料顺着溜布，溜到清洗平台上，用消防水带清洗，清洗过程中注意对填料的保护，避免踩碎填料，避免将未洗干净的填料装入，彻底清洗干净后装入编织袋，并扎好编织袋口，整齐堆放在一块。

8、装好填料的编织袋，放入吊车笼里，吊车开始吊装。

9、两段填料上层的不锈钢丝网、填料压板卸开两块，填料从卸开口处倒入。

10、人员进入设备摊平填料、可以踩在木板上，尽量避免将填料踩碎。

第 2 页，共 8 页

山西金象煤化工有限公司

净化车间

11、填料装填完，恢复填料压板、不锈钢丝网，经科室检查合格后，封好装料孔。

六、检修时间及项目分工：

1、本次检修时间按照全厂停车方案中的停车时间执行。

2、机动科：负责整个项目的检修质量监督，外围工作的协调。

3、安环部：负责整个项目检修全部过程的安全监管、监督。

4、净化车间：负责整个项目的检修过程实施，并记录在案。

七、检修风险分析：

1、作业环境风险分析：

1、脱硫塔检修时局部残留易燃易爆气体引起着火、爆炸或导致检修人员中毒。

2、脱硫塔检修时，火星飞溅到易燃物上，引起着火。

3、塔内作业时，对塔外现场可视范围小，作业时塔内回音较大，塔外人员听不清指令，检修的废料、工器具运进塔内或清理出设备时，容易坠落将人砸伤。

4、塔内作业时，光线较暗，容易造成人员碰伤、丝网挂伤、摔倒等伤害。

5、照明线路或检修电源接线不规范引发漏电,容易引起人员触电或火灾。

2、作业过程风险分析：

1、工艺置换不到位造成人员中毒。

2、现场环境可能CO较多，检修人员长时间呼吸，容易引起人员轻

第 3 页，共 8 页

山西金象煤化工有限公司

净化车间

微CO中毒或窒息。

3、未办理相关票据，现场存在隐患作业，引起不必要的事件、事故。

4、钢丝绳或吊装带，检修人员对钢丝绳查看时被挤伤或重物突然脱落，将人砸伤。

5、交叉作业时，互相关照不到引发伤害。

6、检修废料未及时清理，造成检修人员碰伤、绊倒等伤害。

3、作业人员行为风险分析

1、检修人员不按规定戴防护用品，造成伤害。

2、登高不系安全带，高处坠落。

3、高处工器具放置坠落，砸伤下部人员。

4、重物起吊时，人员站在重物下方，发生坠物伤人。

5、检修人员不按规程操作，粗心大意，安全措施不到位，造成伤害。

6、现场无人指挥或指挥信号不统一，人员误动作，造成事故。

7、现场无人监护或监护人员擅离职守，导致异常情况不能及时排除。

8、现场无警戒线，闲人误进入作业区，受到意外损伤。

9、指挥人员违章指挥，安全措施不落实，强令作业，人员受到伤害。

4、工器具风险分析：

1、吊装过程中吊具选择不合理或捆绑时未加衬垫，致使吊具损坏、钢丝绳断裂造成人员伤害、吊装物损坏。

2、钢丝绳存在缺陷，吊装时出现断链现象使重物坠地造成人员伤害。

3、电焊线接口不好或地线接到其他设备，产生火花引起着火、触电。

4、扳手、大锤、手锤等工具存在缺陷，致使扳手断裂、锤头脱落，第 4 页，共 8 页

山西金象煤化工有限公司

净化车间

造成伤害。

5、磨削过程中磨光机无护罩，磨光片破碎伤人、火星伤

5、工艺处置风险分析：

1、脱硫塔置换时操作人员CO中毒。

2、置换排放时操作人员因CO浓度高使人窒息高空坠落。

八、检修风险控制措施及应急措施

1、作业现场风险控制措施：

1、检修前，严格受限空间作业分析。

2、气割、磨削或焊接时，要防止火星飞溅.必要时用石棉板等东西遮挡。

3、检修人员佩戴安全帽，塔内作业人员不超过3人。

4、塔外监护和检修人员在输送材料和工器具时仔细检查捆绑接口,必须捆绑结实。

5、人孔口用丝网铺盖,并有专人监护无关人员不得在人孔口逗留,更不得接近人孔口。

6、塔内接36V安全电压照明灯，接漏电保护器。

7、专用开关接线，检查接线口，检查绝缘情况。

2、作业过程风险控制措施：

1、检查处置情况，落实安全措施，现场交底。

2、检修前动火分析合格后方可进入作业现场。

3、严格按《检修规程》《安全作业现场管理》办理相关票据。

4、吊装前仔细检查起重工具，确保吊链无滑链、钢丝绳扣无断丝、第 5 页，共 8 页

山西金象煤化工有限公司

净化车间

断股、严重锈蚀才可使用。

5、尽量避免交叉作业，人员必须穿戴齐整方可作业。

6、及时清理废料，保证检修现场通道畅通，不影响人员通行。

3、作业人员行为风险控制措施

1、检修人员要按规定佩戴防护用品。

2、高处人员要系好安全带。

3、高处的工器具和管件要放置稳妥。

4、重物起吊时，任何人不得在重物下方停留。

5、检修人员必须按规程进行操作。

6、吊装过程中，由指挥人员一人指挥，任何人不得随意发送吊装信号，有特殊情况及时与指挥人员联系处置。

7、现场安排专人监护，重点监护受限空间作业和易燃易爆地点，且监护人员不得擅离职守。

8、作业现场拉警戒线，禁止无关人员进入检修现场。

9、现场指挥人员，要严格遵守检修作业现场管理制度，安全措施不落实，不得强令人员作业。

4、工器具风险控制措施：

1、吊装前，吊具要选用合理，捆绑尖锐部位时要加衬垫，并有专人监护。

2、吊装前，要对吊链、吊绳、吊钩进行认真检查，确认无缺陷方可吊装。

3、电焊线接头要牢固，地线直接牢固在需焊接的设备上。

第 6 页，共 8 页

山西金象煤化工有限公司

净化车间

4、打锤时不得戴手套，并仔细检查锤头和锤把固定牢固。

5、磨光机加防护罩，避免向站人的方向磨削。

九、安全文明检修：

1、检修前动火证、登高证、进塔入罐证、吊装证，检修任务书等相关作业证件办理齐全。

2、作业人员身体健康，符合作业条件。

3、使用机具前要认真检查，防止机具带病作业，现场人员分管好自己机具，不是自己不能随意乱动。

4、现场电动机械工具，必须经电气车间接线，不能私自乱拉乱扯，一机一闸制，停止作业立即断电。

5、氧气、乙炔保证足够的安全距离。

6、吊车在吊装过程中，严禁下面站人，要专人指挥。

7、检修人员一定要穿戴好劳动保护用品，避免违章作业，违章指挥，违反劳动纪律。

8、检修要做到文明检修，检修完毕要工完、料尽、场地清。

十、质量保证措施及项目验收标准：

1、严格按图纸及标准规范要求检修，不能擅自修改。

2、严格控制工序质量，上道工序检验合格，并经负责人员复核无误后，方可进行进行下道工序的检修。

3、加强现场焊接管理工作，严格遵守焊接工艺规程，焊工必须持有效的操作证，以确保质量。

4、搞好施工质量和验收。完工后按有关要求及时办理相关手续。

第 7 页，共 8 页

山西金象煤化工有限公司

净化车间

5、填料装填要平整，填料压板、丝网安装要整齐，封人口要对齐杜绝泄露。

十一、应急联系方式：

公司调度室： 3610200

3610201

3610202 公司医务室：3610120

车间办公室：3610241 厂外急救：120

火警：119

净化车间

2013年9月10日 第 8 页，共 8 页

第四篇：填料箱压盖课程设计(解放牌汽车)

填料箱压盖课程设计

目录

设计任务书。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1

序 言..................................................................2 1.1 零件的作用.....................................................2 1.2 零件的工艺分析.................................................2 2 工艺规程设计.........................................................3 2.1 毛坯的制造形式.................................................3 2.2 基准面的选择...................................................3 2.2.1 粗基准的选择..............................................4 2.2.2 精基准的选择..............................................4 2.3 制订工艺路线...................................................4 2.3.1 工艺线路方案一............................................4 2.3.2 工艺路线方案二............................................4 2.3.3 工艺方案的比较与分析......................................5 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.........................5 2.5 确定切削用量...................................................7 2.5.1 工序Ⅰ：..................................................7 2.5.2 工序Ⅱ：..................................................8 2.5.3 工序Ⅲ...................................................10 2.5.4 工序Ⅳ...................................................11 2.5.5 工序Ⅴ...................................................13 2.5.6 工序Ⅵ：.................................................14 2.5.7 工序Ⅶ：.................................................15 2.5.8 工序Ⅷ：.................................................16 2.5.9 工序Ⅸ：.................................................16 2.5.10 工序Ⅹ：................................................16 3课程设计心得体会.....................................................16 4参考文献.............................................................19

加上那张图

机械制造技术课程设计任务书

序 言

毕业设计是高等工业学校教学中的一个主要组成部分,是专业学习过程是最后的一个主要的实践性的教学环节,是完成工程师基本训练的重要环节，是培养学生独立思考和科学工作方法重要的实践性的过程。

设计的目的和要求在于培养学生综合运用所学知识和技能去分析和解决机械工程实际问题的能力.熟练生产技术的工作的一般方法,培养学生树立工程技术必备的全局观点,生产观点和经济观点。树立正确的设计思想和严肃认真的工作态度,培养学生调查研究,查阅技术文献资料,手册进行工程运筹,图样的绘制及编写技术文件的独立工作能力.毕业设计,通过到工厂的实际调研,对设计内容有了基本的了解,并仔细观察和了解各加工工序的加工过程,查阅了大量的资料,在同学的帮助和老师的指导下完成了设计任务,并编写了设计说明书。

就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的技术工作打下一个良好的基础。

由于能力和经验的有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。零件的分析

1.1 零件的作用

题目所给定的零件是填料箱压盖（附图1），其主要作用是保证对箱体起密封作用，使箱体在工作时不至于让油液泄漏。

1.2 零件的工艺分析

填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求：（计简明手册》）

1.4-28《机械制造工艺设1． 以ф65H5（00.013）轴为中心的加工表面。

包括：尺寸为ф65H5（00.013）的轴，表面粗糙度为1.6, 尺寸为ф80的与ф65H

50.0360（00.013）相接的肩面, 尺寸为ф100f8(0.090)与ф65H5（0.013）同轴度为0.0250.046的面.尺寸为ф60h5(0)与ф65H5（00.013）同轴度为0.025的孔.0.0462.以ф60h5(0)孔为中心的加工表面.0.046尺寸为78与ф60H8(0)垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须研磨.0.0463.以ф60H8(0)孔为中心均匀分布的12孔,6-ф13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6H.4.其它未注表面的粗糙度要求为6.3,粗加工可满足要求.2 工艺规程设计

2.1 毛坯的制造形式

零件材料为HT200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造。由于年产量为5000件，属于中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。

2.2 基准面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，3 还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。2.2.1 粗基准的选择

对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若每个工件表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的表面为粗基准）。2.2.2 精基准的选择

按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随着孔的加工，大端的中心孔消失，必须重新建立外圆的加工基面，一般有如下三种方法：

当中心孔直径较小时，可以直接在孔口倒出宽度不大于2㎜的锥面来代替中心孔。若孔径较大，就用小端口和大端外圆作为定位基面，来保证定位精度。

采用锥或锥套心轴。

精加工外圆亦可用该外圆本身来定位，即安装工件时，以支承轴颈本身找正。

2.3 制订工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床以及部分高效专用机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。2.3.1 工艺线路方案一

工序Ⅰ 铣削左右两端面。

工序Ⅱ 粗车ф65，ф80，ф100，ф75，ф155外圆及倒角。车7.5槽 工序Ⅲ 钻ф30孔、扩ф32孔，扩ф47孔。

工序Ⅳ 钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹 工序Ⅴ 精车ф65外圆及与ф80相接的端面.0.046)孔。工序Ⅵ 粗、精、细镗ф60H8（0工序Ⅶ 铣ф60孔底面。工序Ⅷ 磨ф60孔底面。工序Ⅸ 镗ф60孔底面沟槽。工序Ⅹ 研磨ф60孔底面。工序Ⅺ 去毛刺，终检。2.3.2 工艺路线方案二

工序Ⅰ 车削左右两端面。工序Ⅱ 粗车ф65，ф80，ф75，ф155外圆及倒角。工序Ⅲ 钻ф30孔、扩ф32孔，扩ф47孔。工序Ⅳ 精车ф65外圆及与ф80相接的端面.0.046)孔。工序Ⅴ 粗、精、细镗ф60H8（0工序Ⅵ 铣ф60孔底面 工序Ⅶ 磨ф60孔底面。工序Ⅷ 镗ф60孔底面沟槽。工序Ⅸ 研磨ф60孔底面。

工序Ⅹ 钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹 工序Ⅺ 去毛刺，终检。2.3.3 工艺方案的比较与分析

上述两个方案的特点在于：方案一是采用铣削方式加工端面，且是先加工12孔后

0.046)孔。精加工外圆面和ф60H8（0；方案二是使用车削方式加工两端面，12孔的加工放在最后。两相比较起来可以看出，由于零件的端面尺寸不大，应车削端面，在中批生产中，综合考虑，我们选择工艺路线二。

但是仔细考虑，在线路二中，工序Ⅳ 精车ф65外圆及与ф80相接的端面.然后工序Ⅹ 钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。这样由于钻孔属于粗加工，其精度要求不高，且切削力较大，可能会引起已加工表面变形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工艺路线确定如下：

工序Ⅰ 车削左右两端面。

工序Ⅱ 粗车ф65，ф80，ф75，ф155外圆及倒角。工序Ⅲ 钻ф30孔、扩ф32孔，扩ф47孔。

工序Ⅳ 钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹 工序Ⅴ 精车65外圆及与80相接的端面.0.046)孔。工序Ⅵ 粗、精、细镗ф60H8（0工序Ⅶ 铣ф60孔底面 工序Ⅷ 磨ф60孔底面。

工序Ⅸ 镗ф60孔底面沟槽。工序Ⅹ 研磨ф60孔底面。工序Ⅺ 去毛刺，终检。

以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”。

2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“填料箱盖”零件材料为HT200钢，硬度为HBS190~241，毛坯质量约为5kg，生 5 产类型为中批生产，采用机器造型铸造毛坯。

根据上述材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

（1）外圆表面(ф65、ф80、ф75、ф100、ф91、ф155)考虑到尺寸较多且 相差不大，为简化铸造毛坯的外形，现直接按零件结构取为ф84、ф104、ф160的阶梯轴式结构，除ф65以外，其它尺寸外圆表面粗糙度值为Ra=6.3um只要粗车就可满足加工要求,以ф155为例,2Z=5mm已能满足加工要求.（2）外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差。查《机械制造工艺设计简明 手册》（以下简称《工艺手册》表2.2-1,铸件轮廓尺寸(长度方向>100～160mm,故长度方向偏差为2.5 mm.长度方向的余量查表2.2-4,其余量值规定为3.0～3.5 mm.现取3.0 mm。

（3）

32、43内孔。毛坯为实心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求，Ra 为 6.3,钻——扩即可满足要求。

0.046（4）内孔ф60H8(0)。要求以外圆面ф65H5（0定位，铸出毛坯孔ф30。0.013）查表2.3-9, 粗镗ф59.5 2Z=4.5 精镗 ф59.9 2Z=0.4 0.046细镗ф60H8(0)2Z=0.1 0.046(5)ф60H8(0)孔底面加工.按照<<工艺手册>>表2.3-21及2.3-23 1.研磨余量 Z=0.010～0.014 取Z=0.010 2.磨削余量 Z=0.2～0.3 取Z=0.3 3.铣削余量 Z=3.0—0.3—0.01=2.69(6)底面沟槽.采用镗削,经过底面研磨后镗可保证其精度.Z=0.5(7)6—13.5孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深20孔。均为自由尺寸精度要求。

1．6—13.5孔可一次性直接钻出。

2．查〈〈工艺手册〉〉表2.3—20得攻螺纹前用麻花钻直径为ф8.5的孔。

钻孔 ф8.5 攻螺纹 M10 6 2.5 确定切削用量及基本工时

2.5.1 工序Ⅰ：车削端面、外圆 本工序采用计算法确定切削用量 加工条件

工件材料：HT200，铸造。

加工要求：粗车ф65、ф155端面及ф65、ф80、ф75、ф100，ф155外圆，表面粗糙度值Ra 为6.3。

机床：C620—1卧式车床。

刀具：刀片材料为YG6，刀杆尺寸为16mmX25mm，kr=90°,r0=15°，0=12

rR=0.5mm。

计算切削用量

（1）粗车ф65、ф155两端面

确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为31.25mm，则毛坯长度方向的最大加工余量为4.25mm,分两次加工,ap=2mm计。长度加工方向取IT12级，取（第三版）（以下简称《切削手册》0.04mm。确定进给量f:根据《切削用量简明手册》表1.4,当刀杆16mmX25mm, ap小于等于2mm时,以及工件直径为ф160时。

f=0.5～0.7mm/r 按C620—1车床说明书（见《切削手册》表1.30）取f=0.5 mm/r计算切削速度: 按《切削手册》表1.27,切削速度的 计算公式为

Vc=

cvTapfmxvyv·kv(m/min)„„„„„„„„„„2.1 式中, cv=1.58,xv=0.15,yv=0.4，m=0.2。修正系数kv见《切削手册》表

1.28,即

kmv=1.44, ksv=0.8, kkv=1.04, kkrv=0.81, kBV=0.97 所以

Vc=

1.581.440.81.040.810.97 0.20.150.46020.5 =66.7(m/min)确定机床主轴转速 ns= 1000VC100066.7==253(r/min)d3.14847 按机床说明书（见《工艺手册》表4.2—8）与253r/min相近的机床 转速有230r/min及305r/min。现选取305r/min。如果选230m/min，则速度损失较大。所以实际切削速度 V=80m/min（2）粗车ф160端面

确定机床主轴转速: ns=1000VC100066.d=714160=133(r/min)3.按机床说明书（见《工艺手册》表4.2—8）与133r/min相近的机床 转速有120r/min及150r/min。现选取150r/min。如果选120m/min，则速度损失较大。所以实际切削速度 V=75.4m/min 2.5.2 工序Ⅱ：粗车65,80,75,100外圆以及槽和倒角

切削深度:先84车至80以及104车至100。进给量: 见《切削手册》表1.4 Vcvc=Tmaxvyvkv(m/min)

pf =

1.58600.220.150.50.41.440.81.040.810.97

=66.7(m/min)确定机床主轴转速: n1000VC100066s=d=.7.14104=204(r/min)3按机床选取n=230 r/min。所以实际切削速度

V=

dn.141042301000=

31000=75.1 m/min 检验机床功率: 主切削力

FCc=CFcaxFCpf

yFvnFCckFC„„„„„„„„„„„„„2.2 式中：CFC=900, xFC=1.0 , yFC=0.75 , nFC=-0.15

kHBnMF=（F2000.190)(190)41.02 kkr=0.73 所以

FC=9001.50.50.7566.70.151.020.73598(N)

切削时消耗功率

Pc=

FcVc59866.70.665(KW)

61046104由《切削手册》表1.30中C630-1机床说明书可知, C630-1主电动机功率为7.8KW,当主轴转速为230r/min时,主轴传递的最大功率为2.4KW,所以机床功率足够,可以正常加工。

（2）粗车65外圆

实际切削速度

V=

dwnw1000=

3.143056562.3m/min

1000

（2）粗车75外圆

取 nw=305r/min 实际切削速度

V=

dwnw1000=

3.143057571.9m/min

1000计算切削工时： 按<<切削手册>>表6.2-1，取

L=81=3mm, L2=0mm。

t=

ll1l2833i0.564min nf3050.5（3）粗车100外圆

取 nw=305r/min 实际切削速度

V=(4)粗车@100外圆 取N=305r/min 实际切削速度 V=---∏DwNw—--（5）车槽7.5.采用切槽刀，rR=0.2mm 根据《机械加工工艺师手册》表27-8

取 f=0.25mm/r nw=305r/min 2.5.3 工序Ⅲ 钻扩32mm、及43mm孔。Z3025摇臂钻床（1）钻孔25mm

f=0.41mm/r（见《切削手册》表2.7）

v=12.25m/min（见《切削手册》表2.13及表2.14，按5类加工性考虑）

ns1000v100012.25130(r/min)dw30dwnw1000=

3.143057571.9m/min

1000按机床选取：

nw=136r/min（按《工艺手册》表4.2-2）

所以实际切削速度

vdwnw100025136100010.68m/min

（2）钻孔32mm 根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔的进给量与切削速度之关系为

f=（1.2~1.3）f钻 v=（11~）v钻 2310 公式中f钻、v钻为加工实心孔时的切削用量，查《切削手册》

得 f钻=0.56mm/r（表2.7）

v钻=19.25m/min（表2.13）

并令： f=1.35 f钻=0.76mm/r 按机床取f=0.76mm/r

v=0.4v钻=7.7m/min

ns1000v10007.776.6r/min d32按照机床选取

nw97r/min

所以实际切削速度：

vdwnw1000327810007.84m/min

（3）钻孔47mm

根据有关资料介绍，锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/2~1/3，故

f=按机床取f=0.76mm/r

V=0.4V钻7.7m/min

ns1000v10007.752.6r/min d3.144711f钻0.60.2mm/r 33按机床选取：

nw97r/min

所以实际切削速度为：

vdwnw10004797100014.13m/min

2.5.4 工序Ⅳ 钻6—13.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24（1）钻6-13.5

f=0.35mm/r

V=17mm/min

所以 n=按机床选取：

n400r/min

1000V=401(r/min)

13.5w所以实际切削速度为：

vdwnw13.54001000100016.95m/min（2）钻2M106H底孔Φ8.5

f=0.35mm/r v=13m/min 所以n=

1000v8.5=487r/min 按机床选取

nw500r/min

实际切削速度

vdwnw10008.5500100013.35m/min（3）4M106H深20，孔深24，底孔Φ8.5

f=0.35mm/r v=13m/min

所以 n=

1000v8.5=487r/min 按机床选取

nw500r/min

实际切削速度

vdwnw8.55001000100013.35m/min（4）攻螺纹孔2M106H

r=0.2m/s=12m/min

所以 ns382r/min

按机床选取

nw315r/min则

实际切削速度

vdwnw10001031510009.9m/min

（5）攻螺纹4-M10

r=0.2m/s=12m/min 所以 ns382r/min

按机床选取

nw315r/min则

实际切削速度

vdwnw10001031510009.9m/min

2.5.5 工序Ⅴ：精车Φ65mm的外圆及与Φ80mm相接的端面 车床：C620-1（1）精车端面

Z=0.4mm

ap0.2mm

f0.1mm/r

计算切削速度：按《切削手册》表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=90min）

vccvkv(m/min)

Tmapxvfyv式中cv158，xv0.15, yv0.4，m0.15修正系数kv见《切削手册》表1.28 所以

vccvTmapvfxyvkv1581.440.81.040.810.97257m/min

600.150.20.150.10.4ns1000vc10002571023r/min dw80按机床说明书（见《工艺手册》表4.2-8）与1023r/min。如果选995r/min，则速度损失较大。

所以实际切削速度

v120080301m/min

1000（2）精车Φ65外圆

2Z=0.3 f=0.1mm/r

vccvkv(m/min)

Tmapxvfyv式中cv158，xv0.15, yv0.4，m0.15修正系数kv见《切削手册》表1.28 所以

vccvTmapvfxyvkv1581.440.81.040.810.97257m/min

600.150.20.150.10.4nw1200r/min

所以实际切削速度

v120065245m/min

1000（3）精车外圆Φ100mm 2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r

vc257m/min

取 nw1200r/min

实际切削速度

1200100376.8m/min

1000v0.046)mm孔 2.5.6 工序Ⅵ：精、粗、细镗60H8(0（1）粗镗孔至Φ59.5mm

2Z=4.5mm则 Z=2.25mm

nw1000v100035185r/min d60 14 查有关资料，确定金刚镗床的切削速度为v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金刚镗主轴转数为无级调数，故以上转数可以作为加工时使用的转数。（2）精镗孔至Φ59.9mm

2Z=0.4mm，Z=0.2mm

f=0.1mm/r v=80m/min

nw1000v100080425r/min d3.14600.046)mm（3）细镗孔至60H8(0由于细镗与精镗孔时共用一个镗杆，利用金刚镗床同时对工件精、细镗孔，故切削用量及工时均与精樘相同。

ap0.05mm

f=0.1mm/r

nw=425r/min

V=80m/min 2.5.7 工序Ⅶ：铣Φ60孔底面 铣床：X63 铣刀：选用立铣刀 d=10mm L=115mm 齿数Z=4 切削速度：参照有关手册，确定v=15m/min

aw7mm

ns1000v100015=477.7r/min dw10采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见《工艺手册》表4.2-39）

取 nw=475r/min 故实际切削速度为：

vdwnw100010475100014.9m/min

当nw475r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为

fmfzznw0.084475150mm/min

查机床说明书，刚好有fm150m/min故直接选用该值。倒角1x45°采用90°锪钻

2.5.8 工序Ⅷ：磨Φ60孔底面 ①．选择磨床：

选用MD1158（内圆磨床）②．选择砂轮：

见《工艺手册》第三章中磨料选择各表，结果为A36KV6P 20x6x8mm ③．切削用量的选择：

砂轮转速 n砂1500r/min，v砂27.5m/s 轴向进给量 fa3mm 径向进给量 fr0.015mm

2.5.9 工序Ⅸ： 镗Φ60mm孔底沟槽

内孔车刀 保证t=0.5mm，d=2mm 2.5.10 工序Ⅹ： 研磨Φ60mm孔底面

采用手工研具进行手工研磨：Z=0.01mm

YIYIJINGDAOCI 结束了

3专用夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计第6道工序——钻12孔的钻床专用夹具。本夹具将用于Z3025摇臂钻床。刀具为麻花钻。

3.1 问题的指出

本夹具主要用来钻12孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

3.2 夹具设计

3.2.1 定位基准的选择

由零件图可知，12孔中，6—13.5在圆周上均匀分布,2—M10，4—M10也为对称分布，尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为两对称孔中心距，由于难以使工艺基准与设计基准统一，只能以65外圆面作为定位基准。

为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对12孔进行加工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。3.2.2 切削力及夹紧力的计算

刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为13.5。

则轴向力：见《工艺师手册》表28.4

F=CFd0zFfyFkF„„„„„„„„„„„„„„3.1 式中： CF=420，ZF=1.0, yF=0.8, f=0.35 kF=（HBnF2001.3)()1.07 190190F=42013.51.00.350.81.072123(N)

转矩

T=CTd0ZTfyTkT

式中: CT=0.206, ZT=2.0, yT=0.8 T=0.20613.52.00.350.81.0717.34(NM)

TV17.3416.950.726KW 30d03013.5功率 Pm=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=K1K2K3K4

式中 K1—基本安全系数，1.5;K2—加工性质系数，1.1;K3—刀具钝化系数, 1.1;K4—断续切削系数, 1.1 则 F/=KF=1.51.11.11.121234239(N)

气缸选用100mm。当压缩空气单位压力P=0.6MPa,夹紧拉杆D25mm。

N= N>F

钻削时 T=17.34 NM

切向方向所受力: F1=取f0.1

Ff=44160.1441.6(N)

Ff> F1

所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。

T17.34267N 3L6510(1002252)0.644416(N)

3.3 定位误差的分析

定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为止口，而该定位元件的尺寸公差为00.03，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。

3.4 夹具设计及操作的简要说明

如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应首先着眼于机动夹具，本道工序的钻床夹具选用气动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这将使整个夹具过于庞大。因此，应设法降低切削力。目前采取的措施有两个：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.5MPa增至0.6 MPa）以增加气缸推力。结果，本夹具结构比较紧凑。

钻床夹具的装配图及零件图分别见附图3及附图4。

课程设计心得体会

参考文献

1.《机床夹具设计》 第2版 肖继德 陈宁平主编 机械工业出版社 2.《机械制造工艺及专用夹具设计指导》 孙丽媛主编 冶金工业出版社 3.《机械制造工艺学》 周昌治、杨忠鉴等 重庆大学出版社 4.《机械制造工艺设计简明手册》李益民 主编 机械工业出版社 5.《工艺师手册》 杨叔子主编 机械工业出版社

6.《机床夹具设计手册》

王光斗、王春福主编 上海科技出版社 7.《机床专用夹具设计图册》南京市机械研究所 主编 机械工业出版社 8.《机械原理课程设计手册》 邹慧君主编 机械工业出版社

9.《金属切削手册》第三版 上海市金属切削技术协会 上海科学技术出版社10.《几何量公差与检测》第五版 甘永立 主编 上海科学技术出版社 ．《机械设计基础》 第三版 陈立德主编 高等教育出版社 12．《工程材料》 丁仁亮主编 机械工业出版社 13．《机械制造工艺学课程设计指导书》，机械工业出版社 14．《机床夹具设计》 王启平主编 哈工大出版社 15.《现代机械制图》 吕素霞 何文平主编 机械工业出版社

全文总结

本文是针对如何提高填料箱盖的加工质量以及如何缩短产品生产周期提出的基于UG的填料箱盖的工艺规程及夹具设计。本文的重点是对填料箱盖加工路线的确定，制定工序卡片，然后对工序4中的钻12孔进行专用夹具设计。在本次设计中，我主要从以下方面得到了收获：

（1）在工艺规程设计的方面，对基准面的选择是十分重要的，正确合理的基准面对加工质量的保证，生产率的提高有很大的作用。最终经过多方面的比较最终确定零件的粗基准和精基准，在工艺路线的确定方面，我设计出了两个不同的方案，两个方案的不同之处在于对零件加工的顺序不一样，经过多方面的分析，我最终选择了工艺路线方案二，并对其进行了改进。

（2）在确定工艺路线后，对工件的加工余量以及工时的确定也是十分重要的，我查阅了《工艺手册》及《切削手册》，对切削力进行计算，对工件的强度进行校核，最终确定零件的切削用量以及各工序的工时。

（3）在进行对工序4的加工12孔进行专业夹具设计，由于12孔中6-φ13.5，2-M10,4-M10,为平均分布，尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为两对称孔中心距，由于难以使工艺基准与设计基准统一，选择以φ65外圆面作为定位基准。在选定定位基准后，夹紧方式的选择成了重点，考虑到夹具的体积和夹紧装卸的方便性，所以采用气动夹紧。最终确定夹具的结构。

第五篇：新型化工塔填料概述 天津大学传质作业（共）

一、前言

塔器作为汽-液及液-液之间进行传质与传热的重要设备，广泛应用于炼油、石化、精细化工、化肥、农药、医药、环保等行业的物系分离，涉及蒸(精)馏、吸收、解吸、汽提及萃取等化工单元操作。塔器分为板式塔和填料塔两种。板式塔通常结构较为简单，易于放大，造价较低；但板式塔普遍存在效率较低，压降较高，持液量大等缺点。为了解决这种问题，填料塔应运而生，填料塔近年来发展很快，尤其是随着各种新型填料及其它新型塔内件开发成功，应用填料塔似乎成了一种潮流。与传统的板式塔相比，填料塔具有生产能力大、分离效率高、压降小、操作弹性大、持液量小等优点，而且新型填料、新型塔内件的开发应用和基础理论研究的不断深入，使填料塔的放大效应取得了实质性的突破，填料塔在化工企业得到了很好的应用，使其与板式塔的竞争变得更为激烈。

二、适用范围

填料塔应用范围极广，相对于板式塔更适用于以下工况：①传质速率受气膜控制的系统以及要求持液量小、停留时间短、压降小的物系；②有腐蚀性、热敏性、易起泡沫及粘性物料的条件；③难分离物系及产品纯度要求很高的场合；④与高效液体分布器相匹配，还可适用于10：1以上的高操作弹性条件。主要应用领域有：①炼油厂常减压塔，气体分离塔，催化裂化吸收稳定系统、脱硫塔、烷基苯分馏塔等；②乙烯装置汽油分离塔、乙烯／苯乙烯精馏塔的改造及其他石油化工产品的加工；③化肥行业脱硫、脱碳、再生塔、热水饱和塔、尿素除尘塔等；④天然气分离装置、空气分离装置；⑤制药、食品、环保、精细化工等行业。近几年来，蒸馏装置发展趋势是现代填料塔逐步取代传统填料塔，并部分取代大型板式塔，国外有专家预言，不就的将来采用规整填料将成为蒸馏操作唯一可取的途径。

三、新型散装填料介绍

散装填料是具有一定几何尺寸的颗粒体，在塔内以散堆方式堆积。近年一些新型高效散装填料的出现以及在一些行业的成功应用，如环保行业从烟气中除去HC1和S02等，说明散装填料将在某些领域得到新的发展。另外，国内外最新的研究工作表明，在液液萃取、液气比很大的吸收和高压精馏的情况下，应用散装填料的操作性能优于规整填料和塔盘。因此在合成氨的气体净化、石油化工和焦化等领域，散装填料得到了广泛的应用。

NJT型阶梯环填料

第一代NJT型瓷质阶梯环(井)和瓷质阶梯环(米)填料较目前国内普遍使用的瓷质拉西环填料和瓷质矩鞍填料具有通量大、阻力小、效率高、操作范围宽等优点。该填料早在1984年通过了原化工部科技局技术鉴定。它是一种综合性能较好的填料，可以在化工生产中，特别是在硫酸装置的吸收塔中推广应用。在老厂挖潜改造中可以增加设备生产能力、降低能量消耗、提高产品质量。在新塔设计中可以提高设备生产强度，降低塔填料层的高度。

①第二代瓷阶梯环填料比第一代瓷阶梯环填料具有更大的比表面积、更高的空隙率和机械强度。同时减少了壁流，从而提高了干燥、吸收塔的生产强度，在对老厂挖潜改造中可提高生产能力25％左右，对新厂建设中可使填料阻力更低，能耗更低，塔设备投资更低

②第二代瓷阶梯环填料比第一代瓷阶梯环填料阻力更小，在结构上使气液两相的接触由面变为点，接触面不断更新，加大了吸收推动力，使干燥水分指标和吸收率指标比第一代瓷阶梯环填料更优，生产操作更稳定。

③第二代瓷阶梯环填料结构设计合理，制造工艺严谨，耐酸度高，经使用证实其破损率小于1％，使用寿命长，还可进一步降低填料塔的填料高度，更有利于降低制造成本。

④第二代瓷阶梯环填料可在更高的气流速度下操作，自清洗能力强，雾沫夹带更少，可延迟大修周期，保护了环境。

此种填料为硫酸工业给予了很大的帮助。Impak填料

Impak填料最初由美国Lantacskan公司提出，后经北京化工大学等单位多年研究改进。是近一个世纪填料发展的新成果。构型特点是：①环鞍结合，既有鞍型结构的良好分布性能，又有环型结构高通量的特点；②开放壁面；③扁环结构。对不同高径比的环型填料对比研究表明：高径比越小，传质效率越高。Impak填料单体外形呈扁环，使填料单元立放最稳，有利于加强气液湍动，活化内表面。Impak填料集扁、鞍、环结构于一体，采用多褶壁面，多层筋片，强化了填料的整体性能，体现了现代散装填料构型正趋于成熟。实验对比表明：其负荷能力与DN50mm金属Intalox鞍环相当；在一般的气液流率下，传质效率比DN50mm金属Intalox鞍环高出30以上；传质单元压降很低，适合于精密分离、热敏物系和旧塔节能改造。阶梯短环填料

阶梯短环填料(CMR)是美国Glistch公司兼并英国传质公司后大力推广的一种散装填料，与其前身阶梯环相比，高径比从原有的0.5降到0.3。这种看似简单的几何特性却是CMR性能优越的关键。大量实验表明，CMR的性能确实明显优于鲍尔环和筛板塔，且可以用碳钢、不锈钢、非铁合金、塑料和陶瓷制造。因此，CMR的应用很广泛，已在近千座工业塔中得到广泛的应用。超级扁环填料

清华大学根据国外新型填料发展的动向。创新研制了内弯弧型筋片扁环填料(QH-1型扁环填料)。其结构特点为：①采用和传统填料不同的内弯弧型筋片结构，使填料内部的流道更为合理，提高了传质效率，同时这种结构可提高填料的强度；②针对液液体系轴向混合严重的特点，采用0.2-0.3极低的高径比，使填料在乱堆时也能体现一定程度的有序排列，从而降低了阻力降，有效抑制了两相的非理想流动，有助于进一步提高处理能力和传质效率；③可根据体系和生产要求，采用多种材质加工制造，且有多种规格，因而选用范围宽，操作弹性大。实验研究和工业应用表明，QH-1型扁环填料用于液液萃取和在大液体喷淋密度下，性能超过鲍尔环、Intalox等国外引进的新型填料，已在润滑油精制、芳烃抽提、液化气脱硫、合成氨厂脱碳塔和再生塔中得到成功的应用。

为进一步提高扁环填料的性能，又开发了新的挠性梅花扁环填料(QH-2型扁环填料)，不仅传质效率高、处理能力大、阻力降小，而且质量轻、成本较低，比QH-1型又有所提高。

近年来，中国还引进和吸收了许多高效、先进的散装填料，如金属矩鞍环(IMTP)、改进型金属鲍尔环(HY-PAK)、金属阶梯环、塑料矩鞍环、共轭环等，也较接近理想填料，比规整填料具有更好的自清理能力，不易堵塞。

四、新型规整填料介绍

目前规整填料种类多，形状不同，性能各异。理想的规整填料应具备 下特点：(1)压降小；(2)分离效率高；(3)节能，可减小塔径；(4)液体滞流量少；(5)操作弹性大，适应性强；(6)产品提取率高。

Zupak组片式波纹填料

Zupak组片式波纹填料填料是原天津大学填料塔新技术公司近年开发出来的获奖专利产品，目前有两大类8种型号。Zupak填料和相应型号的Mellapak填料相比，比表面积增加了10％左右，开孔率增加了30％-40％，分离效率提高约10％，通量提高20％，压力降降低30％左右。开发成功第一次就用在当时中国最大直径的塔上(8400 mm)，目前正处于迅速推广阶段。

BH型高效填料

BH型高效填料是北京化工大学在对国内外各种填料进行深入细致研究的基础上川，为满足化工行业对超高纯度产品的要求，克服普通填料表面对甘油、水等表面张力大的物系难以良好润湿成膜的缺点，并通过对各种填料网纹构型进行深入研究、综合比较，结合填料流体力学性能与传质学的研究成果而研究开发出的一种新型高效填料。BH型高效填料己在我国醋酸乙烯制备、甲醇精馏、丙炔醇制备、水合脱生产等行业中大规模应用，达到了提高了产品质量，降低化学物料排放，提高这些行业的技术水平和产品竞争力的预期目标。

SM、SW、SC、SB系列新型规整填料

上海化工研究院国家高效分离塔填料及装置技术研究推广中心于20世纪70年代开发了SC、SB丝网波纹填料系列，80年代开发了SM系列SL板波纹填料，90年代开发了SW 系列网孔波纹填料并取得专利证书。这些填料已在国内多座塔器中应用，效果显著。

SINOPAK填料

该填料系南京大学开发的波纹型系列无壁流规整填料，采用了专门的防壁流设计并获得1996年国家专利。分离效率比其他普通波纹规整填料高10％-25％，其综合性能完全达到和优于国外同类填料产品。

CHINAPAK填料

该填料系天津市博隆科技开发公司开发的规整填料专利产品，综合了金属孔板波纹填料和金属矩鞍环填料各自的优点，克服了散堆填料易于淘流的缺点，工业应用获得成功。

自分布填料和再分布填料

自分布填料是将特制的规整填料作为液体再分布器使用的，旨在改善液体分布性能的填料。其作用是将多点式或多线式液体分布状态变成多线式或面分布状态，以减少液体分布的端效应。这方面工作美国Glitsch公司领先一步。中国在1990年后。由天津大学研制的自分布填料在工程上得到了应用。

相对于填料层两端气液分布的端效应。填料层中部存在着“中效应”。再分布填料就是为了消除“中效应” 而专门设计的一种特制填料。换言之，它不仅克服了壁流现象，重要的是它能将环塔壁区的高液流量向塔心缩移，同时又将塔中心部位的高气流量向环塔壁区扩展，因而既是液体再分布器，又是气体再分布器，同时还起传质作用。自分布填料和再分布填料既适用于规整填料塔，也适用于散装填料塔。

新型复合填料

清华大学研究开发的新型复合填料是在规整填料基础上采用交错90。排列的水平波纹(PFG)组合而成。PFG本身是种填料，同时又起到分布器的作用，具有良好的自分布性能，分离效果比规整填料提高15％ ～20％。每米填料的理论板数比同规格的Sulzer填料高15％左右。在新型复合填料基础上采用一定厚度的复合填料单元体作为塔板，形成分层填料塔板。其传质效率高，填料用量少(降低填料成本)，高效低阻，性能优于一般塔板和填料，特别适用于真空精馏工况条件下的高纯度分离。

五、展望

由于波纹填料的开发成功和一些基础理论研究成果在填料塔工程放大问题上的突破，填料塔大型化带来的放大效应问题得到了一定程度的解决，尤其是20世纪90年代，一些大通量、低压降、高效率填料和塔内件的成功开发及应用，使填料塔分离工程技术进入了一个崭新阶段。21世纪的填料塔分离技术将向行业化、复合化、节能化、大型化方向发展。不同种类的填料组成填料复合塔，或组成填料-塔板复合塔是一种新的开发途径。新型“分布填料” 也将在分布器的开发中占据重要地位。

参考文献

[1] 孙东升.填料塔分离技术新进展[J].化工进展,2002,21（10）：769-772.[2] 韩联国,杜刚,杜军峰.填料塔技术的现状与发展趋势[J].中氮肥，2009(11)：32-34.[3] 高碧霞，李好管.新型规整填料及填料塔内件[J].化学工业与工程技术，2000,21(5)：18-20.[4] 周维.BH型高效板波纹填料的研究及应用[J].聚氯乙烯，2009,37（3）：35-38 [5] 李群生,田原铭,常秋连,黄强.BH 型高效填料塔技术的研究及其在化工生产中的应用[J].化工进展，2007,26：201-203.[6] 李锡源,邓咏佳.Dg50NTJ型瓷质阶梯环填料性能研究[J].2008,(2):34-37.[7] 邓咏佳,李锡源.NTJ型瓷质阶梯环填料技术的开发[J].2008,(1):1-6.