畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-油氣水三相分離器的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)全套設(shè)計(jì)圖紙加V信153893706或扣3346389411題目名稱：油氣水三相分離器的設(shè)計(jì)題目類型：學(xué)生姓名：院(系)：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：輔導(dǎo)教師：時(shí)間：至目錄畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 Ⅰ畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 Ⅱ指導(dǎo)教師審查意見(jiàn) Ⅲ評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ) Ⅳ答辯會(huì)議記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定 ⅤTOC\o"1-3"\h\u21393摘要 基于ANSYS有限元分析的強(qiáng)度校核

基于ANSYS有限元分析的強(qiáng)度校核設(shè)計(jì)壓力壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范GB150設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力。容器裝有泄放裝置時(shí)，一般以容器的設(shè)計(jì)壓力作為容器超壓限度的起始?jí)毫?。需要時(shí)，可用容器的最大允許工作壓力作為容器超壓限度的起始?jí)毫?。采用最大允許工作壓力時(shí)，應(yīng)對(duì)容器的水壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)相應(yīng)的取1.25倍、1.15倍和1.00倍的最大允許工作壓力值，并在圖樣和銘牌中注明。由于本設(shè)計(jì)中并無(wú)實(shí)際樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，故直接采用表2中常見(jiàn)介質(zhì)的設(shè)計(jì)壓力、腐蝕裕量、單位容積充裝量。介質(zhì)設(shè)計(jì)壓力MPa罐體腐蝕裕量≥mm單位容積充裝量（t/m3）液氨2.1620.52液氯1.6241.2液態(tài)二氧化硫0.9841.2丙烯2.16l0.43丙烷1.77l0.42液化石油氣(50℃飽和蒸氣壓大于1.62MPa)2.16l0.42液化石油氣(其余情況)1.7710.42正丁烷0.79l0.51異丁烷0.7910.49丁烯、異丁烯0.7910.5丁二烯0.7910.55表2常見(jiàn)介質(zhì)的設(shè)計(jì)屬性所以可知，在本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)壓力可定為2.16，罐體腐蝕裕量為1，單位容積充裝量為0.42。容器的應(yīng)力分析傳統(tǒng)的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，一般屬于“常規(guī)設(shè)計(jì)”，以彈性失效準(zhǔn)則為理論基礎(chǔ)，由材料力學(xué)方法或經(jīng)驗(yàn)得到較為簡(jiǎn)單的適合于工程應(yīng)用的計(jì)算公式，求出容器在載荷作用下的最大主應(yīng)力，將其限制在許用值以內(nèi)，即可確認(rèn)容器的壁厚。對(duì)容器局部區(qū)域的應(yīng)力、高應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力不做精細(xì)計(jì)算，以具體的結(jié)構(gòu)形式限制，在計(jì)算公式中引入適當(dāng)?shù)南禂?shù)或降低許用應(yīng)力等方法予以控制，這是一種以彈性失效準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，按最大主應(yīng)力理論，以長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)而建立的一類標(biāo)準(zhǔn)[23]。塑性理論指出，由于彈性應(yīng)力分析求得的各類名義應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)破壞的危險(xiǎn)性是不同的，隨著工藝條件的苛刻和容器的大型化，常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能滿足要求，尤其是在應(yīng)力集中區(qū)域。若不考慮應(yīng)力集中而只按照簡(jiǎn)化公式進(jìn)行設(shè)計(jì)，不是為安全而過(guò)分浪費(fèi)材料就是安全系數(shù)不夠?；诟鞣矫娴目紤]，產(chǎn)生了“分析設(shè)計(jì)”這種理念。采用以極限載荷、安定載荷和疲勞壽命為界限的“塑性失效”與“彈性失效”相結(jié)合的“彈塑性失效”準(zhǔn)則，要求對(duì)容器所需部位的應(yīng)力做詳細(xì)的分析，根據(jù)產(chǎn)生應(yīng)力的原因及應(yīng)力是否有自限性，分為三類共五種，即一次總體薄膜應(yīng)力（Pm）、一次局部薄膜應(yīng)力（Pc）、一次彎曲應(yīng)力（Pb）、二次應(yīng)力（Q）和峰值應(yīng)力（F）。對(duì)于壓力容器的應(yīng)力分析，重要的是得到應(yīng)力沿壁厚的分布規(guī)律及大小，可采用沿壁厚方向的“校核線”來(lái)代替校核截面。而基于彈性力學(xué)理論的有限元分析方法，是一種對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散化后再求解的方法，為了獲得所選“校核線”上的應(yīng)力分布規(guī)律及大小，就必須對(duì)節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)力值進(jìn)行后處理，即應(yīng)力分類，根據(jù)對(duì)所選“校核線”上的應(yīng)力進(jìn)行分類，得出各類應(yīng)力的值，若滿足強(qiáng)度要求，則所設(shè)計(jì)容器是安全的。在壓力容器的應(yīng)力分析設(shè)計(jì)中，壓力容器部件設(shè)計(jì)所關(guān)心的是應(yīng)力沿壁厚的分布規(guī)律及大小，可采用沿壁厚方向的“校核線”來(lái)代替校核截面，由于該壓力容器為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)僅考慮對(duì)貯罐上半部即手孔一封頭，一筒體進(jìn)行幾分析設(shè)計(jì)。從上述分析可知，要完成壓力容器的應(yīng)力分析設(shè)計(jì)，首先采用自底向上的方法建立有限元的幾何模型，劃分網(wǎng)格、施加載荷并完成有限元分析，然后進(jìn)入后處理，沿容器壁厚定義路徑，將相關(guān)的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果映射到路徑，利用ANSYS的應(yīng)力線性化原理，對(duì)路徑上的應(yīng)力結(jié)果進(jìn)行分類處理，根據(jù)材料的許用應(yīng)力強(qiáng)度來(lái)評(píng)定應(yīng)力的分類處理結(jié)果。應(yīng)力分析結(jié)果圖10基于ANSYS的對(duì)分離器進(jìn)行應(yīng)力分析結(jié)果圖從結(jié)果模擬圖10中可以看出，最大應(yīng)力強(qiáng)度出現(xiàn)在過(guò)渡段與球殼連接處，最大應(yīng)力強(qiáng)度值為260.594。結(jié)構(gòu)在內(nèi)壓作用下產(chǎn)生了一定的變形，迫使筒體段在X方向產(chǎn)生位移，球殼在Y方向有了一定的變形。所以根據(jù)此計(jì)算出來(lái)的最大應(yīng)力強(qiáng)度值可以將分離器的主要材料初定為Q345R。50時(shí)材料為Q345R厚度為15的鋼板抗拉強(qiáng)度為510～640[24]。故經(jīng)過(guò)強(qiáng)度校核可知若使用Q345R材料，該筒體即符合要求。ANSYS命令流見(jiàn)附錄1。總結(jié)結(jié)論本文依據(jù)課題需要對(duì)分離器設(shè)計(jì)理論進(jìn)行了研究并對(duì)油氣水臥式三相分離器進(jìn)行了初步尺寸設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，使用先進(jìn)的計(jì)算分析軟件ANSYS對(duì)分離器的內(nèi)部應(yīng)力分布情況進(jìn)行了分析研究。主要結(jié)論如下：1)依照分離器尺寸設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)所得分離器油水可以達(dá)到分層的效果。氣液分離能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求；油水的分離效果則與設(shè)計(jì)要求稍有差距。對(duì)于初步設(shè)計(jì)所得的分離器，還需要安裝聚結(jié)構(gòu)件等促進(jìn)油水兩相的分離。2)對(duì)于入口流速較大的情況，有必要在入口部分添加構(gòu)件用于減小其對(duì)流場(chǎng)的沖擊，并在沉降分離部分添加對(duì)氣體具有整流作用的構(gòu)件，保證液滴沉降的順利進(jìn)行，對(duì)于出口流速較大或出口情況不明的情形下，則應(yīng)在出口前采取措施防止渦流的產(chǎn)生。展望本文對(duì)三相分離器進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)及有限元分析研究，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中忽略了一些次要的或者目前無(wú)法解決的因素，因此，對(duì)于三相分離器的研究還有很大的可以完善的地方：1)設(shè)計(jì)過(guò)程中，認(rèn)為液滴為標(biāo)準(zhǔn)球形顆粒，并忽略了液滴之間相互作用的復(fù)雜情況，如果能夠?qū)⑦@些因素考慮進(jìn)計(jì)算中，可能會(huì)提高分離器設(shè)計(jì)的精度。2)由于本設(shè)計(jì)未經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn)，在無(wú)實(shí)際數(shù)據(jù)的情況下，許多參數(shù)按常規(guī)取值，這樣取值所得的結(jié)果是否完全合理還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。附錄1基于ANSYS的應(yīng)力分析命令流

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致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近了尾聲，這也意味著我的大學(xué)生活就要結(jié)束了，學(xué)生活一晃而過(guò)，回首走過(guò)的歲月，心中倍感充實(shí)，當(dāng)我寫完這篇畢業(yè)論文的時(shí)候，有一種如釋重負(fù)的感覺(jué)，感慨良多。

首先，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師張慢來(lái)老師。做設(shè)計(jì)的過(guò)程是艱辛的，但是在我的努力之下還是完成了。在這個(gè)過(guò)程中張老師給了我很大的的幫助，沒(méi)有他的盡心指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求，我也不會(huì)順利完成這次設(shè)計(jì)。每次遇到難題，我最先做的就是向張老師尋求幫助，而張老師每次不管忙或閑，總會(huì)抽空和我面談，然后一起商量解決的辦法。徐老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個(gè)環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。這幾個(gè)月以來(lái)，張老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向張老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。

其次，還要感謝這四年來(lái)教我知識(shí)的每位老師們，畢業(yè)論文能夠順利完成，你們也都有很大的功勞。最后，要向這四年大學(xué)生活期間所有幫助過(guò)我的同學(xué)們以及各位朋友們說(shuō)一聲謝謝。附錄1基于ANSYS的應(yīng)力分析命令流

附錄1基于ANSYS的應(yīng)力分析命令流/GRA,POWER/GST,ON/PLO,INFO,3/GRO,CURL,ON/CPLANE,1/REPLOT,RESIZEWPSTYLE,,,,,,,,0WPSTYLE,,,,,,,,0*SET,r1,2250*SET,r2,2250*SET,t1,17*SET,t2,15*SET,lc,12000*SET,l,1*SET,p,2.16*SET,e,2e5*SET,nu,0.3*SET,nt,5*SET,ns,30*SET,nc,30*SET,nl,5*SET,ra,0.6/PREP7ET,1,PLANE82KEYOPT,1,3,1KEYOPT,1,5,0KEYOPT,1,6,0MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,,EMPDATA,PRXY,1,,nuCYL4,,,R2,0,R2+t2,90BLC4,R1,0,t1,-Lc+Lwprot,0,-90wpoff,0,0,LASEL,S,LOC,X,0,R2+t2FLST,2,2,5,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,-2ASBW,P51XADELE,4,,,1FLST,2,4,3FITEM,2,8FITEM,2,7FITEM,2,9FITEM,2,10A,P51XSAVE,'tt1','db','E:\ANSY\'FLST,5,4,4,ORDE,4FITEM,5,2FITEM,5,5FITEM,5,7FITEM,5,11CM,_Y,LINELSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,,,nt,,,,,1FLST,5,1,4,ORDE,1FITEM,5,8CM,_Y,LINELSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,,,nc,1/ra,,,,1FLST,5,1,4,ORDE,1FITEM,5,6CM,_Y,LINELSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,,,nc,ra,,,,1FLST,5,2,4,ORDE,2FITEM,5,9FITEM,5,-10CM,_Y,LINELSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,,,ns,ra,,,,1FLST,5,2,4,ORDE,2FITEM,5,1FITEM,5,3CM,_Y,LINELSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,,,nl,ra,,,,1ALLSEL,ALLFLST,5,3,5,ORDE,2FITEM,5,1FITEM,5,-3CM,_Y,AREAASEL,,,,P51XCM,_Y1,AREACHKMSH,'AREA'CMSEL,S,_YMSHKEY,1AMESH,_Y1MSHKEY,0CMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y2/AUTO,