当前位置：首页 > 实用文档 > 论文> 化工设备工程设计方法论文

化工设备工程设计方法论文

时间：2024-01-12 08:07:54 论文收藏本文下载本文

化工设备工程设计方法论文（共4篇）由网友“国际通”投稿提供，下面是小编为大家带来的化工设备工程设计方法论文，希望大家能够喜欢!

化工设备工程设计方法论文

篇1：化工设备工程设计方法论文

化工设备工程设计方法论文

化工设备应用广泛，结构形式复杂，安全可靠性要求高，因此，对化工设备设计人员的要求也随之提高。化工设备的工程设计包括设计原理和绘图方法。了解化工设备的设计原理，对于把握设计产品的安全合理性至关重要。把握化工设备的绘图方法对于提高企业的设计效率大有裨益。本文就化工设备的工程设计方法和实际中遇到的问题进行探讨。

1 设计的原理

化工设备设计主要是在把握设计标准的基础上，设计出安全合理经济的产品。标准规范介绍了各种形式化工设备的设计原理和规则。熟悉化工设备的设计原理，需要了解化工设备的结构和计算模型。化工设备根据结构的不同，具有不同的计算模型，卧式容器的计算模型是对称外伸悬臂梁，塔器的计算模型是多自由度振动体系。总的来说，化工设备的计算模型可以从结构、受力和约束三方面来分析。化工设备的结构由外壳、内件和支座等组成，外壳多为圆柱壳体或球壳。约束指的是设备的支撑方式，包括支座、鞍座、裙座和球罐支柱等。受力主要是压力、液柱静压力和接管载荷等。不同形式的设备承受不同的载荷，并且主次载荷并不相同，比如，卧式容器和换热器不考虑横向风载荷，但是塔器和球罐需要考虑风载荷（且是主要载荷），还需考虑水平风力和水平地震力。总而言之，化工设备设计的原理包括结构的设计和计算。结构设计主要是确定不同设备的外形和内件形式，使其满足工艺要求；结构计算主要是确定计算模型，使设备及零部件满足强度、刚度、稳定性和使用寿命的要求。此外，设计是制造的上游工序，因此，设备设计还要考虑制造和检测的要求[1]。

1.1工程设计方法

化工设备的设计包括零部件的设计和总体设计。具体设计方法上包括材料选择、结构选型和尺寸计算、材料选择需要考虑工艺介质和各种材料的物理化学和机械加工性能等。结构选型一方面指的是工艺的设备选型，另一方面指的是设备的强度计算模型，比如开孔补强方法采用补强圈还是厚壁管或者增加壳体壁厚的整体补强。尺寸计算指的是确定满足工艺要求和设备强度要求的尺寸。零部件的设计可分为标准件的选型和非标件的设计。对于标准件的选型来说，需要设计者充分了解标准件的适用范围，做到既满足工艺和结构要求，又经济合理。当设备的设计条件超出标准件的使用范围时，就需要设计者设计非标件。对于非标件的设计，需要设计者从计算模型上把握产品的合格标准，在满足产品要求的前提下，追求设计的最优化。非标件的设计经常使用经验对比的设计方法，主要是参考标准件和竣工图纸的形状和尺寸作为初始参数，补充输入新的设计参数，利用SW6的校核模式来验证是否合格，若合格则可采用，否则需要修改尺寸，重新校核，直至合格。这种方法既可以借鉴原有的成功经验，又同时满足计算的要求，提高了非标件设计的效率。总体设计是将整个设备作为一个计算模型，重点考查零部件之间的连接方式以及连接后产生的局部应力，同时分析整个设备在整体载荷下的安全问题，比如塔器在风载荷、地震载荷和内压共同作用下的应力响应。SW6是化工设备计算软件，包括零部件设计和设备设计。利用计算机的计算方便性，结合理论知识，可以提高设计的效率和产品的品质。

1.1.1化工设备的壁厚

化工设备是根据弹性失效和弹塑性失效准则来设计的。壁厚尺寸是设备满足载荷和工艺要求的关键尺寸。理解化工设备各种壁厚的含义对于合理准确的设计至关重要。计算壁厚指的是满足强度要求的厚度，这是强度要求的厚度，以解决设备在这种载荷下可不可以用的问题。最小壁厚大多是刚度要求的厚度，解决设备变形的问题。腐蚀裕量保证了设备的使用寿命（对均匀腐蚀来讲）。设计厚度是强度和使用寿命要求的厚度，等于计算厚度（或最小厚度）加腐蚀裕量，所以，设计厚度可以保证设备在使用寿命内的强度安全。筒体的名义厚度=设计厚度+负偏差C1+圆整，圆整量是富裕的厚度，此类富裕厚度反映出设备的.最大允许工作压力往往大于设计压力。封头的名义厚度需要考虑制造减薄率，封头的最小成形厚度只有大于等于设计厚度，才能保证封头的强度和使用寿命。

1.1.2不同设备壁厚的决定因素

不同的设备有不同的计算模型，因此，不同的设备也就具有不同的关键厚度。关键厚度指的是决定受压元件名义厚度的关键因素要求的厚度。球罐的关键厚度是内压、开孔补强、a点组合应力决定的厚度中最大者。根据经验，球罐壳体的壁厚，大多由支柱和壳体相交最低点的应力决定。卧式容器的关键厚度是内压、开孔补强、鞍座应力决定的厚度中的最大者。一般来说，中低压卧式容器的壁厚大多是由鞍座处壳体厚度决定的。塔器的关键厚度是内压、开孔补强、地震力和风压决定的厚度中的最大者。中低压塔的最大壁厚是由地震力和风压共同决定的。大型储罐的壁厚是由内压（氮封压力）、风压、地震力、物料和自重决定的。一般来说，壁厚主要由液柱静压力或内压决定。除此之外，对于一些特殊的容器，我们还需要特别考虑接管载荷对壳体厚度的要求，比如高温高压反应器封头上接管载荷对封头壁厚的要求。了解不同设备的关键厚度，对于我们掌握化工设备的安全设计至关重要。

1.2设计标准

设计标准是设计的依据。设计者只有熟悉设计标准的内容，理会设计标准表达的内涵，才能准确地利用好标准，设计出合格的产品。标准按照设计内容可以分为设备级标准、零部件标准和施工标准。设备标准包括塔设备、换热设备、反应设备、储运设备标准。零部件标准包括钢制管法兰、紧固件、垫片标准、设备法兰、支座等标准。除此之外，了解压力容器的材料标准，在已知的介质和环境条件下，选择合适的材料，保证结构的安全和使用寿命。我国标准的特点是相互联系，相辅相成，所以学习标准不可只见树木不见森林。首先，就单个标准来讲，要把握标准的使用范围和选择原则；其次，由于我国标准是层层相关的，包括法规、规范、行业标准等，因而使用标准时不仅要把握该标准本身，还要结合与该标准相关的其他标准，这样才能更透彻地理解标准的含义，更准确地把握标准，设计出更优秀的产品。随着社会和学术的发展，标准规范也在不断更新，各个国家的标准也存在差异[2-3]。对于更先进、更经济的新标准来说，老标准相对保守，不经济，存在不足。所以设计者要不断学习新标准，学习新的设计方法和设计理念，这样才能做到与时俱进，设计出更加安全可靠、经济合理的产品。

1.3绘图

图纸是设计理念和结果的表达。化工设备由于其结构的特点，其绘图方法也和一般的机械制图不太一样。绘图对于化工设备的设计十分重要：一是可以表达设计理念；二是可以确定零部件的配合尺寸；三是可以检查设计中的一些干涉问题。化工设备的绘图顺序是先按比例绘制所有的零件图，之后利用配合关系组装出总图。当零件之间，特别是内件之间存在干涉时，需要重新修改零件尺寸，校核验证，直至没有干涉为止。在绘制整体的装配图后，需要绘制零件之间的节点图，比如焊接节点图、局部放大节点等。之后添加必要的制造、检验和安装使用的技术要求。最后，统计材料，填写明细表，完成绘图。绘图中的尺寸可以分为两类：一类是计算出来的精确尺寸，比如工艺的筒体内径和管口尺寸，设备强度计算出的筒体壁厚等；另一类是规则经验尺寸，也就是说该类尺寸不需要经精确的公式计算，只是根据规则和经验而定的，比如高温塔器裙座的过渡段的长度要大于五倍的保温层厚度，且不小于500mm；焊缝间距宜大于三倍壁厚且不小于150mm等。因此，绘图尺寸来自于设计者的计算和设计规则。传统的CAD绘图方法自动化程度不高，生产效率低。随着计算机的发展，更加智能的绘图方法不断出现，大大提高了绘图效率和准确性，比如，交互化、智能化的化工设备CAD绘图系统、PVCAD系统等[4-5]。

2 存在的问题和建议

化工设备的设计标准都有一定的使用范围，实际设计中往往会超出标准的使用范围，比如计算模型不同、载荷工况不同等。因此，设计者不仅要把握标准的内容，。在有标准的时候严格使用标准，在没标准可以参照的时候，要依据相关的知识，运用合理的简化和计算方法，设计出合格的产品，比如螺纹锁紧环换热器、夹套搅拌容器等。这类设备的设计一方面可以利用经验对比法，参考以前的图纸进行结构设计；另一方面要根据力学的原理，建立力学模型，进行计算校核；此外，利用有限元法可以对复杂的结构进行分析设计、优化设计或校核等。设计标准的层次和行业众多，针对同一问题，可能不同的标准具有不同的表达方式或者侧重点。设计者不仅要把握标准的内容，更要理解编制标准者的初衷，把握标准的原理。在众多的标准中选择最适合产品工况条件的标准进行设计。设计中需要经常使用标准件，使用标准件可以方便设备的设计和制造。标准件可以直接选择型号，不必再进行计算。但是，实际设计中，当我们选择了标准件，同时需要修改标准件的某个尺寸时，此时的标准件就不能算标准件了，必须重新计算，合格后才可选用，比如，球罐人孔法兰盖，可以选择标准件，如果需要在法兰盖中心再接一个排凝管，此时法兰盖就算是非标件了，需要重新计算。类似的问题还有标准法兰的内径选择，一般标准法兰并不给出法兰内径，只是要求法兰内径与对接的接管内径相同。由于接管和法兰的计算模型不同，接管的壁厚和法兰应力校核需要的直边段厚度不一定相等[6]。因此，对此类情况下的标准件，在苛刻工况下，为了安全可靠，应进行必要的校核后再选用。

3 结论

化工设备的工程设计方法包括设计的原理、标准和绘图方法。设计原理是设计的根本，设计标准使设计更加规范和准确，绘图是设计思路和计算结果的表达，设计原理和图纸相辅相成。只有了解了化工设备的计算原理和设计标准，才能设计出安全经济合理的产品。

参考文献

[1]陈建俊.从制造角度看化工设备的设计[J].化工设备与管道，，42（6）：1-7.

[2]丁伯民.对压力容器有关标准的一些看法[J].化工设备与管道，，45（2）：1-3.

[3]丁伯民.压力容器标准应用的探讨[J].化工设备与管道，，38（2）：5-10.

[4]林杰.交互式、智能化化工设备CAD系统的开发[J].化工设备与管道，，49（3）：47-49.

[5]曹文辉.化工设备CAD系统的实现模式[J].化工设备与管道，2008，45（2）：15-18.

[6]苏月.法兰的非标设计[J].广州化工，，42（13）：165-168.

篇2：高层建筑给水排水的工程设计方法论文

高层建筑给水排水工程项目相对于普通建筑给排水工程项目的建设具备着较为典型特点，其最为突出的表现如下：

1.1静水压力大

对于高层建筑给水排水系统的有效设计以及运行而言，其静水压力相对而言比较大。无论是对于给水系统，还是排水系统，甚至是消防系统，其静水压力一般都是比较大的，进而促使相应给水排水系统的构建能够较为理想。尤其是对于相关管道以及具体设备的选择应用，必须要促使其能够具备较强的质量效果，避免因为这种静水压力过大而影响其运行可靠性。

1.2消防系统要求较高

因为高层建筑的自身特点，其在消防安全方面提出的要求是比较高的，进而也就必然需要消防供水系统能够具备理想的作用表现。相应构建压力及具体水量都需要得到较好控制，进而也就能够逐步提升其整个高层建筑消防系统运行效果，促使其扑救能够较为及时有效。

1.3管道错综复杂

对于高层建筑给水排水系统的有效运行而言，相应管道方面的应用较为混乱，错综复杂，很容易导致相应整体施工建设的难度加大，如此也就必然有可能会导致相应问题和故障的产生。尤其是对于相关管道冲突问题，其对于后续给排水系统的运行威胁是比较大的，对于人们的生活也会带来极大困扰。此外，这些管道一般也都比较长，进而也就更有可能会导致各类问题的产生，威胁同样也是比较突出的。

篇3：高层建筑给水排水的工程设计方法论文

对于高层建筑中给水系统的有效设计处理而言，相应设计难度是比较大的，为了充分提升其整体设计可靠性效果，必须要切实围绕着相应高层建筑给水系统的各个方面进行详细设计布局，其中比较核心的内容如下：

2.1合理设计变频泵无水箱

对于给水系统的有效设计而言，给水方式的.恰当选择可以说是比较重要的一环，变频泵无水箱的应用就是当前比较有效的一种基本类型，其能够在较大程度上促使相应给水处理较为理想。对于高层建筑的供水能够较为流畅，也不至于出现较大的缺陷故障，自身占地面积相对较小，安装应用的需求条件不高。

2.2减压给水方式的设计

在给水系统的具体设计处理中，相应减压方式的运用同样也是比较重要的一环。这种减压给水方式主要就是为了促使其水泵能够较好实现对于高层建筑各个楼层的有效分区供水，并且采用自上而下的方式，设置较为恰当的减压阀，保障相关供水能够较为合理，避免了可能出现的一些供水损耗缺陷。

2.3合理设计高位水箱

对于给水系统中高位水箱的有效设计而言，其同样需要结合整个给水系统的需求进行匹配性布置，切实保障相应供水效果能够满足于整个高层建筑的基本要求，并且能够有效降低可能出现的一些压力不到缺陷。从高位水箱的有效布置中来看，其位置的选择可以说是比较核心的一环，应该促使该设备的运用能够较为合理，水箱的运行也不会影响到周围居民的正常生活。

2.4规范给水管道布置

对于给水系统中各个管道的有效布置而言，其同样也需要围绕着相关实际用水需求进行规范化布置。对于管道材质的选择应该较为合理，并且能够切实把握好对于管道自身尺寸的有效明确，对于给水管道的横管以及立管，必须要进行详细分析，避免相互之间出现冲突和矛盾，保障整个给水系统的运行都能够较为流畅可靠。此外，相关给水管道还需要和具体设备构建理想的协调性关系，促使其用水设备同样能够运行可靠。

篇4：高层建筑给水排水的工程设计方法论文

具体到高层建筑排水系统的设计处理中，其需注意到以下两个方面的内容：

3.1做好排水口的合理设置

对于高层建筑排水系统的运行而言，相应排水口的合理设置可以说是比较重要的一环，这种排水口的设置需要促使其能够运行较为流畅高效，尤其是对于具体排水管道的布置需求来看，同样也需要结合这一排水口进行处理，促使其整体运用能够较为合理便捷，进而也就能够避免了可能出现的各类缺陷故障。在排水口的处理中，还需要考虑到高层建筑的压力问题，避免其设置的位置承受不住相应压力而导致整个高层建筑排水系统的运行受损，需要进行逐一排查和优化。在排水口的设置环保性以及清洁性方面，同样也需要审查把关，避免其影响到周围环境的可持续发展。

3.2做好排水管道设计工作

对于排水系统中各个排水管道的有效布置而言，其同样也需要结合不同楼层进行有效布置，促使其相应排水管道能够将人员生活中出现的污水及时排除，避免任何污水滞留问题的出现。在排水管道的具体设计处理过程中，相应厨房和卫生间的有效布置可以说是比较核心的环节所在，应该促使厨房和卫生间中的积水能够及时排除，避免影响到这些区域的正常应用。

4结束语

综上所述，对于高层建筑给水排水工程设计工作的有效落实而言，其设计难度比较大，相应处理和构建也就需要围绕着各个基本内容和环节进行把关，保障相应给排水系统都能运行较为流畅，为高层建筑的正常运行提供理想的基础条件，降低可能出现的各类偏差问题。

参考文献：

[1]王伟.建筑给水排水工程的设计优化[J].住宅与房地产,2016,(18):53.

[2]颜正惠.建筑给水排水工程的设计优化研究[D].华南理工大学,2012.

[3]曾雪华.论建筑给水排水工程在水工业学科体系中的位置[J].给水排水,1998,(3):61-63.