設計全套設計圖紙加V信153893706或扣3346389411題目名稱：油氣水三相分離器的設計題目類型：學生姓名：院(系)：專業班級：指導教師：輔導教師：時間：至目錄畢業設計（論文）任務書 Ⅰ畢業設計開題報告 Ⅱ指導教師審查意見 Ⅲ評閱教師評語 Ⅳ答辯會議記錄及成績評定 ⅤTOC\o"1-3"\h\u21393摘要 基于ANSYS有限元分析的強度校核

基于ANSYS有限元分析的強度校核設計壓力壓力容器設計規范GB150設定的容器頂部的最高壓力，與相應的設計溫度一起作為設計載荷條件，其值不低于工作壓力。容器裝有泄放裝置時，一般以容器的設計壓力作為容器超壓限度的起始壓力。需要時，可用容器的最大允許工作壓力作為容器超壓限度的起始壓力。采用最大允許工作壓力時，應對容器的水壓試驗、氣壓試驗和氣密性試驗相應的取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。由于本設計中并無實際樣本進行實驗，故直接采用表2中常見介質的設計壓力、腐蝕裕量、單位容積充裝量。介質設計壓力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常見介質的設計屬性所以可知，在本設計中設計壓力可定為2.16，罐體腐蝕裕量為1，單位容積充裝量為0.42。容器的應力分析傳統的壓力容器標準與規范，一般屬于“常規設計”，以彈性失效準則為理論基礎，由材料力學方法或經驗得到較為簡單的適合于工程應用的計算公式，求出容器在載荷作用下的最大主應力，將其限制在許用值以內，即可確認容器的壁厚。對容器局部區域的應力、高應力區的應力不做精細計算，以具體的結構形式限制，在計算公式中引入適當的系數或降低許用應力等方法予以控制，這是一種以彈性失效準則為基礎，按最大主應力理論，以長期實踐經驗為依據而建立的一類標準[23]。塑性理論指出，由于彈性應力分析求得的各類名義應力對結構破壞的危險性是不同的，隨著工藝條件的苛刻和容器的大型化，常規設計標準已經不能滿足要求，尤其是在應力集中區域。若不考慮應力集中而只按照簡化公式進行設計，不是為安全而過分浪費材料就是安全系數不夠。基于各方面的考慮，產生了“分析設計”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”相結合的“彈塑性失效”準則，要求對容器所需部位的應力做詳細的分析，根據產生應力的原因及應力是否有自限性，分為三類共五種，即一次總體薄膜應力（Pm）、一次局部薄膜應力（Pc）、一次彎曲應力（Pb）、二次應力（Q）和峰值應力（F）。對于壓力容器的應力分析，重要的是得到應力沿壁厚的分布規律及大小，可采用沿壁厚方向的“校核線”來代替校核截面。而基于彈性力學理論的有限元分析方法，是一種對結構進行離散化后再求解的方法，為了獲得所選“校核線”上的應力分布規律及大小，就必須對節點上的應力值進行后處理，即應力分類，根據對所選“校核線”上的應力進行分類，得出各類應力的值，若滿足強度要求，則所設計容器是安全的。在壓力容器的應力分析設計中，壓力容器部件設計所關心的是應力沿壁厚的分布規律及大小，可采用沿壁厚方向的“校核線”來代替校核截面，由于該壓力容器為軸對稱結構，本設計僅考慮對貯罐上半部即手孔一封頭，一筒體進行幾分析設計。從上述分析可知，要完成壓力容器的應力分析設計，首先采用自底向上的方法建立有限元的幾何模型，劃分網格、施加載荷并完成有限元分析，然后進入后處理，沿容器壁厚定義路徑，將相關的應力計算結果映射到路徑，利用ANSYS的應力線性化原理，對路徑上的應力結果進行分類處理，根據材料的許用應力強度來評定應力的分類處理結果。應力分析結果圖10基于ANSYS的對分離器進行應力分析結果圖從結果模擬圖10中可以看出，最大應力強度出現在過渡段與球殼連接處，最大應力強度值為260.594。結構在內壓作用下產生了一定的變形，迫使筒體段在X方向產生位移，球殼在Y方向有了一定的變形。所以根據此計算出來的最大應力強度值可以將分離器的主要材料初定為Q345R。50時材料為Q345R厚度為15的鋼板抗拉強度為510～640[24]。故經過強度校核可知若使用Q345R材料，該筒體即符合要求。ANSYS命令流見附錄1。總結結論本文依據課題需要對分離器設計理論進行了研究并對油氣水臥式三相分離器進行了初步尺寸設計，在此基礎上，使用先進的計算分析軟件ANSYS對分離器的內部應力分布情況進行了分析研究。主要結論如下：1)依照分離器尺寸設計理論設計所得分離器油水可以達到分層的效果。氣液分離能夠達到設計要求；油水的分離效果則與設計要求稍有差距。對于初步設計所得的分離器，還需要安裝聚結構件等促進油水兩相的分離。2)對于入口流速較大的情況，有必要在入口部分添加構件用于減小其對流場的沖擊，并在沉降分離部分添加對氣體具有整流作用的構件，保證液滴沉降的順利進行，對于出口流速較大或出口情況不明的情形下，則應在出口前采取措施防止渦流的產生。展望本文對三相分離器進行了初步設計及有限元分析研究，但在設計過程中忽略了一些次要的或者目前無法解決的因素，因此，對于三相分離器的研究還有很大的可以完善的地方：1)設計過程中，認為液滴為標準球形顆粒，并忽略了液滴之間相互作用的復雜情況，如果能夠將這些因素考慮進計算中，可能會提高分離器設計的精度。2)由于本設計未經實際檢驗，在無實際數據的情況下，許多參數按常規取值，這樣取值所得的結果是否完全合理還需要進一步驗證。附錄1基于ANSYS的應力分析命令流

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致謝畢業設計已經接近了尾聲，這也意味著我的大學生活就要結束了，學生活一晃而過，回首走過的歲月，心中倍感充實，當我寫完這篇畢業論文的時候，有一種如釋重負的感覺，感慨良多。

首先，我要特別感謝我的指導老師張慢來老師。做設計的過程是艱辛的，但是在我的努力之下還是完成了。在這個過程中張老師給了我很大的的幫助，沒有他的盡心指導和嚴格的要求，我也不會順利完成這次設計。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，但我做畢業設計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調整等各個環節中都給予了我悉心的指導。這幾個月以來，張老師不僅在學業上給我以精心指導，同時還在思想給我以無微不至的關懷，在此謹向張老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。

其次，還要感謝這四年來教我知識的每位老師們，畢業論文能夠順利完成，你們也都有很大的功勞。最后，要向這四年大學生活期間所有幫助過我的同學們以及各位朋友們說一聲謝謝。附錄1基于ANSYS的應力分析命令流

附錄1基于ANSYS的應力分析命令流/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,