过滤器的设计及运动仿真.docx

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过滤器的设计及运动仿真

毕业设计论文任务书

一、题目及专题：

1、题目　　过滤器的设计及运动仿真　　

2、专题　　

二、课题来源及选题依据

该课题来源于启东巨龙化工装备的复合型袋式精细过滤器设计。

目前，我国很多企业使用传统过滤器，这种过滤器在过滤持续过程中，过滤面积小使得液体中固态杂质被过滤元件表面，过滤效率下降。

因此需要对此装置进行改进与创新，在保证技术性能的前提下以其阻力最小为目的，提高使用周期，减少停车次数，能够提高生产产量和产品质量，以便降低能耗和运行费用。

过滤器的最优设计对充分发挥其技术和经济上的优势有很大意义。

本课题根据设计要求，运用二维、三维建模软件进行设计,完成总装配,并对总体机构进行运动仿真，加深对本专业的相关知识理解和提高综合运用专业知识能力。

三、本设计（论文或其他）应达到的要求：

①根据提供的毕业设计资料理解设计要求，查阅相关中外资料；

②分析现过滤器现状及存在的问题，了解过滤器的发展现状和趋势；

③运用二维、三维建模软件进行设计,完成总装配,并对总体机构进行运动仿真；

④完成对主要零部件设计计算和校核；

⑤阅读和翻译英文文献；

⑥撰写毕业设计论文。

四、接受任务学生：

五、开始及完成日期：

自2012年11月12日至2013年5月25日

六、设计（论文）指导（或顾问）：

指导教师　　　　　　　签名

签名

　　　　　　　签名

教研室主任

　　　　　　〔学科组组长研究所所长〕　　　　　　　签名

　　　　系主任　　　　　　签名

2012年11月12日

摘要

过滤分离技术在国民经济各个部门中应用很广。

从人民日常生活，资源、能源的开发利用，国防尖端，到保护环境，防止公害等方面，都离不开过滤分离技术。

过滤器和过滤分离技术不仅应用广，而且是某些生产过程中的关键性设备之一，若采用不当，不但生产任务完不成，产品质量上不去，而且会造成资源浪费，环境污染，使整个生产经济效益很低。

因此，必须根据物料的种类及生产上的要求，研究、设计和制造各种不同系列、规格和型号的过滤器，以适应各种不同生产的需要。

本设计选择复合型袋式精细过滤器作为设计对象。

在全面了解过滤器的结构及其工作原理后，运用SW6-1998过程设备强度计算软件，对受压的圆筒、封头和法兰等受压元件进行强度计算。

利用UG软件对过滤器的零件进行参数化建模，并对整体结构进行虚拟装配。

然后将装配体导入UG软件的运动仿真界面，并利用软件进行运动学仿真。

分析仿真结果，得出相应结论。

最后对过滤器进行优化设计，提高其稳定性，可靠性，让本设计能够真正的投入到日常生产操作中，使其切实能够为过滤分离技术做出贡献。

关键词：

UG；过滤器；运动仿真

Abstract

Filteringseparationtechnologyisappliedwidelyinvariousdepartmentsofnationaleconomy.Fromtheaspectofpeople’sdailylife,suchastheexploitationandutilizationofresourcesandenergyandtheadvancednationaldefensetotheaspectofprotectingenvironmentandpreventingpollutionandotheraspects,allofthemcannotbewithoutfiltration-separationtechnology.Filterandfiltering-separationtechnologyarenotonlyusedwidelybutalsoareoneofthekeyequipmentsinsomeproductionprocesses.Ifthetechnologyisusedunsuitably,theproductiontaskwillnotbefinishedandthequalityoftheproductswillnotbeimproved.Evenitwillcausethethewasteofresourcesandenvironmentalpollutionsothatitwillreducetheproductionefficiency.Therefore,inordertomeetthedemandsofdifferentproduction,weshouldresearch,designandmanufacturethevariousseries,specificationsandtypesoffiltersaccordingtothekindsofproductionmaterialsandtherequirementsofproduction.

Thisdesignchoosesfinethecompositebagtypefilterasthedesignobject.Aftercomprehensiveunderstandingofthestructureandworkingprinciplesofthefilter,thisdesignusesSW6-1998processequipmentcalculationsoftwareforcalculatingthestrengthofthepressurizedcylinder,head,andflangepressurepartsandotherpressurizedparts.ThisdesignhasaparametricmodelingoftheelementsoffilterbyusingUGsoftwareandassembletheintegralstructurevirtually.ThenthedesignwillleadtheassemblyintothemotionsimulationinterfaceoftheUGsoftwareandusethesoftwaretomakekinematicssimulation.Nextweshouldmakeanalysisofthesimulationresultsandobtainthecorrespondingconclusions.Finallyweshoulddotheoptimizationdesigntoimprovethestabilityandreliabilityofthefilterinordertoputthisdesignintothedailyproductionoperationreallyandmakecontributionsfaithfullytothefiltration-separationtechnology.

Keywords:

UG;Filter;Motionsimulation

1绪论

1.1过滤器设计的目的和意义

目前，我国很多企业使用传统过滤器，这种过滤器在过滤持续过程中，过滤面积小使得液体中固态杂质被过滤元件表面，过滤效率下降。

因此需要对此装置进行改进与创新，提高使用周期，减少停车次数，能够提高生产产量和产品质量。

复合型袋式精细过滤器与普通过滤器相比，在同样壳体、容积的情况下，该过滤器过滤面积相对大60%以上，这样装置运行周期长，停车时间短，有效降低运行成本；在相同处理量的情况下，该过滤器过滤面积较普通过滤器大，意味着设备容积就可以做小，可以节省设备投资20%以上，有效降低设备的制造成本。

1.2过滤器的发展

过滤器的原型是人们为保护呼吸而使用的呼吸保护器具[1]。

据记载，早在一世纪的罗马，人们在提纯水银的时候就用粗麻制成的面具进行保护。

在此之后的漫长时间里，空气过滤器也取得了进展，但其主要是作为呼吸保护器具用于一些危险的行业，如有害化学品的生产。

1827年布朗发现了微小粒子的运动规律，人们对空气过滤的机理有了进一步的认识。

　　过滤器的迅速发展是与军事工业和电子工业的发展紧密相关的。

在第一次世界大战期间，由于各种化学毒剂的使用，以石棉纤维过滤纸作为滤烟层的军用防毒面具应运而生。

玻璃纤维过滤介质用于空气过滤于1940年10月在美国取得专利。

50年代，美国对玻璃纤维过滤纸的生产工艺进行了深入的研究，使空气过滤器得到了改善和发展。

60年代，HEPA过滤器问世；70年代，采用微细玻璃纤维过滤纸作为过滤介质的HEPA过滤器，对0.1微米粒径的粒子过滤效率高达99.9998%。

八十年代以来，随着新的测试方法的出现、使用评价的提高及对过滤性能要求的提高，发现HEPA过滤器存在着严重的问题,于是又产生了性能更高的ULPA过滤器。

目前，各国仍在努力研究，估计不久就会出现更先进的空气过滤器。

　　过滤器本身的设计也取得了显著进展，其中最重要的是分隔板的去除，即无隔板过滤器的发展。

无隔板过滤器不仅消除了分隔板损坏过滤介质的危险，而且有效地增加了过滤面积，提高了过滤效率，并降低了气流阻力，从而减少了能量消耗。

此外，空气过滤器在耐高温、耐腐蚀以及防水、防菌等方面也取很大的进展，满足了一些特殊的需求。

70年代前后是精密过滤器飞跃发展时期，美、英、德、法和日本都有自己牌号的精密过滤器，并纷纷在国际市场上竞争。

影响最大的是美国公司，其次是德国公司，他们分布于世界各地，从事精密过滤器滤膜和精密过滤器滤器的生产，科研和销售等工作。

六十年代，我国一些科研部门对精密过滤器进行了小规模的试验和应用，但基本上没有形成工业规模的生产能力。

70年代末期，上海医药工业研究院等单位对精密过滤器进行了教系统的研究。

迄今为止，国内已有了商品化的精密过滤器，其中生产最多的品种是混合纤维素滤膜。

耐溶剂、耐温和耐酸碱等方面的滤膜——特种多孔滤膜已被研制和先后投产的有聚砜酰胺精密过滤器膜、N型聚酰胺精密过滤器膜、聚四氟乙烯精密过滤器膜、核孔膜及其他优质精密过滤器滤膜等。

至于精密过滤器的形式，除板式以外，还制成了摺叠式筒型，可谓品种繁多、五花八门，基本已满足了国内各方面的需要。

当然和国外相比，我国的产品无论是在质量方面还是在数量方面，都还存在一定的差距，有待进一步的提高和创新。

精密过滤器主要用于分离各种流体中尺寸为0.1-10μm的微生物和微粒子。

在实验室中，精密过滤器过滤时检查有形微细杂质的重要工具。

主要用途如下：

1、用于微生物检测，例如对饮用水中大肠菌群、游泳池水中假单胞族菌和链球菌、啤酒中酵母和细菌，软饮料中酵母、医药制品中细菌的检测和空气中微生物的检测等。

2、用于微粒子检测，例如对注射剂中不溶性异物、石棉粉尘，航空染料中的微粒子，水中悬浮和排气中粉尘的检测，锅炉用水中铁分的分析及放射性尘埃的采样等。

在流体净化、分离杂质、贵重物料回收等领域取得了最大的工艺效益和经济效益，被广泛应用于石油化工、精细化工、化纤工业、制药工业及航空、电子、食品、饮料等行业。

主要用途如下：

1、纳滤（NF）、超滤（UF）、反渗透（RO）、电渗析（EDI）等系统保安过滤；

2、医药