流砂过滤器设计说明书Word格式文档下载.docx
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2.2循环流砂过滤器主体尺寸计算
2.2.1砂滤器直径和截面积计算
ν=Q/A（2-1）
式中：
ν：
滤速，m/h，ν=8m/h；
Q：
设计流量，m3/h，Q=1m3/h;
A:
滤罐横截面积，m2。
则A=Q/ν=1/8=0.125m2
又A=0.785Ф2（2-2）
Ф2=A/0.785
Ф=0.399m
圆整后取Ф=0.4m
由以上计算得，设计的流砂过滤器的直径Ф=400mm。
2.2.2流砂过滤器高度计算
高度石油各部分的高度值和来确定的，从结构上看，砂滤器由支腿、下封头、上封头和罐体这四部分组成[6]。
2.2.2.1下封头尺寸计算
根据《/T4746-2002钢制压力容器用封头》的规定以及本砂滤器的设计要求，选择折边锥形封头CHB，由砂滤器直径Ф=400mm可CHB型封头总高度为H1=250mm，容积V=0.0145m3。
根据相关文献[8]，砂滤器的锥壳半顶角应小于60。
，本设计选择锥壳半顶角α=45。
。
封头与罐体采用法兰螺栓连接方式，便于部检修。
见下图2-1。
图2-1CHB折边锥形封头
2.2.2.2支腿的高度计算
根据《/T4713-1992腿式支座》的规定以及本砂滤器的设计要求，得知砂滤器的支腿最大支撑高度为800mm，本设计选择H2=500mm。
选择A型腿式支座，设置3个支腿，呈1200布置。
具体尺寸见图2-2。
支腿的上端应与砂滤器罐体的下封头斜边中间位置焊接。
图2-2A型腿式支座
2.2.2.3上封盖的设计计算
为便于检维修及场地情况，上封头采取平板封盖，顶上有开孔，与罐体采用螺栓连接。
平板封头的厚度要比罐体的壁厚大一些，定为比壁厚大3mm。
砂滤器为压力容器，材料选择Q235A-F，其最小厚度δmin主要是考虑工艺要求和运输安装过程中的刚度要求，根据《GB150-1998钢制压力容器》压圆通压力容器的计算壁厚公式：
（2-3）
P：
计算压力，MPa，P=0.6Mpa；
Ф：
圆筒直径，mm；
：
设计温度下圆筒材料的需用压力，MPa，
=113MPa；
焊接接头系数，对热套圆筒取
=1.0；
δ：
圆筒的计算厚度，mm。
=
根据相关文献规定，轻微腐蚀，腐蚀速率在0.05-0.13mm/a，腐蚀裕量≥1mm。
此处选择该砂滤器的腐蚀裕量为C1=1mm。
则设计厚度δd=δ+C1=1.065+1=2.065mm
考虑材料的负偏差后，取设计厚度δd=3mm。
由此可得，上封盖的厚度H3=δd+3=6mm。
2.2.2.4砂滤器的罐体高度计算
罐体的高度由其部的各部分高度确定。
砂滤器的部由空气提升泵、布水器、滤床、洗砂器、洗砂出水口、进水口、滤液出口等部分组成。
2.2.2.4.1导砂器
导砂器为圆锥结构，起到均匀布砂的作用，底面与砂滤器罐体底部之间有着一定的距离，该距离为200mm为宜。
结合砂滤器直径，定导砂器底面直径为Ф1=280mm。
结构见图2-3。
图2-3导砂器
导砂器高度
则此部分高度H4=h+200=280mm。
2.2.2.4.2滤床高度计算
滤料选择石英砂，滤料层为单层，石英砂粒径为0.5-1.2mm，根据相关文献，滤层高度一般是粒径的700-900倍，故本设计选择滤床高度H5=800mm。
2.2.2.4.3洗砂器设计及计算
在滤床的上面有滤料反洗膨胀层，该高度一般为滤料层的1/2。
故此部分高度H6=400mm，此部分设有洗砂器和砂水分离器，砂水分离器位于洗砂器上方，上面与顶盖留出一部分距离，以保证顶部空气提砂管与滤后出水不互相影响，定为留出H7=50mm的高度。
其中洗砂器高度H8=300mm，直径DN1=80，在洗砂器部由交叉的薄板焊接而成，材料选择不锈钢，薄板宽度为21mm，向下倾斜45。
见图2-4。
图2-4洗砂器
2.2.2.4.4砂水分离器（洗砂槽）设计及计算
洗砂槽的直径DN2=200mm，高度H8=100mm，洗砂槽处理过的废水经过一个反洗堰由反洗出水管流出，反洗堰为一个底面为边长L=60mm的正方形的长方体，处理水从洗砂槽经过高为60mm的滤网流出反洗堰，然后从反洗出水管排出。
见图2-5。
图2-5砂水分离器
流砂过滤器高度：
H=H2+H3+H4+H5+H6+H7=500+6+280+800+400+50=2036mm
为了保护砂滤器的正常运行，滤床的高度应相对高出其设计高度，所以可以加高砂滤器的罐体高度，最后确定砂滤器总高度H=2200mm。
所以，设计的循环流砂过滤器的直径Ф=400mm，高H=2200mm。
2.3进、出水管线、反洗出水管线及环空流道设计及计算
2.3.1进、出水管线及反洗出水管线设计
2.3.1.1进水管线
进水管线位于罐体侧面，距顶端280mm处，根据流量Q=1m3/h，查《给水排水设计手册第1册常用资料》，选择进水管线尺寸为DN40。
并在管线合适位置安装流量计、压力表等。
2.3.1.2滤后出水管线
与进水管线尺寸相同都为DN40，位于进水管线上方150mm处，与过滤出水堰连接，出水堰高度设为100mm，半圆弧形结构，宽度为80mm。
2.3.1.3反洗出水管
选择反洗出水管尺寸为DN32，与罐顶相距216mm，与反洗出水堰连接，且与滤后出水管线相对布置。
2.3.2提砂管及环空流道设计
2.3.2.1提砂管设计
根据相关文献[12]，提升装置管径与过滤器直径之比在1:
18-1:
25之间时提砂效果最好。
本设计过滤器直径Ф=400mm，所以提砂管的直径D=16-22mm，此处选择D=20mm。
即提砂管的直径D=20mm。
长度根据实际进行选择，本设计选为1744mm。
2.3.2.2进水环空流道设计
进水量布满在进水环空流道，为了满足管道的流量和流速的设计。
应满足下式：
（2-4）
其中，提砂管直径D=20mm；
进水管直径D进水=40mm。
则
圆整后取D1=50mm。
即进水换空流道直径为50mm，长度根据实际选为735mm。
2.4布水器设计计算
布水器是在一定的工作面积上按照一定规律布置水量，常见的布水器有喷头、穿孔管、旋转布水器。
本设计结合实际选择穿孔管布水器。
穿孔管布水器由干管、支管、布水孔组成[13]，其中支管呈十字形分布，以干管为中心放射状铺开，布水孔的孔径等大并沿筒体径向孔距逐渐减小。
2.4.1干管
干管流量即为进水管流量Q=1m3/h。
2.4.2支管
单个支管流量：
q=Q/4=1/4=0.25m3/h=6.9×
10-5m3/s（2-5）
支管直径选择dz=20mm
支管的横截面积Sz=0.785dz2=0.000314m2（2-6）
支管流速v=q/Sz=0.22m/s（2-7）
2.4.3布水孔设计及计算
2.4.3.1布水孔相关计算
滤床的横截面直径Ф=400mm。
布水器中间环管直径为50mm。
则过滤总面积S0：
（2-8）
开孔率β：
支管布水孔的总面积与过滤总面积之比。
根据相关文献[14]，β一般在0.2%-0.28%或者0.2%-0.25%之间，本设计选取β=0.24%。
布水孔的总面积Sb=β×
S0=0.24%×
123637.5mm2=296.73（2-9）
布水孔直径db=6mm
则单个布水孔面积Sb1=0.785×
db2=28.26mm2（2-10）
由此可得：
布水孔总数N=Sb/Sb1=296.73/28.28=10.5=10个（2-11）
则每根支管布孔数n=N/4=2.5（2-12）
圆整后取n=3个。
2.4.3.2布水孔设置
假设污水在每个布水孔的速率相等，则每个孔的出水量相等，要使滤层横截面上布水均匀，那么每个布水孔所分配的滤层横截面的面积相等[8]。
也即第一圈布水孔与环形流道所含面积之差应与第二圈布水孔与第一圈布水孔所含面积之差相等，并等于第三圈布水孔与第二圈布水孔所含面积之差。
S1=S0/3=123637.5/3=41212.5（2-13）
（2-14）
（2-15）
D11：
第一圈布水孔所围成圆的直径，mm；
D22：
第二圈布水孔所围成圆的直径，mm；
D33：
第三圈布水孔所围成圆的直径，mm，D33=Ф=400mm；
则可知：
D11=234.52=234mm
D22=327.49=328mm
每个布水孔距离圆心的距离分别为：
d11=（D11+D1）/4=（234+50）/4=71mm
d22=（D11+D22）/4=（234+328）/4=140.5=141mm
d33=（Ф+D22）/4=（400+328）/4=182mm
布水孔的具体位置见图2-6。
图2-6布水孔位置
在实际制作砂滤罐时，可以将布水孔数量适当增加以满足实验要求。
2.5空压机及气管线设计计算
2.5.1空压机选择
选择空压机压力围为0-1.0MPa，流量围为0-1m3/h。
2.5.2气管线设计
使用气嘴进行释放气体时易造成气嘴堵塞，本设计不使用气嘴，直接将供气管线与提砂管连接，供气管线选择DN10，与提砂管纵向成300夹角安装，以防止空气在提砂管向下流动从而降低提砂效率。
3材料表
序号
名称
规格及型号
材料
数量
备注
1
进出水管线
DN40
不锈钢
20m
2
反冲洗出水管线
DN32
10m
3
钢板
Q235A-F，3mm厚
若干
制作布砂器、罐体、出水堰板、砂水分离器等
4
Q235A-F，6mm厚
制作平板封头
5
环空流道管线
DN50
2m
6
提砂管
DN20
无缝钢管
3m
7
法兰
18
进出水管线及流量计连接
8
9
发冲洗出水管线及流量计连接
DN400
4个
上下封头与罐体连接
10
转子流量计
2块
11
1块
12
压力表
4块
13
气体流量计
14
900弯头
2个
15
1个
16
1200弯头
DN10
连接气管线
17
阀门
5个
3个
19
快开阀门
罐底部放空用
20
取样阀
6个
罐体安装4个，进出水各一个
21
反冲洗出水取样用。
22
角铁
63mm×
8mm
制作支腿
23
温度计
3支
24
玻璃罐液位计及连接阀门
1套
25
螺栓
M20×
32套
4设备表
空压机
0-1.0MPa,0-1m3/h
1台
洗砂器
DN80×
100mm
布砂器
DN280，顶角1200
5图纸
A3图纸一
6参考文献
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