过程装备与控制工程专业英语翻译1630单元文档格式.docx
- 文档编号:21518666
- 上传时间:2023-01-30
- 格式:DOCX
- 页数:25
- 大小:53.70KB
过程装备与控制工程专业英语翻译1630单元文档格式.docx
《过程装备与控制工程专业英语翻译1630单元文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《过程装备与控制工程专业英语翻译1630单元文档格式.docx(25页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
另外的涉及到应用和设备控制的特殊材料和方法;
其余的涉及安装设备的维护和检修。
下面各篇章所提到的锅炉和压力容器的设计和结构。
第一部分《锅炉动力》(1卷)
第三部分
第1节《核电厂部件》(7卷)
第2节《混凝土反应容器和控制》(1卷)
标准容器《案例1升温装置中的部件》(在核规范N-47案例书中)
第四部分《加热锅炉》
第八部分
第1节《压力容器》(1卷)
第2节《力容器另一准则》(1卷)
第X部分《玻璃纤维强化塑料压力容器》(1卷)
新版的ASME锅炉和压力容器准则在每3年的7月1日颁布,新的附录则在每隔6个月的1月1日和7月1日颁布。
当新版的准则一出来就会成为强制的准则范。
附录的颁布日期是可以选择的,颁布日期之后得六个月它就成为强制性的了。
全球的压力容器规范除了全球通用的ASME锅炉和压力容器准则之外,许多其他的压力容器准则,已经在许多不同的国家的法律中得到采纳。
当容器在其中一个国家设计后又在另外一个国家建造,然后又在不同的国家进行安装时,就会产生困难。
这是全球范围的建造,所以这种情况经常发生。
下面所列举的是一些在不同国家中所使用的各种准则的部分摘要:
澳大利亚澳大利亚锅炉与压力容器标准,SAA锅炉标准(AS1200系列):
AS1210,不用火加热类压力容器和分类1H,改进后的设计与制造压力容器,澳大利亚协会标准。
法国《不用火加热压力容器建造规范计算准则》,法国巴黎市SNCT结构。
英国《英国准则BS.5500》,英国伦敦市英国标准协会。
日本《日本压力容器准则》,劳动部制定,日本东京市日本锅炉协会出版;
JISB8243《日本标准》,《压力容器建造》,日本东京市日本标准协会出版;
《日本高压气体控制法》,国际贸易与产业部(制定),日本东京高压气体工程安全协会出版。
意大利《意大利压力容器准则》,意大利米兰市国家燃烧控制协会(ANCC)。
比利时《压力容器构造可靠实践准则》,比利时布鲁塞尔市比利时标准协会(IBN)。
瑞典《瑞典压力容器准则》,瑞典斯德哥尔摩市瑞典压力容器委员会。
阅读材料17
应力类型
压力容器设计者可能遇到的多种失效形式:
(1)过度弹性变形包括弹性失稳。
(2)过度塑性变性。
(3)脆性断裂。
(4)应力断裂/蠕变变形(非弹性的)。
(5)塑性不稳性增加失稳。
(6)高应变低周期疲劳。
(7)应力腐蚀。
(8)疲劳腐蚀。
在处理这些不同的失效问题上,我们假设设计者们在心里已经形成了关于问题部件的应力受力图。
这需要通过计算测量得到的两个机械及其热应力,它们可以进行瞬态和稳态的操作。
有人会问,这些数据和设计的合理性有什么关系?
它们能够确保安全和满意性能的构件吗?
在不同的失效模式中,压力容器的设计必须比较和说明应力值。
例如,如果单独的去计算应力来给它施加上限,不能控制弹性变形和弹性失稳。
此外,还必须考虑构件的几何形状,硬度及其材料的特性。
从另一方面来看,塑性变形模式的失效可以通过对计算的应力强加极限来控制,和疲劳,应力腐蚀得失效模式不同,它的峰值应力没有整体的描述。
需要对结果进行仔细地考虑。
因此,必须仔细地研究载荷的类型和应力的分布。
设计师除了限制许用应力外,还必须考虑一些足够的和适当的失效理论,来解释各种应力的反应和对强度所做贡献的那部分。
正如之前所提到的,不同的限制类型会产生不同的应力,在确定这些限制之前,选择适当的限制应力类型是必要的。
可选择的应力类型如下:
A一次应力。
(a)普通的薄膜主应力
(b)内部薄膜主应力
(c)主要的弯曲应力
B二次应力
C最大应力
主要的应力类型有主应力、副应力和最大应力。
它们的主要特征简略描述如下:
(a)一次应力是由施加的载荷产生的应力,载荷在满足内外部作用力和力矩之间的平衡是必要。
一次应力的基本特征是它自身不会受到限制。
如果一次应力在整个厚度上超过了材料的屈服强度,那么预防失效就完全依赖有硬化性质的材料。
(b)二次应力是由结构的自身约束所产生的。
它必须满足一个强加应变的模式而不是在平衡的外部加一个负载。
二次应力的基本特点是自身会受到限制。
当局部屈服和较小变形时,能够满足引起应力产生的不连续条件或者热膨胀。
(c)最大应力是在所考虑的范围之内的最大应力。
峰值应力的基本特点是不会造成显著的变形,但其可能产生疲劳失效是令人讨厌的。
以后再讨论将一次应力分成薄膜部分和弯曲部分的必要,极限设计理论表明,主弯曲应力的计算值是允许高于主薄膜应力计算值的。
然而,需要解释一下由机械载荷产生的局部薄膜应力的主要类型,因为这种类型的应力确实有二次应力的基本特点。
它是受到自身限制的,而且当它超过其屈服极限后,外部的载荷就将抵制其他部分的结构,但这种转变可能会产生无法忍受的变形,所以必须把它限制在比其他的二次应力更小的值,例如不连续弯曲应力和热应力。
正如一次应力那样,二次应力被分为薄膜部分和弯曲部分,但如果将局部薄膜应力归到一次应力类型之后,所有剩余的二次应力就可能被相同的限制控制,因此这种分划是没有必要的。
热应力从来没有被归类为一次应力,但它却常出现在其他德类型,二次以及最大应力中。
温度应力能够抑制小膨胀导致的变形,因此它不会引起明显的热应力变形,所以它被归类为最大应力。
最大应力的一个最常见的类型是由缺口引起的,可能是一个小洞或者一条裂痕。
我们都知道应力集中现象,这里不需要做进一步解释。
许多情况下出现在不明显的地方,应力应该归类为哪种类型需要进行各种判断。
为了规范这个过程,使用规范者的判断法,而不是个别设计者的判断法,准备一份能够包括大部分情况的表格把出现在压力容器设计中出现的这些情况出详细说明,每种应力都必须填入表格中。
潜在的失效模式和各种应力的分类类型和规范如下:
(a)一次应力的限制,是为了防止塑性变形,并且在韧性破裂压力上提供一个名义上的安全系数。
(b)一次应力和二次应力的限制,是为了防止导致失稳增加的过量塑性变形和做疲劳估算时,确认弹性分析的应用。
(c)最大应力的极限,是为了防止因循环载荷所产生的疲劳。
(d)特殊应力的限制是为了提供弹性不稳定性。
防止脆性断裂应该通过对材料的选择,而不是通过分析。
防止环境条件比如腐蚀以及辐射效应是每个设计者的责任。
蠕变和应力破裂的温度范围,将在以后的章节中被考虑。
阅读材料18
填料塔
和板式塔相比,填料塔适用于直径比较小的物质(在24以内或者更少),任何时候都要求低压、低粘度、塑料或着陶瓷结构。
大直径的塔设备不能很好地填料,特别是那些流速较低的液体和髙汽率的液体,因为液体分布的问题以及什么时候需要控制调整难以实施。
在大型塔设备中,随机填料的花费可能超过筛板式填料或者真空板式填料的2倍。
填料塔中间没有支撑物,其深度就会受到可变形能力的限制。
金属结构尺寸会被限制在20~~25英尺的深度,而塑性是10~~15英尺。
中间支撑物和液体再分布器在深床、液体回收或者进料点中都得到了应用。
对拉西环,液体再分布器通常需要每2.5~~3的塔径。
而鲍尔环则需要每5~~10的塔径,但是至少每20英尺。
很多类型的填料塔其内部结构如图4.2所示,下面一一介绍每一个部分:
(a)是圆柱形填料塔入口与出口连接的图例及其内部的一些结构
(b)是填充支撑物的组合和液体再分配器,它的作用就像一个液箱可以将塔中的液体回收。
(c)是槽式分配装置,适用于塔径超过2英尺和流速超过2m/s的时候。
它们可以用陶瓷或者塑料来制造。
(d)是可以有很多种不同形状的针孔管式分配装置实例,它对流速范围很大的液体都很有效,但是分配装置在大直径得塔中十分危险,所以它们适合用喷嘴来代替打孔。
(e)是玫瑰形的重新分配装置,它能够在小直径的塔中使液体重新合理的分配,可以把塔内的液体转移。
(f)是用来压制保持底部各处填充物密度的一块向下的板,并且它能阻止像碳制的脆性材料,例如:
由塔床顶部的机械干扰造成的分裂。
气液接触的大面积填充物可以分为散装的或者有规则的。
前者很小,每单位体积的较大表面积的空心结构都被装到容器中。
组合的填充物可能是大形的环状物层或者栅格,但是很多都是由金属或者金属丝织成的屏状,它们都被堆成层状或者制成弯曲的螺丝。
在几种不同的填料中使用得最广泛的填充物就是拉西环。
它是由陶瓷制成的、并且带塑料的金属的圆筒。
它们能替换过去使用的粉状岩石使其变得很经济,由于它们品种的单一性和较早地被使用,所以现在拉西环已经被彻底地研究,并且获得了各种有用的、性能不同的材料,例如:
在传质效率较低上可以用来改善的填料。
规则的填料是因为它在真空下的独特性能而被使用,在真空下压降则必须保持很小的数值。
因为它们开放式的结构以及特殊的大表面,所以液体在横截面上的合适分布可以使传质效率保持在较高的水平上。
阅读材料19
管壳式换热器
管壳式换热器是由一定数量的平行管和一个封闭的壳体构成的,其中的一种液体走管程,另一种液体走壳程。
壳程中又安装了许多的折流挡板来提高液体的流速,从而使液体能在管外更有效地流动。
由于换热器的广泛使用和它的多样性功能,所以它成为最受TEMA标准关注的工业标准设备,如图4.3所示:
典型的管壳式换热器。
折流板的间距通常是壳体内直径的0.2~~1倍,折流挡板的间距决定传热系数及其压降,因此,确定它们数值是优化换热器的一部分。
一般弓形挡板的横截面积通常是壳体截面的25%,这是设备设计时的热力学参数。
为了简化外部的管道,换热器通常采用多管程,就是将管子分层可以减少管子的数量。
管子都被安排在壳内指定得位置,正方形的排列比三角形排列使用的管子要少,但是它一般适用于壳程是比较洁净的流体时。
两管程可以通过安装一块纵向的挡板,在单一壳程的换热器中通常没有超过两壳程的,4——8个单壳程在换热上与两个2——4壳程等同,组合越多所需要的壳体就会越多。
在管壳式换热器中需要注意的设计方法和操作条件是:
•单壳程结构,冷凝或者蒸发可以在管程或者壳程内进行,换热器可以水平或者垂直放置。
•压力范围和压降几乎是无限制的,并且可以独立调整两种液体
•热应力可以容易地调整
•结构可以使用不同的材料,并且壳和管使用的材料也可以不一样
•可以增大表面积来提高换热系数
•热能力在较大的范围内是可以获得的
•设备可以随时拆开清洗或者维修
影响管程和壳程的一些因素
管程适合走高压,高温或者强腐蚀性的流体,管程的制作费用比较低,不易发生危险,并且易于清洗,管程的压降以及层流的换热也能更准确地被预测。
当雷诺数等因素处于临界的状态时,管程可以根据流体来选择。
壳程的流体在雷诺数较低时就可以获得湍流流动,所以,壳程比较适合低密度的流体。
多管程可以获得很高的雷诺数,但是这种做法不太经济。
在指定的热量和压力以及所需的经济要求下,管壳式换热器的设计包括很多固定的参数,例如管径、壁厚、管长、管程数、管间距、排管方式、壳的大小、折流板数、折流板类型、折流板大小等等,设计一个中等尺寸的换热器,大概需要40步独立的逻辑设计,这将导致有240=1.0*1012个不同的路径,对于较老的计算机程序来说,需要处理的数据量太大了,所以,我们应该在符合实际的经验基础上把问题进行简化。
阅读材料20
基本搅拌槽设计
容器的液体容量,叶轮,档板和其它内部结构的尺寸和安装面积是影响振动次数和混合搅拌质量的因素。
内部结构的安装取决于操作目的:
是为了保持反应混合物的均匀性或者是保持固体悬浮的形式或者是气体的分散或是为了提高传热系数,设计的基本因素可以包括大多数情况,如图4.4(a)所示。
容器下凹的底部比平底需要的能量更少。
若仅需一个搅拌器,那么对于一个全液体系统来说,液面高度和直径相等时将搅拌器安装在中心是最好的。
如果从经济性和制造的角度来考虑,则深度和直径的比例要求更大。
挡板除非雷诺数很高,否则都需要用挡板来阻止涡流的产生和液体整体旋转产生的洞。
如果固体出现或者使用热交换外壳时,需在离壁面距离为六分之一叶轮宽度或者十二分之一直径地方装上支管。
标准的安装模式是等距安装四个辐射状的挡板。
六个只能小幅度地提高效率,三标准块叶片的效率就比较低。
如果搅拌器位于中心附近时,就不会产生明显的漩涡,挡板也可以不用,特别是在低粘度液体的情况下。
循环管循环管是柱状的,它的直径比叶轮直径稍大。
它的高度比叶轮直径稍小,并且可以增加液体的深度,这需要根据液体流动的形式来决定。
通常循环管与轴向叶轮一起用来控制吸气和排气。
叶轮—循环管系统类用来作轴向流动泵的效率有些低。
它从顶部到底部的循环对于较深容器的固体悬浮物和气体分散来说具有特殊的作用。
叶轮尺寸取决于由雷诺数、弗诺德数和动力数值所描述的叶轮的种类及操作条件,这些条件同样和液体的性质有关联。
对于普通的涡轮叶轮来说,叶轮直径和压力容器下陷的距离的比率范围在d/Dt=0.3~~0.6,例如,在气体分离时中高转速时的比值更低。
叶轮速度商用发动机和减速器的标准速度有37、45、56、68、84、100、125、155、190和320转/分钟。
动力设备经常无法提供连续调节气轮机的使用动力,当起始转矩很高时就需要两级速度来固定泥浆。
叶轮位置较早以前的近似值,叶轮通常被安装在距离底部液线约六分之一的位置上。
在某些情况下改变叶轮位置所在的轴,对于悬浮在底部的固体来说,叶轮底部的距离为叶轮直径的三分之一时比较合适。
叶轮种类旋转的叶轮使液体流动来搅拌液体,不断的搅拌可使液体不断地分离和混合。
轴向和径向的位置是流动的极限情况,这可以通过流体流过叶轮的方式将叶轮进行分类。
由于容器的表面以及挡板的阻碍,大多数情况下液体处于混合的流型。
由于特定形状的叶轮性能不能进行定量的预测,所以叶轮的设计在很大程度上是由经验来判断的,所以通过各种设计方案得到各种各样的产品。
图4.4(b)~~(i)列举了一些比较常见的类型,描述如下:
b三刀片混合型螺旋桨是以航海所用的螺旋桨为原型的,三刀片混合型的叶片成一定的倾斜度,可以使流体得到最大限度的湍流。
三刀片型用于高流速(高达1800)、低粘度的流体,达到4000。
图中所示的稳定环是用来减少轴振动以及低液面时的特殊振动。
c涡轮的平板竖直叶片延伸至轴适合大多数混合流体,其到达100000cp或者在高的泵容量中。
d涡轮叶片上的水平圆盘可以起到固定的效果,后弯的叶轮叶片和e型叶片的功能是一样的。
e叶轮叶片间彼此成450倾角(通常情况),叶片数有2~~8片,6片是最常见的,该叶轮可以使液体轴向和径向流动,并且对容器得内壁以及内部圆盘的换热特别有效。
f弯曲叶片在没有产生污垢的时候对纤维物质的搅拌尤其有效,后弯的浆相较于直浆来说它的动力矩较小,这种性质在固定搅拌泥浆时是很重要的。
g隐蔽式叶轮机是由转子和定子组成的,它使流体作径向状流动并且起到截断流体的作用。
它能很好地适用于乳化和分散。
h锚式叶轮适用于容器的外轮廓,防止浆状材料的凝结,提高和容器壁间的传热效率。
i门浆型的涡轮适用于宽、浅槽和低剪切的高粘度液体的搅拌,但是其轴的转速很低。
阅读材料21
离心泵
目前离心泵在石油工业和化工工业中被广泛地使用。
它的特性广泛可以抽取液体和大颗粒的悬浮物,比如泥浆,以及由一系列防腐的材料构成。
泵的整个外形是由塑料造成的正如聚丙烯,或者使用防腐层。
因为离心泵是高速运转的,所以可以连接一个电动机直接驱动来获得高流率。
在这种类型的泵中,流体在离心力的作用下通过旋转的叶轮向外流动。
高速旋转使流体在运动得过程中获得能量,然后在泵的两端会产生压差。
通过压差产生的势能差将流体输送到指定的位置。
叶轮由一系列的叶片组成,叶片越锋利,泵运转就越顺。
叶片越多,泵能控制的流体方就越多。
水力损失和机械能损失就越小。
在开式的叶轮中,叶片通常被安装在毂的中心,然而在闭式的叶轮中,叶片经常被夹在两个支撑板之间,这样可以减少渗漏的量。
我们可以看到,叶片的倾斜角度在很大程度上可以决定泵的工作特性。
流体通常以轴向运动进入泵的中心,通过叶轮的叶片旋转来获得能量。
在一个简单的离心泵中,流体在离心力的作用下由叶轮的中心向着外缘作径向运动。
图5.1(a)是离心泵的示意图。
透平机[图5.1(b)]的作用是使流体能够沿着旋转的叶轮进入泵壳,并且通过一系列固定的叶片从而形成一个扩压环。
与蜗壳类型泵获得的能量相比较,它在流体运动的方向上的改变的量和势能转化为压头的能量要多得多。
一般叶片的安装角度能够恰好使液体流通并且没有发生震动。
当流体以一定的速度流经叶轮的叶片时,叶片末端的运动与泵的外壳有关系。
流体相相对泵壳的运动方向和固定叶片末端的角度和它们的速度有关。
在图5.2中,uv是流体相对叶片的速度,ut是叶片末端的切速度,它们的速度合成就是u2。
由此可见,叶片所需的扩压角取决于流体流量、旋转速度和叶轮刀口的角度。
所以泵只有在很小的范围内才能以最大的功率运行。
离心泵的实际压头
液体动能全部转化成势能时,泵的压力达到最大。
例如,对于60米的单级泵来说,它的压头和半径的平方和速度成为比例关系。
更高的压力,必须要用到多级泵。
以流体在离心泵中心r到r+dr距离的区域来分析(图5.3)。
流体质量的微分dM=2πrdrdρ,式中ρ为流体的密度,b是单位流体的宽度。
如果流体的速度u和切线方向成θ角时,流体的动量为
=dM(urcosθ)
作用在流体上的扭矩dτ等于流经泵时单位时间上角动量的改变率
dτ=dM
(urcosθ)=2πrbρdr
(urcosθ)
流经泵的体积流量为:
Q=2πrb
,dr=Qρd(urcosθ)
作用在流体上的扭矩dτ是由在规定的标准1和2综合得到的。
其中,标准1是泵的入口,而标准2是泵的出口。
因此,τ=Qρ(u2r2cosθ2-u1r1cosθ1)
离心泵有优点和缺点
主要优点有:
(1)结构简单,而且取材范围广
(2)不需要阀门固件
(3)高速运转(可达100HZ),而且可以直接和电动机连接。
总得来说,小型的泵高速运转就可以完成任务。
(4)运行平稳
(5)维护成本比其它类型的泵要低
(6)当运输管堵塞时不会被损坏,前提是这种状态不能持续太长。
(7)离心泵比同特性泵的尺寸要小,因此,在密封的情况下可以在吸水槽里开动马达工作
(8)可输送悬浮颗粒较大的流体。
主要缺点:
(1)单级泵没有较高的压头,多级泵虽然可以获得较大的压头,但是使用防腐材料的成本很高,所以对于离心泵来说,一般通过提高转速来减少泵的级数。
(2)离心泵在一定的范围才会有比较高的效率,特别是用涡轮泵。
(3)不能自动启动
(4)泵在运转中停止,如果没有关闭回流阀,则会产生液体回流的现象。
(5)粘度很大的流体不能有效地被输送。
阅读材料22
往复式压缩机及其应用
1.介绍
压缩机是把可移动的空气或者其它气体从一个地方移动到另一个地方。
气体和液体不同,它可以被压缩并且需要压缩气体的设备。
虽然设备和泵类似,但是它们在原理上不是完全一样的。
压缩机、鼓风机和风扇这些就是压缩设备。
压缩机:
可以压缩空气或者其它气体并可以使压力范围从35psi到极端状态下的65000psi。
鼓风机:
移动的较大体积的空气或者其他的气体压强可以达到50磅每平方英寸。
风扇:
用有效的压力克服静力来移动空气以及其它气体,排出的压强范围可以从几英寸的水的重力到1磅每平方英寸。
2.什么是压缩机?
气体的基本原理
在讨论压缩机的类型以及压缩机怎么工作之前,先了解对压缩机有影响一些气体基本原理和方式,这对我们会有很大的帮助。
由定义可知,气体的流动没有独立的形状和形式,它们趋向于不断地扩张。
在混合的气体中,其主要是由一种主要的气体构成。
例如,空气是几种气体的混合物。
主要有氮(78%的体积含量)、氧(21%)、氩(1%),和一些水蒸气。
空气也许和当地的条件有关,包含一些含量较小的工业气体,但它们却不是空气的正常组分。
热力学第一定律
这个定律表述能量在过程中不能凭空产生和消失,比如压缩和传递空气时。
换句话说,当一种形式的能量消失,另一种形式的能量就必定会产生。
热力学第二定律
这个定律比较抽象,可以从以下几个方面来表述:
(1)热量不能自发地从低温传到高温。
(2)当有额外功提供时,热量就可以从低温的物体传到高温的物体。
(3)在所有真正的过程中,可利用的能量不断地减少。
(4)就本身来说,热量或者能量(如水),只能往下流动(例如:
从高温传到低温)。
基本上,这些都说明了能量是以各种各样的形式存在,只有当它从一个高的水平转变到一个低的水平时能量才可用。
理想气体定律
理想气体遵循波尔定律、查理定律和阿蒙顿定律。
尽管实际上不存在理想气体,但是如果实验数据正确的话,这些三个热力学定律菜可以使用。
波尔定律表述到:
温度不变,气体的体积与压强成反比关系。
例如,如果恒温气体的体积压缩到原来的一半,那么它的压强就加倍。
=
或者P2V2=P1V1=恒定
查理定律表述到:
压强恒定,理想气体的体积与温度成正比关系。
压强相同
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 过程 装备 控制工程 专业 英语翻译 1630 单元