机械制造毕业设计说明书模板

1、宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)（中文题目题目）（二号、黑体、居中，段后空一行）摘要摘要（小四号、黑体）：离心式压缩机在国民生产中占有重要地位。可用于化肥、制药、制氧及长距离气体增压输送等装置。本次设计的主要工作包括：确定合成氨工段循环离心压缩机的结构形式、主体结构尺寸，并确定主要零、部件的结构尺寸及其选型。首先进行强度和稳定性计算，主要进行了筒体、端盖的壁厚计算、水压试验应力校核以及叶轮、轴的强度校核。其次，对这些零部件进行结构设计。整个设计过程都是依据设计规范和标准进行的，设计结果满足工程设计要求。（小四号 、仿宋体，1.25 倍行距）(中文 2

2、00 字以内)(以下空 1 行)关键词关键词（小四号、黑体）：离心压缩机；叶轮；结构设计；应力校核；转子轴(关键词 35 个，分号隔开) （小四号 、仿宋体，1.25 倍行距）（英文题目题目）ABSTRACT:ABSTRACT: The centrifugal compressor production occupies an important positio in the national. It can be used for fertilizers, pharmaceuticals, oxygen and pressurized long-distance gas transporta

3、tion, and other devices. The design of the main tasks are: identification ammonia Section cycle centrifugal compressor structure, the main structure size, and identify key zero, parts of the structure and size selection. First of all, for strength and stability, mainly a cylinder, cover the wall, th

4、e water pressure check and impeller stress test, the axis of strength checking. Secondly, the structural design of these components. The whole design process is based on norms and standards for design, .engineering design results meet the design requirements. （小四号 、Times New Roman，1.25 倍行距）(英文翻译应规范)

5、(以下空 1 行)KEYKEY WORDS:WORDS: centrifugal compressor； impeller； structural design；stress 宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)check；rotor shaft(关键词 35 个，分号隔开)（小四号 、Times New Roman ，1.25 倍行距）宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)目 录（目录内容：小四号 、宋体，两边对齐）1 前 言.11.1 本次毕业设计课题的目的、意义 .11.2 合成氨工艺简介.12 离心式压缩机概

6、况.32.1 离心压缩机的优缺点 .32.2 离心压缩机的结构组成 .32.3 离心压缩机的发展趋势 .43 离心式压缩机选型及计算依据.53.1 离心式压缩机的气动热力学 .53.1.1 连续方程 .54 离心压缩机设计和选型计算.74.1 工艺条件 .74.2 容积多变指数和压缩性系数的计算 .74.2.1 确定混合气体的分子量和气体常数 .74.2.2 容积多变指数和压缩系数的确定 .84.3 离心压缩机的热力计算 .84.3.1 压缩机级数确定 .85 结论.10符号说明.11参考文献.12致 谢.13外文翻译.14附 件.16宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(

7、小五,宋体,居中)01 1 前前 言言（一级标题（章）：四号 、宋体、加黑，段后空 2 行，居中） (前言包括：毕业设计课题的目的、意义、国内外现状，本设计的指导思想、需解决的主要问题。题目的产生背景 ，完成的过程 ，主要结论及继续努力的方向 。)1.1 本次毕业设计课题的目的、意义（二级标题（节）：小四号 、宋体，左对齐）（正文：小四号 、宋体、1.25 倍行距）毕业设计是培养学生综合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力，完成工程师的基本训练和初步培养从事科学研究工作的重要环节。毕业设计也是完成教学计划达到专业培养目标的一个重要的教学环节；学生通过毕业设计，

8、综合性地运用几年内所学知识去分析、解决一个问题，在毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。使学生的实践动手、动笔能力得到锻炼，增强了即将跨入社会去竞争，去创造的自信心。毕业设计以下具有目的：(1) 通过阅读有关资料对当前计算机软、硬件技术的发展有进一步的了解。(2) 融汇、贯通几年里所学习的专业基础知识和专业理论知识。(3) 综合运用所学专业理论知识和技能提高独立分析问题和解决实际问题的能力。 (4) 培养和提高与设计群体合作、相互配合的工作能力。 1.2 合成氨工艺简介人类使用化学肥料的历史并不长，大约在 19 世纪中叶，才出现生产过磷酸钙的工厂。氮肥工业的起

9、步又要比磷肥晚半个世纪，最初为智利的天然硝石和煤焦工业的副产品-硫铵。由于化肥对人类赖以生存的农业有极其重要的作用，所以化肥工业的发展十分迅速。其中氮肥产量增长尤其显著，从 20 世纪 60 年代初到 20 世纪90 年代初的短短 30 年时间内，世界氨肥产量就增长了近 10 倍。目前我国化肥总产量居世界第三位，但是我国目前的化肥生产还存在高浓度品种少、氮磷钾比例不适宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)1当、生产能耗大、很多小厂工艺技术陈旧等问题。在合成氨工业中，氨的合成是整个合成氨生产的核心部分。它需要在较高的温度、压力和活性催化剂存在下，经过精制的氢

10、、氮混合原料气直接反应生成氨。由于受化学平衡及操作条件的限制，反应后气体混合物氨含量不高，一般只有 10%20%，必须将氨从混合物中分离出来，才能制得产品氨。未反应的气体除少数为排放惰性气体而放空外，其余均循环使用。图 1-1 合成氨工段方案流程图（注意：插图要给图编序号，有图注；插图居中）通过离心式压缩机，将经过合成氨后没有发生反应的氢氮混合气增压循环使用，弥补气体系统的压力损失，使合成氨反应稳定进行。宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)22 2 离心式压缩机概况离心式压缩机概况2.1 离心压缩机的优缺点（二级标题（节）：小四号 、宋体，左对齐）压缩机

11、是通过能量转换，使气体压力提高的机器。而用旋转的叶轮实现能量转换，使气体主要沿径向离心方向流动从而提高压力的机器称为离心式压缩机。离心式压缩机属于透平式压缩机的一种。早期只用于压缩空气，并且只用低、中压力及气量很大的场合，目前，离心式压缩机可用来压缩和输送化工生产中的多种气体；它的排气压力比早期有了很大提高,其最小气量也有所降低，这就相应地扩大了离心压缩机的应用范围。随着化工和石油化工生产的发展， 离心式压缩机在国民经济各部门中占有重要的地位。特别是在冶金、石油、化工以及动力等工业部门获得广泛应用。从六十年代开始，尤其在大流量、中低压范围内应用愈来愈广泛。这主要是由于它具有以下优点：（1）排气

12、量大。目前，在大型合成氨厂中，主要压缩机几乎都采用离心式压缩机。如年产 30 万吨合成氨厂中的合成气压缩机，排气量达(1217)x10N/h。（2）运转平稳可靠，连续运转时间长。机器利用率高,维护费用省,操作人员少。（3）结构紧凑、尺寸小。机组占地面积及重量都比相同气量的活塞式压缩机小的多。（4）不污染被压缩的气体，这对化工生产很重要。（5）离心压缩机的转速较高，适宜用蒸汽轮机或燃气轮机直接拖动。一般在大型化工生产过程中往往有副产蒸汽,因此可用汽轮机来拖动离心式压缩机。这样，就充分利用了热能，而使能耗降低。离心式压缩机存在一些缺点：（1）离心式压缩机目前还不能用于气量太小及压力比过高的场合。（

13、2）离心式压缩机的稳定工况区比较窄，其气量调节虽然方便，但其经济性较差。（3）目前离心式压缩机的总效率一般仍低于活塞式压缩机。随着离心式压缩机在设计、制造等方面不断地采用新技术、新结构和新工艺，上述缺点是会逐渐得到克服的。2.2 离心压缩机的结构组成从气体动力学观点看，离心式压缩机是由下列主要构件所组成：宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)3（1）叶轮(亦称工作轮)：它是离心式压缩机中唯一对气体作功的部件。气体进入叶轮后，在叶片的推动下跟着叶轮旋转；由于叶轮对气体作功，增加了气体的能量，因此气体流出叶轮的压力和速度均有所增加。（2）扩压器：气体从叶轮流出

14、时速度很高，为了充分利用这部分速度能，常常在叶轮后设置流通截面逐渐扩大的扩压器，以便将速度能转变为压力能。一般常用的扩压器是一个环形的通道，其中装有叶片的称为叶片扩压器，不装叶片的称为无叶扩压器。（3）弯道：为了把由扩压器出来的气流引入下一级叶轮去进行压缩，在扩压器后设置了使气流由离心方向改变为向心方向的弯道。（4）回流器：为了使气流一定方向均匀地进入下一级叶轮进口，设置了回流器，在回流器中一般装有导叶。（5）蜗壳：其主要作用是将由扩压器（或直接有叶轮）出来的气流汇集起来并引出机外。此外，在蜗壳汇集气流的过程中，由于蜗壳曲率半径及流通截面的逐渐扩大，因此它也起降速扩压的作用。（6）吸气室：其作

15、用是将需要压缩的气体，由进气管（或中间冷却器出口）均匀地导入叶轮去进行增压。因此，在每一段的第一级前都有吸气室。在离心式压缩机中，一般还常将叶轮与轴的组件称为转子；而将扩压器、弯道、回流器、蜗壳及吸气室等称为固定元件。除了这些组件外，为了减少机器的向外漏气，在机壳的两端还装有前轴封和后轴封。为了减少机器的内部泄漏，在级与级之间和叶轮盖进口外圆面处还分别装有密封装置。此外，为了平衡作用在止推轴承上的轴向力，常常在机器的一端装有平衡盘。2.3 离心压缩机的发展趋势离心式压缩机的国际发展方向是压缩机容量不断增大、新型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器相继出现；高压和小流量压缩机产品不断涌现；三元流动理

16、论研究进一步深入，不仅应用到叶轮设计，还发展到叶片扩压器静止元件设计中，机组效率得到提高；采用噪音防护技术，改善操作环境等宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)43 3 离心式压缩机选型及计算离心式压缩机选型及计算依据依据 3.1 离心式压缩机的气动热力学（二级标题（节）：小四号 、宋体，左对齐）这里应用流体力学和热力学的基本知识，通过介绍连续方程、欧拉方程、能量方程、伯努力方程、热力过程和压缩功等基本方程来揭示气流在机器内部的流动规律。建立诸方程与气流速度、压力、温度等诸参数之间，以及与机器内部结构参数之间的相互关系，以计算气流在机器中流过多少流量，获得

17、多少能量，提高多少压力。3.1.1 连续方程（三级标题（小节或目）：小四号 、宋体，左对齐）（1）连续方程的基本表达式（四级标题：用（1）、（2）等）连续方程是质量守恒定律在流体力学中的数学表达式，在气体作定常一元流动的情况下，流经机器任一截面的质量流量相等，其连续方程表示为：13222fcqqrvmm (注意：公式要编序号,且右对齐；代入数据的公式不编序号，见公式4-1 的计算)式中:mq质量流量，kg/s；Vq容积流量，3m/s；气流密度，kg/m3；f截面面积，m2；c垂直该截面的法向流速，m/s。（注意：符号说明，要有单位说明）所谓一元流动是指气体参数（如速度、压力等）仅沿主流方向有变

18、化，而垂直于主流方向的截面上无变化。由该式可以看出随着气体在压缩过程中压力不断提高，其密度也在不断增大，因而容积流量沿机器不断减少。宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)5（2）连续方程在叶轮出口的表达式为了反映流量与叶轮几何尺寸及气流速度的相互关系，常应用连续方程在叶轮出口处的表达式为： 322222222260mVrbqquDn23式中:叶轮外径，mm；2D叶轮出口处的轴向宽度，mm；2b叶轮出口的相对宽度。考虑到叶轮结构的合理性和级效率，通常要求22bD0.0250.065。22bD为叶轮出口处的流量系数。222rrcu222rrcu它对流量、理论能

19、量头和级效率均有较大的影响，根据经验的选取范围，222rrcu2r对于径向型叶轮为 0.240.40，后弯型叶轮为 0.180.32，强后弯型（30）2A叶轮为 0.100.20。 222222222222sinsin12 2sinAAAZbZD bZD bD 33式中：叶轮出口的通流系数（或堵塞系数） ；2叶片数；Z叶片厚度，mm；2铆接叶轮中连接盘、盖的叶片折边厚度，mm。无折边的铣制、焊接叶轮，=0。式（3-2）表明与互为反比，取大，则取小，反之亦然。对于多22bD2r22bD2r级压缩机同在一根轴上的各个叶轮中的容积流量或等都要受到相同质量流量和同22bD一转速 n 的制约，故该式常用

20、来校核各级叶轮选取的合理性。22bD宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)64 4 离离心压缩机设心压缩机设计和选型计算计和选型计算4.1 工艺条件循环气的成分：=1300，=5000，=39，=13，2N2H4CH24C H=11，=16 ， 单位均为。36C H2H O/kmol h进口压力：=28.812 ，出口压力：=31.36，inpMPaoutpMPa进气温度：=35 ， 出气温度：=45。inToutT已规定该合成氨工艺过程选用离心式压缩机，并选用汽轮机驱动。4.2 容积多变指数和压缩性系数的计算4.2.1 确定混合气体的分子量和气体常数令为

21、单一介质的摩尔百分数，为单一介质的分子量，则混合气体的分子量ixiM为： 14MxMi其中： %38.20%100161113395000130013002Nx%38.78%100161113395000130050002Hx%61. 0%1001611133950001300394CHx%21. 0%10016111339500013001342HCx%17. 0%10016111339500013001162HCx宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)7%25. 0%1001611133950001300162OHx表 4-1 各组分气体的相对分子量组

22、成气体N2H2CH4C2H4C3H6H2O相对分子量28.0162.01616.04228.05442.08118.02（注意：表格要编序号，要有题注；表格居中）则代入数据得混合气体的分子量为：molkgMxMxMxMxMxMxMOHOHHCHCCHHCCHCHHHNN/563. 702.18%25. 0081.42%17. 0054.2821. 0042.16%16. 0016. 2%38.78816.28%38.202226363442442222(注意：公式要编序号，且右对齐；代入数据的公式不编序号，见上式)所以，混合气的气体常数=。RKkgJ/3 .1099563. 7383144.2

23、.2 容积多变指数和压缩系数的确定由于该混合气体的进口压力和出口压力均较高，又含烃类气体，则气体应按实际气体处理，取值为1：(注意：参考文献注明用上标表示，按参考出现顺序编号)=1.9586， =1.055。vminZ4.3 离心压缩机的热力计算4.3.1 压缩机级数确定总的多变压缩功为1： 24111mminoutininvvpolppRTZmmH由前面计算出的各数值为:R=1099.3、=1.055、m =1.9586，得：inZV 。kgKJHpol/88.30理想气体总的压缩功为：宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)8341111vvmminin

24、vvpolRTZmmH其中。代入数据得： 0 . 1inZ kgKJHpol/09.291812.2836.313083 .10990 . 119586. 19586. 19586. 119586. 1实际气体下的总的压缩功比理想气体下的压缩功增加：%299.6%10011polpolpolHHHk由于逐级特别是压力更高的后几级叶轮的相对宽度较小，故取平均多变效22Db率，则整台压缩机的总能量头为： 72. 0pol44polpoltotHH代入数据得：kgKJHtot/5 .4172. 088.30考虑到闭式后弯型叶轮所能允许的值,取各参数值为2:=260m/s(240320)，0.26(0

25、.180.32) ，45，(1432) 2u2r2A20z，。03. 0dfl则代入数据到式(3-7)得：hmHth/304.39260)707. 020/14. 326. 01 (32则级数 。205. 1304.395 .41thtitHHi宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)95 5 结论结论在本次设计中，通过多方搜集资料，应用流体动力学和热力学知识，选择了压缩机的类型，确定了压缩机的级数，多变效率和平均每级所提供的能量头，并计算出轴向力，确定轴向力的平衡方式并选择轴承、轴承类型，通过对各级参数的确定，计算出了该压缩机所需的功率，据此选择了原动机的

26、类型，完成以上工作后，便是对压缩机运行中进行优化调节变工况方法的选择。现将设计结果列表如下：表 5-1 工艺条件循环气成分N2H2CH4C2H4C3H6H2O摩尔速率/kmol h1300500039131116进口压力=28.812inpMPa进气温度=35inT出口压力=31.36outpMPa出气温度=45outT表 5-2 压缩机主要性能参数skgqm/4 .13smqv/256.13min/7000rn 2i表 5-3 汽轮机主要性能参数系列输出功率转速范围最高进气参数NG100028000kW30006000/minr10/510MPa/表 5-4 各级叶轮几何主要参数（各级参数相

27、同）mmD3901mmD7102mmb292452A20z24mm表 5-5 主轴的主要几何尺寸主轴材料主轴输入功率kW主轴直径mm主轴转速/minr40Cr1173.73807000表 5-6 外筒的主要几何尺寸外筒材料筒体内径筒体长度筒体厚度35 钢10001450135表 5-7 端盖的主要几何尺寸端盖材料平盖的直径厚度宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)1020MnMoNb1500240宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)11符号说明符号说明（注意：涉及到需要解释的主要物理量，符号与称谓的关系，建议采用表格

28、）符号意义P主轴输入功率，kWd主轴直径，mmn主轴转速，/minrcp计算压力，MPaiD筒体内径，mm t筒体材料的许用应力，MPa焊缝系数p平盖的计算厚度，mmK结构特征系数cD平盖的计算直径，mm t平盖材料的许用应力, MPa1cn一阶临界转速，r/min2cn二阶临界转速，r/minA2出口安装角，A1进口安装角，压力比vq体积流量，sm /3宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)12参考文献参考文献(注意：按文中参考时,出现的先后排序)1姜培文主编过程流体机械北京：化学工业出版社，20018 2西安交通大学透平压缩机教研室主编离心式压缩机原理

29、北京：机械工业出版社，198093孙启才等主编化工机器天津大学出版社，1987124郑晓梅，魏崇光主编化工制图北京：化学工业出版社，2001115化工设备机械基础编写组编化工设备机械基础第二册，石油化学工业出版社，1978，46蒋家俊主编化学工艺学高等教育出版社，198847王尚锦编著离心压缩机三元流动理论及应用西安交通大学出版社，19918刘鸿文主编材料力学第四版，高等教育出版社，200499机械工程手册编辑委员会主编机械工程手册 76北京：机械工业出版社10成大先等主编机械设计手册北京：化学工业出版社，1993 年11史启才主编化工单元过程及设备课程设计北京：化学工业出版社，2001112

30、郑津洋等主编过程设备设计北京：化学工业出版社，2005713葛婉花等主编化工计算北京：化学工业出版社，2005814蒋家均主编化工工艺学第二版，重庆大学出版社，1998.31115欧风编著.合理润滑剂技术手册.北京.石油工业出版社，1993 年16 JB4710-92,钢制塔式容器S 17 JB4710-92,钢制塔式容器（标准释义）S 18QUIN S,WINDRA G E O Use of Stress-strength Model in Determination of Safety Factor for Pressure Vessel Design J Journal of Pressure Vessel Technology，1996，118（27）：109-114.宁夏大学机械工程学院 2009 届毕业设计(或毕业论文)(小五,宋体,居中)13致致 谢谢毕业设计已结束，本次设计从选题到完成整个过程中得到了 xx 老师的悉心指导。从老师身上不