过程设备课程设计

目录任务书 .- 1 -第一章工艺设计 .- 3 -1.1 存储量 .- 3 -1.2 设备的选型及轮廓尺寸 .- 3 -第二章 机械设计 .- 5 -2.1 结构设计 .- 5 -2.1.1 筒体以及封头设计 .- 5 -2.1.2 接管及接管法兰设计 .- 7 -2.1.3 人孔的结构设计 .- 11 -2.1.4 核算开孔补强 .- 13 -2.1.5 支座的设计 .- 15 -2.1.6 液面计及安全阀选择 .- 17 -2.1.7 总体布局 .- 22 -2.1.8 焊接结构设计及焊条的选择 .- 22 -2.2 强度校核 .- 24 -2.2.1 内压圆筒的校核 .- 24 -2.2.2 内压椭圆封头的校核 .- 26 -2.2.3 右封头校核 .- 27 -2.2.4 卧式容器（双鞍座）的校核 .- 27 -2.2.5 开孔补强计算 .- 34 -参考文献 .- 41 -致谢 .- 42 -西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 1 - 页任务书课程设计题目：25 液氯储罐设计3M课程设计要求及原始数据（资料）：一、课程设计要求：1、使用国家最新压力容器和换热器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。2、掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。3、掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。4、工程图纸要求尽量采用手工绘图。5、课程设计全部工作由学生本人独立完成。6、按照标准格式编写说明书并装订成册。二、原始数据：设计条件表序号项 目 数 值 单 位 备 注1 名 称 液氯储罐2 用 途 液氯储存3 最高工作压力 1.401 MPa 由介质温度确定4 工作温度 -2045 5 公称容积（V g） 25 M36 工作压力波动情况 可不考虑7 装量系数( V) 0.98 工作介质 液氯（高度危害）9 使用地点 太原市，室外10 安装与地基要求11 其它要求西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 2 - 页管口表接管代号 公称尺寸 连接尺寸标准 连接面形式 用途或名称A DN50 HG20595-1997 FM 安全阀接口B DN50 HG20595-1997 FM 液氯进口管M1 M2 DN450 FM 人 孔C DN50 HG20595-1997 FM 空气出口管D DN50 HG20595-1997 FM 液氯出口管E DN50 HG20595-1997 FM 空气进口管F I DN40 HG20595-1997 FM 液位计接口G DN40 HG20595-1997 FM 压力表接口H DN50 HG20595-1997 FM 排污管课程设计设计内容：1.设备工艺设计；2.设备结构设计3.设备强度计算与校核；4.技术条件编制；5.绘制设备总装配图；6.编制设计说明书学生应交出的设计文件（论文）：1.设计说明书一份2.总装配图一张（折合 A1 图纸一张）主要参考资料：1 国家质量技术监督局，GB150-1998钢制压力容器 ，中国标准出版社，19982 国家质量技术监督局， 压力容器安全技术监察规程 ，中国劳动社会保障出版社，19993 全国化工设备设计技术中心站， 化工设备图样技术要求 ，2000，114 郑津洋、董其伍、桑芝富， 过程设备设计 ，化学工业出版社，20015 黄振仁、魏新利， 过程装备成套技术设计指南 ，化学工业出版社，20026 国家医药管理局上海医药设计院， 化工工艺设计手册 ，化学工业出版社，19967 闫康平，陈匡明。过程设备腐蚀与防护M.第二版，北京：化学工业出版社8 HG2059220635-97.钢制法兰、垫片、紧固件S西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 3 - 页第一章工艺设计1.1 存储量盛装液化气体的压力容器设计存储量 tVW式中：W储存量，t；装载系数；V压力容器容积；设计温度下的饱和溶液的密度， ；t 3mt根据设计条件 =0.9251.307=29.408ttVW1.2 设备的选型及轮廓尺寸选型：目前我国普遍采用常温压力储罐一般有两种形式，球形贮罐和圆筒形贮罐。因为圆筒形贮罐加工制造安装简单，安装费用少，但金属耗量大占地面积大，所以在总贮量小于 500 ,单罐容积小于 100 时选用卧式贮槽比较经济。3m3m粗略计算内径： 254LDi一般 ，取63L得 ，圆整得： i 5.19i0选用 EHA 椭圆封头，查EHA 椭圆形封头内表面积及容积表可得：深度 B=540mm，内表面积 ，容积243.mA31729.mV封根据 2g 5LDVi封封筒 ，圆整得: Li7142封 780322 850.2617.3.4mVLVi 封封筒计西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 4 - 页误差 5%.710gV计 3m165.248.59计工 所以，筒体的公称直径 ,长度 L=7800mm.Di0西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 5 - 页第二章 机械设计2.1 结构设计2.1.1筒体以及封头设计.材料的选择纯液氯是高危害性的介质，但其腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,因为使用温度为，根据 课程设计指导书中钢板的使用条件，应选用 Q245R 或 Q345R。常用C。 4520的有 20R 和 16MnR 两种。如果纯粹从技术角度看，建议选用 20R 类的低碳钢板， 16MnR钢板的价格虽比 20R 贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR 钢板为比较经济。所以在此选择 16MnR 钢板作为制造筒体和封头材料。.筒体壁厚的设计计算I.设计压力液氯储罐的工作温度-2045，故选取设计温度 t=50，由压力容器介质手册 【1】 查的，该温度下的绝对饱和蒸汽压为 1.401MPa。在本次设计中的液氯储罐上装有安全阀，通常认为设计压力为工作压力的 1.05 0 倍，所以设计压力1.P=1.1（1.401-0.1）=1.432MPa。II.液柱静压力由某些无机物重要物理性质表 【1】 查的，液氯的密度为 ，内径314/kgm由各地区重力加速度表 查的太原地区的 ，则根据公式mDi20 29.768s可得ipg静 MPa026.静III.计算压力 cP因为 ，所以可忽略静压力的影响。即%581.静 MPaPc432.1IV.设计温度下材料的许用应力 t为 ，假设筒体厚度为 616mm，由材料许用应力表可得 的tC。 4520 nR16MPat17V.焊接接头系数 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 6 - 页本次液氯储罐的设计采用双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头，100%无损检测，所以 。1.0VI.内压容器的计算厚度 根据内压容器的计算厚度公式： mpDcti 4592.83.10724.28.4592mm 在 616mm 之间，故假设是成立的。取腐蚀裕量 ，2CmCd4592.2由常用钢板厚度负偏差表可查的，在 -1996 的钢板标准下 的负偏差6GBMnR16。 查钢板厚度的常用规格表 ，将其圆整为 12mm，即5.01d70.1名义厚度 的 钢板。n2MnR6.水压试验水压试验时液体的温度不低于 5C,取20C 时，根据 GB150-1998,16MnR： ，Pat170MPtT 9.432.52.1水压试验时的应力 PaDeiT 48.175.92)0(.12)( 水压试验时的许用应力为 MPas 83019.0,故筒体满足水压试验时的要求。sT.封头壁厚的设计计算标准椭圆形封头的计算厚度根据标准椭圆形封头的计算厚度公式： mpDctic 41.832.50.17245.02 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 7 - 页取腐蚀裕量 ，2CmmCd41.02由常用钢板厚度负偏差表可查的，在 -1996 的钢板标准下 的负偏差65GBMnR16。5.01d69.1查钢板厚度的常用规格表 ，将其圆整为 ，即名义厚度 的 钢板，12mn2可见标准椭圆形封头与筒体等厚。2.1.2接管及接管法兰设计.接管尺寸选择查化工工艺设计手册表 25-5，常用介质流速推介值得，液氯流速 ,压缩空sm8.01气流量 。假设液氯流量 ,空气流量 得，sm12 smQ34106.7Q359液氯进出口接管内径 ，取 。d3.411d51空气进出口接管内径 ，取 。0.21 32液氯进、出口接管和空气进、出口接管选用热轧无缝钢管。根据 PN=2.5MPa 及接管内径查无缝钢管标准GB/T8163-1999,材料为 20 钢时，各接管尺寸如下：表 2.1热轧无缝钢管的尺寸表用途 公称直径DN外径 壁厚ntd0理论质量 mKg空气进口管空气出口管排污管安全阀50 125712.48液氯进口管液氯出口管50 11.48表 2.2 液位计接口、压力计接口、人孔接管尺寸表西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 8 - 页用途 公称直径DN外径 壁厚ontd理论质量 /kgm液位计 40 45 10 11.21压力计 40 45 1011.21人 孔 450 480 12 265.管口表及连接标准表 2.3 管口表接管代号 公称尺寸 连接尺寸标准 连接面形式 用途或名称A DN50 HG20595-1997 FM 安全阀接口B DN50 HG20595-1997 FM 液氯进口管M1 M2 DN450 FM 人 孔C DN50 HG20595-1997 FM 空气出口管D DN50 HG20595-1997 FM 液氯出口管E DN50 HG20595-1997 FM 空气进口管F I DN40 HG20595-1997 FM 液位计接口G DN40 HG20595-1997 FM 压力表接口H DN50 HG20595-1997 FM 排污管.接管法兰的选择查 HG/T 20592-20635-2009 中表 7.0.1-5 PN2.5MPa 钢制管法兰用材料最大允许工作压力（表压）得法兰材料用 20 钢，设计温度为 50 时，最大允许工作压力为 2.25MPa，故公称压力选为 2.5MPa。查 HG/T 20592-20635-2009，根据公称压力 2.5MPa，公称压力DN=50mm 和 DN=40mm，选择法兰。但考虑到连接面形式和剧毒介质液氯的密封要求较高，综合各种因素，故选用长颈对焊法兰。法兰参数如下表所示：西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 9 - 页图 2.1 接管法兰结构表 2.4 接管法兰结构尺寸表表 2.5 接管法兰标记名称 法兰标记空气进口管法兰排污管法兰空气出口管法兰安全阀接口管法兰HG 20595 法兰 WN 50-2.5 FM S=8mm 20 钢法兰颈钢管外径 1AN序号名称公称直径DNB法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n螺栓TH法兰厚度C BS1HR 法兰高度H法兰质量(Kg)A 安全阀接口 50 57 165 125 18 4 M16 20 74 4 8 5 48 3.11B 液氯进口 50 57 165 125 18 4 M16 20 74 4 8 5 48 3.11C 空气出口 50 57 165 125 18 4 M16 20 74 4 8 5 48 3.11D 液氯