PF洗涤罐设计.doc

化工设备机械基础化工设备机械基础课程设计课程设计 PF 洗洗涤涤罐罐设计设计 系部：系部： 专业：专业： 姓名：姓名： 学号：学号： 指导教师：指导教师： 时间：时间： 目目 录录 目目 录录.1 本次设计的原理本次设计的原理.3 1 1、壁厚设计、壁厚设计.4 1.1 内筒壁厚设计 .5 1.2 夹套壁厚设计 .5 2 2、封头厚度设计与校核、封头厚度设计与校核.6 2.1 封头壁厚设计 .6 2.2 夹套： .6 2.3 验核 .7 3 3、鞍座设计、鞍座设计.7 3.1 罐体质量估算： .7 3.2 封头质量估算 .7 3.3 设定观众溶液体积为.7 3.4 估算附件质量 .7 4 4、上盖估算与校核、上盖估算与校核.8 5 5、接管、法兰设计选择、接管、法兰设计选择.8 6 6、人孔设计、人孔设计.10 8 8、人孔补强、人孔补强.12 符号说明符号说明.14 参考文献参考文献.16 致致 谢谢.17 摘要：摘要： 随着化工行业的发展，洗涤罐的用途越来越广，同时好的洗涤设备必须在合适的洗涤 剂的情况下，并且在合适的温度下才能具有更强的洗涤效果。但化工设备必须满足相应的 强度、刚度和稳定性，而且还应有合适的流程设计。 关键词：关键词：PF 洗涤罐、洗涤、强度设计 本次设计的原理本次设计的原理 PFPF 洗涤罐工作的原理；工艺物料通过洗涤罐工作的原理；工艺物料通过进入洗涤与进入洗涤与 HRWHRW 进行搅拌，同时进行搅拌，同时 4 N HRWHRW 通过通过进入洗涤罐。两者反应后，由于搅拌产生的离心力洗涤后的工艺原进入洗涤罐。两者反应后，由于搅拌产生的离心力洗涤后的工艺原 5 N 料由料由处产出。洗涤剂在合适的温度范围有较大的活性，所以在夹套合内筒之处产出。洗涤剂在合适的温度范围有较大的活性，所以在夹套合内筒之 3 N 间用合适温度的水进行维持反应温度洗涤后的废液由间用合适温度的水进行维持反应温度洗涤后的废液由流出。流出。 2 N 1 1、壁厚设计、壁厚设计 设备主要技术指标 内筒内筒 设计压力设计压力 MPa常压常压设计温度设计温度150 最高工作压力最高工作压力常压常压工作温度工作温度 介质名称介质名称HCN设备主要材质设备主要材质 0017142 r GNiMo 设备容积设备容积 0.35 3 m 夹套夹套 设计压力设计压力 MPa0.58设计温度设计温度100 最高工作压力最高工作压力 常压常压工作温度工作温度 介质名称介质名称水水设备主要材质设备主要材质16MnR 1.1 内筒壁厚设计 1.11.1 0.580.64 c PPMPa 内筒，6002 oe D 5 1.95 10 t EMPa 通过1.17 o cro e D LD 由于较小假设得 e 14 e mm4775.5 cr Lmm 同理通过估算： 773 cr Lmm 由于 crcr LLL 则该容器属于钢制短圆管 故代公式 2.5913 11 eot cr o D PE L D 又要求 cr c P Pp m 由于要求3m 所以： 2.5 5 2.59 1.95 106002 0.64 3 11756002 ee e 化简得 2.5 5 4571026002600 eee 通过解方程：5.44 e mm 由于腐蚀较强取HCN 2 3Cmm 2 5.4438.44 che Cmm 由表 12-9 查得：，又由于该值小于名义厚度的，所以钢板厚度负偏差可以 1 0.25C 6% 忽略不计： 1 8.440C8.44 nch Cmm 圆整后9.0 n mm 1.2 夹套壁厚设计 0.64 c P 600 i D 153 t MPa 取（表 12-8）1.0 2 ci t c PD P 0.64 600 1.2575 2 151 1 0.64 mm 由于介质为水取100 2 C =1.2mm 表 12-9 得 1 0.25C 12 C2.7 n Cmm 圆整后取3 n mm 2 2、封头厚度设计与校核、封头厚度设计与校核 2.1 封头壁厚设计 0.125 oe A R 0.125 0.001225 612 6 A 通过查图 13-15 得78BMPa oe B P R 78 0.765 612 6 PMPa 由于所以满足要求 0.64P 同前 12 3CCCmm9 n mm 2.2 夹套： 由公式 20.5 ci t c PD P 1.00.64 c P 600 i Dmm 153 t MPa 0.64 600 1.256 2 151 1 0.5 0.64 mm 同前： 12 1.5CCCmm 故1.256 1.52.756Cmm 圆整后取3 n mm 2.3 验核 0.9 2 Tie Ts e PD 1.251.25 0.640.8 T PP 6 e mm285 s MPa 0.86009 40.6 2 6 T 0.90.9 1.0 285256.5 s MPa 因而，所以水压式压强度足够0.9 Ts 同理：验证夹管也满足强度要求 3 3、鞍座设计、鞍座设计 3.1 罐体质量估算： 11 mD L 1 3.14 0.65 1.12 0.09 79801641.75mkg 3.2 封头质量估算 2 21 0.35mD 2 2 0.35 3.14 0.651.12 0.09 7980333.5mkg 3.3 设定观众溶液体积为 估算得 3 mV 332 1 100.33 10mkg 3.4 估算附件质量 4 500mkg 1234 mmmmm 1641.75333.5300500 2775.25kg 3 mg F 2775.25 9.81 9.1 3 FKN 根据表 14-18 可选耳式支座 JB/T4725-92,支座，A2 4 4、上盖估算与校核、上盖估算与校核 2 22 0.60.28 44 D Sm F P S 4 600 9.81 2.1 10 0.28 PPa 故选足够9 n mm 5 5、接管、法兰设计选择、接管、法兰设计选择 法兰名字法兰名字密封形式密封形式标准标准国标国标 N1N2长颈对焊法兰长颈对焊法兰RF 65mm1.6MPa JB/T 4703-2000 N3N4长颈对焊法兰长颈对焊法兰RF 50mm1.6MPa JB/T 4703-2000 N5N6长颈对焊法兰长颈对焊法兰RF 32mm1.6MPa JB/T 4703-2000 N7N8长颈对焊法兰长颈对焊法兰RF 20mm1.6MPa JB/T 4703-2000 N9长颈对焊法兰长颈对焊法兰RF 15mm1.6MPa JB/T 4703-2000 接管选择：无缝钢管 取 。 12 ,N N768mmmm 取 34 ,NN657.5mmmm 取 56 ,NN457.5mmmm 取 78 ,NN326mmmm 取 9 N255mmmm 接管补强接管补强 经过与是否需要补强标准得 N2N3 需要补强 N2N3 通过等面积补强计算 N2: mmmm 876 设，, ac MPP5 . 0MnR16mm nt 8 (1)确定壳体和和接管的计算壁厚和开孔直径 2 cO tt c p D p 0.5 76 2 153 1 0.5 t 0.124mm 开孔直径为： 1 2ddC (762 18)2 1.5d 53mm (2)确定壳体和接管实际厚度，开孔有效补强宽度 B 及外侧有效步枪高度。 1 h 2 53106Bmm 1 53 6 nt hd 18 (3)计算需要补强的金属面积和可以作为的金属面积。 需要补强的金属面积为 1 ()() e ABd (10653) (1.5 1.256) 12.93 21 2 () nttr Ahf 2 18 (5 1.256) 1 134.8 2 12 147.7 e AAAmm 由于所以补强强度满足 e AA 同理：同理： N3 处的外加强平齐接管形式补强结构满足补强强度7.5 nt mm JB/T 4703-2000 N1 法兰-RF 65-1.6 N2 法兰-RF 65-1.6 N3 法兰-RF 50-1.6 N4 法兰-RF 50-1.6 N5 法兰-RF 32-1.6 N6 法兰-RF 32-1.6 N7 法兰-RF 20-1.6 N8 法兰-RF 20-1.6 N9 法兰-RF 15-1.6 接管： N1 mmmm 876 N2 mmmm 876 N3 mmmm5 . 765 N4 mmmm5 . 765 N5 mmmm5 . 745 N6 mmmm5 . 745 N7 mmmm632 N8 mmmm632 N9 mmmm 525 6 6、人孔设计、人孔设计 设置人孔和手孔是为了检查设备和便于安装与拆卸设备内部构件。 手孔的直径一般为 150mm250mm，标准手孔的公称直径有 DN150 和 DN250 两种。 手孔的结构一般是在容器上接一短管，并在其上盖上一盲板。 为检查设备使用过程中是否产生裂变、变形、腐蚀等缺陷，应开设检查孔。当设备内 径时，至少开设 2 个的检查孔；当设备内径mmDmm i 50030075 时，至少开设 1 个的人孔或 2 个的手孔。人孔和手孔mmDmm i 1000500400150 的形状有圆形和椭圆形两种。椭圆形人孔和手孔的短轴应与受压容器的桶身轴线平行。圆 形人孔的直径一般为 450mm，容器压力不高或有特殊需要时，直径可以大一些，标准圆形 人孔的公称直径有 DN400、DN45、 、DN500 和 DN600 共 4 种。椭圆形人孔的尺寸为 、。mmmm 250400mmmm 280380 容器在使用过程中，人孔需要经常打开时，可选用快开式结构人孔。如图 6-1 所示是 一种回转盖快开式人孔的结构图。 图 41 人孔图 根据设备的公称压力、工作温度所用材料和结构型式的不同，均制订出手孔和人孔标 准系列图，供设计者设计时依据设计条件直接选用。常用的人孔和手孔标准有碳素钢、低 合金钢制人孔和手孔（HG215121535-95）和不锈钢制人孔、手孔等。 表 4-1 人孔 PN2.5DN450 明细表 件号件号标准号标准号名称名称数量数量材料材料尺寸尺寸/mm 1GB/T713-2008筒节筒节116MnR 320,12480 1 Hdw 2HG20592法兰法兰1 16Mn（锻（锻 件）件） 3HG20592垫片垫片1石棉橡胶板石棉橡胶板(代号代号 A-F)3 4HG20592法兰盖法兰盖1Q345R 44,39 21 bb 5HG20592螺柱螺柱3035GrMoA175233M 6螺母螺母4030GrMo33M 7吊环吊环1Q235-A-F 8转臂转臂1Q235-A-F 36 0 d 9GB/T795-2000垫圈垫圈 201100HV 10GB/T6170-2000螺母螺母 M202 5 级级 11吊钩吊钩1Q235-A-F 12环环1Q235-A-F 13GB/T8163-2000无缝钢管无缝钢管120 14支承板支承板1Q345R 7、技术特性 内筒： 1、设计压力 0.1MPa 2、工作温度 60 3、物料名称 0017142 r GNiMo 4、容积 0.35 3 M 5、材质 HCN 夹套： 1、设计压力 0.6MPa 2、工作温度 60 3、介质 水 4、材质 16MnR 法兰 N1 法兰-RF 65-1.6 N2 法兰-RF 65-1.6 N3 法兰-RF 50-1.6 N4 法兰-RF 50-1.6 N5 法兰-RF 32-1.6 N6 法兰-RF 32-1.6 N7 法兰-RF 20-1.6 N8 法兰-RF 20-1.6 N9 法兰-RF 15-1.6 8 8、人孔补强、人孔补强 同接管补强 人孔开孔采用补强圈结构，材质为，根据 JB/T4736-2002,确定补强圈内径MnR16 ，外径，补强厚度为。mmD484 1 mmD760 2 mm20 符号说明符号说明 计算压力 c P a Mp 圆筒的内径 i Dmm 圆筒的外径 O Dmm 圆筒的最大容许压力 w P a Mp 圆筒的计算厚度 mm 圆筒的设计厚度 d mm 2d C 圆筒的名义厚度 n mm 1nd C 圆筒的有效厚度 其值 e en C 圆筒材料在设计温度下的许用应力 t a Mp 圆筒材料在设计温度下的计算应力 t a Mp 焊接接头系数 钢板厚度的负偏差 1 Cmm 腐蚀余量 2 Cmm 厚度附加量 Cmm 12 CCC 圆筒壁在试验压力下的计算应力 t a Mp 圆筒材料在试验温度下的屈服点 s a Mp 封头内壁曲面高度 i hmm 实验压力 T P a Mp 设计压力 P a Mp 每一支座承受的压力 FKN 容器的总质量 mkg 重力加速度 重力加速取 9.81g 2 m s 接管有效厚度 et smm 补强有效厚度 nt smm 开孔直径 dmm 强度削弱系数 r f 壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 1 A 2 mm 接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 2 A 2 mm 焊缝金属减去计算厚度之外的多余面积 3 A 2 mm 接管的计算厚度 t fmm 补强面积 e A 2 m