《化工设备机械基础》课程设计-10立方米氮气罐设计.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 1010 立方米氮气罐设计立方米氮气罐设计 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 摘摘 要要 4 1 1 罐体壁厚的设计罐体壁厚的设计 3 计算厚度 4 校核气压试验强度 4 2 封头厚度设计封头厚度设计 4 计算封头厚度 5 校核罐体与封头气压试验强度 5 3 3 鞍座的设计鞍座的设计 5 罐体质量 1 m 6 封头质量 2 m 6 液氮质量 3 m 6 附体质量 4 m 6 4 4 人孔人孔 7 5 5 人孔补强人孔补强 8 6 6 接管接管 9 致致 谢谢 11 符号说明符号说明 12 参考资料参考资料 14 课程设计说明书 2 摘摘 要要 氮气 常况下是一种无色无味无嗅的气体 且通常无毒 氮气占大气总量的 78 12 体积分数 是空气的主要成份 常温下为气体 在标准大气压下 冷却至 195 8 时 变成没有颜色的液体 冷却至 209 86 时 液态氮变成雪状的固体 氮 气的化学性质很稳定 常温下很难跟其他物质发生反应 但在高温 高能量条件下可与 某些物质发生化学变化 用来制取对人类有用的新物质 氮气罐 又称氮气瓶 是用来运输 使用氮气的储存设备 耐高压 一般可以存储高 压液态氮 课程设计说明书 3 1010氮气罐设计氮气罐设计 3 M 设备设计主要技术指标设备设计主要技术指标 设计压力 a MP1 1 设计温度 0C 常温常温 最高工作压力 a MP0 8 工作温度 0C 常温 介质名称氮气设备主要材料16 n M R 设备容积设备容积10 管口表管口表 符号公称压力公称尺寸法兰形式密封面形式用途伸出长度 a1 6PN50DNRF 氮气出口 120 b1 6PN50DNSORF 氮气进口 120 c 1 2H ZG SO 内螺纹压力表口 120 d1 6PN50DNSORF 备用口 120 e1 6PN50DNSORF 安全阀口 120 f 1 6PN50DNSORF 排污口见图 g 1 6PN50DNSORF 人孔 250 h 1 2H ZG SO 外螺纹外板口 120 课程设计说明书 4 1 1 罐体壁厚的设计罐体壁厚的设计 设备主要材质为 根据新标准 锅炉和压力容器用钢板 16MnR 32008GB TF 则为 由于温度按常温计算 则查页表可得 16MnR345QR 428 p 采用双面焊对接接头 局部无损检测 170 t MPa 345 s MPa 0 85 取 2 1 0Cmm 1800 i Dmm 计算厚度 计算厚度 1 1 1800 6 88 2 170 0 85 1 1 2 ci t c PD mm P 设计厚度 2 6 88 1 07 88 d Cmm 根据 查表 12 9 得7 88 d mm 1 0 25Cmm 名义厚度 圆整量 圆整量 1nd C 7 880 25 圆整后 取名义厚度9 n mm 复验 故最后取6 9 6 0 540 25 n mmmm 1 0 25Cmm 该氮气罐可用厚的 钢制作 9mm345QR 校核气压试验强度 校核气压试验强度 0 8 2 Tie Ts e PP G 式中 1 251 25 1 1 11 375 Tt PMPa 12 99 1 257 25 en CCCmm 345 s Pa 则 1 37518007 75 160 37 2 7 75 T GMPa 0 80 8 0 85 345236 93 s MPa 课程设计说明书 5 可见 所以气压试验强度足够0 8 Ts G 2 封头厚度设计封头厚度设计 采用标准的蝶形封头采用标准的蝶形封头 计算封头厚度 计算封头厚度 1 21 2 1 1 1800 8 24 2 170 0 850 5 1 1 20 5 ci t c PD mm P 2 8 24 1 09 24 d Cmm 根据 由表 12 9 查的则9 24 d mm 1 0 25Cmm 1 9 240 259 49 d Cmm 圆整后采用 厚的钢板 复验 10 n mm 6 9 49 6 0 570 25 n mm 最后确定 故该蝶形封头可用 10mm 厚的钢制作 1 0 25Cmm 345QR 校核罐体与封头气压试验强度 校核罐体与封头气压试验强度 0 8 2 Tie Ts e PD G 1 251 25 1 11 38 Tc PPMPa 12 0 25 11 25CCCmm 10 1 258 75 en Cmm 页345 s MPa 428 P 1 3818008 75 142 63 2 8 75 T GMPa 0 80 8 0 85 345236 925 s MPa 因为 所以气压试验强度足够0 8 Ts G 课程设计说明书 6 3 3 鞍座的设计鞍座的设计 首先粗略计算鞍座负荷 储罐总质量 1234 mmmmm 罐体质量 1 m 封头质量 2 m 液氮质量 3 m 附件质量 4 m 罐体质量 罐体质量 1 m 的筒节1800 9 4100 Nn Dmmmm Lmm 1 3 14180099 4100 78501645 i mD Lkg 封头质量 封头质量 2 m 直边 其质量 1800 9 Nn Dmmmm 20mm 2 m 2 2 0 34 in mD 2 0 34 3 14 18007850 10272kg 22 2mm 272 2543kg 液氮质量 液氮质量 3 m 其中装置系数取 1 0 3 mV 贮罐容积 32 12 22 264 ii VVVDD L 32 3 143 14 2180018004100 264 3 11 8m 课程设计说明书 7 液氮在常温下的密度为 3 1 25kg m 3 11 8 1 25 1 014 75mkg 附体质量 附体质量 4 m 人孔质量约为 其他接管质量总和按计算 200kg300kg 于是 4 500mkg 储罐总质量 1234 mmmmm 1645543 14 75500 2702 75kg 2702 75 9 81 6628 5 44 mg FkN 根据表 14 18 可选用 支承式支座 材料 472592JB T 345QA F 4 4 人孔人孔 当设备内径时 至少开设 1 个的人孔 或 2 个的手100 i Dmm 400mm 150mm 孔 根据储罐的设计温度 最高工作压力 材质 介质以及使用要求等条件 选用公称压力 的带颈平焊法兰人孔 人孔公称直径选定为 采用密封1 1MPa 2059297HG 500mm 型和石棉胶版垫片 人孔各零件名称 材质及尺寸见表 14 22RF 该水平颈对平焊法兰人孔的标记为 人孔 SORF 500 1 1 2059297HG 人孔 1 6PN500DN 件号标准号名称数量材料尺寸尺寸 1 7132008 GB T 筒节 1 345QR 50010 w d 2 20592HG法兰 1n 断键 16M 3 课程设计说明书 8 5 5 人孔补强人孔补强 确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径 确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径 由已知条件知 壳体计算厚度 接管计算厚度为6 88mm 2 cO it c PD P 1 1 500 2 170 0 85 1 1 2mm 开孔直径为 1 2ddC 500 15 22 1 25 3 20592HG垫片 1 石棉橡胶板 39 44 1 b 2 b 4 20592HG法兰盖 1 345QR 332 175M 5 20613HG螺柱 20 30 M 33M 6 20613HG螺母 40 30 M 7 吊环 1 345QA F 8 转臂 1 345QA F 36 0 d 9 952000GB T 垫圈201100HV 10 61702000GB T 螺母20M2级5 11 吊钩 1 345QA F 12 81632008GB T 环 1 345QA F 1313 无缝钢管 120 课程设计说明书 9 472 5mm 确定壳体和接管的实际厚度开孔有效补强宽度 确定壳体和接管的实际厚度开孔有效补强宽度 B B 及外侧有效补强高度及外侧有效补强高度 1 h 已知壳体名义厚度 补强部分厚度 9 n mm 9 n Smm 接管有效补强宽度为 接管内直径 d 2C 478 5mm 22 472 5945Bdmm 接管外侧有效补强高度为 1 472 5 965 2 nt hdmm 计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积 计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积 需补强的金属面积为 2 472 5 6 883250 8Admm 可作为补强的金属面积为 2 1 945472 57 556 88411 1 e ABdmm 2 21 2922 65 2912 8 ettr Ahfmm 12e AAA 2 411 1 912 81324mm 比较 比较与与 所以补强厚度不足够 e AA e AA 加补强面积 4 A A e A 2 3250 8 13241927mm 6 6 接管接管 1 1 液氮进料液氮进料 采用无缝钢管 强度验算略 管的一端切成 伸入储罐内少许 573 5mmmm 0 45 配用图面板是平焊法兰 法兰 20592HG50 1 6PL RF16 n M 2 2 液氮出料管液氮出料管 采用无缝钢管 强度验算略 管的一端切成 伸入储罐内少许 配573 5mmmm 0 45 课程设计说明书 10 用图面板是平焊法兰 法兰 20592HG50 1 6PL RF16 n M 3 3 压力表口压力表口 采用英寸无缝钢管 管内螺纹 伸出长度为 2 1 2G120mm 由于壳体开孔满足下述全部要求 所以不需要补强 1 设计压力2 5 a pMP 2 两相邻开孔中心间距 对曲面间距以弧长计算 应不小于两孔直径之和的两倍 3 接管外径89mm 4 接管最小厚度满足下表要求 接管最小厚度接管最小厚度 接管外径接管外径 25 32 3825 32 38 45 4845 48 最小厚度 3 5 4 0 接管外径 57 65 76 89 最小厚度最小厚度 5 05 0 6 06 0 配用法兰 法兰 20592HG50 1 6PL RF16 n M 4 4 备用口备用口 公称压力为 公称直径为 伸出长度为 采用无16 A MP50mm120mm57 3 5mm 缝钢管 采用带颈平焊法兰 法兰密封面形式采用突面 SORF 配用法兰 法兰 HG2059250 1 6SO RF16 n M 5 5 安全阀口安全阀口 公称压力为 公称直径为 伸出长度为 采用无缝16 A MP25mm120mm32 3 5mm 钢管 采用带颈平焊法兰 法兰密封面形式采用突面 SORF 配用法兰 课程设计说明书 11 法兰 HG2059225 1 6SO RF16 n M 6 6 排污口排污口 在设备最下端安设一个排污管 管子规格是 管段装有一个与截止阀32 3 5mm 相配的管法兰 4116JW 法兰 HG2059225 1 6SO RF16 n M 致致 谢谢 本设计是在 xx 老师的悉心指导下完成的 老师渊博的专业知识 课程设计说明书 12 严谨的治学态度 精益求精的工作作诲人不倦的高尚师德 严以律己 宽以待人的崇高风范 朴实无华 平易近人的人格魅力对我影响深远 不仅使我树立了远大的学术目标 掌握了基本的研究方法 还使我明 白了许多待人接物与为人处事的道理 本设计从选题到到完成 每一 步都是在老师的指导下完成的 倾注了老师大量的心血 在此 谨向 老师表示崇高的敬意和衷心的感谢 本设计的顺利完成 离不开各位老师 同学和朋友的关心和帮 助 在此致谢 xx 老师的指导和帮助 没有你们的帮助和指导是没有 办法完成我的设计的 符号说明符号说明 计算压力 c P a Mp 课程设计说明书 13 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 课程设计说明书 14 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 mm 有效补强范围内另加的补强面积 4 A 2 mm 有效宽度 Bmm 参考资料参考资料 1 上海化工设计院 最新压力容器规范标准汇编 1984 课程设计说明书 15 2 煤炭工业部供应局 实用材料手册 北京 煤炭工业出版社 1982 3 余国宗 化工容器及设备 北京 北京化学工业出版社 1980 4 贺匡国 化工容器及设备简明设计手册 2 版 北京 化学工业出版社 1982 5 张康达 洪起超 压力容器手册 北京 劳动人事出版社 2002 6 化工设备设计全书编辑委员会 化工容器设计 上海 上海科学技术出版社 1987 7 李智诚 朱中平 薛剑峰 等 锅炉与压力容器常用金属材料手册 北京 中国物资出 版社 1997 8 高忠白 邱清宇 王志文 压力容器安全管理工程 北京 中国石化出版社 19997 9 龚斌 压力容器破裂的防治 杭州 浙江科学技术出版社 1985 10 吴粤桑 压力容器安全技术 北京 化学工业出版社 1993 11 闫康平 工程材料 北京 化学工业出版社 2001 12 潘家祯 压力容器材料实用手册 北京 化学工业出版社 2000 13 董大勤 化工设备机械基础 北京 中央广播电视大学出版社 1993 14 范钦姗 压力容器的应力分析与强度设计 北京 原子能出版社 1979 15 余国宗 化工机械手册 天津 天津大学出版社 1991 16 吴泽烩 化工容器设计 北京 北京化学工业出版社 1983tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I3