过程装备课程设计

目录目录 第一章第一章 设计思路设计思路 1 1 设计特点 1 2 2 设计特点 1 第二章第二章 主要材料 焊缝结构和探伤主要材料 焊缝结构和探伤 1 1 材料的选择 1 2 焊缝及探伤 2 3 焊接制造 2 第三章第三章 设计参数设计参数 3 1 设计压力 P 3 2 设计温度 3 3 工作介质 3 4 筒体直径 Di 长度 L 及短轴 h 3 第四章第四章 筒体计算筒体计算 4 1 筒体厚度计算 4 2 水压试验及应力校核 4 第五章第五章 封头计算封头计算 5 1 封头选择 5 2 封头厚度计算 5 3 水压试验及强度校核 6 第六章第六章 接管补强和人孔补强接管补强和人孔补强 6 1 接管补强 6 第七章第七章 标准件选取及其他设置标准件选取及其他设置 9 1 容器支座的选择 9 2 法兰的选择 10 3 压力计的选择 10 4 接管方式及设置 11 5 各工艺开孔设置 11 5 垫片形式 12 第八章第八章 总结总结 12 第九章第九章 参考文献参考文献 13 过程装备设计 课程设计说明书 1 第一章第一章 设计思路设计思路 1 设计特点 综合运用所学的过程设备设计的知识 本着认真负责的态度 对储罐进行设计 在设计过程中综合考虑了经济性 实用性和安全 可 靠性 各项设计参数都正确考虑了行业使用标准或国家标准 这 样让设计有章可循 并且考虑到了结构方面的要求 合理进行设计 2 2 设计特点 容器的设计一般由筒体 封头 法兰 支座 接口管及人孔等 组成 常 低压化工设备通用零部件大都有标准 设计时可直接选 用 本设计书主要介绍了气罐的筒体 封头的设计计算 低压通用 零部件的选用 第二章第二章 主要材料 焊缝结构和探伤主要材料 焊缝结构和探伤 1 材料的选择 容器介质为空气 为无腐蚀介质 储罐选用碳素结构钢 且设 计压力为在范围内 属于低压容器 所以MPa6 0MPaPMPa6 11 0 选择系列的钢材可以满足要求 钢板的适用范围 235QBQ 235 容器设计压力MPaP6 1 过程装备设计 课程设计说明书 2 钢板使用温度为C 350 0 用于壳体时 厚度不大于mm20 所以满足设计要求 则选择钢板 查表知BQ 235BQ 235 的许用应力为BQ 235 MPa t 113 2 焊缝及探伤 焊接接头采用 V 型坡口双面焊接 由于工作介质特性为无毒性 低腐蚀性 此处采用局部无损探伤 其焊接接头系数由焊接接头系 数表 查教材过程装备设计表 查得由教材过程设备设计表34 取 由于介质特性为低腐蚀性 无毒 所以去平面腐 24 mmC8 0 1 蚀裕 mmC1 2 3 焊接制造 a 焊接接头结构 所有焊接接头均要求全熔透 A B 类对接接头 采用 HG 20583 1998 DU8 D 类焊接接头 接管不内伸时采用 G6 b 焊条选择 过程装备设计 课程设计说明书 3 根据 GB T5117 1995 碳钢焊条的成分及性能要求 标准 碳钢 焊条型号根据熔敷金属的力学性能 药皮类型 焊接位置和焊接电 流接管 B D 与筒体 筒体与封头 人孔接管与筒体间焊条型号 E4303 药皮类型选钛钙型 电流种类为 AC DC 第三章第三章 设计参数设计参数 1 设计压力 P 设计压力为压力容器的设计载荷之一 其值不得低于最高工作 压力 装有安全阀的容器通常可取最高工作压力的倍 即10 1 05 1 此处取 所以 w 1 10 P 1 05 PMPaPP w 66 06 010 1 10 1 2 设计温度 C05T 3 工作介质 空气 无腐蚀 4 筒体直径 Di 长度 L 及短轴 h 取长径比 0 2 D L i mm D L o 1241103 0 214 3 4 4 D 3 9 3 iv 圆整后取 mm1300Di mm325 4 1300 4 D h i 过程装备设计 课程设计说明书 4 封头结构 标准椭圆形封头 由半个椭球壳和一个高为 h2 的短 筒节构成 封头的直边高度 h2 40mm 椭圆封头容积 323 2 i 3 i 34 0 04 0 3 1785 0 3 11309 0 D785 0 D1309 0 v m ho F 筒体高 mm VV VV H Fo Fo 2273 1034 0 2103 130014 3 4 D 4 4 D 99 2 2 i 2 i 圆整后得 mmH2300 第四章第四章 筒体计算筒体计算 1 筒体厚度计算 计算厚度 mm t 48 4 66 0 85 0 1132 130066 0 P2 DP c ic 设计厚度 mmC d 48 5 148 4 2 考虑到钢板厚度系列取名义厚度 mm n 6 立没有变化 以上计算成许用应力因用 mm n 6 2 水压试验及应力校核 a 试验压力 MPaPP t cT 825 0 166 0 25 1 25 1 过程装备设计 课程设计说明书 5 MPaPPT76 0 0 166 0 1 0 取最大试验压力 MPaPT825 0 b 应力校核 筒体有效厚度 mmCC ne 2 4 18 0 6 21 MPa DP e eiT T 70 150 85 0 2 42 2 41300 825 0 2 MPa sT 78 17985 0 2359 09 0 则满足水压试验要求 TT 第五章第五章 封头计算封头计算 1 封头选择 从受力与制造方面分析来看 球形封头是最理想的结构形式 但缺点是深度大 冲压较为困难 椭圆封头深度比半球形封头小得 多 易于冲压成型 是目前中低压容器中应用较多的封头之一 平 板封头因直径和厚度都较大 加工与焊接方面都要遇到不少困难 从钢材耗用量来看 球形封头用材最少 比椭圆封头节约 平板封 头用材最多 但是 从强度 结构和制造方面综合考虑 采用椭圆 形封头最为合理 2 封头厚度计算 采用标准椭圆 则 k 1 0 计算厚度 mm P DP c t ic 47 4 66 0 5 085 0 1132 130066 0 5 02 设计厚度 过程装备设计 课程设计说明书 6 mmC d 47 5 147 4 2 考虑到钢板厚度系列取名义厚度 mm n 6 立没有变化 以上计算成许用应力因用 mm n 6 3 水压试验及强度校核 a 试验压力 MPaPP t cT 825 0 166 0 25 1 25 1 MPaPPT76 0 0 166 0 1 0 取最大试验压力 MPaPT825 0 b 应力校核 封头的有效厚度 mmCC ne 2 4 18 0 6 21 MPa DP e eiT T 45 150 85 0 2 42 2 45 01300 825 0 2 5 0 MPa sT 78 17985 0 2359 09 0 则满足水压试验要求 TT 总体结构尺寸如下 公称直径 筒体高 mmDi1300 mmL2300 筒体壁厚 封头壁厚 mm n 6 mm n 6 过程装备设计 课程设计说明书 7 第六章第六章 接管补强和人孔补强接管补强和人孔补强 1 接管补强 1 补强及补强方法判别 a 补强判别 根据教材 过程设备设计 表 许补强的最大接管外径为 144 所给的接管只有检查孔的外径大于 故其需要另行补 mm89mm89 强 b 补强计算方法判别 检查孔是在筒体上面且 1300mm 开孔直径 i D 满足等面积法开孔补强计算的适用条件 mmDmmd i 6502 159 故可用等面积法进行开孔补强计算 2 开孔所需补强面积 a 壳体开孔处计算厚度 由于开孔位于壳体时 封头的计算厚度为按周向应力计算而得 的厚度 mm DP t ic 80 3 1132 130066 0 2 先计算强度削弱系数 r f 1 r f 接管有效厚度为 mmC ntet 7 28 15 4 过程装备设计 课程设计说明书 8 开孔所需补强面积按下式计算 2 2 604 11 7 28 328 3159 11 2 mm dA ret 3 有效补强范围 有效宽度 B mmdB31815922 mmdB ntn 1805 426215922 取两者中的最大值 所以 BmmB318 有效高度 外侧有效高度 h1 按下式计算 mmdh nt 75 265 4159 1 实际外伸高度 mmh100 1 取两者中较小的值 所以 mmh75 26 1 内侧有效高度 2 h mmdh nt 75 265 4159 2 0 2 实际内伸高度 h 取两者中的最小值 所以 2 h0 2 h 4 有效补强面积 a 多余金属面积 A1 2 1 6 36 11 8 32 4 7 22 8 32 4 159318 1 2 mm fdBA reete 过程装备设计 课程设计说明书 9 b 接管多余金属面积 接管计算厚度 mm P dP c t n ic t 52 0 66 0 85 0 1132 15066 0 2 接管多余金属面积 2 A 2 2212 63 116 01 52 07 2 75 262 2 2 mm fChfhA retrtet C 接管区焊接面积 焊脚取 mm0 4 2 3 0 160 40 4 2 1 2mmA d 有效补强面积 mmAAAAe23 1961663 116 6 63 321 5 所需另行补强面积 2 3214 57 408 1663 116 6 63 2 604 mmAAAAA 拟采取补强圈补强 6 补强圈设计 根据接管公称直径 DN150 选补强圈 参照补强圈标准 JB T4736 取补强圈外径 内径 因 补强圈 mmD300 mmd163 318DmmB 在有效补强范围内 补强厚度为 mm dD A 98 2 163300 57 408 4 考虑钢板负偏差并经圆整 取补强圈名义厚度为 mm5 综上所述选择补强圈外径 内径 mmD300 mmd163 补强圈名义厚度为 mm5 过程装备设计 课程设计说明书 10 第七章第七章 标准件选取及其他设置标准件选取及其他设置 1 容器支座的选择 1 计算质量 罐体质量 Kg HDm ni 20 442 1085 7 63 23 114 3 108 7 3 3 1 查表得单个封头质量 m2 61 9kg 附件质量包括人孔 接管 阀座等近似取 m3 12kg 充气质量 由于介质是空气 所以 kgVm87 3 329 1 4 设备的最大质量kgmmmmm87 5812 4321 2 计算支座支反力 单个支腿所受的力 N gm Q o K9 1 3 8 987 581 3 NQK40 根据 JB T4712 4 2007 选用 A 型支撑式支座 使用容器的公称 直径是 1300 支腿数量为 3 个 支座总重为 47 4Kg 2 法兰的选择 查标准 根据接管直径和最大压力要求选择法兰 E1 和 E2 处的法 兰选择 PN0 6DN150 B 处的法兰选择 PN0 6DN40 D 处的法兰选择 PN0 6DN40 过程装备设计 课程设计说明书 11 3 压力计的选择 量程装在锅炉 压力容器上的压力表 其最大量程 表盘上刻 度极限值 应与设备的工作压力相适应 压力表的量程一般为设备 工作压力的 1 5 3 倍 最好取 2 倍 若选用的压力表量程过大 由于同样精度的压力表 量程越大 允许误差的绝对值和肉眼观察 的偏差就越大 则会影响压力读数的准确性 反之 若选用的压力 表量程过小 设备的工作压力等于或接近压力表的刻度极限 则会 使压力表中的弹性元件长期处于最大的变形状态 易产生永久变形 引起压力表的误差增大和使用寿命降低 另外 压力表的量程过小 万一超压运行 指针越过最大量程接近零位 而使操作人员产生错 觉 造成更大的事故 因此 压力表的使用压力范围 应不超过刻 度极限的 60 70 测量精度压力表的精度是以允许误差占表盘刻度极限值的百分 数来表示的 精度等级一般都标在表盘上 选用压力表时 应根据 设备的压力等级和实际工作需要来确定精度 额定蒸汽压力小于 2 45MPa 的锅炉和低压容器所用的压力表 其精度不应低于 2 5 级 额定蒸汽压力大于 2 45MPa 的锅炉和中 高压容器的压力表 精度 不应低于 1 5 级 表盘直径为了使操作人员能准确地看清压力值 压力表的表盘 直径不应过小 在一般情况下 锅炉和压力容器所用压力表的表盘 直径不应小于 100mm 如果压力表装得较高或离岗位较远 表盘直 径还应增大 综合考虑选用隔膜压力表 技术指标为 精度等级 过程装备设计 课程设计说明书 12 1 公称直径 50 接头螺纹 1 5 G1 测量范围 0 2 4Mpa 4 接管方式及设置 管与管之间采用法兰连接 接管与容器之间采用补强圈补强接管位置 两 相邻开孔中心的间距 对曲面间距以弧长计算 应不小于两孔直径之和的2倍 5 各工艺开孔设置 1 进气管 采用 45 3 5 管的一端切成 45 伸入贮罐内少许 配用 具有突面密封的平焊管法兰 法兰标记 HG 20592 法兰 DN 40 1 0 RF Q235 B 垫片标记 HG 20606 垫片 DN 40 0 6 XB350 2 出气管 采用 45 3 5 法兰标记 HG 20592 法兰 DN 40 1 0 RF Q235 B 垫片标记 HG 20606 垫片 DN 40 0 6 XB350 3 安全阀接管 安全阀接管尺寸由安全阀泄放量决定 本贮罐选用 89 6 的无缝钢管 法兰标记 HG 20592 法兰 DN 80 1 6 RF Q235 B 4 压力表接管 M20 1 5 Q235 B 5 检查孔标准 尺寸 实面 RF HG2158 95 带颈对焊法兰5 4159 式 垫片标记 HG 20606 垫片 DN 150 0 6 XB350 5 垫片形式 橡胶垫 材料 石棉橡胶板 过程装备设计 课程设计说明书 13 第八章第八章 总结总结 任何设计都不是自己想当然想怎么做就怎么做的 大到筒体 小到零部件 每一个设计都要经过严格计算或选择论证 都要有章 可循 有法可依 这是这次课程设计留给我最大的启示 其实这个 道理在生活中又何尝无处不在 做人就