2022年《化工设备机械》溶解槽设计

1、新疆工业高等专科学校 课程设计说明书题目名称：化工设备机械溶解槽设计系部：化学工程系专业班级：同学姓名：应化 11-6（2）班完成日期： 2022-12-30 0 / 26 新疆工业高等专科学校 课程设计评定看法设计题目：化工设备机械溶解槽设计同学姓名：评定看法：评定成果：指导老师（签名）：年 月 日1 / 26 新疆工程学院 课程设计任务书2022-2022 学年上学期 2022 年 12 月 26 日专业应用化工 技术班级11-62班课程名称化工设备课程设计设计题目溶解槽设计周数4 指导老师赵宝平起止时间2022.11.28-2022.12.27 设计地点学校设计目的：1、综合运用机械设计

2、基础课程及其他选修课程的理论学问和生产实际学问进行机械设计训练,是理论和生产实际学问亲密的结合起来,从而使这些学问得到进一步巩固、加深和扩展；2、学习和把握通用机械零件、机械传动装置或简洁的一般设计方法,培育同学工程设计能明白和分析问题、解决问题的才能；3、对同学在设计、制图、运用设备资料（包括手册、标准和规范）以及经济估算、考虑技术决策、机械 CAD 技术等机械设计方面的基本技能进行一次训练,以提高运用这些技能的水平；设计的原就：1、 壁厚设计2、 封头厚度设计及校核3、 容器法兰设计4、 支座设计5、 人孔设计设计进度与要求：1. 课题介绍,支配任务 2. 布置强度运算 3. 强度运算和考

3、虑结构设计4. 检查强度运算结果和布置施工图 5. 完成 2 张 1#纸施工图 6. 交图纸7. 完成设计说明书（不少于 20 页） 8. 交设计说明书 9. 设计答辩主要参考书及参考资料：1 国家质量技术监督局,GB150-1998钢制压力容器设计手册,中国标准出版社, 1998 2 全国化工设备设计技术中心站,化工设备图样技术要求,2022,11 3 蔡纪宁主编,化工设备机械基础课程设计指导书,化学工业出版社,2022 4 国家质量技术监督局,GB150-1997压力容器设计手册,中国标准出版社,1997 教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年 月 日2 / 26 摘 要溶解槽是一种能够

4、承担压力载荷的密闭容器,一般来说,溶解槽用途极为广泛,它在工业、民用、军工及科研等诸领域中具有重要的位置和作用,其中以在化工及石 油化工中应用做多；本设计通过对溶解槽的厚度,人孔,补强,接管,封头,鞍座的 运算设计和强度校核运算,通过溶解槽设计,对本只是做了一次全面的系统的运用,达到巩固和学以致用的目的；课程设计不同于平常的作业,在设计中需要同学自己做出决策,即自己确定方 案,挑选流程,查取资料,进行过程和设备运算,并要对自己的挑选做出论证和核 算,经过反复的分析比较,择优选定最抱负的方案和合理的设计；所以,课程设计是 培育同学独立工作才能的有益实践；关键词：溶解槽、结构设计、强度设计3 /

5、26 目录1.设备主要技术指标 . 2 罐体壁厚的设计 . 2.1 确定参数 . 2.2 厚度运算 . 3 封头厚度设计 . 3.1 运算封头厚度 . 3.2 校核水压试验强度 . 4.支座的选取 . 4.1 溶解槽的总质量 . 4.2 选取支座角钢厚度 . 5.人孔的选取 . 5.1 人孔 M 的选取 . 5.2 人孔 M 补强 . 5.3 人孔 M 2 的选取 . 5.4 人孔 M 2 补强 . 6.盘管的选取 . 7 接口管的选取 . 11 7.1 液体进口管 N ,回流液体进口管 N 12 的选取 . 11 7.2 液体出口管 N 液体计口管 N b 口 N , 口 N 11 . 11

6、 7.3 回流口管 N 回流液体出口 N 的选取 . 12 7.4LS 进口管 N ,LS 出口管 N 10 的选取 . 13 7.5 放空口管 N ,N 的选取 . 13 8.附图 . 9.符号说明 . 设计终结 . 致谢 . 参考文献 . 4 / 26 溶解槽设计 1.设备主要技术指标内筒设计压力 MPa 0.1 设计温度100 最高工作压力0.09 工作温度介质名称GS 设备主要材质SUS304L设备容积2.2m3盘管设计压力 MPa 1.0 设计温度185 最高工作压力 1.0 工作温度. 介质名称LS 设备主要材质SUS304L2 罐体壁厚的设计由对选材所做的分析,次溶解槽应选用不锈

7、钢材料00 Cr 19 Ni10制作；0 / 26 2.1 确定参数pc0.1 MPa,t116MPa,Di1200mm ,取C24mm,128 ）0 .85（采纳带垫板的双面焊对接接头,局部无损检测）（表2.2 厚度运算运算厚度2 pcDipc20 .112000 .10. 61mmt1160. 85槽内介质对槽体可能腐蚀,查表12-11 得取 C2=4mm设计厚度 d C 2 0 . 61 4 4 . 61 mm依据 d 4.61 mm 由表 12-9 查的 C 1 0.25 mm名义厚度 n d C 1 圆整量 4.61 0.25 圆整量 4.86 圆整量圆整后,取名义厚度 n 5 mm

8、 ；复验 n % mm 0.25mm,所以钢板厚度的负偏差可以忽视不计；因此选用 n 5 mm 厚的钢材做槽体；3 封头厚度设计采纳标准的蝶形形封头1 / 26 3.1 运算封头厚度依据式的2MpcR5.p c（其中,钢板最大厚度为3 m , 溶解槽直径为t01.2 m ,）由表 1224 可知R i09.Di1080mmr0 .17Di204mm就21.325001.10800 .10 .73mm116.8505.同前CC 1C240.254.25mm故nC4.250.734.98 mm圆整后取n5mm确定选用n5mm厚的 00Cr19Ni10钢板制作封头；3.2 校核水压试验强度槽体与封头

9、在试验压力下的运算应力t依据下式运算TP TDiee12其中P T1. 25Ptt200C,P T1 . 250 1.0 . 125 MPaenC5.4 250 . 7502.175 MPaT0.125012000.75117 . 722. 75.085（依据压力容器设计手册查得）；可见,iTT0 .90.02,所以水压试验强度足够；,MPa ；式中圆筒、封头壁在试验压力下的运算应力D槽体内径, mm ；2 / 26 P 试验压力,；e圆筒、封头的有效壁厚,；s 0 2. 材料在试验温度下的屈服点（或屈服强度）,；圆筒、封头的焊接接头系数；4.支座的选取4.1 溶解槽的总质量式中mm 1m2m

10、 3m 4m 1槽体质量, kg ；m2封头质量, kg ；m 3介质质量, kg ；m 附件质量, kg ；槽体质量00C r19DN1200mm ,n5 mm的 筒 节 , 由 压 力 容 器 设 计 手 册 查 得Ni10m3；的密度钢7930kg所以m 1 D i n L1 2. 0 . 005 1 . 95 7930291 . 33 kg式中 D 槽体内径, mm ；n圆筒壁厚, mm ； L 圆筒长度, mm ；3；材料密度,kg/ m3 / 26 封头质量质量DN1200mm ,n5mm,直边高度h025mm的标准蝶形封头,查的其,m 为: m,64.5kg2所以m2m,264.

11、5129kg2式中n封头壁厚, mm ；h0封头直边高度, mm ；介质质量式中m3v甲苯867kg/m3）；充料系数,取 0.9 ； v 溶解槽容积,3 m ,（VV桶V封）；V 封介质在 100 C 时的密度,kgm3,（2 V,20 . 1309 Di30 . 785 Di2h 0.0 51封VV封V桶0.51Di2L2 . 71m32m 309.2 .718672114. 61 kg式中符号同前附件质量人掌握量约为 200 kg ,其他接管质量总和按 300kg 计；于是m4500kgmm 1m2m 3m43035kg所以设备总质量为4 / 26 4.2 选取支座角钢厚度查压力容器设计

12、手册,依据DN=1200mm ,选用褪式支座A3,取垫板厚度为 4mm,就角钢厚度为 8mm；支座数目先选定为Q30KN；每个支座的实际载荷Qmg30359.814.87KN222 个,每个支座答应载荷可见,Q Q,因此 2 个 A3褪式支座 满意自身的承载要求；由于封头的有效厚度为 e 0 . 75 mm,由压力容器设计手册查得蝶形形封头的答应垂直载荷 F 23 . 8 KN；由于 Q F,所以用 2 个 A3 褪式支座满意封头答应的垂直载荷要求；故本溶解槽的支座选用JBT 4713-1992 ,支腿 , A3, 材料 Q345-A.F；5 / 26 5.人孔的选取5.1 人孔 M 的选取依

13、据溶解槽的设计温度、最高工作压力、材质、介质、及使用要求等条件,人孔 M1选用公称压力为1.6MPa 的垂直吊盖板式平焊法兰人孔（HG21502-2022）, 人孔公称直径选定为600mm,采纳突面密封（ RF 型）和石棉橡胶板垫片,人孔结构如图2-1 所示,人孔各部件名称见表2-1 ；该垂直吊盖板式平焊法兰人孔的标记为：人孔 RFA G600-1.6 280 HG21520-2022 表 2-1 人孔 PN1.6 DN600 明细表尺寸63010 ,H1280序标准号名称数材料号量d w1 GBT713-2022 筒节1 00C r19Ni102 HG20592 法兰1 16Mn锻件6 /

14、26 3 HG20592 垫片1 石棉橡胶板3 代号AG00C r19Ni10b 142,b2444 HG20592 法兰盖1 5 HG20613 螺柱20 30CrMoAM33 2 160 6 HG20613 螺母40 30CrMoM33 7 吊环1 Q235A 1Fdo488 转臂1 Q235A 1F9 GBT95-2022 垫圈 20 1 100HV 螺母 20 2 5 级10 GBT6170-2022 吊钩1 Q235A 1F11 12 环1 Q235A 1F13 GBT8163-2022 无 缝 钢1 20 nt10mm,壁厚管00C r19Ni1014 支撑板1 5.2 人孔M 补

15、强M 筒节内径d i610mm,壁厚本设计选用的人孔附加量CC10. 25mm（1）运算消去的承担应边所需的金属截面积由压力容器设计手册查 得 补 强 圈 开 孔 直 径ddi2 C61020 .25610.5 mm, 内 径7 / 26 D1635mm,外径D2980mm；已知壳体的运算厚度.061 mm所以需要补强的金属面积为Ad610 .50 .61372.4mm2（2）余外截面积有效区范畴B2 dd2610 .51221 mmh 1nt610 . 51078 . 13 mm壳体余外截面积A 1Bde.0 750 . 61 1221610 . 5 85 . 47 mm 2接管的运算长度t

16、2pcDo0 . 62tp c0 6.610116.0 85.185 mm接管余外截面积A 22 h 1ettft1 . 85 1278 . 139 . 751234 .2 45 mm焊缝截面积不予考虑,于是截面积 .AeA 1A 21319.9 mm2由于AA ,故不用补强；5.3 人孔M 的选取依据溶解槽的设计温度,最高工作压力,材料,介质及使用要求等条件人 孔M1选 用 公 称 压 力 为 1.6Mpa 的 回 转 盖 板 式 平 焊 法 兰 人 孔 （ HG21516-2022）,人孔公称直径选定为400mm,采纳凸面密封（ RF 型）和石棉橡胶板垫片,人孔结构如图2-2 所示,人孔个

17、零件名称,材料及尺寸见表2-2 ；该回转8 / 26 盖板式平焊法兰人孔的标记为入孔RFAG 400-1.6 230 HG21516-2022 入孔 LPN1.6 DN400 明细表序标准号2022名称数材料尺寸42610,H1230号GBT713筒节量00 C r19Ni10d w1 1 2 HG20613 2022螺柱16 35GrMoA140GM273 HG20613 螺母32 30 GrMoM274 HG20592 法兰1 30 GrMo代号A5 把手1 16Mn锻件3HG20592 6 垫片1 石棉橡胶板7 端盖1 Q235A 1F8 轴1 00 C r19Ni10GBT959 销2

18、 00 C r19Ni1010 垫圈1 100HV 20 11 盖轴2 00 C r19Ni10耳12 法兰2 00 C r19Ni10轴耳5.4 人孔M 补强10mm,厚度附加量本设计选用的人孔M 筒节内径id406,壁厚ntCC10. 25mm,故补强圈尺寸确定如下：D1430mm, 外 径由 压 力 容 器 设 计 手 册 查 得 补 强 圈 内 经D2680mm；9 / 26 （1）运算削去的承担应力所需的金属截面积开孔直径ddi2c40620 .254065. mm已知壳体的运算厚度0 . 61 mm所以,需要补强的金属面积为Ad406.50.61247.97mm2（2）余外截面积有

19、效区范畴B2 d2406 . 5813 mmh 1dnt406 . 51063 . 76 mm壳体余外截面积A 1Bde.0750 . 61813406 5.256 . 91 mm接管的运算厚度tp cDo.062tp c0 6.42621160 . 851 . 29 mm接管余外截面积A 22 h 1ettft1 . 291263 . 76.97521078 . 82 mm焊缝截面积不予考虑,于是余外截面积ADA 1A 21135.73mm2由此可知ADA,所以该人孔无需补强6.盘管的选取查压力容器设计手册知盘管采纳材料00C r19Ni10,公称直径DN=50mm10 / 26 的无缝钢管

20、的外径D057mm,壁厚.3 5 mm；7 接口管的选取7.1 液体进口管 N ,回流液体进口管 N 的选取N 、N 12 采纳 25 3 . 5 mm 无缝钢管,配用凸面密 封的带颈平焊法兰管：HG20592 法 兰 S020-1.6 RF 00 C r 19 Ni 10, HG20592 法 兰 S010-1.6 RF 00 C r 19 Ni 10；应为壳体开孔满意设计压力 p 2 . 5 MPa,两相邻开孔中心间距不小于两孔直径之和的两倍,接管外径小于 89mm,接管厚度 nt 3 5. mm；N 、N 12 无需开孔补强；7.2 液体出口管 N 液体计口管 N b 口 N , 口 N

21、 11N ,N ,N ,N 11 采纳 45 3 . 5 mm 无缝钢管,管的一端切成 45 ,伸入槽内少许；配用凸面密封的带颈平焊法兰管：HG20592 法兰 S040-1.6 RF 00C r19Ni10；由于该接管为453 .5 mm,厚度小于4mm,故该接管开孔可能需要补强；由压力容器设计手册查得补强圈内径D150mm,外径D2130mm（1）运算削去的承担应力所需的金属截面积开孔直径ddi2c3820 .25385.mm已知壳体的运算厚度0 . 61 mm所以,需要补强的金属面积为Ad38.50.6123.49mm2（2）余外截面积有效区范畴B2 d238 5.77mm11 / 26

22、 h 1dnt38 .53 . 511 . 61 mm壳体余外截面积A 1Bde0 . 61 7738 . 5 3 . 2525 . 39 mm接管的运算厚度tpcDo0 . 62tpc.06452116.0 85.0 14 mm接管余外截面积A 22 h 1ettfrADA 1A 277.6mm2211 .613 . 25.0141272 . 21 mm焊缝截面积不予考虑,于是余外截面积 . 由此可知ADA,所以该 . 无需补强7.3 回流口管N 回流液体出口N 的选取N ,N 采纳 32 3 . 5 mm 无缝钢管,配用凸面密封的带颈平焊法兰管：HG20592 法 兰 S025-1.6 R

23、F 00 C r 19 Ni 10, HG20592 法 兰 S050-1.6 RF 00 C r 19 Ni 10 由于壳体开孔满意设计压力 p 2 . 5 MPa,两相邻开孔中心间距不小于两孔直径之和的两倍,接管外径小于 89mm,外管厚度 nt 3 5. mm；故N ,N 无需开孔补强；12 / 26 7.4LS 进口管 N ,LS 出口管 N 的选取N ,N 10 采纳 32 3 . 5 mm 无缝钢管,配用凸面密封的带颈平焊法兰管： HG20592 法兰 S025-1.6 RF 00 Cr 19 Ni 10；由于恰提开孔满意设计压力p 2 . 5 MKa,两相邻开孔中心间距不小于两孔

24、直径之和的两倍,接管外径小于89mm,接管厚度 nt 3 . 5 mm；故 N ,N 10 无需开孔补强；7.5 放空口管 N ,N 的选取N ,N 采纳 57 3 . 5 mm 无缝钢管,管的一端切成 45 ,伸入槽内少许 ； 配 用 凸 面 密 封 的 带 颈 平 焊 法 兰 管 ： HG20592 法 兰 S050-1.6 RF 00 C r 19 Ni 10；由于该接管为 57 3 . 5 mm,厚度小于 5mm,故该接管开孔需要补强；D2130由 压 力 容 器 设 计 手 册 查 得 补 强 圈 内 经D155mm, 外 径mm（1）运算削去的承担应力所需的金属截面积开孔直径ddi

25、2c5020 .2550.5mm已知壳体的运算厚度0 . 61 mm所以,需要补强的金属面积为Ad50.50.6130.81 mm2（2）余外截面积有效区范畴B2 d250 . 5101 mmh 1dnt50 .53 . 513 . 29 mm壳体余外截面积A 1Bde0 . 61 10150 . 5 0 . 757 . 072 mm13 / 26 接管的运算厚度tpcDo0 . 62tpc.06572116.0 85.0 17 mm接管余外截面积A 22 h 1ettfrADA 1A 288.94mm2213 .293 . 250 . 17181 . 87 mm 2焊缝截面积不予考虑,于是余

26、外截面积由此可知ADA,所以该 .无需补强14 / 26 8.附图15 / 26 9.符号说明t-容器元件在设计温度下得许用应力；Mpa t-容器元件在试验温度下的许用力,MPa s.02-圆筒材料在试验温度下的屈服点,MPa P -运算压力 ,Mpa P -试验压力 ,MPa P-设计压力 ,MP d-圆筒的设计厚度, mm -圆筒的运算厚度（壁厚）,mm n -圆筒的名义厚度, mm e-圆筒有效壁厚, mm C - 腐蚀裕量, mm C - 钢板厚度的负偏差, mm C- -厚度附加量, mm K- 椭圆形封头的外形系数D -圆筒内直径, mm 设计终结这次设计是在高校三年全部课程的基础上,通过老师讲解,查阅了相关资 料的基础上进行的；是一次理论与实践相结合的综合性训练；两个星期以来,我们在指导老师的热心指导下,经过个人的努力,顺当完成了本次设计任务；设计需要挑选适用合理、经济的结构形式,同时满意制造、检修、装配、等要求；而强度运算的内容包括氯气缓冲罐的材料,确定主要结构尺寸,满意16 / 26 强度、刚度和稳固性等要求,依据设计压力确定壁厚,使氯气缓冲罐有足够的 腐蚀裕度,该设计分析包括内压薄壁圆筒与封头的强度设计、容器零部件的设 计,包括法兰连接、容器支座、容器开口及补强、容器附件的设计；最终确定