容器設計過程裝備課程設計書

1 容器設計過程裝備課程設計書 第一章 設計思路 （ 1）設計特點 綜合運用所學的過程設備設計的知識，本著認真負責的態(tài)度，對儲罐進行設計。在設計過程中綜合考慮了經濟性、實用性和安全可 靠性。各項設計參數(shù)都正確考慮了行業(yè)使用標準或國家標準，這樣讓設計有章可循，并且考慮到了結構方面的要求，合理進行設計。 （ 2） 設計特點 容器的設計一般由筒體、封頭、法蘭、支座、接口管及人孔等組成。常、低壓化工設備通用零部件大都有標準，設計時可直接選用。本設計書主要介紹了氣罐的筒體、封頭的設計計算，低壓通用零部件的選用。 第二 章 主要材料、焊縫結構和探傷 （ 1）材料的選擇 容器介質為空氣，為無腐蝕介質，儲罐選用碳素結構鋼，且設計壓力為 M P a 范圍內，屬于低壓容器。所以選擇235Q 系列的鋼材可以滿足要求。 235 鋼板的適用范圍： 2 容器設計壓力 鋼板使用溫度為 C3500 用于殼體時，厚度不大于 所以 235 滿足設計要求，則選擇 235 鋼板。查表知 235 的許用應力 為 13 （ 2）焊縫及探傷 焊接接頭采用 于工作介質特性為無毒性、低腐蝕性，此處采用局部無損探傷，其焊接接頭系數(shù)由焊接接頭系數(shù)表（查教材過程裝備設計表 34 ）查得由教材過程設備設計表 24 取 ,由于介質特性為低腐蝕性， 無毒，所以去平面腐蝕裕2 。 （ 3）焊接制造 （ a）焊接接頭結構 所有焊接接頭均要求全熔透。 A,B 類對接接頭：采用（ 0583D 類焊接接頭，接管不內伸時采用 3 （ b）焊條選擇 根據(jù) 5117鋼焊條的成分及性能要求標準，碳鋼焊條型號根據(jù)熔敷金屬的力學性能、藥皮類型、焊接位置和焊接電流接管 B、 體與封頭，人孔接管與筒體間焊條型號 皮類型選鈦鈣型，電流種類為 C 。 第三章 設計參數(shù) （ 1）設計壓力 P 設計壓力為壓力容器的設計載荷之一，其值不得低于最高工作壓力，裝有安全閥的容器通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?，(。此處取 ,所以 M P 。 （ 2） 設計溫度 （ 3）工作介質 空氣 無腐蝕 （ 4）筒體直徑 度 L 及短軸 h 取長徑比 i o 1 2 4 4D 3 93i v 4 圓整后取 i ， i 封頭結構 :標準橢圓形封頭，由半 個橢球殼和一個高為 短筒節(jié)構成。封頭的直邊高度 40圓封頭容積： 筒體高： 圓整后得 ： 300 第四章 筒體計算 （ 1）筒體厚度計算 計算厚度： 32 1 3 0 P 設計厚度 ： 考慮到鋼板厚度系列 取名義厚度： 立沒有變化，以上計算成許用應力因用 （ 2）水壓試驗及應力校核 （ a）試驗壓力 5 M P M P 取最大試驗壓力 ： (b)應 力校核 筒體有效厚度： )( 21 M P e 0 0( M P 則滿足水壓試驗要求。 第五章 封頭計算 （ 1） 封頭選擇 從受力與制造方面分析來看，球形封頭是最理 想的結構形式。但缺點是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭深度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應用較多的封頭之一。平板封頭因直徑和厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來看：球形封頭用材最少，比橢圓封頭節(jié)約，平板封頭用材最多。但是，從強度、結構和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。 （ 2）封頭厚度計算 采用標準橢圓 則 k=算厚度： ct 32 1 3 0 設計厚度： 6 考慮到鋼板厚度系列取名義厚度： 立沒有變化，以上計算成許用應力因用 （ 3）水壓試驗及強度校核 （ a）試驗壓力 M P M P 取最大試驗壓力 ： （ b） 應力校核 封 頭的有效厚度 : )( 21 M P M P 則滿足水壓試驗要求。 總體結構尺寸如下： 公稱直徑 i 1300 筒體高 300 筒體壁厚 封頭壁厚 7 第六章 接管補強和人孔補強 （ 1）接管補強 1、 補強及補強方法判別 根據(jù)教材過程設備設計表 144 ，許補強的最大接管外徑為所給的接管只有檢查孔的外徑大于 故其需要另行補強。 檢 查 孔 是 在 筒 體 上 面 且 1300 開 孔 直 徑i 6 5 02/1 5 9 ，滿足等面積法開孔補強計算的適用條件，故可用等面積法進行開孔補強計算。 2、開孔所需補強面積 由于開孔位于殼體時，封頭的計算厚度為按周向應力計算而得的厚度： 32 1 3 0 先 計算強度削弱系數(shù) 1接管有效厚度為 開孔所需補強面積按下式計算 8 )11()11(2 3、有效補強范圍 有效寬度 B 1815922 8 922 B 取兩者中的最大值 所以 18 有效高度 外側有效高度 下式計算 91 （實際外伸高度） 0 01 取兩者中較小的值 所以 內側有效高度 2h )(02 實際內伸高度h 2h 取兩者中的最小值 所以 02 h 4、 有效補強面積 a)多余金屬面積 1)()159318()1)(2)( b)接管多余金屬面積 接管計算厚度 9 32 1 5 接管多余金屬面積 2A 2)(2 C)接管區(qū)焊接面積 （焊腳取 23 d)有效補強面積 e 321 5、所需另行補強面積 23214 663.3( 擬采取補強圈補強。 6、補強圈設計 根據(jù)接管公稱直徑 補強圈，參照補強圈標準 4736取補強圈外徑 00 ，內徑 63 。因 318 ,補強圈在有效補強范圍內。 補強厚度為 30 0 4 考慮鋼板負偏差并經圓整，取補強圈名義厚度為 綜上所述選擇補強圈外徑 00 ，內徑 63 ， 補強圈名義厚度為 10 第七章 標準件選取及其他設置 （ 1）容器支座的選擇 1、計算質量 罐體質量：331 查表得單個封頭質量 附件質量包括人孔，接管，閥座等近似取 2 充氣質量，由于介質是空氣，所 以 設備的最大質量 2、 計算支座支反力 單個支腿所受的力： o 8 13 40 根據(jù) 用 A 型支撐式支座，使用容器的公稱直徑是 1300，支腿數(shù)量為 3個。支座總重為 （ 2）法蘭的選擇 查標準，根據(jù)接管 直徑和最大壓力要求選擇法蘭， 2處的法蘭選擇 B 處的法蘭選擇 11 （ 3）壓力計的選擇 量程裝在鍋爐、壓力容器上的壓力表，其最大量程（表盤上刻度極限值）應與設備的工作壓力相適應。壓力表的量程一般為設備工作壓力的 1 5 3 倍，最好取 2倍。若選用的壓力表量程過大，由于同樣精度的壓力表，量程越大，允許誤差的絕對值和肉眼觀察的偏差就越大，則會影響壓力讀數(shù)的準確性；反之，若選用的壓力表量程過小，設備的工作壓力等于或接近壓力表的刻度極限，則會使壓力 表中的彈性元件長期處于最大的變形狀態(tài)，易產生永久變形，引起壓力表的誤差增大和使用壽命降低。另外，壓力表的量程過小，萬一超壓運行，指針越過最大量程接近零位，而使操作人員產生錯覺，造成更大的事故。因此，壓力表的使用壓力范圍，應不超過刻度極限的 60 70。 測量精度壓力表的精度是以允許誤差占表盤刻度極限值的百分數(shù)來表示的。精度等級一般都標在表盤上，選用壓力表時，應根據(jù)設備的壓力等級和實際工作需要來確定精度。精度不應低于 2 5 級；額定蒸汽壓力大 于 鍋爐和中、高壓容器的壓力表，精度不應低于 。 表盤直徑為了使操作人員能準確地看清壓力值，壓力表的表盤直徑不應過小。在一般情況下，鍋爐和壓力容器所用壓力表的表盤直徑不應小于 100果壓力表裝得較高或離崗位較遠，表盤直徑還應增大。 綜合考慮選用 隔膜壓力表 , 技術指標為：精度等級： ( 公稱直徑： 50 接頭螺紋： 1 測量范圍： 0 12 （ 4）接管方式及設置 管與管之間采用法蘭連接，接管與容器之間采用補強圈補強 接管位置：兩相鄰開孔中心的間距 (對曲面間 距以弧長計算 )應不小于兩孔直徑之和的 2倍。 （ 5）各工藝開孔設置 （ 1）進氣管 采用 45 5，伸入貯罐內少許。配用具有突面密封的平焊管法蘭。 法蘭標記： 0592 法蘭 0 F B。 墊片標記： 0606 墊片 2）出氣管 采用 45 蘭標記： 0592 法蘭 0 F B 墊片標記： 0606 墊片 3）安全閥接管 安全閥接管尺寸由安全閥泄放量決定。本貯罐選用 896 的無縫鋼管。 法蘭標記： 0592 法蘭 0 F B。 （ 4）壓力表接管 B。 （ 5） 檢查孔標準：尺寸， ，實面（ 頸對焊法蘭式 ) 墊片標記： 0606 墊片 （ 5）墊片形式 橡膠墊；材料；石棉橡膠板 。 第八章 總結 任何設計都不是自己想當然想怎么做就怎么做的，大到筒體，小到零部件，每一個設計都要經過嚴格計算或選擇論證，都要有章可循、有法可依，這是這次課程設計留給我最大的啟示。其實這個道理在生 13 活中又何嘗無處不在？做人就要像這次設計一樣，要實事求是，腳踏實地。 通過本次課程設計，使我對像儲氣罐這類壓力容器的設計方法、步驟、思路、有一定的了解與認識。在課程設計過程中，基本能按照規(guī)定的程序進行，先針對所給壓力，溫度收集、調查有關資料，然后進入草案階段，其間與指導教師鐘明老師進行幾次方案的討論、修改，補充，最后定案，進行正式壓力 容器設計階段。包括選材、壁厚計算、強度校核和水壓試驗等。經一系列計算、按標準選取法蘭等可得所設計的壓力容器滿足設計及工藝要求。 最后，非常感謝指導老師袁文老師，在你的幫助下我完成了此次課程設計，使我通過在這次設計中學到了很多有用而且實用的知識，作為即將踏上社會的我們來說這是一筆巨大的財富。 第九章 參考文獻 （ 1）化工部設備設計技術中心站主編。鋼制管法蘭、墊片、緊固件。北京：化學工業(yè)部。 1998 （ 2）鄭津洋、董其伍、桑芝富主編。過程設備設計。北京：化學工業(yè)出版社出版。 2005 （ 3）魏兆燦、劉紹娟等主編。 化工設備圖冊。北京：化學