15m乙醇儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)

1、荊楚理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)成果學(xué)院:_化工與藥學(xué)院_ 班 級(jí): 12級(jí)過程裝備與控制工程2班 學(xué)生姓名: 吳小天 學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）_荊楚理工學(xué)院_ _設(shè)計(jì)題目:_ 15m³乙醇儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)_ 完成日期： 2015 年 12 月25 日 指導(dǎo)教師評(píng)語: _ _ _ _ 成績(五級(jí)記分制):_ _ _ 教師簽名:_ _目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書二、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)3.1筒體的強(qiáng)度計(jì)算3.2 封頭的強(qiáng)度計(jì)算3.3 開孔補(bǔ)強(qiáng)驗(yàn)算3.4 法蘭的選型或設(shè)計(jì)3.5 鞍座的設(shè)計(jì)3.6 水壓試驗(yàn)校核計(jì)算四、設(shè)備裝配圖五、參考文獻(xiàn)六、設(shè)計(jì)心得體會(huì)七、附錄 1 荊楚理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：

2、m3液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)學(xué)生姓名課程名稱專業(yè)課程設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)2012級(jí)過程裝備與控制工程2班地 點(diǎn)化實(shí)A411起止時(shí)間2設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求一、設(shè)計(jì)任務(wù)1、設(shè)備工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；2、設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算與校核；3、技術(shù)條件編制；4、繪制設(shè)備總裝配圖A1圖紙1張；5、編制設(shè)計(jì)說明書。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、儲(chǔ)罐工藝參數(shù)計(jì)算，包括設(shè)計(jì)存儲(chǔ)量、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度等的確定。2、儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定筒體、封頭、接管、開孔、支座及安全裝置等材料的選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，焊接接頭設(shè)計(jì)。3、儲(chǔ)罐的強(qiáng)度計(jì)算與校核，包括筒體、封頭的厚度計(jì)算和開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算等內(nèi)容。4、儲(chǔ)罐的零部件的選配，包括支座，手、人孔，各種設(shè)備接口：接管與管法蘭、

3、補(bǔ)強(qiáng)圈、液體進(jìn)、出料管等。5、根據(jù)罐內(nèi)介質(zhì)的危險(xiǎn)特點(diǎn)，對(duì)儲(chǔ)罐在使用管理過程中應(yīng)注意的安全問題提出對(duì)策措施。6、編制設(shè)計(jì)說明書，并繪制裝配圖A1一張。設(shè)計(jì)說明書應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想闡明設(shè)計(jì)特點(diǎn)，列出設(shè)計(jì)主要技術(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)有關(guān)結(jié)構(gòu)和材料選型作出技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的論證和評(píng)價(jià)。應(yīng)按設(shè)計(jì)程序列出計(jì)算公式和計(jì)算結(jié)果；對(duì)所選用的公式圖表應(yīng)注明來歷。7、圖紙要求1) 按機(jī)械制圖、化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)繪圖；2) 要有足夠的節(jié)點(diǎn)圖，節(jié)點(diǎn)圖要注明比例；要在圖面正確的前提下，力求清潔，不要顛倒主次要求；3) 標(biāo)題欄與明細(xì)表、技術(shù)特性表、管口表應(yīng)正確無遺漏，按照標(biāo)準(zhǔn)填寫準(zhǔn)確；零件編號(hào)要齊全；8、注意事項(xiàng):1) 寫出詳細(xì)計(jì)

4、算步驟,并注明選用數(shù)據(jù)的來源;2) 設(shè)計(jì)說明書要求字?jǐn)?shù)不少于4000字，計(jì)算正確，論述清楚，文字精練，插圖簡明，書寫整潔，格式正確。裝訂成冊(cè)上交。設(shè)計(jì)參數(shù)1）技術(shù)特性指標(biāo)：序號(hào)項(xiàng) 目數(shù) 值單 位備 注1名稱乙醇儲(chǔ)罐2用途乙醇儲(chǔ)存3設(shè)計(jì)壓力見附表MPa4設(shè)計(jì)溫度見附表5公稱容積（Vg）見附表m36工作壓力波動(dòng)情況可不考慮7裝量系數(shù)（）0.98工作介質(zhì)乙醇9使用地點(diǎn)荊門市，室外10安裝與地基要求11其他要求2）接管口參數(shù)：符號(hào)公稱尺寸公稱壓力連接面形式用途或名稱A40凸面進(jìn)料口B20凸面放空口C80凸面出料口D100凸面排污口LG1220凸面液位計(jì)口LT1240凸面自動(dòng)液位計(jì)口M450凸面人孔進(jìn)度

5、要求第一天：根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書查閱相關(guān)資料。第二天：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，確定總體設(shè)計(jì)及計(jì)算。第三天：進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。第四天：進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)和選用。第五天：繪制草圖。第六天：繪制繪制底圖。第七天：加粗、標(biāo)注尺寸、編件號(hào)、管口號(hào)、填技術(shù)特性表、標(biāo)題欄、明細(xì)表等。第八、九天：整理計(jì)算說明書。第十天：質(zhì)疑，收說明書，收?qǐng)D。參考資料1鄭津洋等. 過程設(shè)備設(shè)計(jì). 北京.化學(xué)工業(yè)出版社.20102潘紅良. 過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì). 上海.華東理工大學(xué)出版社.20063賀匡國. 化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20024蔡紀(jì)寧. 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20005

6、董大勤. 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ). 北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2010其它學(xué)號(hào)姓 名設(shè)計(jì)壓力MPa設(shè)計(jì)溫度容 積m3學(xué)號(hào)姓 名設(shè)計(jì)壓力MPa設(shè)計(jì)溫度容 積m305陳良建1.2505008趙仕奇1.5506006陳 佳1.2507009林志茂1.8508007吳小天1.6501510劉 陽1.85040說明1、本表應(yīng)在每次實(shí)施前一周由負(fù)責(zé)教師填寫二份，教研室審批后交學(xué)院院備案，一份由負(fù)責(zé)教師留用。2、若填寫內(nèi)容較多可另紙附后。3、一題多名學(xué)生共用的，在設(shè)計(jì)內(nèi)容、參數(shù)、要求等方面應(yīng)有所區(qū)別。教研室主任： 指導(dǎo)教師：張偉軍 2014年 11 月 2日 2.總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1介質(zhì)說明化學(xué)名稱：乙醇，別名：乙基醇

7、、酒精乙醇的分子式為C2H6O（結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2OH或C2H5OH），俗稱酒精，在常溫、常壓下是一種易燃、易揮發(fā)的無色透明液體，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略帶刺激性，沸點(diǎn)：78.4 °C。乙醇的用途很廣，可用乙醇來制造醋酸、飲料、香精、染料、燃料等。醫(yī)療上也常用體積分?jǐn)?shù)為70%-75%的乙醇作消毒劑等。2.2結(jié)構(gòu)尺寸 2.2.1筒體基本尺寸筒體的公稱直徑有標(biāo)準(zhǔn)選擇，而它的長度L可以根據(jù)容積要求來決定。由公式: (1-1)一般, 取得，圓整至： 采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，查EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積及容積表得：深度，內(nèi)表面積，容積由: (1-2)得，圓整至: 計(jì)算容積:誤差工

8、作容積所以，筒體的公稱直徑,長度2.2.2筒體的結(jié)構(gòu)及選材球形容器雖然省材，壓能力強(qiáng)，但制造、安裝都較困難，焊縫長，工作量大；矩形容器多用于小體積， 承壓能力較??；立式圓筒形容器承受自然原因引起的應(yīng)力破壞的能力較弱。而圓筒形容器， 安裝內(nèi)件方便，制造容易， 而且承壓能力較好。因此綜合各方面因素考慮，乙醇儲(chǔ)罐選用臥式圓筒形。由于液氯具有腐蝕性，罐體又為低壓容器、常溫容器，可考慮Q235R 、Q345R 這兩種鋼種。從技術(shù)角度看， 選用Q235R類的低碳鋼板更好，而Q345R鋼板制造費(fèi)經(jīng)濟(jì)，綜合力學(xué)性好，工藝、焊接性能及低溫沖擊韌性好，為常用的低合金鋼。因此這里選用Q345R鋼板。2.2.3封頭的

9、結(jié)構(gòu)及選材對(duì)于封頭的選擇，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式，但缺點(diǎn)突出深度大，直徑小時(shí)，整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量也較大；而碟形封頭受力狀態(tài)不佳，平板封頭厚度大，耗材多且笨重。橢圓形封頭吸取了球形封頭受力好和蝶形封頭深度淺的優(yōu)點(diǎn)，其封頭壁厚近似等于筒體壁厚,這樣筒體和封頭就可采用同樣厚度的鋼板來制造。這不僅可以給選材帶來方便,也便于筒體和封頭的焊接。封頭的材料選用和筒體一樣的Q345R鋼板。選取的橢圓形封頭為：表2-1 橢圓形封頭參數(shù)公稱直徑/mm總深度H/mm內(nèi)表面積A/m2容積/m317004503.26620.69993.設(shè)計(jì)計(jì)算3.1筒體壁厚的計(jì)算正常工作：P乙醇=乙醇gh

10、=0.7910³9.81.7=13.16Kpa水壓試驗(yàn)：P水=水gh=1.010³9.81.7=16.66Kpa 因?yàn)镻水> P乙醇，所以用P水進(jìn)行比較又因?yàn)镻水<5%1.610³Kpa=80Kpa,所以臥式容器液柱靜壓力的影響可不予考慮，故計(jì)算壓力MPa。查 壓力容器材料使用手冊(cè)-碳鋼及合金鋼許用應(yīng)力列于下表：表3-1 Q345R許用應(yīng)力鋼號(hào)板厚/在下列溫度（）下的許用應(yīng)力/ Mpa20100150200250300Q345R316189189189183167153163618518518317015714336601811811731601471

11、33>60100181181167150137123假設(shè)厚度范圍在616 mm，則Q345R在50下其許用應(yīng)力189MPa容器筒體采用雙面對(duì)接焊縫，100%無損探傷,所以焊接接頭系數(shù)為=1.00。筒體計(jì)算厚度公式 mm （2-1）在之間，故假設(shè)是成立的。式中 容器計(jì)算壓力，MPa；圓筒內(nèi)直徑，mm；容器元件材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa；圓筒的焊接接頭系數(shù)考慮介質(zhì)腐蝕，計(jì)算厚度的基礎(chǔ)上，增加腐蝕裕度。乙醇屬輕度腐蝕，取=1.0 所以筒體的設(shè)計(jì)厚度為 =7.23+1=8.23mm 因壓力容器常用鋼板的負(fù)偏差均為-0.3，即 取=0.3。所以， mm 將壁厚圓整到鋼板規(guī)格系列，圓整后取名

12、義厚度10mm，因此罐體可以采用 10 mm的Q345R制作。3.2封頭壁厚的計(jì)算 ，因封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，取k=1故封頭的設(shè)計(jì)厚度為：mm 將壁厚圓整到鋼板規(guī)格系列，圓整后取名義厚度10mm，因此封頭可以采用 10 mm的Q345R制作。3.3壓力試驗(yàn)采用水壓試驗(yàn)，液壓試驗(yàn)時(shí)水溫不低于5，外殼應(yīng)保持干燥。設(shè)備充滿水后，待壁溫大致相等時(shí)，緩慢升壓到規(guī)定試驗(yàn)壓力，穩(wěn)壓30min，然后將壓力降低到設(shè)計(jì)壓力，保持30min以檢查有無損壞，有無宏觀變形，有無泄漏及微量滲透。水壓試驗(yàn)后及時(shí)排水，用壓縮空氣及其它惰性氣體，將容器內(nèi)表面吹干。3.3.1確定水壓試驗(yàn)的壓力試驗(yàn)值根據(jù)GB150標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，液壓

13、試驗(yàn)時(shí) （2-5）其中試驗(yàn)壓力，MPa； P設(shè)計(jì)壓力，MPa； 、分別為液壓試驗(yàn)溫度和設(shè)計(jì)溫度下殼壁材料的許用應(yīng)力，MPa。所以 MPa3.3.2計(jì)算水壓試驗(yàn)時(shí)器壁應(yīng)力值試驗(yàn)時(shí)筒體的應(yīng)力為： (2-6)有效厚度，所以3.3.3強(qiáng)度校核在GB 150鋼制壓力容器中，Q345R的許用應(yīng)力見表2-3。表3-2壓力容器用16MnR鋼板的許用應(yīng)力鋼號(hào)鋼板標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)厚度mm常溫強(qiáng)度指標(biāo)在下列溫度()下的需用應(yīng)力/MPabMPasMPa20100150Q345RGB713熱軋，正火31651034518918918916365003251851851833660490315181181173查表2-1可知

14、10mm的Q345鋼板的常溫強(qiáng)度指標(biāo)MPa。所以，則，筒體應(yīng)力小于水壓試驗(yàn)校核應(yīng)力，所以水壓試驗(yàn)滿足試驗(yàn)要求。4.支座設(shè)計(jì)4.1支座的選取臥式容器支座有圈座、支承式支座和鞍式支座三種。支承式支座結(jié)構(gòu)簡單，但其反力給殼體造成很大的局部應(yīng)力，故只適應(yīng)于小型設(shè)備；圈座不盡對(duì)圓筒殼具有加強(qiáng)作用，且當(dāng)支座多于兩個(gè)時(shí)較鞍座受力好，真空容器或壁厚的容器可以采用圈座；對(duì)于換熱器、臥式容器等，則大多采用鞍式支座，鞍座的結(jié)構(gòu)和尺寸，除特殊情況需另外設(shè)計(jì)外，一般可根據(jù)設(shè)備的公稱直徑和重量選用標(biāo)準(zhǔn)鞍座。我國標(biāo)準(zhǔn)為JB/T 4712.12007容器支座 第一部分：鞍式支座。鞍式支座分為輕型(A)和重型(B)，每種形式又

15、分為固定式（F）和滑動(dòng)式（S），直徑1000 mm以上的，輕型鞍座就即可，為保證容器的熱脹冷縮的位移要求，F(xiàn)型和S型應(yīng)總是配對(duì)使用。所以本設(shè)計(jì)選擇輕型鞍座，固定式和滑動(dòng)式各一個(gè)。4.2 鞍座的計(jì)算為確定鞍座的型號(hào)，需粗略計(jì)算鞍座的負(fù)荷。貯罐總質(zhì)量：4.2.1筒體質(zhì)量根據(jù)的筒節(jié)，4.2.2 封頭質(zhì)量根據(jù)，查標(biāo)準(zhǔn)JB/T25198-2010壓力容器封頭表C-2EHA橢圓形封頭質(zhì)量，可知，4.2.3 充液質(zhì)量因?yàn)橐掖?，所以充液質(zhì)量為水質(zhì)量 （3-2）于是4.2.4 附件質(zhì)量人孔質(zhì)量約300kg，其他接口管總重約100kg,則=400kg設(shè)備總質(zhì)量：每個(gè)鞍座的負(fù)荷 =由此查JB4712.1-2007容

16、器支座，選取輕型鞍式支座，焊制為A,包角為120，有墊板的鞍座。查JB4712.1-2007表6得鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表3-1：表4-1：鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸公稱直徑1700腹板8墊板390允許載荷Q/kN275筋板2758鞍座高度h250170e70底板1200240螺栓間距10402008螺孔/孔長D/l24/4012墊板弧長1990鞍座質(zhì)量Kg1224.3 安裝位置一般A的尺寸不會(huì)超過0.2L，最好使A 0.5 （為筒體平均半徑）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，得所以 取兩支座中心線間距L=L-2A=6000-2 420=5160鞍座標(biāo)記為： 4.4鞍座應(yīng)力校核（詳見附錄-1 SW6計(jì)算說明書鞍座處圓通應(yīng)力分

17、析）鞍座墊板寬度 ； 鞍座墊板包角橫截面最低點(diǎn)處的周向應(yīng)力：-1.19815 MPa鞍座邊角處的周向應(yīng)力：L/Rm<8時(shí), -20.2579 MPa鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應(yīng)力：L/Rm<8時(shí), -32.3179 MPa應(yīng)力校核：|s5| < s t = 189 MPa 合格 |s6 | < 1.25s t = 236.25 MPa 合格 |s6 | < 1.25s t = 236.25 MPa 合格 5 人孔的設(shè)計(jì)5.1 人孔的選取本次設(shè)計(jì)根據(jù)儲(chǔ)罐是在常溫及設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa的條件下工作，人孔標(biāo)準(zhǔn)按公稱壓力為1.6MPa的等級(jí)選取，根據(jù)人孔設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)鋼制人孔

18、和手孔，選取MPa，公稱直徑mm，MFM型密封面，型材料，回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔。標(biāo)記為：人孔 B 其中墊片材料：金屬帶材料為0Cr18Ni9、非金屬帶材料為柔性石墨帶、內(nèi)環(huán)材料為0Cr18Ni9 標(biāo)記為:纏繞墊 B 0222表5-1：人孔結(jié)構(gòu)尺寸密封面型式公稱壓力PN公稱直徑DNdwSdDD1H1H2bMFM2.54504801245667060025012642b1b2ABLd0螺柱螺母螺柱總質(zhì)量數(shù)量直徑長度4146375175250242040M332170245人孔位置的確定：去人孔中心線距筒體左端頂部距離L=4000mm5.2 人孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算表5-2允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大開孔直徑 mm

19、 接管公稱外徑253238454857657689最小壁厚3.54.05.06.05.2.1 補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別開孔直徑 滿足等面積補(bǔ)強(qiáng)的條件，所以采用等面積法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。5.2.2 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積（A）所以開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積為:(人孔與筒體材料相同取=1)5.2.3 補(bǔ)強(qiáng)范圍（1）有效寬帶（B）max取二者中的較大值，故（2）外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度（） 取二者中的較小值，故（3）內(nèi)側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度（） 所以5.2.4 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的補(bǔ)強(qiáng)面積（）（1）封頭多余金屬面積（2）接管多余金屬面積接管計(jì)算厚度（3）接管區(qū)焊縫金屬面積（焊角取6.0mm）因此，根據(jù)有效補(bǔ)強(qiáng)面積公式:5.2.5孔補(bǔ)強(qiáng)圈的選取根據(jù)

20、接管公稱直徑，參照補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)JB/T 47362002取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑，因，所以補(bǔ)強(qiáng)圈在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)。 由于，故需要另加補(bǔ)強(qiáng)，其補(bǔ)強(qiáng)面積為：補(bǔ)強(qiáng)圈技術(shù)厚度為：考慮腐蝕裕量和鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為6mm即可。但為了便于備料，也可取10mm與筒體等厚度，材料與殼體一樣即：6 接口管的設(shè)計(jì)6.1 各接管位置的確定 兩相鄰開孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔枝晶質(zhì)和的兩倍，即L2（DN+DM） 上部：從罐體左側(cè)至右側(cè)依次為進(jìn)料口、人孔、方空口 進(jìn)料管中心線與人孔中心線間的距離： 取L1=1500mm，L12（40+450）,符合要求； 放空管中心線與人孔中心線間的距離: 取L2=1000mm，L2

21、2（20+450）,符合要求； 下部：從罐體左側(cè)至罐體右側(cè)依次為排污管及出料管 排污管中心線與進(jìn)料管心線間的距離： 取L3=500mm，L32（40+100）,符合要求； 出料管中心線與放空管中心線間的距離： 取L4=500mm，L42（480+20）,符合要求；6.2 乙醇進(jìn)口管及法蘭的設(shè)計(jì) 進(jìn)料管公稱直徑DN=40，外徑為45mm（B系列），選用GB8163型號(hào)的鋼管，材料為20號(hào)鋼，其數(shù)據(jù)如下表：表6-1 乙醇進(jìn)口管尺寸公稱通徑（mm）外徑（mm）壁厚（mm）外伸端長度（mm）40454150根據(jù)HG/T20592-20635法蘭選用帶頸對(duì)焊法蘭（WN）連接面形式M，公稱壓力PN=16的

22、法蘭如表6-2 表6-2 進(jìn)料管法蘭尺寸公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑螺栓孔中心圓直徑螺栓孔直徑螺栓孔數(shù)量螺紋法蘭厚度法蘭高度法蘭理論重量法蘭頸N法蘭頸厚度法蘭頸R4045150110184M1618452.0kg642.66因?yàn)楣艿墓Q直徑較小，所以不必補(bǔ)強(qiáng)。6.3 乙醇出料口管及法蘭的設(shè)計(jì)出口管公稱直徑DN=80，外徑為89mm（B系列），選用GB8163型號(hào)的鋼管，材料為20號(hào)鋼，其數(shù)據(jù)如下表：表6-3 乙醇出料管尺寸公稱通徑（mm）外徑（mm）壁厚（mm）外伸端長度（mm）80894150根據(jù)HG/T20592-20635法蘭選用帶頸對(duì)焊法蘭（WN）連接面形式M，公稱壓力PN=16的法蘭如表

23、6-4 表6-4出料管法蘭尺寸公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑螺栓孔中心圓直徑螺栓孔直徑螺栓孔數(shù)量螺紋法蘭厚度法蘭高度法蘭理論重量法蘭頸N法蘭頸厚度法蘭頸R8089200160188M1624585.0kg1053.28 出料管補(bǔ)強(qiáng)參照人孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)由SW6得（詳見附錄-2出料管補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算說明書） A=614mm2，A1=122 mm2, A2=60 mm2， A3=10 mm2 Ae= A1+ A2+ A3=192 mm2<A, 需補(bǔ)強(qiáng)面積A4=A- Ae=422 mm2，參照補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)JB/T 47362002取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D=180mm,取厚度10mm6.4放空口及法蘭的設(shè)計(jì) 放空口公稱直徑DN

24、=20，外徑為25mm（B系列），選用GB8163型號(hào)的鋼管，材料為20號(hào)鋼，其數(shù)據(jù)如下表：表6-5 乙醇進(jìn)口管尺寸公稱通徑（mm）外徑（mm）壁厚（mm）外伸端長度（mm）20253.5150根據(jù)HG/T20592-20635法蘭選用帶頸對(duì)焊法蘭（WN）連接面形式M，公稱壓力PN=16的法蘭如表6-5 表6-5進(jìn)料管法蘭尺寸公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑螺栓孔中心圓直徑螺栓孔直徑螺栓孔數(shù)量螺紋法蘭厚度法蘭高度法蘭理論重量法蘭頸N法蘭頸厚度法蘭頸R202510575144M1218401.0kg402.34因?yàn)楣艿墓Q直徑較小，所以不必補(bǔ)強(qiáng)。6.5排污口及法蘭的設(shè)計(jì)出口管公稱直徑DN=100，外徑為

25、108mm（B系列），選用GB8163型號(hào)的鋼管，材料為20號(hào)鋼，其數(shù)據(jù)如下表：表6-6 乙醇出料管尺寸公稱通徑（mm）外徑（mm）壁厚（mm）外伸端長度（mm）1001084200根據(jù)HG/T20592-20635法蘭選用帶頸對(duì)焊法蘭（WN）連接面形式M，公稱壓力PN=16的法蘭如表6-7 表6-7出料管法蘭尺寸公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑螺栓孔中心圓直徑螺栓孔直徑螺栓孔數(shù)量螺紋法蘭厚度法蘭高度法蘭理論重量法蘭頸N法蘭頸厚度法蘭頸R100108235190228M2024656.5kg1343.68 出料管補(bǔ)強(qiáng)參照人孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)由SW6得（詳見附錄-3排污口管補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算說明書） A=753mm2，A

26、1=151mm2, A2=60 mm2， A3=10 mm2 Ae= A1+ A2+ A3=221 mm2<A, 需補(bǔ)強(qiáng)面積A4=A- Ae=532 mm2，參照補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)JB/T 47362002取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D=210mm,取厚度10mm表5-14 凹凸面法蘭用MFM型墊片尺寸表符號(hào)管口名稱墊片厚度公稱直徑內(nèi)徑D1外徑D2A1液氯進(jìn)口1.5506187A2安全閥口1.5506187A5空氣進(jìn)口1.5506187A6空氣出口1.5506187A7壓力表口1.5253457A8液位計(jì)口1.5202750A3液氯出口1.55061876.6液面計(jì)接管及法蘭設(shè)計(jì)由于磁性浮子液位計(jì)無盲區(qū)，功能齊

27、全，且密封性好，測(cè)量顯示部分不與介質(zhì)直接接觸，防泄漏和適用于高壓、高溫、耐腐蝕的場合，顯示清晰、測(cè)量范圍大，安裝簡單，可靠性高，所以選用磁性浮子液位計(jì)。液位計(jì)法蘭的選用必須用帶頸對(duì)焊法蘭。液位計(jì)必須安裝在最高液面以上圖6-1最高液面分析由試差法 得計(jì)算可得最高液面距離筒體中心線 液位計(jì)選用的等級(jí)壓力為1.6MPa，按其規(guī)格安裝在距離筒體中心線約650mm處. 查表得： 表6-8液位計(jì)尺寸公稱通徑（mm）外徑（mm）壁厚（mm）外伸端長度（mm）20253.5150根據(jù)HG/T20592-20635法蘭選用帶頸對(duì)焊法蘭（WN）連接面形式M，公稱壓力PN=16的法蘭如表6-9 表6-9液位計(jì)管法蘭

28、尺寸公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑螺栓孔中心圓直徑螺栓孔直徑螺栓孔數(shù)量螺紋法蘭厚度法蘭高度法蘭理論重量法蘭頸N法蘭頸厚度法蘭頸R202510575144M1218401.0kg402.34因?yàn)楣艿墓Q直徑較小，所以不必補(bǔ)強(qiáng)。根據(jù)HG/T2742-1995查得安裝中心矩L取800mm.表6-10自動(dòng)液位計(jì)管尺寸公稱通徑（mm）外徑（mm）壁厚（mm）外伸端長度（mm）40454150根據(jù)HG/T20592-20635法蘭選用帶頸對(duì)焊法蘭（WN）連接面形式M，公稱壓力PN=16的法蘭如表6-11 表6-11 自動(dòng)液位計(jì)管管法蘭尺寸公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑螺栓孔中心圓直徑螺栓孔直徑螺栓孔數(shù)量螺紋法蘭厚度法

29、蘭高度法蘭理論重量法蘭頸N法蘭頸厚度法蘭頸R4045150110184M1618452.0kg642.66因?yàn)楣艿墓Q直徑較小，所以不必補(bǔ)強(qiáng)。根據(jù)HG/T2742-1995查得安裝中心矩L取500mm。6.7法蘭墊片的選擇由于等級(jí)壓力1.6MPa，故選用四氟板墊片，其耐腐蝕，耐高溫，密封性好，耐磨。根據(jù)HG/T 20606-2009非金屬平墊片得：表6-12凹凸面法蘭用MFM型墊片尺寸表符號(hào)管口名稱墊片厚度公稱直徑內(nèi)徑D1外徑D2A乙醇進(jìn)口1.5406175B放空口1.5203650C乙醇出口1.580106120D排污口1.5100129149LG12液位計(jì)口1.5203650LT12自動(dòng)液

30、位計(jì)口1.5406175M人孔1.54505234977 焊接接頭的設(shè)計(jì)7.1筒體與封頭的焊接接頭封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭采用A類焊縫?？v、環(huán)焊縫必須采用對(duì)接接頭，坡口形式選X型。焊接方法：采用自動(dòng)埋弧焊，生產(chǎn)效率高，焊接速度快，生產(chǎn)效率比手工電弧焊提高5-10倍；焊接質(zhì)量高而且穩(wěn)定；節(jié)省材料和電能消耗；改善勞動(dòng)條件，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。選用自動(dòng)環(huán)縫焊接機(jī)，接焊接設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，操作簡便，自動(dòng)化程度高，采用變頻器無級(jí)調(diào)速裝置進(jìn)行調(diào)速，調(diào)速范圍寬，精度高，還可用于切割，打磨、裝配、檢測(cè)、噴漆等工序，是儲(chǔ)氣罐焊接的首選設(shè)備.其中X型坡口焊接方式如下圖（c）下：7.2接管與筒體的焊接接頭所設(shè)的接管都為不帶補(bǔ)

31、強(qiáng)圈的插入式接管，接管插入殼體，接管與殼體間的焊接分全焊透和部分焊頭兩種，因?yàn)闅んw厚度在425mm、接管厚度大于等于0.5倍殼體厚度，液氯屬于高毒性介質(zhì)，所以選擇全焊透工藝，坡口為，如圖：圖7-1 全焊透焊接7.3人孔與筒體的焊接接頭對(duì)于人孔、補(bǔ)強(qiáng)圈和和筒體的接頭選用D類接頭形式，如圖圖7-2 D類接頭7.5 焊縫的檢驗(yàn)對(duì)焊接接頭進(jìn)行必要的檢驗(yàn)是保證焊接質(zhì)量的重要措施。因此，工件焊完后應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求對(duì)焊縫進(jìn)行相應(yīng)的檢驗(yàn)，凡不符合技術(shù)要求所允許的缺陷，需及時(shí)進(jìn)行返修。焊縫主要是檢驗(yàn)焊縫的外觀成型質(zhì)量,檢驗(yàn)內(nèi)容一般為焊腳高度,咬邊,焊接變形,焊瘤,弧坑,焊縫直度等 當(dāng)然還有焊縫的內(nèi)在質(zhì)量,如夾

32、渣,氣孔,未焊透,裂紋,未熔合等。 7.6外觀質(zhì)量檢查外觀檢查一般以肉眼觀察為主，有時(shí)用5-20倍的放大鏡進(jìn)行觀察，主要檢測(cè)焊接接頭的形狀和尺寸，檢測(cè)過程中可使用標(biāo)準(zhǔn)樣板和量規(guī)。目視檢測(cè)工作容易、直觀、方便、效率高。因此，應(yīng)對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的所有可見焊縫進(jìn)行目視檢測(cè)。對(duì)于結(jié)構(gòu)龐大，焊縫種類或形式較多的焊接結(jié)構(gòu)，逐次檢查。檢測(cè)的項(xiàng)目：（1）焊后清理質(zhì)量 所有焊縫及其邊緣，應(yīng)無焊渣、飛濺及阻礙外觀檢查附著物。（2）焊接缺陷檢驗(yàn) 在整條焊縫和熱影響區(qū)附近應(yīng)無裂紋、夾渣、焊瘤、燒穿等缺陷，氣孔、咬邊應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。（3）幾何形狀檢查 重點(diǎn)檢查焊縫與母材連接處及焊縫形狀和尺寸急劇變化部位。（4）焊接的傷痕

33、補(bǔ)焊 重點(diǎn)檢查裝配拉筋板拆除的部位，勾釘?shù)蹩ê附拥牟课?、母材引弧部位、母材機(jī)械劃傷部位等。表7-1對(duì)接焊縫外觀質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目和要求序號(hào)項(xiàng)目說明、圖示質(zhì)量等級(jí)焊縫類型ABCD1表面氣孔 1不允許可視面不允許，非可視面允許單個(gè)小的氣孔，氣孔直徑0.25t1.5。232飛濺（焊滴附著） 1不允許可視面不允許有飛濺，非可視面在100×50范圍內(nèi)，Ø1以上的飛濺數(shù)量不超過一個(gè)。233裂紋在焊縫金屬和熱影響區(qū)內(nèi)的裂紋1不允許234弧坑縮孔 1不允許2不允許1）0.5t3之間，弧坑深度h0.2； 2） t3，弧坑深度h0.1t2。8 設(shè)計(jì)小結(jié) 兩周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢

34、驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過程中，與同學(xué)分工設(shè)計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。 課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程.”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義.我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ). 通過這次課程設(shè)計(jì)，本人在多方面都有所提高。通過這次課程設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際

35、知識(shí)進(jìn)行一次化工容器設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作能力，鞏固與擴(kuò)充了化工容器設(shè)計(jì)等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握化工容器設(shè)計(jì)的方法和步驟，掌握化工容器設(shè)計(jì)的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定設(shè)計(jì)步驟，了解了化工容器的基本結(jié)構(gòu)，提高了計(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。 在這次設(shè)計(jì)過程中，體現(xiàn)出自己單獨(dú)設(shè)計(jì)化工容器的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。由于本人的設(shè)計(jì)能力有限，在設(shè)計(jì)過程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師們多多指教,我十分

36、樂意接受你們的批評(píng)與指正，本人將萬分感謝。9 附錄附錄一 SW6計(jì)算說明書鋼制臥式容器計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì) 算 條 件 簡 圖設(shè)計(jì)壓力 p1.6MPa設(shè)計(jì)溫度 t50筒體材料名稱Q345R封頭材料名稱Q345R封頭型式橢圓形筒體內(nèi)直徑 Di1700mm筒體長度 L6000mm筒體名義厚度 dn10mm支座墊板名義厚度 drn8mm筒體厚度附加量 C1.3mm腐蝕裕量 C11mm筒體焊接接頭系數(shù) F1封頭名義厚度 dhn10mm封頭厚度附加量 Ch1.3mm鞍座材料名稱Q235-B鞍座寬度 b200mm鞍座包角 120°支座形心至封頭切線距離 A445mm鞍座高度

37、 H250mm地震烈度 低于七度內(nèi)壓圓筒校核計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011 計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 Pc 1.60MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C內(nèi)徑 Di 1700.00mm材料 Q345R ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 189.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 189.00MPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 345.00MPa鋼板負(fù)偏差 C1 0.30mm腐蝕裕量 C2 1.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = 7.23mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 8.70mm名義厚度 dn

38、 = 10.00mm重量 2530.20Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型 液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT = 1.25P = 2.0000 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 sTsT£ 0.90 ss = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 sT = = 196.40 MPa校核條件 sT£ sT校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力 Pw= = 1.92462MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 157.12MPastf 189.00MPa校核條件stf st結(jié)論 合格左封頭計(jì)算計(jì)算單位 中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.

39、3-2011 計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力 Pc 1.60MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C內(nèi)徑 Di 1700.00mm曲面深度 hi 425.00mm材料 Q345R (板材)設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 189.00MPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 189.00MPa鋼板負(fù)偏差 C1 0.30mm腐蝕裕量 C2 1.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值 PT = 1.25Pc= 2.0000 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力stsT£ 0.90 ss = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力sT = = 195.90M

40、Pa校核條件sT£ sT校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 1.0000計(jì)算厚度 dh = = 7.21mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 8.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名義厚度 dnh = 10.00mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 251.62 Kg壓 力 計(jì) 算最大允許工作壓力 Pw= = 1.92953MPa結(jié)論 合格右封頭計(jì)算計(jì)算單位 中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011 計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力 Pc 1.60MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C內(nèi)徑 Di 1700.00mm曲

41、面深度 hi 425.00mm材料 Q345R (板材)設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 189.00MPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 189.00MPa鋼板負(fù)偏差 C1 0.30mm腐蝕裕量 C2 1.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值 PT = 1.25Pc= 2.0000 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力stsT£ 0.90 ss = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力sT = = 195.90MPa校核條件sT£ sT校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 1.0000計(jì)算厚度 dh = = 7.21mm有效厚

42、度 deh =dnh - C1- C2= 8.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名義厚度 dnh = 10.00mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 251.62 Kg壓 力 計(jì) 算最大允許工作壓力 Pw= = 1.92953MPa結(jié)論 合格臥式容器（雙鞍座）計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì) 算 條 件簡 圖 計(jì)算壓力 pC1.6MPa 設(shè)計(jì)溫度 t50 圓筒材料Q345R 鞍座材料Q235-B 圓筒材料常溫許用應(yīng)力 s189MPa 圓筒材料設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力st189MPa 圓筒材料常溫屈服點(diǎn) ss345MPa 鞍座材料許用應(yīng)力 ssa147MPa 工作時(shí)物料密度 0.79kg

43、/m3 液壓試驗(yàn)介質(zhì)密度 1000kg/m3 圓筒內(nèi)直徑Di1700mm 圓筒名義厚度 10mm 圓筒厚度附加量 1.3mm 圓筒焊接接頭系數(shù) 1 封頭名義厚度 10mm 封頭厚度附加量 Ch1.3mm 兩封頭切線間距離 6050mm 鞍座墊板名義厚度 8mm 鞍座墊板有效厚度 8mm 鞍座軸向?qū)挾?b200mm 鞍座包角 120° 鞍座底板中心至封頭切線距離 A445mm 封頭曲面高度 425mm 試驗(yàn)壓力 pT2MPa 鞍座高度 H250mm腹板與筋板組合截面積 0mm2 腹板與筋板組合截面斷面系數(shù)0mm3 地震烈度<7圓筒平均半徑 Ra 855mm 物料充裝系數(shù) 0.9一

44、個(gè)鞍座上地腳螺栓個(gè)數(shù)2地腳螺栓公稱直徑0mm地腳螺栓根徑0mm鞍座軸線兩側(cè)的螺栓間距0mm地腳螺栓材料支 座 反 力 計(jì) 算 圓筒質(zhì)量(兩切線間)2551.36kg 封頭質(zhì)量(曲面部分)248.823kg 附件質(zhì)量400kg 封頭容積(曲面部分)6.4311e+08mm3 容器容積(兩切線間)V = 1.50185e+10mm3 容器內(nèi)充液質(zhì)量工作時(shí), 10.6782壓力試驗(yàn)時(shí), = 15018.5kg 耐熱層質(zhì)量0kg總質(zhì)量工作時(shí), 3459.68壓力試驗(yàn)時(shí), 18467.5kg單位長度載荷5.13044 27.3859N/mm支座反力16973.2 90601.690601.6N筒 體 彎

45、 矩 計(jì) 算圓筒中間處截面上的彎矩工作時(shí)= 1.66262e+07壓力試驗(yàn)= 8.87496e+07N·mm支座處橫截面彎矩操作工況： -448891壓力試驗(yàn)工況： -2.39615e+06N·mm系 數(shù) 計(jì) 算K1=0.106611K2=0.192348K3=1.17069K4=K5=0.760258K6=0.0148356K6=0.0121948K7=K8=K9=0.203522C4=C5=筒 體 軸 向 應(yīng) 力 計(jì) 算軸向應(yīng)力計(jì)算操作狀態(tài) 79.4532 78.8314MPa -0.832554 -0.116862MPa水壓試驗(yàn)狀態(tài) -4.44186 -0.6238MPa 102.72 99.4008MPa應(yīng)力校核許用壓縮應(yīng)力0.0009621