課程設(shè)計(jì)液溴儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)題目：液溴儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)老師：儲(chǔ)罐內(nèi)徑：1.6熔點(diǎn)：-7.2℃沸點(diǎn)：58.78℃目錄...............................................................................................11................................................................................................11................................................................................................11...........................................................................................................11...............................................................................11...........................................................................................11本設(shè)計(jì)是為德州地區(qū)的工廠設(shè)計(jì)一液溴儲(chǔ)罐。綜合考慮了德州的環(huán)境條件，液溴的物理化學(xué)性質(zhì)等因素，結(jié)合給定的工藝參數(shù)，對(duì)儲(chǔ)罐的筒體、封頭、人孔接管、人孔補(bǔ)強(qiáng)、接管、管法蘭、液位計(jì)、鞍座、焊接形式進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選擇。并用SW6軟件進(jìn)行了校核。校核結(jié)果表明，所做設(shè)計(jì)結(jié)果正確、無(wú)誤。（12007.3（2GB150-2011（3GB6654-1996（4JB/T4737-95（5NB/T47022-2012（6NB/T47023-2012（7NB/T47024-2012（8GB/T3985（9NB/T47020-2012（10JB/T4712.1-2007（HG/T21514-2005（12HG/T21518-2005（13JB/T4736-2002（14HG/T21590-951干旱多風(fēng)回暖快，夏季炎熱多雨，秋季涼爽多晴天，冬季寒冷少雪多干燥，具有12.9溫43.4℃（1955年7月23-27℃（1958年1月15日2083月29日到10月24225547.5毫米，東部多于西部，南部多于北部。降水量的時(shí)間分配以7月最多，德州市平均降水量190毫米，1月最少只有3.5毫米。按季節(jié)分，春季占有12.8%，夏季高達(dá)67.7%，秋季占16.9%，冬季只占2.6%。根據(jù)德州的天氣情況，確定儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)溫度為-30℃—45℃。已知夏季最高溫度時(shí)物料的飽和蒸汽壓為1.6MPa，所以設(shè)計(jì)取壓力p1.11.61.76液柱靜壓力估算為：ph4靜ρ：液溴密度，3g：重力加速度，9.8kg/s2h：臥式容器液柱最大高度，估值為筒體公稱直徑，2.2m2.3.1液溴的性質(zhì)20很活潑，與氯氣相似，但是稍弱，溴化物中的溴離子可以用游離態(tài)的氯來(lái)驅(qū)出；它是一種強(qiáng)氧化劑，遇砷、銻放出火花而化合；與氫的親和力甚強(qiáng)；與有機(jī)物混2質(zhì)具有極強(qiáng)烈的毒性和腐蝕性。表2-1液溴的物理性質(zhì)中文名化學(xué)式分子量熔點(diǎn)液溴沸點(diǎn)密度58.78℃3.1193深紅棕色4.162159.832-7.2顏色溶解度2.3.2筒體、封頭的選材根據(jù)液溴的物性和設(shè)計(jì)溫度在-30℃—45℃之間、設(shè)計(jì)壓力為1.76MPa，由術(shù)角度考慮，20R和16MnR都可行。但從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)說(shuō)，20R價(jià)格便宜，比較適合。因此選用20R鋼板作為制造筒體、封頭的材料。20R\20G是以前的工藝標(biāo)準(zhǔn)是：GB6654GB713-86Q245R是現(xiàn)在的新牌號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)是：GB713-2008二者其實(shí)是一樣的材質(zhì)，僅僅是名稱不一樣。2.3.3筒體、封頭的結(jié)構(gòu)方便，而且承壓能力較好，因此這類容器應(yīng)用最廣。3為無(wú)折邊與折邊兩種。平板封頭根據(jù)它與筒體連接方式不同也有多種結(jié)構(gòu)。[2]大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前節(jié)約，平板封頭用材最多。因此，從強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。3已知的工藝參數(shù)為：公稱直徑：Di=2200mm設(shè)計(jì)壓力：Pc=1.76MPa選用20R，工作溫度-30℃—45℃，查《鋼板許用應(yīng)力表》得[]133MPta焊接接頭采用V坡口雙面焊接,采用全部無(wú)損檢測(cè),其焊接接頭系數(shù)由焊接接頭系數(shù)表查得φ=1.00。估計(jì)鋼板厚度在8~25之間，所以鋼板負(fù)偏差由《鋼板厚度負(fù)偏差表》查得C1=0.8mm；液溴為強(qiáng)腐蝕性，采用內(nèi)襯四氟乙烯方法，內(nèi)部腐蝕忽略不計(jì)，腐蝕裕量由殼體、封頭腐蝕裕量表查得C2=1mm。液溴儲(chǔ)罐是內(nèi)壓薄壁容器，按公式計(jì)算筒體的設(shè)計(jì)厚度為：PD.C17.11eI]Pdten=18mm采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭a:b=2:1，各參數(shù)與筒體相同。封頭的設(shè)計(jì)厚度：.PDCeI]Pd2ten=18mm，可見(jiàn)和筒體等厚。查標(biāo)準(zhǔn)《橢圓形封頭》JB/T4737-95，得下表：表3-1橢圓封頭各項(xiàng)參數(shù)公稱直徑曲面高度直邊高度h2/mm40內(nèi)表面積容A/m2積質(zhì)m/kg911.31量厚度/mmDN/mm2200h1/mm600V/m3186.54534.9905先按公式確定水壓試驗(yàn)時(shí)的壓力P為：t4P1.25P1.251.762.2a2.2tet]P1.25Ptct水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力為PDI161.5IEIe235MP查表得厚度為16mm的16MnR鋼板的鋼材屈服極限故在常溫水壓試驗(yàn)時(shí)的許用應(yīng)力為：sa0.90.90.8235169.2MPsa故因此筒體滿足水壓試驗(yàn)時(shí)的強(qiáng)度要求st54.1.1法蘭類型的選擇蘭為整體法蘭[3]。下表為兩種法蘭的參數(shù)。表4-1平焊法蘭和對(duì)焊法蘭標(biāo)準(zhǔn)分類適用壓力/MPa適用溫度/℃適用直徑/mm甲型乙型0.25~1.60.25~4.00.6~6.4-20~300-20~350-20~45300~2000300~3000300~3000平焊法蘭長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭由于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力為1.76MPa，公稱直徑為2200mm。所以選用法蘭的公稱壓力PN為2.5MPa。根據(jù)上表，甲型平焊法蘭的適用壓力和適用直徑不符合，NB/TPN為2.5MPa的適用直徑?jīng)]有達(dá)到2200mm，所以，選用長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭。4.1.2法蘭密封面的選擇狀。下表為各種密封面比較表4-2密封面比較·優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方不易壓緊，密封性PN<2.5MPa，介質(zhì)平面形便，便于防腐襯里差壓力較高場(chǎng)合無(wú)毒≤800，PN≤6.4MPa凹凸面/結(jié)構(gòu)制造復(fù)雜，更換困難榫槽面其他良好密封性/適合壓力較高不易加工/密封面。4.1.3墊片、螺栓的選擇條件。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)NB/T47020-2012中法蘭、墊片、螺柱、螺母材料匹配表，選用墊6片材料為橡膠石棉板。螺栓材料為30CrMoA4.1.4法蘭最終選擇NB/T47023-2012中公稱壓力為2.5MPa，公稱直徑為2200mm的法蘭表4-3選用法蘭的結(jié)構(gòu)及尺寸（公稱壓力）對(duì)接筒體最小法蘭/mm螺柱公稱直徑DN/mmαδ規(guī)數(shù)厚度DDDDDδHhαδRd1234格量δ112u/mm19027262525252020290906328206615M824222002334507226表4-4選用法蘭質(zhì)量數(shù)據(jù)公稱直徑DN/mm法蘭質(zhì)量/kg襯環(huán)質(zhì)量/kg平面凸凹面榫槽面平面凸面凹面榫面槽面面面22002021.2057.2043.2047.2053.20.42.27.32.37.5951718205則，選用法蘭的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記為：法蘭C-T2200-2.5/52-320NB/T47020-20124.2.1人孔的選擇人孔是壓力容器檢修的重要入口，也是壓力容器設(shè)計(jì)的重要組成部分。人[4]孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個(gè)手柄。綜合考慮到公稱壓力2.5MPa，工作溫度為45℃及手孔材結(jié)果和材料等因素，查找標(biāo)準(zhǔn)《鋼制人孔和手孔的類型和技術(shù)條件》和《回旋蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔》確定人孔。選用等長(zhǎng)雙頭螺柱，墊圈選用非金屬墊片中的石棉橡膠板，其他數(shù)據(jù)如下表所示：表4-5所選人孔的參數(shù)密封面形式及代號(hào)公稱直徑DN/mm450公稱壓力PN/MPa2.5人孔材料16R墊片材料名稱回旋蓋帶頸對(duì)突面RF普通石7焊法蘭人孔棉橡膠表4-6所選人孔尺寸表螺螺質(zhì)量dsdD112bbb2ABLd柱母螺柱數(shù)量1ow(kg)48012456670600250126424446375175250242040M332170246則人孔標(biāo)記為：人孔ⅢS-35CM(NM-XB350)A450-2.5HG/T21518-20054.2.2人孔補(bǔ)強(qiáng)的確定本設(shè)計(jì)選用人孔筒節(jié)內(nèi)徑為內(nèi)徑484mm，外徑為760mm，補(bǔ)強(qiáng)圈厚度按下式估算。d1.8e補(bǔ)DD21考慮到人孔筒節(jié)有一定的腐蝕余量，故補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為JB/T4736-2002得補(bǔ)強(qiáng)圈質(zhì)量為。26mm。查標(biāo)準(zhǔn)4.3.1支座的選擇A型和B這種支座在與容器殼壁連接處會(huì)造成嚴(yán)重的局部應(yīng)力，故只適合用于小型設(shè)備。因此，選用鞍式支座作為儲(chǔ)罐的支座。[5]4.2.2鞍座的選用原則（1）雙鞍座臥式容器的受力狀態(tài)可簡(jiǎn)化為受均布載荷的外伸梁，由材料力學(xué)知，當(dāng)外伸長(zhǎng)度A=0.207L，跨度中央的彎矩與支座截面處的彎矩絕對(duì)值相等，所以一般近似取A0.2L，其中LA為鞍座中心線至封頭切線間距離。（2）當(dāng)鞍座臨近封頭時(shí)，則封頭對(duì)支座處筒體有加強(qiáng)剛性的作用。為了充分利用這一加強(qiáng)效應(yīng)，在滿足A0.2L下應(yīng)盡量使A0.5R。04.2.3鞍座負(fù)荷計(jì)算儲(chǔ)罐重質(zhì)量計(jì)算式如下：8m=m+m+m+m1234式中：m為罐體質(zhì)量，kg；m為封頭質(zhì)量，kg；m為液溴質(zhì)量，kg；m為附件質(zhì)量，。1234（1）罐體質(zhì)量m1DN=2200mm，δ=18mm的筒節(jié)，每米質(zhì)量為q=1000kg/m，故1mqL4.8480011（2）封頭質(zhì)量m2DN=2200mm=18mm，直邊高度為，每米質(zhì)量為q=900kg/m，故2mq22180022（3）液氨質(zhì)量m3mV3式中：α為裝料系數(shù)，取0.7；V為儲(chǔ)罐容積，m；γ為液溴密度，3119kg/m23VVV22.004.84.52425.715m2m0.725.715311956143kg3（4）附件質(zhì)量m4人孔質(zhì)量為，其他接管綜合按300kg計(jì)，故m5464設(shè)備總質(zhì)量為：m=m+m+m+m=4800+1800+56143+546=63289kg12mg34632899.8QN310KN22每個(gè)鞍座只承受316KN負(fù)荷，所以選用輕型帶墊板、包角為120的鞍座。o表4-7型式特征包角型式焊制墊板有筋板數(shù)輕型A1206表4-8支座尺寸（DN=2200mm）底板腹板δ210筋板b2允許載荷Q鞍座高度l1b1δ114lb3δ33435KN250墊板b417202402652082908螺栓配置e間距l(xiāng)螺孔d螺紋孔長(zhǎng)l鞍座質(zhì)量弧長(zhǎng)2800δ41010015202234kg50024M2040外伸長(zhǎng)度A0.2L，，筒體長(zhǎng)為4400mm，則：A0.22200440mm則兩鞍座間距為：9l440044023660mm鞍座標(biāo)記為：JB/T4712.1-2007，支座A2400-F在一起?，F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，有反射式玻璃板液面計(jì)、反射式防霜液面計(jì)、透光式板式液面計(jì)和磁性液面計(jì)。根據(jù)選用表選用：選用反射式玻璃板液面計(jì)，公稱壓力PN4.0MPa，具體參數(shù)如下表：表4-9反射式玻璃板液面計(jì)基本參數(shù)及尺寸加熱蒸汽重量管接口間底部配底部配液面計(jì)公稱長(zhǎng)度透光尺寸透光總長(zhǎng)度L×14mm節(jié)數(shù)L/mmL/mm12距/mm閥門53.7螺塞51.751450260×1414601420則液面計(jì)標(biāo)記：液面計(jì)AⅠ-1450V(P)18mm×3mm，管法蘭HG20592法蘭SO20-2.5RF16MnR4.5.1液溴進(jìn)出料管采用?57mm×6mm無(wú)縫鋼管。進(jìn)料管的一端切成45°，伸入出罐內(nèi)少許。配用具有凸面的帶頸平焊法蘭，法蘭標(biāo)記為：HG20592法蘭PL50-2.5RF16MnR。4.5.2排污管料的截止閥J41W-25和與之匹配的管法蘭HG20592法蘭PL50-2.5RF16MnR。4.5.3安全閥接口管安全閥接口管尺寸由安全閥泄放量決定。本儲(chǔ)罐采用?32mm×4mm的無(wú)縫鋼管，管法蘭HG20592法蘭PL25-2.5RF16MnR。105.1.1筒體切向應(yīng)力計(jì)算查得、K0.401K0.88034KF3R則：14.42me5.1.2封頭切向應(yīng)力計(jì)算KF4R6.5616.2hmeK