2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p>  化工容器與設(shè)備課程設(shè)計(jì)</p><p>  2012年5月14日-18日</p><p><b>  目 錄</b></p><p>  第一章 設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇4</p><p>  1.3 設(shè)計(jì)壓力:4</p><p>  1.4 設(shè)計(jì)溫度:4</p>

2、<p>  1.5 主要元件材料的選擇:4</p><p>  1.5.1 筒體材料的選擇:4</p><p>  1.5.2 鞍座材料的選擇:4</p><p>  1.5.3 地腳螺栓的材料選擇:4</p><p>  第二章 設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5</p><p>  2.1 圓筒厚度的設(shè)計(jì)5

3、</p><p>  2.1.1 計(jì)算壓力Pc:5</p><p>  2.1.2 計(jì)算厚度:5</p><p>  2.2 封頭厚度的設(shè)計(jì)6</p><p>  2.2.1 封頭的設(shè)計(jì)厚度6</p><p>  2.2.2 有效厚度6</p><p>  2.3 筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4、6</p><p>  2.4 容積的計(jì)算7</p><p>  2.5 鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7</p><p>  2.5.1 估算鞍座的負(fù)荷:7</p><p>  2.5.2 支座反力8</p><p>  2.5.3 鞍座選擇8</p><p>  2.6 人孔的選擇9<

5、;/p><p>  2.7 接管、法蘭、墊片和螺栓的選擇9</p><p>  2.7.1 接管和法蘭9</p><p>  2.7.2 墊片10</p><p>  2.7.3 螺栓(螺柱)的選擇10</p><p>  第三章 容器強(qiáng)度的校核10</p><p>  3.1 水

6、壓試驗(yàn)應(yīng)力校核10</p><p>  3.2 筒體軸向彎矩計(jì)算11</p><p>  3.2.1圓筒中間彎矩計(jì)算11</p><p>  3.2.2 鞍座處橫截面的彎矩:12</p><p>  3.3 筒體軸向應(yīng)力計(jì)算及校核12</p><p>  3.3.1 圓筒中間橫截面上,由壓力及軸向彎矩引起的

7、軸向應(yīng)力13</p><p><b>  最高點(diǎn)處:13</b></p><p>  3.3.2 由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力13</p><p>  3.3.3 水壓試驗(yàn)狀態(tài)13</p><p>  3.4 筒體軸向應(yīng)力校核13</p><p>  3.5 筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力計(jì)

8、算與校核14</p><p>  3.6 筒體的周向應(yīng)力計(jì)算與校核14</p><p>  3.6.1 鞍座在橫截面最低點(diǎn)處周向應(yīng)力14</p><p>  3.6.2 鞍座角邊處的周向應(yīng)力15</p><p>  3.7 鞍座應(yīng)力計(jì)算與校核15</p><p>  3.7.1 腹板水平應(yīng)力及強(qiáng)度校核:15

9、</p><p>  3.7.2 鞍座有效斷面應(yīng)力校核15</p><p>  第四章 符號(hào)說明與參考文獻(xiàn)15</p><p><b>  緒 論</b></p><p><b> ?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)任務(wù):</b></p><p>  針對(duì)化工廠中常見的液氨儲(chǔ)罐,完成主體設(shè)備

10、的工藝設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備的選型設(shè)計(jì),繪制總裝配圖和零件圖,并編寫設(shè)計(jì)說明書。</p><p><b> ?。ǘ┰O(shè)計(jì)思想:</b></p><p>  綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)課程知識(shí),本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度,對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性,實(shí)用性,安全可靠性。各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn),這樣讓設(shè)計(jì)有章可循,并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求,合理地進(jìn)行設(shè)

11、計(jì)。</p><p><b> ?。ㄈ┰O(shè)計(jì)特點(diǎn):</b></p><p>  容器的設(shè)計(jì)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(shè)備通用零部件大都有標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)時(shí)可直接選用。本設(shè)計(jì)書主要介紹了液氨儲(chǔ)罐的筒體、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,低壓通用零部件的選用。</p><p>  各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn),這樣讓設(shè)

12、計(jì)有章可循,并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求,合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p><b>  設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇</b></p><p><b>  1.1、設(shè)計(jì)題目</b></p><p><b>  液氨儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>  1.2、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</b

13、></p><p><b>  1、筒體內(nèi)徑:</b></p><p><b>  2、計(jì)算壓力:</b></p><p><b>  3、設(shè)計(jì)溫度</b></p><p><b>  4、介質(zhì)密度: </b></p><p>

14、;  5、塔體與裙座采用對(duì)接焊,塔體焊接接頭系數(shù)φ=0.85</p><p><b>  1.3 設(shè)計(jì)壓力</b></p><p>  設(shè)計(jì)壓力取最大工作壓力的1.1倍,即</p><p><b>  1.4 設(shè)計(jì)溫度</b></p><p><b>  設(shè)計(jì)溫度為40</b>

15、</p><p>  1.5 主要元件材料的選擇</p><p>  1.5.1 筒體材料的選擇</p><p>  根據(jù)GB150-1998表4-1,選用筒體材料為低合金鋼16MnR(鋼材標(biāo)準(zhǔn)為GB6654)。16MnR適用范圍:用于介質(zhì)含有少量硫化物,具有一定腐蝕性,壁厚較大()的壓力容器。</p><p>  1.5.2 鞍座材料的選擇

16、</p><p>  根據(jù)JB/T4731,鞍座選用材料為Q235-B,其許用應(yīng)力</p><p>  1.5.3 地腳螺栓的材料選擇</p><p>  根據(jù)HG 20652-1998 選擇Q235-B, 其許用應(yīng)力</p><p><b>  設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>  2.1

17、 圓筒厚度的設(shè)計(jì)</p><p>  2.1.1 計(jì)算壓力Pc</p><p><b>  計(jì)算壓力:</b></p><p><b>  液柱靜壓力: </b></p><p><b>  ,</b></p><p>  故液柱靜壓力可以忽略,即<

18、;/p><p>  該容器需20%探傷,所以取其焊接系數(shù)為。</p><p>  圓筒的厚度在6~16mm范圍內(nèi),查GB150-1998中表4-1,可得:在設(shè)計(jì)溫度為40下,屈服極限強(qiáng)度, 許用應(yīng)力</p><p>  2.1.2 計(jì)算厚度</p><p><b>  利用中徑公式,</b></p><p

19、><b>  計(jì)算厚度: </b></p><p>  查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》表7-1知,鋼板厚度負(fù)偏差為0.25mm,而有GB150-1998中3.5.5.1知,當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm,且不超過名義厚度的6%時(shí),負(fù)偏差可以忽略不計(jì),故取。</p><p>  查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

20、規(guī)定》表7-5知,在無特殊腐蝕情況下,腐蝕裕量不小于1。本例取=2</p><p><b>  則筒體的設(shè)計(jì)厚度</b></p><p><b>  圓整后,取名義厚度</b></p><p><b>  筒體的有效厚度</b></p><p>  2.2 封頭厚度的設(shè)計(jì)<

21、;/p><p>  2.2.1 封頭的設(shè)計(jì)厚度</p><p>  查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》中表1,得公稱直徑</p><p>  選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,型號(hào)代號(hào)為EHA,根據(jù)GB150-1998中橢圓形封頭計(jì)算中式7-1計(jì)算:</p><p>  2.2.2 有效厚度</p><p><

22、b>  同上,取,。</b></p><p><b>  封頭的設(shè)計(jì)厚度:</b></p><p>  圓整后,取封頭的名義厚度 ,有效厚度</p><p><b>  封頭型記做 </b></p><p>  2.3 筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>

23、  2.3.1 筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):</p><p>  儲(chǔ)罐可分為立式儲(chǔ)罐、臥式儲(chǔ)罐和球式儲(chǔ)罐。在本設(shè)計(jì)中由于設(shè)計(jì)體積較小(約為)且設(shè)計(jì)壓力較?。ǎ?故可采用臥式圓筒形容器,方形和矩形容器大多在很小設(shè)計(jì)體積時(shí)采用,因其承壓能力較小且使用材料較多;而球形容器雖承壓能力強(qiáng)且節(jié)省材料,但制造較難且安裝內(nèi)件不方便;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,故選用圓筒形臥式容器。</p><p&

24、gt;  2.3.2 封頭的結(jié)構(gòu)尺寸:</p><p>  查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》中表B.1 EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積下表2:</p><p>  表2 :EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積</p><p><b>  其中</b></p><p><b>  2.4 容積的計(jì)

25、算</b></p><p><b>  由表D.1:</b></p><p>  一米高的容積的體積V為0.785/ </p><p>  2.5 鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>  2.5.1 估算鞍座的負(fù)荷</p><p>  該臥式容器采用雙鞍式支座,材料選用Q235-B。&

26、lt;/p><p>  估算鞍座的負(fù)荷: </p><p><b>  儲(chǔ)罐總質(zhì)量</b></p><p><b>  ——筒體的質(zhì)量</b></p><p>  ——單個(gè)封頭的質(zhì)量:查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》中表B.2

27、 EHA橢圓形封頭質(zhì)量,可知,</p><p><b>  ——充液質(zhì)量:, </b></p><p><b>  故操作時(shí):</b></p><p><b>  液壓試驗(yàn)時(shí):</b></p><p>  ——附件質(zhì)量:人孔質(zhì)量為302kg,其他接管質(zhì)量總和估為200kg,即&

28、lt;/p><p><b>  支座反力</b></p><p>  2.5.2 支座反力</p><p><b>  操作時(shí): , </b></p><p><b>  液壓試驗(yàn)時(shí):,</b></p><p>  故操作時(shí)支座反力: </p>

29、<p>  液壓試驗(yàn)時(shí)支座反力: </p><p>  2.5.3 鞍座選擇</p><p>  由此查JB4712.1-2007容器支座,選取輕型,焊制為BI,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:</p><p>  表3:鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸</p><p><b>  

30、2.6 人孔的選擇</b></p><p>  壓力容器人孔是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。人孔主要由筒節(jié),法蘭,蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個(gè)手柄。選用時(shí)應(yīng)綜合考慮公稱壓力,公稱直徑,工作溫度以及人,手孔的結(jié)構(gòu)和材料等諸多方面的因素。人孔的類型很多,選擇使用上有很大的靈活性。在此,考慮到人孔蓋直徑較大較重,可選用MFM型,A型蓋軸耳,公稱壓力為2.5MPa,公稱直徑為500mm

31、,H為280mm的回轉(zhuǎn)蓋對(duì)焊法蘭人孔。</p><p>  2.7 接管、法蘭、墊片和螺栓的選擇</p><p>  2.7.1 接管和法蘭</p><p>  材料:容器接管一般應(yīng)采用無縫鋼管,所以液體進(jìn)料口接管材料選擇無縫鋼管,采用無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)GB8163-87。材料為16MnR。</p><p>  結(jié)構(gòu):接管伸進(jìn)設(shè)備內(nèi)切成45度,可

32、避免物料沿設(shè)備內(nèi)壁流動(dòng),減少物料對(duì)壁的磨損與腐蝕。</p><p>  接管的壁厚要求:接管的壁厚除要考慮上述要求外,還需考慮焊接方法、焊接參數(shù)、加工條件、施焊位置等制造上的因素及運(yùn)輸、安裝中的剛性要求。一般情況下,管壁厚不宜小于殼體壁厚的一半。否則,應(yīng)采用厚壁管或整體鍛件,以保證接管與殼體相焊部分厚度的匹配。</p><p>  不需另行補(bǔ)強(qiáng)的條件:當(dāng)殼體上的開孔滿足下述全部要求時(shí),可不

33、另行補(bǔ)強(qiáng)。</p><p>  設(shè)計(jì)壓力小于或等于。</p><p>  兩相鄰開孔中心的距離應(yīng)不小于兩孔直徑之和的2倍。</p><p>  接管公稱外徑小于或等于。</p><p>  接管最小壁厚滿足以下要求。</p><p>  表3.1 接管最小壁厚要求</p><p>  因此熱

34、軋無縫鋼管的尺寸為。 鋼管理論重量為。取接管伸出長度為。</p><p>  管法蘭的選擇:根據(jù)平焊法蘭適用的壓力范圍較低(),選擇突面板式平焊管法蘭,標(biāo)記為:HG20592-1997法蘭RF(A)80-2.5,其中D=190,管法蘭材料鋼號(hào)(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)):20(GB711)。根據(jù)(歐洲體系)鋼制管法蘭、墊片、墊片、緊固件選配表(HG20614-1997)選擇:墊片型式為石棉橡膠板墊片(尚無標(biāo)準(zhǔn)號(hào)),密封面型式為突面

35、,密封面表面為密紋水線,緊固件型式為六角螺栓雙頭螺柱全螺紋螺柱。</p><p>  在離筒體底以上處安裝容器出料管,容器內(nèi)的管以彎管靠近容器底,這種方式用于臥式容器。出料口的基本尺寸以及法蘭與進(jìn)料口相同。</p><p>  進(jìn)出料接管滿足不另行補(bǔ)強(qiáng)的要求,所以不再另行補(bǔ)強(qiáng)。</p><p><b>  2.7.2 墊片</b></p

36、><p>  2.7.3 螺栓(螺柱)的選擇</p><p>  根據(jù)GB/T 5781選用相應(yīng)六角頭螺母,根據(jù)GB/T 41 GB/T 6170選用六角螺母</p><p><b>  容器強(qiáng)度的校核</b></p><p>  3.1 水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核</p><p>  3.1水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核

37、:</p><p><b>  試驗(yàn)壓力:</b></p><p><b>  圓筒的薄膜應(yīng)力</b></p><p><b>  合格</b></p><p>  3.2 筒體軸向彎矩計(jì)算</p><p>  3.2.1圓筒中間彎矩計(jì)算</p&g

38、t;<p>  筒體中間處截面的彎矩用下式計(jì)算:</p><p>  式中 ——鞍座反力,;</p><p>  ——橢圓封頭長軸外半徑,;</p><p>  ——兩封頭切線之間的距離,;</p><p>  ——鞍座與筒體一端的距離,;</p><p>  ——封頭短軸內(nèi)半徑,。</p>

39、<p><b>  其中:</b></p><p><b>  工作時(shí)支座反力</b></p><p>  壓力試驗(yàn)時(shí),圓筒中間處截面上的彎矩:</p><p>  3.2.2 鞍座處橫截面的彎矩</p><p>  壓力試驗(yàn)時(shí),鞍座處橫截面彎矩:</p><p&

40、gt;  3.3 筒體軸向應(yīng)力計(jì)算及校核</p><p>  3.3.1圓筒中間橫截面上,由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力:</p><p><b>  充滿水未加壓時(shí): </b></p><p><b>  加壓狀態(tài)時(shí): </b></p><p>  3.3.2由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力:&l

41、t;/p><p>  因鞍座平面上,即筒體未被封頭加強(qiáng),查JB/T 4731-2005表7-1可得K1=0.107,K2=0.192</p><p>  充滿水未加壓時(shí)鞍座橫截面軸向應(yīng)力:</p><p>  加壓狀態(tài)時(shí)鞍座橫截面軸向應(yīng)力:</p><p>  3.3.3水壓試驗(yàn)狀態(tài):</p><p> ?。幔┏錆M水未加壓

42、時(shí):</p><p><b>  合格</b></p><p><b>  b)加壓狀態(tài)時(shí):</b></p><p><b>  合格</b></p><p>  3.4 筒體軸向應(yīng)力校核</p><p>  因軸向許用臨界應(yīng)力由:</p>

43、<p><b>  由直線內(nèi)插法:</b></p><p><b>  合格</b></p><p>  3.5 筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力計(jì)算與校核</p><p>  因,所以圓筒在鞍座平面上無加強(qiáng)圈,查JB/T4731-2005表7-2得,其最大剪應(yīng)力位于靠近鞍座邊角處</p><p&

44、gt;  因圓筒 []=0.8 </p><p>  故有 , 故切向剪應(yīng)力校核合格</p><p>  3.6 筒體的周向應(yīng)力計(jì)算與校核</p><p>  3.6.1 鞍座在橫截面最低點(diǎn)處周向應(yīng)力</p><p>  因?yàn)閴|板的厚度6mm小于0.6倍的圓筒的厚度12mm,所以無墊板或者墊板不起作用,圓筒的有效寬度 ,當(dāng)容器焊在支座上

45、時(shí),取,查JB/4731-2005表7-3可得。因?yàn)?,由?nèi)差法得:</p><p>  鞍座在橫截面最低點(diǎn)處周向應(yīng)力</p><p>  3.6.2 鞍座角邊處的周向應(yīng)力</p><p>  鞍座角邊處的周向應(yīng)力</p><p><b>  周向應(yīng)力校核</b></p><p><b>

46、;  故周向應(yīng)力合格</b></p><p>  3.7 鞍座應(yīng)力計(jì)算與校核</p><p>  3.7.1 腹板水平應(yīng)力及強(qiáng)度校核</p><p><b>  由可得,水平分力</b></p><p>  計(jì)算高度,鞍座腹板厚度</p><p>  鞍座有效斷面平均應(yīng)力:</p

47、><p>  3.7.2鞍座有效斷面應(yīng)力校核</p><p>  —鞍座材料Q235-B的許用應(yīng)力</p><p>  故鞍座有效斷面應(yīng)力校核合格。</p><p><b>  符號(hào)說明與參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>  設(shè)計(jì)符號(hào)說明:</b></p>

48、<p><b>  英文字母</b></p><p>  ———容器的設(shè)計(jì)壽命,;</p><p><b>  ———貯罐內(nèi)徑,;</b></p><p>  ———鋼板的許用應(yīng)力,</p><p>  ———液氨的飽和蒸汽壓,</p><p>  ———鋼板厚度負(fù)

49、偏差, ;</p><p>  ———介質(zhì)的腐蝕裕量, ;</p><p><b>  希臘字母</b></p><p>  ———罐體計(jì)算厚度, ;</p><p>  ———罐體設(shè)計(jì)厚度, ;</p><p>  ———罐體的名義厚度, ;</p><p>  ———罐

50、體的有效厚度, ;</p><p><b>  ———圓整值,</b></p><p><b>  ———腐蝕速率,</b></p><p><b>  ———焊接接頭系數(shù)</b></p><p><b>  主要參考資料:</b></p>

51、<p>  1. 《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》第五版 刁與瑋 王立業(yè) 編著 2003.3;</p><p>  2. 《化工單元過程與設(shè)備設(shè)計(jì)》匡國柱 史啟才 主編;</p><p>  3.《化工制圖》華東化工學(xué)院制圖教研室編 人民教育出版社 1980;</p><p>  4.《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》參考資料;</p><p>  5

52、.《鋼制壓力容器》GB150-1998;</p><p>  6.《鋼制塔式容器》JB4710-1992;</p><p>  7. GB151-1999 《管殼式換熱器》1999年;</p><p>  8.《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 1999年</p><p>  另附液氨儲(chǔ)罐裝配圖(A1)</p>

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