過程設(shè)備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-45m液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué) 院： 化工 </p><p>　　專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 </p><p>　　題 目： 45M3液氨儲(chǔ)罐

2、設(shè)計(jì) </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱: </p><p>　　2012年01月3日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　學(xué) 院： 化工 </p><

3、p>　　專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目： 45M3液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì) </p><

4、;p>　　起 迄 日 期： </p><p>　　課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 校內(nèi) </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　系 主 任： </p><p>　　課 程 設(shè)

5、 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　壓力容器的用途十分廣泛。它是在石油化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門都起著重要作用的設(shè)備。壓力容器一般由筒體、封頭、法蘭、密封元件

6、、開孔和接管、支座等六大部分構(gòu)成容器本體。此外，還配有安全裝置、表計(jì)及完成不同生產(chǎn)工藝作用的內(nèi)件。壓力容器由于密封、承壓及介質(zhì)等原因，容易發(fā)生爆炸、燃燒起火而危及人員、設(shè)備和財(cái)產(chǎn)的安全及污染環(huán)境的事故。目前，世界各國均將其列為重要的監(jiān)檢產(chǎn)品，由國家指定的專門機(jī)構(gòu)，按照國家規(guī)定的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施監(jiān)督檢查和技術(shù)檢驗(yàn)。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)目的主要是使用國家最新壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，掌握典型過程設(shè)備設(shè)計(jì)

7、的全過程；掌握查閱和綜合分析文獻(xiàn)資料的能力，進(jìn)行設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)方案的可行性研究和論證；掌握電算設(shè)計(jì)計(jì)算，要求設(shè)計(jì)思路清晰，計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，且正確掌握計(jì)算機(jī)操作和專業(yè)軟件的使用；掌握工程圖紙的計(jì)算機(jī)繪圖。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 工藝設(shè)計(jì) …………………………………………………………1</p><p>

8、;　　1.1存儲(chǔ)量…………………………………………………………1</p><p>　　1.2設(shè)備的選型及輪廓尺寸………………………………………1</p><p>　　2筒體及封頭設(shè)計(jì) …………………………………………………2</p><p>　　2.1材料的選擇……………………………………………………2</p><p>　　2.2筒體壁厚設(shè)計(jì)

9、計(jì)算……………………………………………2</p><p>　　2.3封頭壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………3</p><p>　　3接管及接管法蘭設(shè)計(jì) ……………………………………………4</p><p>　　3.1接管尺寸選擇…………………………………………………4</p><p>　　3.2管口表及連接標(biāo)準(zhǔn)…………………………

10、…………………4</p><p>　　3.3接管法蘭的選擇………………………………………………5</p><p>　　3.4墊片的選擇……………………………………………………6</p><p>　　3.5緊固件的選擇…………………………………………………7</p><p>　　4人孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………8<

11、/p><p>　　4.1密封面的選擇…………………………………………………8</p><p>　　4.2人孔的設(shè)計(jì)……………………………………………………8</p><p>　　4.3核算開孔補(bǔ)強(qiáng)…………………………………………………9</p><p>　　5支座的設(shè)計(jì) ………………………………………………………12</p><

12、;p>　　5.1支座的選擇……………………………………………………12</p><p>　　5.2支座的位置……………………………………………………13</p><p>　　6液面計(jì)及安全閥選擇……………………………………………14</p><p>　　7總體布局……………………………………………………………14</p><p>　　8

13、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及焊條的選擇……………………………………14</p><p>　　9強(qiáng)度校核……………………………………………………………17</p><p>　　10參考文獻(xiàn) …………………………………………………………35</p><p><b>　　工藝設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　存儲(chǔ)量<

14、/b></p><p>　　盛裝液化氣體的壓力容器設(shè)計(jì)存儲(chǔ)量</p><p>　　式中：W——儲(chǔ)存量，t；</p><p><b>　　——裝載系數(shù)；</b></p><p>　　V——壓力容器容積；</p><p>　　——設(shè)計(jì)溫度下的飽和溶液的密度，；</p><p&

15、gt;<b>　　根據(jù)設(shè)計(jì)條件=</b></p><p>　　設(shè)備的選型及輪廓尺寸</p><p>　　粗略計(jì)算內(nèi)徑： </p><p><b>　　一般 ，取</b></p><p><b>　　得，圓整得： </b></p><p>　

16、　選用EHA橢圓封頭，查《EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積及容積表》可得：深度，內(nèi)表面積，容積</p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p><b>　　，圓整得: </b></p><p><b>　　誤差</b></p><p>　　所以，筒體的公稱直徑,長度</

17、p><p><b>　　筒體及封頭設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　材料的選擇</b></p><p>　　液氯屬于高危害性的介質(zhì)，但其腐蝕性小,使用溫度為，根據(jù)《壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)》中鋼板的使用條件，選擇16MnR鋼板作為制造筒體和封頭材料。</p><p><b>　　筒體壁厚設(shè)計(jì)計(jì)

18、算</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)壓力</b></p><p>　　液氯儲(chǔ)罐的工作溫度-20℃——40℃，故選取設(shè)計(jì)溫度t=50℃，由《壓力容器介質(zhì)手冊(cè)》【1】查的，該溫度下的絕對(duì)飽和蒸汽壓為1.432MPa。在本次設(shè)計(jì)中的液氯儲(chǔ)罐上裝有安全閥，通常認(rèn)為設(shè)計(jì)壓力為工作壓力的1.05——倍，所以設(shè)計(jì)壓力。</p><p>&

19、lt;b>　　液柱靜壓力</b></p><p>　　由《某些無機(jī)物重要物理性質(zhì)表》【1】查的，液氯的密度為，內(nèi)徑由《各地區(qū)重力加速度表》查的太原地區(qū)的，則根據(jù)公式可得</p><p><b>　　計(jì)算壓力</b></p><p>　　因?yàn)?，所以可忽略靜壓力的影響。即</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度下材料

20、的許用應(yīng)力</p><p>　　為，假設(shè)筒體厚度為，由《鋼板許用應(yīng)力表》可得的</p><p><b>　　焊接接頭系數(shù)</b></p><p>　　本次液氯儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)采用雙面焊對(duì)接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接接頭，100%無損檢測(cè)，所以。</p><p><b>　　內(nèi)壓容器的計(jì)算厚度</b>&

21、lt;/p><p>　　根據(jù)內(nèi)壓容器的計(jì)算厚度公式【2】： </p><p>　　在之間，故假設(shè)是成立的。</p><p><b>　　取腐蝕裕量， 。</b></p><p>　　由《常用鋼板厚度負(fù)偏差表》可查的，在的鋼板標(biāo)準(zhǔn)下的負(fù)偏差。</p><p>　　查《鋼板厚度的常用規(guī)格表》，將其圓整為，

22、即名義厚度的鋼板。</p><p><b>　　封頭壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的計(jì)算厚度</p><p>　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的計(jì)算厚度公式【2】： </p><p><b>　　取腐蝕裕量，</b></p><p>　　由《常用鋼板厚度負(fù)偏

23、差表》可查的，在的鋼板標(biāo)準(zhǔn)下的負(fù)偏差。</p><p>　　查《鋼板厚度的常用規(guī)格表》，將其圓整為，即名義厚度的鋼板，可見標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭與筒體等厚。</p><p><b>　　接管及接管法蘭設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　接管尺寸選擇</b></p><p>　　液氯進(jìn)、出口接管和空氣進(jìn)

24、、出口接管選用補(bǔ)強(qiáng)管。查《化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)》【3】得：</p><p><b>　　圖3.1 補(bǔ)強(qiáng)管</b></p><p>　　表3.1補(bǔ)強(qiáng)管的尺寸表【3】</p><p>　　表3.2 液位計(jì)接口、壓力計(jì)接口、人孔接管尺寸表</p><p><b>　　管口表及連接標(biāo)準(zhǔn)</b>&l

25、t;/p><p><b>　　表3.3 管口表</b></p><p><b>　　接管法蘭的選擇</b></p><p>　　圖3.2 接管法蘭結(jié)構(gòu)</p><p>　　表3.4 接管法蘭結(jié)構(gòu)尺寸表【3】</p><p>　　表3.5 接管法蘭標(biāo)記</p>

26、<p><b>　　墊片的選擇</b></p><p>　　墊片選用石棉橡膠墊片，查HG/T 20606-1997《鋼制管法蘭用非金屬平墊片》，得：</p><p>　　表3.6 墊片尺寸表【3】</p><p><b>　　緊固件的選擇</b></p><p>　　查HG 20613

27、-97 《鋼制管法蘭用緊固件》得螺柱的長度和平墊圈尺寸：</p><p>　　表4 螺栓及墊片【3】</p><p><b>　　人孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　密封面的選擇</b></p><p>　　由于本次設(shè)計(jì)的介質(zhì)是高度危害的，所以本次設(shè)計(jì)采用凹凸法蘭密封面（MFM）。

28、</p><p><b>　　人孔的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力為1.466MPa，根據(jù)《鋼制人孔和手孔》【3】，采用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔。</p><p>　　該人孔標(biāo)記為：人孔 </p><p>　　表4.1 人孔結(jié)構(gòu)尺寸【3】</p><p><b

29、>　　核算開孔補(bǔ)強(qiáng)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)人孔的公稱外徑為，所以進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。 </p><p>　　4.3.1 圓柱開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積A</p><p>　　由《鋼板許用應(yīng)力表》可知厚度為厚度的低合金鋼在時(shí)的。由《鋼管許用應(yīng)力表》可知厚度為厚度的低合金鋼在時(shí)的。</p><p>　　由強(qiáng)度消弱系數(shù)計(jì)算公式得

30、：</p><p>　　鋼管厚度負(fù)偏差，腐蝕裕量厚度</p><p><b>　　接管有效厚度</b></p><p><b>　　開孔直徑</b></p><p>　　圓柱開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積：</p><p>　　4.3.2 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的補(bǔ)強(qiáng)面積</p>

31、<p>　　有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的寬度B</p><p>　　有效不強(qiáng)范圍內(nèi)的寬應(yīng)B取二者中的較大值，其中,，顯然，所以。</p><p>　　有效補(bǔ)強(qiáng)范圍的外側(cè)高度</p><p>　　有效補(bǔ)強(qiáng)范圍的外側(cè)高度應(yīng)取二者中的較小值，其中，接管實(shí)際外伸高度為。小于接管實(shí)際外伸高度，所以。</p><p>　　有效補(bǔ)強(qiáng)范圍的內(nèi)側(cè)高度</p

32、><p>　　有效補(bǔ)強(qiáng)范圍的內(nèi)側(cè)高度應(yīng)取二者中的較小值，其中，接管實(shí)際內(nèi)伸高度設(shè)計(jì)為，接管實(shí)際內(nèi)伸高度小于，所以。</p><p>　　殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積</p><p>　　圓筒計(jì)算厚度，接管有效厚度</p><p>　　接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積</p><p><b>　　接

33、管計(jì)算厚度</b></p><p><b>　　根據(jù)公式</b></p><p><b>　　焊縫金屬面積</b></p><p>　　由于本次設(shè)計(jì)的儲(chǔ)罐是存放有毒介質(zhì)的，所以選用D類接頭形式進(jìn)行焊接， 因此，</p><p>　　有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的補(bǔ)強(qiáng)面積</p><

34、p><b>　　根據(jù)公式</b></p><p><b>　　補(bǔ)強(qiáng)圈的選取</b></p><p>　　因?yàn)?，所以需要另加補(bǔ)強(qiáng)，其補(bǔ)強(qiáng)面積為：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　，查表《 規(guī)定的補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸系列》應(yīng)選用的補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為，補(bǔ)強(qiáng)材料一般與

35、殼材料相同，可確定補(bǔ)強(qiáng)圈為： 。</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　支座的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　5.1 支座的選擇</b></p><p>　　5.1.1容器的自重及附件的質(zhì)量</p><p><

36、;b>　　筒體的質(zhì)量</b></p><p>　　由《EHA橢圓形封頭質(zhì)量》可知封頭質(zhì)量</p><p>　　由《回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔尺寸表》得人孔的總質(zhì)量為。</p><p>　　液氯進(jìn)口管、液氯出口管、安全閥接管質(zhì)量： </p><p>　　空氣進(jìn)口管、空氣出口管質(zhì)量：</p><p>　　由《

37、熱軋鋼管品種表》得所用鋼管的理論質(zhì)量</p><p>　　壓力表接管、液位計(jì)接管：</p><p><b>　　接管的總質(zhì)量</b></p><p><b>　　法蘭的總質(zhì)量</b></p><p>　　由《JB/T 4736-2002規(guī)定的補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸系列表》得，補(bǔ)強(qiáng)圈的質(zhì)量為。</p>

38、<p><b>　　其他的質(zhì)量</b></p><p><b>　　則容器的自重為</b></p><p>　　5.1.2 試驗(yàn)充滿水的質(zhì)量</p><p>　　由《水的重要物理性質(zhì)表》得時(shí)水的密度為，所以。</p><p>　　5.1.3 充滿液氯的質(zhì)量</p>&

39、lt;p>　　正常操作時(shí)的液氯質(zhì)量</p><p><b>　　。</b></p><p>　　查《JB/T4712.1-2007 容器支座》得：</p><p>　　圖4.1 鞍座的結(jié)構(gòu)</p><p>　　表4.1 鞍座的結(jié)構(gòu)尺寸表【4】</p><p><b>　　鞍座標(biāo)

40、記為： </b></p><p><b>　　5.2 支座的位置</b></p><p>　　因?yàn)榘白恢玫囊鬄?，并盡量使，綜合考慮選擇。</p><p><b>　　液面計(jì)及安全閥選擇</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用磁性液位計(jì)，普通型，壓力等級(jí)為1.6 Mpa。根據(jù)實(shí)際要

41、求，選用液位計(jì)的中心距為2000 mm。標(biāo)記 HG/T 21584-95 UZ 1.6M-2000-1.314 BF 321C。</p><p>　　根據(jù)公稱壓力PN=1.6和適用介質(zhì)，選擇型號(hào)為A41H-16C的安全閥。</p><p><b>　　總體布局</b></p><p>　　各種接管總體布局如圖7.1。</p>&l

42、t;p>　　圖7.1 接管布局圖</p><p>　　接管中心線間距500mm，接管與封頭間距740mm,與人孔間距1500mm，與焊縫距離不小于150mm,鞍座距封頭600mm。</p><p>　　焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及焊條的選擇</p><p>　　綜合考慮各種因素，針對(duì)本次設(shè)計(jì)儲(chǔ)存的介質(zhì)是高毒性介質(zhì)，所以本次設(shè)計(jì)的殼體A、B類焊接接頭應(yīng)為X型的如圖。而對(duì)于法

43、蘭與殼體、接管連接的接頭，應(yīng)采用全焊透接頭。</p><p>　　對(duì)于人孔、補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體的接頭選用，如圖</p><p>　　圖8.1 V型焊接接頭</p><p>　　圖8.2 接管與筒體的接頭</p><p>　　圖8.3 補(bǔ)強(qiáng)圈接頭形式</p><p>　　表8.1 焊條型號(hào)及牌號(hào)(JB/T 4709-20

44、07)</p><p><b>　　9 強(qiáng)度校核</b></p><p>　　注：帶#的材料數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)者給定的</p><p><b>　　10 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 《壓力容器介質(zhì)手冊(cè)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2005年3月</p><p>　　[2] 鄭

45、津洋等編，《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》（第二版），化學(xué)工業(yè)出版社，2005年7月</p><p>　　{3} 賀匡國主編，《化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年8月</p><p>　　[4] 董大勤等編，《壓力容器與化工設(shè)備使用手冊(cè)》，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2000年3月</p><p>　　[5] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，《壓力容器安全技術(shù)檢查規(guī)

46、程》，中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，1999年</p><p>　　[6] GB150-98《鋼制壓力容器》，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998年5月</p><p>　　[7] 蔡紀(jì)寧主編，《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程指導(dǎo)書》，化學(xué)工業(yè)出版社，2003年</p><p>　　[8] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，《壓力容器安全技術(shù)檢查規(guī)程》，中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，1999年</p>

47、<p>　　[9] 匡國柱主編，《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　壓力容器是涉及人民生命安全和財(cái)產(chǎn)安全的特種設(shè)備。為了確保壓力容器的質(zhì)量和安全，設(shè)計(jì)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。壓力容器設(shè)計(jì)是綜合專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用，例如：材料性能、容器的結(jié)構(gòu)、元件的受力分析、防腐蝕措施、容器制造與檢