容器設(shè)計(jì)過程裝備課程設(shè)計(jì)書

1 容器設(shè)計(jì)過程裝備課程設(shè)計(jì)書 第一章 設(shè)計(jì)思路 （ 1）設(shè)計(jì)特點(diǎn) 綜合運(yùn)用所學(xué)的過程設(shè)備設(shè)計(jì)的知識(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)用性和安全可 靠性。各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都正確考慮了行業(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，并且考慮到了結(jié)構(gòu)方面的要求，合理進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （ 2） 設(shè)計(jì)特點(diǎn) 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)書主要介紹了氣罐的筒體、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算，低壓通用零部件的選用。 第二 章 主要材料、焊縫結(jié)構(gòu)和探傷 （ 1）材料的選擇 容器介質(zhì)為空氣，為無腐蝕介質(zhì)，儲(chǔ)罐選用碳素結(jié)構(gòu)鋼，且設(shè)計(jì)壓力為 M P a 范圍內(nèi)，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(shè)計(jì)壓力 鋼板使用溫度為 C3500 用于殼體時(shí)，厚度不大于 所以 235 滿足設(shè)計(jì)要求，則選擇 235 鋼板。查表知 235 的許用應(yīng)力 為 13 （ 2）焊縫及探傷 焊接接頭采用 于工作介質(zhì)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(shè)計(jì)表 34 ）查得由教材過程設(shè)備設(shè)計(jì)表 24 取 ,由于介質(zhì)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(jié)構(gòu) 所有焊接接頭均要求全熔透。 A,B 類對(duì)接接頭：采用（ 0583D 類焊接接頭，接管不內(nèi)伸時(shí)采用 3 （ b）焊條選擇 根據(jù) 5117鋼焊條的成分及性能要求標(biāo)準(zhǔn)，碳鋼焊條型號(hào)根據(jù)熔敷金屬的力學(xué)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(hào) 皮類型選鈦鈣型，電流種類為 C 。 第三章 設(shè)計(jì)參數(shù) （ 1）設(shè)計(jì)壓力 P 設(shè)計(jì)壓力為壓力容器的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)溫度 （ 3）工作介質(zhì) 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(jié)構(gòu) :標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，由半 個(gè)橢球殼和一個(gè)高為 短筒節(jié)構(gòu)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(jì)算 （ 1）筒體厚度計(jì)算 計(jì)算厚度： 32 1 3 0 P 設(shè)計(jì)厚度 ： 考慮到鋼板厚度系列 取名義厚度： 立沒有變化，以上計(jì)算成許用應(yīng)力因用 （ 2）水壓試驗(yàn)及應(yīng)力校核 （ a）試驗(yàn)壓力 5 M P M P 取最大試驗(yàn)壓力 ： (b)應(yīng) 力校核 筒體有效厚度： )( 21 M P e 0 0( M P 則滿足水壓試驗(yàn)要求。 第五章 封頭計(jì)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(jié)構(gòu)形式。但缺點(diǎn)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(yīng)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(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。 （ 2）封頭厚度計(jì)算 采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓 則 k=算厚度： ct 32 1 3 0 設(shè)計(jì)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(jì)算成許用應(yīng)力因用 （ 3）水壓試驗(yàn)及強(qiáng)度校核 （ a）試驗(yàn)壓力 M P M P 取最大試驗(yàn)壓力 ： （ b） 應(yīng)力校核 封 頭的有效厚度 : )( 21 M P M P 則滿足水壓試驗(yàn)要求。 總體結(jié)構(gòu)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(bǔ)強(qiáng)和人孔補(bǔ)強(qiáng) （ 1）接管補(bǔ)強(qiáng) 1、 補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法判別 根據(jù)教材過程設(shè)備設(shè)計(jì)表 144 ，許補(bǔ)強(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)。 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(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。 2、開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 由于開孔位于殼體時(shí)，封頭的計(jì)算厚度為按周向應(yīng)力計(jì)算而得的厚度： 32 1 3 0 先 計(jì)算強(qiáng)度削弱系數(shù) 1接管有效厚度為 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積按下式計(jì)算 8 )11()11(2 3、有效補(bǔ)強(qiáng)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(cè)有效高度 下式計(jì)算 91 （實(shí)際外伸高度） 0 01 取兩者中較小的值 所以 內(nèi)側(cè)有效高度 2h )(02 實(shí)際內(nèi)伸高度h 2h 取兩者中的最小值 所以 02 h 4、 有效補(bǔ)強(qiáng)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(jì)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(bǔ)強(qiáng)面積 e 321 5、所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積 23214 663.3( 擬采取補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。 6、補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì) 根據(jù)接管公稱直徑 補(bǔ)強(qiáng)圈，參照補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn) 4736取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑 00 ，內(nèi)徑 63 。因 318 ,補(bǔ)強(qiáng)圈在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)。 補(bǔ)強(qiáng)厚度為 30 0 4 考慮鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為 綜上所述選擇補(bǔ)強(qiáng)圈外徑 00 ，內(nèi)徑 63 ， 補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為 10 第七章 標(biāo)準(zhǔn)件選取及其他設(shè)置 （ 1）容器支座的選擇 1、計(jì)算質(zhì)量 罐體質(zhì)量：331 查表得單個(gè)封頭質(zhì)量 附件質(zhì)量包括人孔，接管，閥座等近似取 2 充氣質(zhì)量，由于介質(zhì)是空氣，所 以 設(shè)備的最大質(zhì)量 2、 計(jì)算支座支反力 單個(gè)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(gè)。支座總重為 （ 2）法蘭的選擇 查標(biāo)準(zhǔn)，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(jì)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(yīng)與設(shè)備的工作壓力相適應(yīng)。壓力表的量程一般為設(shè)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(duì)值和肉眼觀察的偏差就越大，則會(huì)影響壓力讀數(shù)的準(zhǔn)確性；反之，若選用的壓力表量程過小，設(shè)備的工作壓力等于或接近壓力表的刻度極限，則會(huì)使壓力 表中的彈性元件長期處于最大的變形狀態(tài)，易產(chǎn)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(yùn)行，指針越過最大量程接近零位，而使操作人員產(chǎn)生錯(cuò)覺，造成更大的事故。因此，壓力表的使用壓力范圍，應(yīng)不超過刻度極限的 60 70。 測(cè)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?jǐn)?shù)來表示的。精度等級(jí)一般都標(biāo)在表盤上，選用壓力表時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的壓力等級(jí)和實(shí)際工作需要來確定精度。精度不應(yīng)低于 2 5 級(jí)；額定蒸汽壓力大 于 鍋爐和中、高壓容器的壓力表，精度不應(yīng)低于 。 表盤直徑為了使操作人員能準(zhǔn)確地看清壓力值，壓力表的表盤直徑不應(yīng)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(yīng)小于 100果壓力表裝得較高或離崗位較遠(yuǎn)，表盤直徑還應(yīng)增大。 綜合考慮選用 隔膜壓力表 , 技術(shù)指標(biāo)為：精度等級(jí)： ( 公稱直徑： 50 接頭螺紋： 1 測(cè)量范圍： 0 12 （ 4）接管方式及設(shè)置 管與管之間采用法蘭連接，接管與容器之間采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng) 接管位置：兩相鄰開孔中心的間距 (對(duì)曲面間 距以弧長計(jì)算 )應(yīng)不小于兩孔直徑之和的 2倍。 （ 5）各工藝開孔設(shè)置 （ 1）進(jìn)氣管 采用 45 5，伸入貯罐內(nèi)少許。配用具有突面密封的平焊管法蘭。 法蘭標(biāo)記： 0592 法蘭 0 F B。 墊片標(biāo)記： 0606 墊片 2）出氣管 采用 45 蘭標(biāo)記： 0592 法蘭 0 F B 墊片標(biāo)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(biāo)記： 0592 法蘭 0 F B。 （ 4）壓力表接管 B。 （ 5） 檢查孔標(biāo)準(zhǔn)：尺寸， ，實(shí)面（ 頸對(duì)焊法蘭式 ) 墊片標(biāo)記： 0606 墊片 （ 5）墊片形式 橡膠墊；材料；石棉橡膠板 。 第八章 總結(jié) 任何設(shè)計(jì)都不是自己想當(dāng)然想怎么做就怎么做的，大到筒體，小到零部件，每一個(gè)設(shè)計(jì)都要經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算或選擇論證，都要有章可循、有法可依，這是這次課程設(shè)計(jì)留給我最大的啟示。其實(shí)這個(gè)道理在生 13 活中又何嘗無處不在？做人就要像這次設(shè)計(jì)一樣，要實(shí)事求是，腳踏實(shí)地。 通過本次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)像儲(chǔ)氣罐這類壓力容器的設(shè)計(jì)方法、步驟、思路、有一定的了解與認(rèn)識(shí)。在課程設(shè)計(jì)過程中，基本能按照規(guī)定的程序進(jìn)行，先針對(duì)所給壓力，溫度收集、調(diào)查有關(guān)資料，然后進(jìn)入草案階段，其間與指導(dǎo)教師鐘明老師進(jìn)行幾次方案的討論、修改，補(bǔ)充，最后定案，進(jìn)行正式壓力 容器設(shè)計(jì)階段。包括選材、壁厚計(jì)算、強(qiáng)度校核和水壓試驗(yàn)等。經(jīng)一系列計(jì)算、按標(biāo)準(zhǔn)選取法蘭等可得所設(shè)計(jì)的壓力容器滿足設(shè)計(jì)及工藝要求。 最后，非常感謝指導(dǎo)老師袁文老師，在你的幫助下我完成了此次課程設(shè)計(jì)，使我通過在這次設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多有用而且實(shí)用的知識(shí)，作為即將踏上社會(huì)的我們來說這是一筆巨大的財(cái)富。 第九章 參考文獻(xiàn) （ 1）化工部設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站主編。鋼制管法蘭、墊片、緊固件。北京：化學(xué)工業(yè)部。 1998 （ 2）鄭津洋、董其伍、桑芝富主編。過程設(shè)備設(shè)計(jì)。北京：化學(xué)工業(yè)出版社出版。 2005 （ 3）魏兆燦、劉紹娟等主編。 化工設(shè)備圖冊(cè)。北京：化學(xué)