化工設備機械基礎課程設計10立方米氮氣罐設計

1、化工設備機械基礎化工設備機械基礎課程設計課程設計1010 立方米氮氣罐設計立方米氮氣罐設計系部：系部：專業(yè)：專業(yè)：姓名：姓名： 學號：學號：指導教師：指導教師：時間：時間：目目 錄錄摘摘 要要 .41 1 罐體壁厚的設計罐體壁厚的設計 .3（）計算厚度.4（）校核氣壓試驗強度.42 封頭厚度設計封頭厚度設計 .4（）計算封頭厚度.5（）校核罐體與封頭氣壓試驗強度.53 3 鞍座的設計鞍座的設計 .5（）罐體質量1m.6（）封頭質量2m.6（）液氮質量3m.6（）附體質量4m.64 4 人孔人孔 .75 5 人孔補強人孔補強 .86 6 接管接管 .9致致 謝謝 .11符號說明符號說明 .12參

2、考資料參考資料 .14課程設計說明書2摘摘 要要氮氣，常況下是一種無色無味無嗅的氣體，且通常無毒。氮氣占大氣總量的78.12%（體積分數(shù)），是空氣的主要成份。常溫下為氣體，在標準大氣壓下，冷卻至-195.8時，變成沒有顏色的液體，冷卻至 -209.86時，液態(tài)氮變成雪狀的固體。氮氣的化學性質很穩(wěn)定，常溫下很難跟其他物質發(fā)生反應，但在高溫、高能量條件下可與某些物質發(fā)生化學變化，用來制取對人類有用的新物質。氮氣罐，又稱氮氣瓶，是用來運輸、使用氮氣的儲存設備，耐高壓，一般可以存儲高壓液態(tài)氮。 課程設計說明書31010氮氣罐設計氮氣罐設計3m設備設計主要技術指標設備設計主要技術指標: :設計壓力amp

3、1.1設計溫度0c常溫常溫最高工作壓力amp0.8工作溫度0c常溫介質名稱氮氣設備主要材料16nm r設備容積設備容積10管口表管口表: :符號公稱壓力公稱尺寸法蘭形式密封面形式用途伸出長度a1.6pn50dnrf氮氣出口120b1.6pn50dnsorf氮氣進口120c12hzgso內螺紋壓力表口120d1.6pn50dnsorf備用口120e1.6pn50dnsorf安全閥口120f1.6pn50dnsorf排污口見圖g1.6pn50dnsorf人孔250h12hzgso外螺紋外板口120課程設計說明書41 1 罐體壁厚的設計罐體壁厚的設計設備主要材質為，根據(jù)新標準鍋爐和壓力容器用鋼板 。

4、16mnr/32008gb tf 則為,由于溫度按常溫計算，則查頁表可得：16mnr345qr428p （采用雙面焊對接接頭,局部無損檢測） 170tmpa345smpa0.85取 21.0cmm1800idmm（）計算厚度（）計算厚度 1.1 18006.882 170 0.85 1.12citcpdmmp設計厚度： 26.88 1.07.88dcmm根據(jù)，查表 12-9 得7.88dmm10.25cmm名義厚度：圓整量=+圓整量1ndc7.880.25圓整后，取名義厚度9nmm復驗： 故最后取6%9 6%0.540.25nmmmm 10.25cmm該氮氣罐可用厚的 鋼制作。9mm345qr

5、（）校核氣壓試驗強度（）校核氣壓試驗強度 0.82tietseppg式中， 1.251.25 1.1 11.375ttpmpa 1299 1.257.25encccmm 345spa則1.37518007.75160.372 7.75tgmpa0.80.8 0.85 345236.93smpa課程設計說明書5可見；所以氣壓試驗強度足夠0.8tsg2 封頭厚度設計封頭厚度設計采用標準的蝶形封頭采用標準的蝶形封頭（）計算封頭厚度（）計算封頭厚度 1.21.2 1.1 18008.242 170 0.850.5 1.120.5citcpdmmp28.24 1.09.24dcmm根據(jù) 由表 12-9

6、查的則9.24dmm10.25cmm19.240.259.49dcmm圓整后采用 厚的鋼板。復驗，10nmm6%9.49 6%0.570.25nmm最后確定。故該蝶形封頭可用 10mm 厚的鋼制作。10.25cmm345qr（）校核罐體與封頭氣壓試驗強度（）校核罐體與封頭氣壓試驗強度0.82tietsepdg 1.251.25 1.11.38tcppmpa120.25 11.25cccmm 10 1.258.75encmm （）頁345smpa428p 1.3818008.75142.632 8.75tgmpa 0.80.8 0.85 345236.925smpa因為 所以氣壓試驗強度足夠0.

7、8tsg課程設計說明書63 3 鞍座的設計鞍座的設計首先粗略計算鞍座負荷儲罐總質量 1234mmmmm罐體質量1m封頭質量2m液氮質量3m附件質量4m（）罐體質量（）罐體質量1m的筒節(jié)1800,9,4100nndmmmm lmm13.14180099 4100 78501645imd lkg （）封頭質量（）封頭質量2m ，直邊 其質量 1800,9nndmmmm20mm2m 220.34inmd20.34 3.14 18007850 10272kg222mm272 2543kg（）液氮質量（）液氮質量3m 其中裝置系數(shù)取 1.03mv 貯罐容積 321222264iivvvdd l 323.

8、143.142180018004100264 311.8m課程設計說明書7液氮在常溫下的密度為31.25kg m 311.8 1.25 1.014.75mkg（）附體質量（）附體質量4m人孔質量約為，其他接管質量總和按計算 200kg300kg于是4500mkg儲罐總質量 1234mmmmm 1645543 14.75500 2702.75kg 2702.75 9.816628.544mgfkn根據(jù)表 14-18 可選用 ,支承式支座 材料 /472592jb t345qa f4 4 人孔人孔 當設備內徑時，至少開設 1 個的人孔，或 2 個的手100idmm400mm150mm孔。 根據(jù)儲罐

9、的設計溫度最高工作壓力材質介質以及使用要求等條件，選用公稱壓力的帶頸平焊法蘭人孔,人孔公稱直徑選定為。采用密封1.1mpa2059297hg500mm型和石棉膠版墊片。人孔各零件名稱材質及尺寸見表 14-22rf該水平頸對平焊法蘭人孔的標記為人孔 sorf500 1.12059297hg人孔 1.6pn500dn件號標準號名稱數(shù)量材料尺寸尺寸17132008gbt筒節(jié)1345qr=50010wd220592hg法蘭1n（斷鍵）16m=3課程設計說明書85 5 人孔補強人孔補強（）確定殼體和接管的計算厚度及開孔直徑（）確定殼體和接管的計算厚度及開孔直徑 由已知條件知，殼體計算厚度。接管計算厚度為

10、6.88mm 2coitcpdp 1.1 5002 170 0.85 1.1 2mm開孔直徑為12ddc 500 15 22 1.25 320592hg墊片1石棉橡膠板=39 =441b2b420592hg法蘭蓋1345qr332 175m 520613hg螺柱2030m33m620613hg螺母4030m7吊環(huán)1345qa f8轉臂1345qa f=360d9952000gb t墊圈201100hv1061702000gb t螺母20m2級511吊鉤1345qa f1281632008gb t環(huán)1345qa f1313無縫鋼管120課程設計說明書9 472.5mm（）確定殼體和接管的實際厚度

11、開孔有效補強寬度（）確定殼體和接管的實際厚度開孔有效補強寬度 b b 及外側有效補強高度及外側有效補強高度1h 已知殼體名義厚度，補強部分厚度，9nmm9nsmm接管有效補強寬度為接管內直徑+=d 2c 478.5mm 22 472.5945bdmm接管外側有效補強高度為1472.5 965.2nthdmm（）計算需要補強的金屬面積和可以作為補強的金屬面積（）計算需要補強的金屬面積和可以作為補強的金屬面積 需補強的金屬面積為 2472.5 6.883250.8admm可作為補強的金屬面積為 21945472.57.556.88411.1eabdmm2212922 65.2912.8ettrah

12、fmm （）（）12eaaa2411.1 912.81324mm（）比較（）比較與與，所以補強厚度不足夠。eaaeaa加補強面積4aaea23250.8 13241927mm6 6 接管接管1 1 液氮進料液氮進料 采用無縫鋼管(強度驗算略)。管的一端切成，伸入儲罐內少許。573.5mmmm045配用圖面板是平焊法蘭： 法蘭 20592hg50 1.6plrf16nm2 2 液氮出料管液氮出料管 采用無縫鋼管(強度驗算略)。管的一端切成，伸入儲罐內少許。配573.5mmmm045課程設計說明書10用圖面板是平焊法蘭： 法蘭 20592hg50 1.6plrf16nm3 3 壓力表口壓力表口采用

13、英寸無縫鋼管，管內螺紋，伸出長度為。2 1 2g120mm由于殼體開孔滿足下述全部要求，所以不需要補強（1）設計壓力2.5apmp（2）兩相鄰開孔中心間距（對曲面間距以弧長計算）應不小于兩孔直徑之和的兩倍；（3）接管外徑89mm（4）接管最小厚度滿足下表要求接管最小厚度接管最小厚度接管外徑接管外徑25,32,3825,32,3845,4845,48最小厚度3.54.0接管外徑57,6576,89最小厚度最小厚度5.05.06.06.0配用法蘭 ： 法蘭 20592hg50 1.6plrf16nm4 4 備用口備用口公稱壓力為，公稱直徑為，伸出長度為，采用無16amp50mm120mm57 3.

14、5mm縫鋼管，采用帶頸平焊法蘭（）法蘭密封面形式采用突面（）sorf配用法蘭: 法蘭 hg2059250 1.6sorf16nm5 5 安全閥口安全閥口 公稱壓力為，公稱直徑為，伸出長度為，采用無縫16amp25mm120mm32 3.5mm鋼管，采用帶頸平焊法蘭（）法蘭密封面形式采用突面（）sorf配用法蘭:課程設計說明書11 法蘭 hg2059225 1.6sorf16nm6 6 排污口排污口在設備最下端安設一個排污管，管子規(guī)格是，管段裝有一個與截止閥32 3.5mm相配的管法蘭：4116jw 法蘭 hg2059225 1.6sorf16nm致致 謝謝本設計是在 xx 老師的悉心指導下完成

15、的。老師淵博的專業(yè)知識，課程設計說明書12嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作誨人不倦的高尚師德，嚴以律己，寬以待人的崇高風范，樸實無華，平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術目標，掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。本設計從選題到到完成，每一步都是在老師的指導下完成的，傾注了老師大量的心血。在此，謹向老師表示崇高的敬意和衷心的感謝。本設計的順利完成，離不開各位老師，同學和朋友的關心和幫助。在此致謝 xx 老師的指導和幫助，沒有你們的幫助和指導是沒有辦法完成我的設計的。符號說明符號說明計算壓力 cpamp課程設計說明書13圓筒的內徑 idmm圓筒的外徑

16、 odmm圓筒的最大容許壓力 wpamp圓筒的計算厚度 mm圓筒的設計厚度 dmm2dc圓筒的名義厚度 nmm1ndc圓筒的有效厚度 其值 eenc圓筒材料在設計溫度下的許用應力 tamp圓筒材料在設計溫度下的計算應力 tamp焊接接頭系數(shù)鋼板厚度的負偏差 1cmm腐蝕余量 2cmm厚度附加量 cmm12ccc圓筒壁在試驗壓力下的計算應力 tamp圓筒材料在試驗溫度下的屈服點 samp封頭內壁曲面高度 ihmm實驗壓力 tpamp設計壓力 pamp每一支座承受的壓力 fkn容器的總質量 mkg重力加速度 重力加速取 9.81g2ms接管有效厚度 etsmm補強有效厚度 ntsmm課程設計說明書

17、14開孔直徑 dmm強度削弱系數(shù)rf殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積 1a2mm接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積 2a2mm焊縫金屬減去計算厚度之外的多余面積 3a2mm接管的計算厚度 tfmm補強面積 ea2mm有效補強范圍內另加的補強面積 4a2mm有效寬度 bmm參考資料參考資料1.上?；ぴO計院。最新壓力容器規(guī)范標準匯編。1984課程設計說明書152.煤炭工業(yè)部供應局。實用材料手冊。北京：煤炭工業(yè)出版社，19823 余國宗?；と萜骷霸O備。北京:北京化學工業(yè)出版社,19804.賀匡國?；と萜骷霸O備簡明設計手冊。2 版。北京:化學工業(yè)出版社，19825 張康達，洪起超。壓力容器手冊。北京：勞動人事出版社，20026.化工設備設計全書編輯委員會?；と萜髟O計。上海：上?？茖W技術出版社，19877.李智誠，朱中平，薛劍峰，等。鍋爐與壓力容器常用金屬材料手冊。北京：中國物資出版社，19978.高忠白，邱清宇，王志文。壓力容器安全管