設(shè)備設(shè)計課程設(shè)計報告

1、-PAGE . z. - - . .可修編. .過程設(shè)備設(shè)計課程設(shè)計說明書題目名稱：F22儲罐設(shè)計學(xué) 院機電工程學(xué)院專 業(yè)姓 名學(xué) 號指導(dǎo)教師過程設(shè)備課程設(shè)計任務(wù)書一、F22儲罐設(shè)計2二、技術(shù)特性序號名稱指標(biāo)內(nèi)筒夾套1最高工作壓力MPa0.9常壓2工作溫度4015-203工作介質(zhì)F22冷卻水4全容積m316.5三、設(shè)計內(nèi)容1.強度計算和校核2.選擇適宜的零部件材料3.焊接構(gòu)造選擇及設(shè)計4.平安閥主要零部件的選型5.繪制裝配圖和主要零部件圖四、設(shè)計說明書要求1.字?jǐn)?shù)不少于5000字。2.內(nèi)容包括：設(shè)計參數(shù)確實定、構(gòu)造分析、材料選擇、強度計算及校核、焊接構(gòu)造設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)零部件的選型、制造工藝及制造過

2、程中的檢驗、設(shè)計體會、參考書目等3.設(shè)計說明書按照學(xué)校畢業(yè)設(shè)計規(guī)*要求目錄TOC o 1-2 u第一章緒論 PAGEREF _Toc361743823 h 2第二章設(shè)計參數(shù)的選擇 PAGEREF _Toc361743824 h 4第三章容器的構(gòu)造設(shè)計 PAGEREF _Toc361743825 h 53.1圓筒厚度的設(shè)計 PAGEREF _Toc361743826 h 53.2封頭厚度的計算 PAGEREF _Toc361743827 h 53.3筒體和封頭的構(gòu)造設(shè)計 PAGEREF _Toc361743828 h 53.4夾套的選擇與計算 PAGEREF _Toc361743829 h 63

3、.5人孔的選擇 PAGEREF _Toc361743830 h 73.6接收、法蘭、墊片和螺栓柱 PAGEREF _Toc361743831 h 73.7鞍座選型和構(gòu)造設(shè)計 PAGEREF _Toc361743834 h 113.8焊接接頭的設(shè)計： PAGEREF _Toc361743835 h 13第四章開孔補強設(shè)計 PAGEREF _Toc361743836 h 144.1補強設(shè)計方法判別 PAGEREF _Toc361743837 h 144.2有效補強*圍 PAGEREF _Toc361743838 h 144.3有效補強面積 PAGEREF _Toc361743839 h 154.4

4、補強面積 PAGEREF _Toc361743840 h 154.5補強圈設(shè)計 PAGEREF _Toc361743841 h 16第五章強度計算 PAGEREF _Toc361743842 h 175.1水壓試驗應(yīng)力校核 PAGEREF _Toc361743843 h 175.2圓筒軸向彎矩計算 PAGEREF _Toc361743844 h 175.3圓筒軸向應(yīng)力計算及校核 PAGEREF _Toc361743845 h 185.4切向剪應(yīng)力的計算及校核 PAGEREF _Toc361743846 h 195.5圓筒周向應(yīng)力的計算和校核 PAGEREF _Toc361743847 h 20

5、5.6鞍座應(yīng)力計算及校核 PAGEREF _Toc361743848 h 215.7地震引起的地腳螺栓應(yīng)力 PAGEREF _Toc361743849 h 24第六章結(jié)論 PAGEREF _Toc361743850 h 26TOC o 1-2 h z u-. z.第一章 緒論F22制冷劑，主要用途是用作致冷劑及氣溶殺蟲藥發(fā)射劑。毒性低，但用其制備四氟乙烯所發(fā)生的裂解氣，毒性較大，可引起中毒。吸入高濃度裂解氣，初期僅有輕咳、惡心、發(fā)冷、胸悶及乏力感，但經(jīng)24-72小時潛伏期后出現(xiàn)明顯病癥，發(fā)生肺炎、肺水腫，呼吸窘迫綜合征，后期有纖維增生征象?？梢鹁酆衔餆煙?。一介紹國標(biāo)編號 22039CAS號

6、75-45-6中文名稱： 氯二氟甲烷英文名稱：monochlorodifluoromethane；Freon-22別 名 R22；一氯二氟甲烷；氟利昂22分子式 CHClF2 外觀與性狀 無色氣體，有輕微的發(fā)甜氣味分子量 86.47 蒸汽壓 13.33kPa(-76.4)熔 點 -146 沸點：-40.8 溶解性 溶于水密 度 相對密度(水=1)1.18；相對密度(空氣=1)3.0 穩(wěn)定性 穩(wěn)定危險標(biāo)記 5(不燃?xì)怏w)二對環(huán)境的影響1、安康危害 侵入途徑：吸入。 2、毒理學(xué)資料及環(huán)境行為 急性毒性：LD501000000mg/m3，2小時(大鼠吸入)。 亞急性和慢性毒性：兔、大鼠、小鼠吸入0.

7、2%濃度，6小時/天，共10個月，均無毒性反響；1.4%濃度，體重減輕，血清蛋白降低，球蛋白升高。剖檢肺見肺泡間質(zhì)增厚、肺水腫，心肝、腎及神經(jīng)系統(tǒng)退行性變。 致突變性：微生物致突變：鼠傷寒沙門氏菌33pph(24小時)，連續(xù)。微粒體誘變：鼠傷寒沙門氏菌33pph(24小時)(連續(xù))。 生殖毒性：大鼠吸入最低中毒濃度(TCL0)：50000ppm(5小時，雄性56天)，對前列腺、精囊、Cowper氏腺、附屬腺體、尿道產(chǎn)生影響。 危險特性：假設(shè)遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險。 燃燒(分解)產(chǎn)物：一氧化碳、二氧化碳、氟化氫。 三現(xiàn)場應(yīng)急監(jiān)測方法:儀器法 四實驗室監(jiān)測方法氣相色譜法空氣中有害

8、物質(zhì)的測定方法(第二版)，杭士平主編 五環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)前蘇聯(lián) 車間空氣中有害物質(zhì)的最高容許濃度 3000mg/m3 前蘇聯(lián)(1975) 水體中有害物質(zhì)的最大允許濃度 10mg/L 六應(yīng)急處理處置方法1、泄漏應(yīng)急處理 迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風(fēng)處，并進(jìn)展隔離，嚴(yán)格限制出入。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿一般作業(yè)工作服。盡可能切斷泄漏源。合理通風(fēng)，加速擴散。如有可能，即時使用。漏氣容器要妥善處理，修復(fù)、檢驗后再用。 2、防護(hù)措施 呼吸系統(tǒng)防護(hù)：一般不需特殊防護(hù)。高濃度接觸時可佩戴自吸過濾式防毒面具(半面罩)。 眼睛防護(hù)：一般不需特殊防護(hù)。 身體防護(hù)：穿一般作業(yè)工作服。 手防護(hù)：戴一般作業(yè)防護(hù)手

9、套。 其它：防止高濃度吸入。進(jìn)入罐、限制性空間或其它高濃度區(qū)作業(yè)，須有人監(jiān)護(hù)。 3、急救措施 吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停頓，立即進(jìn)展人工呼吸。就醫(yī)。 滅火方法：本品不燃。切斷氣源。噴水冷卻容器，可能的話將容器從火場移至空曠處。 第二章 設(shè)計參數(shù)的選擇1、設(shè)計題目：臥式F22儲罐2、原始數(shù)據(jù)：設(shè)計壓力：1.043、設(shè)計溫度：504、介質(zhì)名稱及特性：F22不燃?xì)怏w5、全容積：16.56、焊接接頭系數(shù)：0.857、腐蝕裕量：2mm8、容器類別：第二類9、公稱直徑：根據(jù)筒體全容積，粗定筒體公稱直徑為1800mm。10、主要元件材料的選擇：根據(jù)GB150

10、-19981表4-1，選用筒體材料為16MnR鋼材標(biāo)準(zhǔn)為GB6654。根據(jù)/T47312,鞍座選用材料為Q235-B，其許用應(yīng)力 QUOTE 。地腳螺栓選用符合GB/T 700規(guī)定的Q235，Q235的許用應(yīng)力 QUOTE 。夾套材料選用Q235-A第三章 容器的構(gòu)造設(shè)計3.1圓筒厚度的設(shè)計假設(shè)圓筒的厚度在616mm*圍內(nèi)，查GB150-1998中表4-1，可得：疲勞極限強度 QUOTE ，屈服極限強度 QUOTE ， QUOTE 下的許用應(yīng)力為 QUOTE ，利用中徑公式3-1查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-19983表7-1知，鋼板厚度負(fù)偏差為0.25mm，而由1中3.5.5.1知，當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏

11、差不大于0.25mm，且不超過名義厚度的6%時，負(fù)偏差可以忽略不計，故取。由，腐蝕裕量 QUOTE 。則筒體的名義厚度 QUOTE 圓整后取為 QUOTE 3.2封頭厚度的計算查標(biāo)準(zhǔn)/T4746-20024中表1，得公稱直徑選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，長短軸比值為2，根據(jù)1中橢圓形封頭計算中式7-1(3-2)同上，取 QUOTE ， QUOTE 則封頭的名義厚度為 QUOTE 圓整后取為 QUOTE 3.3筒體和封頭的構(gòu)造設(shè)計由封頭長短軸之比為2，即 QUOTE ，得 QUOTE 查標(biāo)準(zhǔn)4中表B.1 EHA和B.2 EHA表橢圓形封頭內(nèi)外表積、容積，質(zhì)量，見表3-1和圖3-1。取裝料系數(shù)為0.9，則即

12、 QUOTE 算得 QUOTE 圓整后取為 QUOTE 表3-1封頭尺寸表公稱直徑DN mm總深度H mm內(nèi)外表積A 容積質(zhì)量Kg18004753.65520.8270281.2圖3-1 橢圓形封頭3.4夾套的選擇與計算夾套形式的選擇由于給出夾套最高壓力為常壓，最高溫度為50，查過程設(shè)備設(shè)計中表8-6可知，選用整體夾套形式中的圓筒形夾套。 因為內(nèi)筒公稱直徑為，所以夾套長度L=4800mm，則夾套內(nèi)徑為1900mm。夾套壁厚的計算利用中徑公式計算夾套壁厚：查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998鋼制化工容器設(shè)計根底規(guī)定表7-2知，鋼板厚度負(fù)偏差為0.85mm。給出數(shù)據(jù)中腐蝕裕量。 夾套設(shè)計厚度：夾套名義厚

13、度：由于鋼板厚度*圍，故圓整后取。 夾套的有效厚度：，圓整后取。3.5人孔的選擇根據(jù)HG/T 21517-20055，查表3-3，選用突面RF型的法蘭，其明細(xì)尺寸見表3-2：表3-2 人孔尺寸表單位：mm密封面型式突面RF型D6403424公稱壓力PN MPa1.658536螺柱數(shù)量20公稱直徑DN450240A350螺母數(shù)量4048010116B175螺柱尺寸M27*145d24b34L250總質(zhì)量kg1763.6接收、法蘭、墊片和螺栓柱接收和法蘭該F22貯罐應(yīng)設(shè)置液相口、氣相口、壓力表口、平安閥口、液面計口、放水閥口和人孔。初步確定各口方位如圖3-2：圖3-2 各管口方位查HG/T 205

14、92-20096中表8.2 3-3 PN25帶頸對焊鋼制管法蘭，選取各管口公稱直徑，查得各法蘭的尺寸。查6中附錄D中表D-5,得各法蘭的質(zhì)量。查6中表，法蘭的密封面均采用RF。將查得的各參數(shù)整理如表3-3-. z.名稱公稱直徑DN鋼管外徑法蘭焊端外徑法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n個螺栓Th法蘭厚度C法蘭頸法蘭高度法蘭質(zhì)量NR液相口6576.1185145188M1622902.9106524.0液位計口2533.711585144M1218462.664401.0冷卻水出口2533.711585144M1218462.664401.0平安閥口8088.9200160188

15、M16241053.266585.0氣相口2533.711585144M1218462.6124401.0人孔450冷卻水進(jìn)口2533.711585144M1218462.664401.0表3-3 各管口法蘭尺寸表-. z.墊片查HG/T 20609-20097，得各管口的墊片尺寸如表3-4：表3-4墊片尺寸表管口名稱公稱直徑內(nèi)徑D1外徑D2液相口6597.5127液位計255471壓力表口2045.561平安閥口80109.5142氣相口255471人孔450585640冷卻水進(jìn)出口255471注：1：包覆金屬材料為純鋁板，標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 3880，代號為L3。2：填充材料為有機非石棉纖維橡

16、膠板。3：墊片厚度均為3mm。螺栓螺柱的選擇查HG/T 20613-20098中表-11和附錄中表A.0.1,得螺柱的長度和平墊圈尺寸如表3-5：表3-5 螺栓及墊片名稱緊固件用平墊圈 mm公稱直徑螺紋螺柱長H液相口65M169517303液位計口25M127513242.5冷卻水出口25M1275平安閥口80M169517303氣相口25M127513242.5人孔450冷卻水進(jìn)口25M10753.7鞍座選型和構(gòu)造設(shè)計鞍座選型該臥式容器采用雙鞍式支座，初步選用輕型鞍座，材料選用Q235-B。估算鞍座的負(fù)荷：儲罐總質(zhì)量 3-3筒體質(zhì)量：單個封頭的質(zhì)量，充液質(zhì)量：水壓試驗充滿水，故取介質(zhì)密度為，

17、則附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為，其他接收總和為200kg，即綜上所述，則每個鞍座承受的質(zhì)量為，即為。查4712.1-20079表1，優(yōu)先選擇輕型支座。查9中表2，得出鞍座尺寸如表3-6：表3-6 鞍座尺寸表公稱直徑DN1800腹板10墊板430允許載荷QkN 295筋板29510鞍座高度h250190e80底板1280260螺栓間距11202208鞍座質(zhì)量Kg16212墊板弧長2100增加100mm增加的高度Kg16鞍座的安裝位置根據(jù)2中規(guī)定，應(yīng)盡量使支座中心到封頭切線的距離A小于等于，當(dāng)無法滿足A小于等于時，A值不宜大于。為圓筒的平均內(nèi)徑。即取,鞍座的安裝位置如圖3-3所示：3.8焊接接頭的設(shè)計：筒

18、體和封頭的焊接：=620 =6070 b=02 p=2 3采用Y型對接接頭和手工電弧焊，綜合考慮材料選用16MnR.焊條類型：E5018 鐵粉低氫鉀型圖3-12 Y型坡口接收與筒體的焊接：=45+5 b=20.5 p20.5 H1=t t =8 k30.78圖3-13帶補強圈焊接接頭構(gòu)造第四章 開孔補強設(shè)計根據(jù)1中式8.3，知該儲罐中只有人孔需要補強。4.1補強設(shè)計方法判別人孔開孔直徑為 故可采用等面積法進(jìn)展補強計算接收材料選用16MnR，其許用應(yīng)力根據(jù)GB150-1998中式8-1：4-1式中：殼體開孔處的計算厚度接收的有效厚度強度削弱系數(shù)所以4.2有效補強*圍有效寬度B按1中式8-7，得：

19、4-2外側(cè)有效高度根據(jù)1中式8-8，得：內(nèi)側(cè)有效高度根據(jù)1中式8-9，得：4.3有效補強面積根據(jù)1中式8-10 至式8-13，分別計算如下：4-3筒體多余面積接收多余面積焊縫金屬截面積，焊腳去6mm，則4.4補強面積因為，所以開孔需另行補強另行補強面積為4.5補強圈設(shè)計根據(jù)接收公稱直徑DN450選補強圈，參照T4736取補強圈外徑D2=760mm,內(nèi)徑D1=454mm。因B=908mmD2，補強圈在有效*圍內(nèi)。補強厚度為=A4/(D2D1)=2234/(760454)=7.3mm考慮鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取補強圈名義厚度=8mm。第五章 強度計算5.1水壓試驗應(yīng)力校核試驗壓力圓筒的薄膜應(yīng)力為即，

20、所以水壓試驗合格5.2圓筒軸向彎矩計算圓筒的平均半徑為鞍座反力為圓筒中間截面上的軸向彎矩根據(jù)2中式7-2，得：鞍座平面上的軸向彎矩根據(jù)2中式7-3，得：圖5-1a筒體受剪力圖圖5-1b筒體受彎矩圖5.3圓筒軸向應(yīng)力計算及校核圓筒中間截面上由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力根據(jù)2中式7-4至式7-7計算最高點處：5-1最低點處：5-2由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力計算及校核鞍座平面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力，按下式計算：a).當(dāng)圓筒在鞍座平面上或靠近鞍座處有加強圈或被封頭加強即時，軸向應(yīng)力位于橫截面最高點處.取鞍座包角，查表7-1/T4731-2005得，.則b).在橫截面最低點處的軸向應(yīng)力

21、：圓筒軸向應(yīng)力校核5-3查圖4-810得，,則滿足條件5.4切向剪應(yīng)力的計算及校核圓筒切向剪應(yīng)力的計算根據(jù)2中式7-9計算，查2中表7-2，得：5-4圓筒被封頭加強時，其最大剪應(yīng)力根據(jù)2中式7-10，計算得：5-5切向剪應(yīng)力的校核圓筒的切向剪應(yīng)力不應(yīng)超過設(shè)計溫度下材料許用應(yīng)力的0.8倍，即。封頭的切向剪應(yīng)力，應(yīng)滿足而故圓筒滿足強度要求。根據(jù)2中式7-125-6 5-7故封頭滿足強度要求5.5圓筒周向應(yīng)力的計算和校核根據(jù)鞍座尺寸表知：即，所以此鞍座墊片作為加強用的鞍座。在橫截面的最低點處：根據(jù)2中式718 其中容器焊在支座上 5-8查2中表7-3知，則在鞍座邊角處由于 根據(jù)2中式720:由于 查2中表7-3知，則 5-9鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應(yīng)力由于，根據(jù)2中式722周向應(yīng)力校核根據(jù)2中式.3故圓筒周向應(yīng)力強度滿足要求。5.6鞍座應(yīng)力計算及校核腹板水平分力及強度校核根據(jù)2中表77鞍座包角，查2中表75得：。則墊板起加強作用，則：其中，則則查2中表51，得：，則由于，所以其強度滿足要求。鞍座壓縮應(yīng)力及強度校核根據(jù)2中表76，取則 ，鋼底板對水泥根底的則 所以壓應(yīng)力應(yīng)按2中式729計算：5-9其中 ，筋板面積 腹板面積：形心：腹板與筋板組合