2022年《化工設(shè)備機械》溶解槽設(shè)計

1、新疆工業(yè)高等?？茖W校 課程設(shè)計說明書題目名稱：化工設(shè)備機械溶解槽設(shè)計系部：化學工程系專業(yè)班級：同學姓名：應(yīng)化 11-6（2）班完成日期： 2022-12-30 0 / 26 新疆工業(yè)高等?？茖W校 課程設(shè)計評定看法設(shè)計題目：化工設(shè)備機械溶解槽設(shè)計同學姓名：評定看法：評定成果：指導老師（簽名）：年 月 日1 / 26 新疆工程學院 課程設(shè)計任務(wù)書2022-2022 學年上學期 2022 年 12 月 26 日專業(yè)應(yīng)用化工 技術(shù)班級11-62班課程名稱化工設(shè)備課程設(shè)計設(shè)計題目溶解槽設(shè)計周數(shù)4 指導老師趙寶平起止時間2022.11.28-2022.12.27 設(shè)計地點學校設(shè)計目的：1、綜合運用機械設(shè)計

2、基礎(chǔ)課程及其他選修課程的理論學問和生產(chǎn)實際學問進行機械設(shè)計訓練,是理論和生產(chǎn)實際學問親密的結(jié)合起來,從而使這些學問得到進一步鞏固、加深和擴展；2、學習和把握通用機械零件、機械傳動裝置或簡潔的一般設(shè)計方法,培育同學工程設(shè)計能明白和分析問題、解決問題的才能；3、對同學在設(shè)計、制圖、運用設(shè)備資料（包括手冊、標準和規(guī)范）以及經(jīng)濟估算、考慮技術(shù)決策、機械 CAD 技術(shù)等機械設(shè)計方面的基本技能進行一次訓練,以提高運用這些技能的水平；設(shè)計的原就：1、 壁厚設(shè)計2、 封頭厚度設(shè)計及校核3、 容器法蘭設(shè)計4、 支座設(shè)計5、 人孔設(shè)計設(shè)計進度與要求：1. 課題介紹,支配任務(wù) 2. 布置強度運算 3. 強度運算和考

3、慮結(jié)構(gòu)設(shè)計4. 檢查強度運算結(jié)果和布置施工圖 5. 完成 2 張 1#紙施工圖 6. 交圖紙7. 完成設(shè)計說明書（不少于 20 頁） 8. 交設(shè)計說明書 9. 設(shè)計答辯主要參考書及參考資料：1 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,GB150-1998鋼制壓力容器設(shè)計手冊,中國標準出版社, 1998 2 全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站,化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求,2022,11 3 蔡紀寧主編,化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導書,化學工業(yè)出版社,2022 4 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,GB150-1997壓力容器設(shè)計手冊,中國標準出版社,1997 教研室主任（簽名）系（部）主任（簽名）年 月 日2 / 26 摘 要溶解槽是一種能夠

4、承擔壓力載荷的密閉容器,一般來說,溶解槽用途極為廣泛,它在工業(yè)、民用、軍工及科研等諸領(lǐng)域中具有重要的位置和作用,其中以在化工及石 油化工中應(yīng)用做多；本設(shè)計通過對溶解槽的厚度,人孔,補強,接管,封頭,鞍座的 運算設(shè)計和強度校核運算,通過溶解槽設(shè)計,對本只是做了一次全面的系統(tǒng)的運用,達到鞏固和學以致用的目的；課程設(shè)計不同于平常的作業(yè),在設(shè)計中需要同學自己做出決策,即自己確定方 案,挑選流程,查取資料,進行過程和設(shè)備運算,并要對自己的挑選做出論證和核 算,經(jīng)過反復的分析比較,擇優(yōu)選定最抱負的方案和合理的設(shè)計；所以,課程設(shè)計是 培育同學獨立工作才能的有益實踐；關(guān)鍵詞：溶解槽、結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度設(shè)計3 /

5、26 目錄1.設(shè)備主要技術(shù)指標 . 2 罐體壁厚的設(shè)計 . 2.1 確定參數(shù) . 2.2 厚度運算 . 3 封頭厚度設(shè)計 . 3.1 運算封頭厚度 . 3.2 校核水壓試驗強度 . 4.支座的選取 . 4.1 溶解槽的總質(zhì)量 . 4.2 選取支座角鋼厚度 . 5.人孔的選取 . 5.1 人孔 M 的選取 . 5.2 人孔 M 補強 . 5.3 人孔 M 2 的選取 . 5.4 人孔 M 2 補強 . 6.盤管的選取 . 7 接口管的選取 . 11 7.1 液體進口管 N ,回流液體進口管 N 12 的選取 . 11 7.2 液體出口管 N 液體計口管 N b 口 N , 口 N 11 . 11

6、 7.3 回流口管 N 回流液體出口 N 的選取 . 12 7.4LS 進口管 N ,LS 出口管 N 10 的選取 . 13 7.5 放空口管 N ,N 的選取 . 13 8.附圖 . 9.符號說明 . 設(shè)計終結(jié) . 致謝 . 參考文獻 . 4 / 26 溶解槽設(shè)計 1.設(shè)備主要技術(shù)指標內(nèi)筒設(shè)計壓力 MPa 0.1 設(shè)計溫度100 最高工作壓力0.09 工作溫度介質(zhì)名稱GS 設(shè)備主要材質(zhì)SUS304L設(shè)備容積2.2m3盤管設(shè)計壓力 MPa 1.0 設(shè)計溫度185 最高工作壓力 1.0 工作溫度. 介質(zhì)名稱LS 設(shè)備主要材質(zhì)SUS304L2 罐體壁厚的設(shè)計由對選材所做的分析,次溶解槽應(yīng)選用不銹

7、鋼材料00 Cr 19 Ni10制作；0 / 26 2.1 確定參數(shù)pc0.1 MPa,t116MPa,Di1200mm ,取C24mm,128 ）0 .85（采納帶墊板的雙面焊對接接頭,局部無損檢測）（表2.2 厚度運算運算厚度2 pcDipc20 .112000 .10. 61mmt1160. 85槽內(nèi)介質(zhì)對槽體可能腐蝕,查表12-11 得取 C2=4mm設(shè)計厚度 d C 2 0 . 61 4 4 . 61 mm依據(jù) d 4.61 mm 由表 12-9 查的 C 1 0.25 mm名義厚度 n d C 1 圓整量 4.61 0.25 圓整量 4.86 圓整量圓整后,取名義厚度 n 5 mm

8、 ；復驗 n % mm 0.25mm,所以鋼板厚度的負偏差可以忽視不計；因此選用 n 5 mm 厚的鋼材做槽體；3 封頭厚度設(shè)計采納標準的蝶形形封頭1 / 26 3.1 運算封頭厚度依據(jù)式的2MpcR5.p c（其中,鋼板最大厚度為3 m , 溶解槽直徑為t01.2 m ,）由表 1224 可知R i09.Di1080mmr0 .17Di204mm就21.325001.10800 .10 .73mm116.8505.同前CC 1C240.254.25mm故nC4.250.734.98 mm圓整后取n5mm確定選用n5mm厚的 00Cr19Ni10鋼板制作封頭；3.2 校核水壓試驗強度槽體與封頭

9、在試驗壓力下的運算應(yīng)力t依據(jù)下式運算TP TDiee12其中P T1. 25Ptt200C,P T1 . 250 1.0 . 125 MPaenC5.4 250 . 7502.175 MPaT0.125012000.75117 . 722. 75.085（依據(jù)壓力容器設(shè)計手冊查得）；可見,iTT0 .90.02,所以水壓試驗強度足夠；,MPa ；式中圓筒、封頭壁在試驗壓力下的運算應(yīng)力D槽體內(nèi)徑, mm ；2 / 26 P 試驗壓力,；e圓筒、封頭的有效壁厚,；s 0 2. 材料在試驗溫度下的屈服點（或屈服強度）,；圓筒、封頭的焊接接頭系數(shù)；4.支座的選取4.1 溶解槽的總質(zhì)量式中mm 1m2m

10、 3m 4m 1槽體質(zhì)量, kg ；m2封頭質(zhì)量, kg ；m 3介質(zhì)質(zhì)量, kg ；m 附件質(zhì)量, kg ；槽體質(zhì)量00C r19DN1200mm ,n5 mm的 筒 節(jié) , 由 壓 力 容 器 設(shè) 計 手 冊 查 得Ni10m3；的密度鋼7930kg所以m 1 D i n L1 2. 0 . 005 1 . 95 7930291 . 33 kg式中 D 槽體內(nèi)徑, mm ；n圓筒壁厚, mm ； L 圓筒長度, mm ；3；材料密度,kg/ m3 / 26 封頭質(zhì)量質(zhì)量DN1200mm ,n5mm,直邊高度h025mm的標準蝶形封頭,查的其,m 為: m,64.5kg2所以m2m,264.

11、5129kg2式中n封頭壁厚, mm ；h0封頭直邊高度, mm ；介質(zhì)質(zhì)量式中m3v甲苯867kg/m3）；充料系數(shù),取 0.9 ； v 溶解槽容積,3 m ,（VV桶V封）；V 封介質(zhì)在 100 C 時的密度,kgm3,（2 V,20 . 1309 Di30 . 785 Di2h 0.0 51封VV封V桶0.51Di2L2 . 71m32m 309.2 .718672114. 61 kg式中符號同前附件質(zhì)量人掌握量約為 200 kg ,其他接管質(zhì)量總和按 300kg 計；于是m4500kgmm 1m2m 3m43035kg所以設(shè)備總質(zhì)量為4 / 26 4.2 選取支座角鋼厚度查壓力容器設(shè)計

12、手冊,依據(jù)DN=1200mm ,選用褪式支座A3,取墊板厚度為 4mm,就角鋼厚度為 8mm；支座數(shù)目先選定為Q30KN；每個支座的實際載荷Qmg30359.814.87KN222 個,每個支座答應(yīng)載荷可見,Q Q,因此 2 個 A3褪式支座 滿意自身的承載要求；由于封頭的有效厚度為 e 0 . 75 mm,由壓力容器設(shè)計手冊查得蝶形形封頭的答應(yīng)垂直載荷 F 23 . 8 KN；由于 Q F,所以用 2 個 A3 褪式支座滿意封頭答應(yīng)的垂直載荷要求；故本溶解槽的支座選用JBT 4713-1992 ,支腿 , A3, 材料 Q345-A.F；5 / 26 5.人孔的選取5.1 人孔 M 的選取依

13、據(jù)溶解槽的設(shè)計溫度、最高工作壓力、材質(zhì)、介質(zhì)、及使用要求等條件,人孔 M1選用公稱壓力為1.6MPa 的垂直吊蓋板式平焊法蘭人孔（HG21502-2022）, 人孔公稱直徑選定為600mm,采納突面密封（ RF 型）和石棉橡膠板墊片,人孔結(jié)構(gòu)如圖2-1 所示,人孔各部件名稱見表2-1 ；該垂直吊蓋板式平焊法蘭人孔的標記為：人孔 RFA G600-1.6 280 HG21520-2022 表 2-1 人孔 PN1.6 DN600 明細表尺寸63010 ,H1280序標準號名稱數(shù)材料號量d w1 GBT713-2022 筒節(jié)1 00C r19Ni102 HG20592 法蘭1 16Mn鍛件6 /

14、26 3 HG20592 墊片1 石棉橡膠板3 代號AG00C r19Ni10b 142,b2444 HG20592 法蘭蓋1 5 HG20613 螺柱20 30CrMoAM33 2 160 6 HG20613 螺母40 30CrMoM33 7 吊環(huán)1 Q235A 1Fdo488 轉(zhuǎn)臂1 Q235A 1F9 GBT95-2022 墊圈 20 1 100HV 螺母 20 2 5 級10 GBT6170-2022 吊鉤1 Q235A 1F11 12 環(huán)1 Q235A 1F13 GBT8163-2022 無 縫 鋼1 20 nt10mm,壁厚管00C r19Ni1014 支撐板1 5.2 人孔M 補

15、強M 筒節(jié)內(nèi)徑d i610mm,壁厚本設(shè)計選用的人孔附加量CC10. 25mm（1）運算消去的承擔應(yīng)邊所需的金屬截面積由壓力容器設(shè)計手冊查 得 補 強 圈 開 孔 直 徑ddi2 C61020 .25610.5 mm, 內(nèi) 徑7 / 26 D1635mm,外徑D2980mm；已知殼體的運算厚度.061 mm所以需要補強的金屬面積為Ad610 .50 .61372.4mm2（2）余外截面積有效區(qū)范疇B2 dd2610 .51221 mmh 1nt610 . 51078 . 13 mm殼體余外截面積A 1Bde.0 750 . 61 1221610 . 5 85 . 47 mm 2接管的運算長度t

16、2pcDo0 . 62tp c0 6.610116.0 85.185 mm接管余外截面積A 22 h 1ettft1 . 85 1278 . 139 . 751234 .2 45 mm焊縫截面積不予考慮,于是截面積 .AeA 1A 21319.9 mm2由于AA ,故不用補強；5.3 人孔M 的選取依據(jù)溶解槽的設(shè)計溫度,最高工作壓力,材料,介質(zhì)及使用要求等條件人 孔M1選 用 公 稱 壓 力 為 1.6Mpa 的 回 轉(zhuǎn) 蓋 板 式 平 焊 法 蘭 人 孔 （ HG21516-2022）,人孔公稱直徑選定為400mm,采納凸面密封（ RF 型）和石棉橡膠板墊片,人孔結(jié)構(gòu)如圖2-2 所示,人孔個

17、零件名稱,材料及尺寸見表2-2 ；該回轉(zhuǎn)8 / 26 蓋板式平焊法蘭人孔的標記為入孔RFAG 400-1.6 230 HG21516-2022 入孔 LPN1.6 DN400 明細表序標準號2022名稱數(shù)材料尺寸42610,H1230號GBT713筒節(jié)量00 C r19Ni10d w1 1 2 HG20613 2022螺柱16 35GrMoA140GM273 HG20613 螺母32 30 GrMoM274 HG20592 法蘭1 30 GrMo代號A5 把手1 16Mn鍛件3HG20592 6 墊片1 石棉橡膠板7 端蓋1 Q235A 1F8 軸1 00 C r19Ni10GBT959 銷2

18、 00 C r19Ni1010 墊圈1 100HV 20 11 蓋軸2 00 C r19Ni10耳12 法蘭2 00 C r19Ni10軸耳5.4 人孔M 補強10mm,厚度附加量本設(shè)計選用的人孔M 筒節(jié)內(nèi)徑id406,壁厚ntCC10. 25mm,故補強圈尺寸確定如下：D1430mm, 外 徑由 壓 力 容 器 設(shè) 計 手 冊 查 得 補 強 圈 內(nèi) 經(jīng)D2680mm；9 / 26 （1）運算削去的承擔應(yīng)力所需的金屬截面積開孔直徑ddi2c40620 .254065. mm已知殼體的運算厚度0 . 61 mm所以,需要補強的金屬面積為Ad406.50.61247.97mm2（2）余外截面積有

19、效區(qū)范疇B2 d2406 . 5813 mmh 1dnt406 . 51063 . 76 mm殼體余外截面積A 1Bde.0750 . 61813406 5.256 . 91 mm接管的運算厚度tp cDo.062tp c0 6.42621160 . 851 . 29 mm接管余外截面積A 22 h 1ettft1 . 291263 . 76.97521078 . 82 mm焊縫截面積不予考慮,于是余外截面積ADA 1A 21135.73mm2由此可知ADA,所以該人孔無需補強6.盤管的選取查壓力容器設(shè)計手冊知盤管采納材料00C r19Ni10,公稱直徑DN=50mm10 / 26 的無縫鋼管

20、的外徑D057mm,壁厚.3 5 mm；7 接口管的選取7.1 液體進口管 N ,回流液體進口管 N 的選取N 、N 12 采納 25 3 . 5 mm 無縫鋼管,配用凸面密 封的帶頸平焊法蘭管：HG20592 法 蘭 S020-1.6 RF 00 C r 19 Ni 10, HG20592 法 蘭 S010-1.6 RF 00 C r 19 Ni 10；應(yīng)為殼體開孔滿意設(shè)計壓力 p 2 . 5 MPa,兩相鄰開孔中心間距不小于兩孔直徑之和的兩倍,接管外徑小于 89mm,接管厚度 nt 3 5. mm；N 、N 12 無需開孔補強；7.2 液體出口管 N 液體計口管 N b 口 N , 口 N

21、 11N ,N ,N ,N 11 采納 45 3 . 5 mm 無縫鋼管,管的一端切成 45 ,伸入槽內(nèi)少許；配用凸面密封的帶頸平焊法蘭管：HG20592 法蘭 S040-1.6 RF 00C r19Ni10；由于該接管為453 .5 mm,厚度小于4mm,故該接管開孔可能需要補強；由壓力容器設(shè)計手冊查得補強圈內(nèi)徑D150mm,外徑D2130mm（1）運算削去的承擔應(yīng)力所需的金屬截面積開孔直徑ddi2c3820 .25385.mm已知殼體的運算厚度0 . 61 mm所以,需要補強的金屬面積為Ad38.50.6123.49mm2（2）余外截面積有效區(qū)范疇B2 d238 5.77mm11 / 26

22、 h 1dnt38 .53 . 511 . 61 mm殼體余外截面積A 1Bde0 . 61 7738 . 5 3 . 2525 . 39 mm接管的運算厚度tpcDo0 . 62tpc.06452116.0 85.0 14 mm接管余外截面積A 22 h 1ettfrADA 1A 277.6mm2211 .613 . 25.0141272 . 21 mm焊縫截面積不予考慮,于是余外截面積 . 由此可知ADA,所以該 . 無需補強7.3 回流口管N 回流液體出口N 的選取N ,N 采納 32 3 . 5 mm 無縫鋼管,配用凸面密封的帶頸平焊法蘭管：HG20592 法 蘭 S025-1.6 R

23、F 00 C r 19 Ni 10, HG20592 法 蘭 S050-1.6 RF 00 C r 19 Ni 10 由于殼體開孔滿意設(shè)計壓力 p 2 . 5 MPa,兩相鄰開孔中心間距不小于兩孔直徑之和的兩倍,接管外徑小于 89mm,外管厚度 nt 3 5. mm；故N ,N 無需開孔補強；12 / 26 7.4LS 進口管 N ,LS 出口管 N 的選取N ,N 10 采納 32 3 . 5 mm 無縫鋼管,配用凸面密封的帶頸平焊法蘭管： HG20592 法蘭 S025-1.6 RF 00 Cr 19 Ni 10；由于恰提開孔滿意設(shè)計壓力p 2 . 5 MKa,兩相鄰開孔中心間距不小于兩孔

24、直徑之和的兩倍,接管外徑小于89mm,接管厚度 nt 3 . 5 mm；故 N ,N 10 無需開孔補強；7.5 放空口管 N ,N 的選取N ,N 采納 57 3 . 5 mm 無縫鋼管,管的一端切成 45 ,伸入槽內(nèi)少許 ； 配 用 凸 面 密 封 的 帶 頸 平 焊 法 蘭 管 ： HG20592 法 蘭 S050-1.6 RF 00 C r 19 Ni 10；由于該接管為 57 3 . 5 mm,厚度小于 5mm,故該接管開孔需要補強；D2130由 壓 力 容 器 設(shè) 計 手 冊 查 得 補 強 圈 內(nèi) 經(jīng)D155mm, 外 徑mm（1）運算削去的承擔應(yīng)力所需的金屬截面積開孔直徑ddi

25、2c5020 .2550.5mm已知殼體的運算厚度0 . 61 mm所以,需要補強的金屬面積為Ad50.50.6130.81 mm2（2）余外截面積有效區(qū)范疇B2 d250 . 5101 mmh 1dnt50 .53 . 513 . 29 mm殼體余外截面積A 1Bde0 . 61 10150 . 5 0 . 757 . 072 mm13 / 26 接管的運算厚度tpcDo0 . 62tpc.06572116.0 85.0 17 mm接管余外截面積A 22 h 1ettfrADA 1A 288.94mm2213 .293 . 250 . 17181 . 87 mm 2焊縫截面積不予考慮,于是余

26、外截面積由此可知ADA,所以該 .無需補強14 / 26 8.附圖15 / 26 9.符號說明t-容器元件在設(shè)計溫度下得許用應(yīng)力；Mpa t-容器元件在試驗溫度下的許用力,MPa s.02-圓筒材料在試驗溫度下的屈服點,MPa P -運算壓力 ,Mpa P -試驗壓力 ,MPa P-設(shè)計壓力 ,MP d-圓筒的設(shè)計厚度, mm -圓筒的運算厚度（壁厚）,mm n -圓筒的名義厚度, mm e-圓筒有效壁厚, mm C - 腐蝕裕量, mm C - 鋼板厚度的負偏差, mm C- -厚度附加量, mm K- 橢圓形封頭的外形系數(shù)D -圓筒內(nèi)直徑, mm 設(shè)計終結(jié)這次設(shè)計是在高校三年全部課程的基礎(chǔ)上,通過老師講解,查閱了相關(guān)資 料的基礎(chǔ)上進行的；是一次理論與實踐相結(jié)合的綜合性訓練；兩個星期以來,我們在指導老師的熱心指導下,經(jīng)過個人的努力,順當完成了本次設(shè)計任務(wù)；設(shè)計需要挑選適用合理、經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)形式,同時滿意制造、檢修、裝配、等要求；而強度運算的內(nèi)容包括氯氣緩沖罐的材料,確定主要結(jié)構(gòu)尺寸,滿意16 / 26 強度、剛度和穩(wěn)固性等要求,依據(jù)設(shè)計壓力確定壁厚,使氯氣緩沖罐有足夠的 腐蝕裕度,該設(shè)計分析包括內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的強度設(shè)計、容器零部件的設(shè) 計,包括法蘭連接、容器支座、容器開口及補強、容器附件的設(shè)計；最終確定