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新疆工业高等专科学校课程设计说明书题目名称《化工设备机械》溶解槽设计系部专业班级学生姓名完成日期新疆工业高等专科学校化学工程系石化10-53班吕志鹏2012-12-30课程设计评定意见设计题目《化工设备机械》溶解槽设计学生姓名吕志鹏评定意见:溶解槽设计任务书完成设计说明书(不少于20页)交设计说明书设计答辩摘要溶解槽是一种能够承受压力载荷的密闭容器,一般来说,溶解槽用途极为广泛,它在工业、民用、军工及科研等诸领域中具有重要的地位和作用,其中以在化工及石油化工中应用做多本设计通过对溶解槽的厚度,人孔,补强,接管,封头,鞍座的计算设计和强度校核计算,通过溶解槽设计,对本只是做了一次全面的系统的运用,达到巩固和学以致用的目的课程设计不同于平时的作业,在设计中需要学生自己做出决策,即自己确定方案,选择流程,查取资料,进行过程和设备计算,并要对自己的选择做出论证和核算,经过反复的分析比较,择优选定最理想的方案和合理的设计所以,课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践关键词溶解槽、结构设计、强度设计目录
1.设备主要技术指标12罐体壁厚的设计11确定参数12厚度计算23封头厚度设计21计算封头厚度22校核水压试验强度
34.支座的选取31洛解槽的总质量32选取支座角钢厚度4人孔的选取
55.1人孔的选取
55.2人孔AT补强
65.3人孔的选取
65.4人孔补强7盘管的选取87接口管的选取81液体进口管N、回流液体进口管N”的选取
87.2液体出口管M液体计口管M口M口
97.3回流口管M回流液体出口M的选取
97.4LS进口管LS出口管Mn的选取
107.5放空口管性,M的选取10附图
119.符号说明11设计终结11致谢12参考文献
121.设备主要技术指标内筒盘管2罐体壁厚的设计由<<化工设备机械基础>>对选材所做的分析,次溶解槽应选用不锈钢材料OOCH9M10制作
2.1确定参数OAMPa[a]1=116MP=1200mm取G=4mm=
0.85(采用带垫板的双面焊对接接头,局部无损检测)(表12-8)
2.2厚度计算、_L曾百*eP(Dj
0.1x1200八G计算厚度8=——==
0.61心2[b](!)-pc2x116x
0.85-
0.1槽内介质对槽体可能腐蚀,查表12-11得取C2=4mm设计厚度无=$+G=
0.61+4=
4.61mm根据8d=
4.61/nm由《化工设备机械基础表12-9查的G=
0.25mm名义厚度如=/+G+圆整量=
4.61+
0.25+圆整量=
4.86+圆整量圆整后,取名义厚度3〃=5mmo复验x6%=5x6%=030mm
0.25mm所以钢板厚度的负偏差可以忽略不计因此选用免=厚的钢材做槽体3封头厚度设计采用标准的蝶形形封头
3.1计算封头厚度
1.2m)由表12—24可知R=
0.9Di=1080mm凤I父
1.325x
0.1x1080八”则o—=
0.73mm2x116x
0.85-
0.5x
0.1同前C=C+C2=4+
0.25=
4.25/17/77故3〃=5+C=
4.25+
0.73=
4.98/wn圆整后取8n=5mm确定选用=5mm厚的00619^.10钢板制作封头
3.2校核水压试验强度槽体与封头在试验压力下的计算应力根据下式计算其中“=
1.25P拇(/200°C[a]/[a]=1)(根据《压力容器设计手册》查得)可见,(yT
0.90t02所以水压试验强度足够式中一圆筒、封头壁在试验压力下的计算应力MPa;Dj一槽体内径,mm;PT—试验压力,;之一圆筒、封头的有效壁厚,;楫
00.2)一材料在试验温度下的屈服点(或屈服强度),;一圆筒、封头的焊接接头系数;支座的选取
4.1溶解槽的总质量式中叫一槽体质量,kg;m2一封头质量,kg;m3一介质质量,kg;tn4—附件质量,kg;槽体质量DN=1200mg=5mm的筒节,由《压力容器设计手册》查得00G19M10的密度㈤=7930kg/m3所以式中口一槽体内径,mm;$〃一圆筒壁厚,mm;L—圆筒长度,mm;p一材料密度,kg/m3;封头质量DN=1200〃仰,如=5〃仰,直边高度h=25mm的标准蝶形封头,查的其质量m为:所以知2-m2=2x
64.5=129式中一封头壁厚,mm;/0一封头直边高度,mm;介质质量式中a一充料系数,取
0.9;v—溶解槽容积,*3u=虬+V封oq—介质在100时的密度,Q=867kg/m3式中符号同前附件质量人控制量约为200kg其他接管质量总和按300kg计于是所以设备总质量为m=mx+m2+m3+m4=3035kg
4.2选取支座角钢厚度查《压力容器设计手册》,根据DN=1200mm选用褪式支座A3取垫板厚度为4mm则角钢厚度为8mmo支座数目先选定为2个,每个支座允许载荷[Q]=30KN每个支座的实际载荷可见,Q[],因此2个A3褪式支座满足自身的承载要求因为封头的有效厚度为总=
0.75漩n由《压力容器设计手册》查得蝶形形封头的允许垂直载荷[F]=
23.8KN由于Qv『]所以用2个A3褪式支座满足封头允许的垂直载荷要求故本溶解槽的支座选用/算4713-1992支腿,A3材料Q345-A.F人孔的选取
5.1人孔格的选取根据溶解槽的设计温度、最高工作压力、材质、介质、及使用要求等条件,人孔Ml选用公称压力为
1.6MPa的垂直吊盖板式平焊法兰人孔HG21502-2005人孔公称直径选定为600i™采用突面密封RF型和石棉橡胶板垫片,人孔结构如图2-1所示,人孔各部件名称见表2-1o该垂直吊盖板式平焊法兰人孔的标记为人孔RFA0600-
1.6280IIG21520-2005表2-1人孔PN
1.6DN600明细表
5.2人孔啊补强本设计选用的人孔肱]筒节内径dj=610壁厚3llt=\Qmm壁厚附加量C==
0.25mm1计算消去的承受应边所需的金属截面积由《压力容器设计手册》查得补强圈开孔直径d=df+2C=610x2x
0.25=
610.Sirun内径D]=635mm,外径D2=980iruno已知壳体的计算厚度S-
0.6\mm所以需要补强的金属面积为2多余截面积有效区范围6=2d=2x
610.5=1221mm壳体多余截面积接管的计算长度接管多余截面积焊缝截面积不予考虑,于是截面积.因为4,故不用补强
5.3人孔、的选取根据溶解槽的设计温度,最高工作压力,材料,介质及使用要求等条件人孔选用公称压力为
1.6Mpa的回转盖板式平焊法兰人孔HG21516-2005人孔公称直径选定为400顾,采用凸面密封(RF型)和石棉橡胶板垫片,人孔结构如图2-2所示,人孔个零件名称,材料及尺寸见表2-2该回转盖板式平焊法兰人孔的标记为入孔RF(A7)400-
1.6230HG21516-2005入孔LPN
1.6DN400明细表
5.4人孔“2补强本设计选用的人孔Mi筒节内径《=406壁厚厚度附加量C=G=
0.25mm故补强圈尺寸确定如下由《压力容器设计手册》查得补强圈内经D}=430nm外径D2=680/runo计算削去的承受应力所需的金属截面积开孔直径d=《•+2c=406+2x
0.25=4065mm己知壳体的计算厚度5=
0.6\mm所以,需要补强的金属面积为多余截面积有效IX范围B=2d=2x
406.5=813mm壳体多余截面积接管的计算厚度接管多余截面积焊缝截面积不予考虑,于是多余截面积由此可知所以该人孔无需补强盘管的选取查《压力容器设计手册》知盘管采用材料00Q19M10公称直径DN=50mm的无缝钢管的外径=57mm壁厚8=
3.5mm7接口管的选取
7.1液体进口管M,回流液体进口管N”的选取N、、叫2采用^25X
3.5mm无缝钢管,配用凸面密封的带颈平焊法兰管HG20592法兰S020-
1.6RF00CJ9M10HG20592法兰S010-
1.6RF00CJ9M10o应为壳体开孔满足设计压力p%
2.5MPci两相邻开孔中心间距不小于两孔直径之和的两倍,接管外径小于89mm接管厚度8n{
3.5mmoN}无需开孔补强
7.2液体出口管M液体计口管M口叫,口MIM,M,也Ml采用©45x
3.5mm无缝钢管,管的一端切成45,伸入槽内少许配用凸面密封的带颈平焊法兰管HG20592法兰S040-
1.6RF00C19M10因为该接管为5x
3.5mm厚度小于4mm故该接管开孔可能需要补强由《压力容器设计手册》查得补强圈内径D]=5Qmm外径£2=130mm
(1)计算削去的承受应力所需的金属截面积开孔直径d=《•+2c=38+2x
0.25=
38.5mm己知壳体的计算厚度5=
0.6lmm所以,需要补强的金属面积为
(2)多余截面积有效区范围5=26/=2x
38.5=77/71/77壳体多余截面积接管的计算厚度接管多余截面积焊缝截面积不予考虑,于是多余截面积AD=Al+A2=
77.6^n2・由此可知ADA所以该.无需补强
7.3回流口管M回流液体出口叫的选取M,乂采用©32x
3.5mm无缝钢管,配用凸面密封的带颈平焊法兰管HG20592法兰S025-
1.6RF00C.19M10HG20592法兰S050-
1.6RF00C/19M10因为壳体开孔满足设计压力p
2.5MPa两相邻开孔中心间距不小于两孔直径之和的两倍,接管外径小于89mm外管厚度故踞,M无需开孔补强
7.4LS进口管M,LS出口管羸的选取N”Mo采用©32x
3.5nvn无缝钢管,配用凸面密封的带颈平焊法兰管HG20592法兰S025T.6RF00C;19M10因为恰提开孔满足设计压力p
2.5MKa两相邻开孔中心间距不小于两孔直径之和的两倍,接管外径小于89mm接管厚度Z
3.5质72故N”M无需开孔补强
7.5放空口管%M的选取N5州采用^57x
3.5mm无缝钢管,管的一端切成45,伸入槽内少许配用凸面密封的带颈平焊法兰管HG20592法兰S050-
1.6RF00CJ9M10o因为该接管为e57x3Snm厚度小于5mm故该接管开孔需要补强由《压力容器设计手册》查得补强圈内经D[=55mm,外径Q=130mm
(1)计算削去的承受应力所需的金属截面积开孑L直径d=dt+2c=50+2x
0.25=
50.5mm已知壳体的计算厚度$=
0.61777m所以,需要补强的金属面积为
(2)多余截面积有效区范围B=2d=2x
50.5=101/2/m壳体多余截面积接管的计算厚度接管多余截面积焊缝截面积不予考虑,于是多余截面积4=凡+总=
88.94心2由此可知A所以该.无需补强
8.附图
9.符号说明OF容器元件在设计温度下得许用应力时pa0],——容器元件在试验温度下的许用力,MPaU0O.2)——圆筒材料在试验温度下的屈服点,MPaPc一-计算压力MpaPT试验压力MPaP设计压力MP膈一一圆筒的设计厚度,mm3圆筒的计算厚度(壁厚),颇8n圆筒的名义厚度,mm8e圆筒有效壁厚,mm腐蚀裕量,mmC钢板厚度的负偏差,mmC厚度附加量,mmK椭圆形封头的形状系数一一圆筒的名义厚度,mmDi圆筒内直径,mm设计终结这次设计是在大学三年全部课程的基础上,通过老师讲解,查阅了相关资料的基础上进行的是一次理论与实践相结合的综合性训练两个星期以来,我们在指导教师的热心指导下,经过个人的努力,顺利完成了本次设计任务设计需要选择适用合理、经济的结构形式,同时满足制造、检修、装配、等要求;而强度计算的内容包括氯气缓冲罐的材料,确定主要结构尺寸,满足强度、刚度和稳定性等要求,根据设计压力确定壁厚,使氯气缓冲罐有足够的腐蚀裕度该设计分析包括内压薄壁圆筒与封头的强度设计、容器零部件的设计,包括法兰连接、容器支座、容器开口及补强、容器附件的设计最终确定缓冲罐的标准从而使设计结果达到最优化组合最后就是绘图和论文的编排与打印设计是一个从无到有的过程,其中有很多因素都必须考虑到,因此需要一定的耐心和细心才能够完得成在这次的课程设计过程中,使我学到了很多知识,把以前的理论知识联系到实际当中,通过这一阶段的毕业设计,我受益匪浅,不仅锻炼了良好的逻辑思维能力,而且培养了弃而不舍的求学精神和严谨作风回顾此次毕业设计,是我所学知识很好的总结此次设计不仅重温了过去所学知识,而且学到了很多新的内容相信这次毕业设计对我今后的工作会有一定的帮助所以,我很用心的把它完成在设计中体味艰辛,在艰辛中体味快乐但是,由于时间和自己掌握的知识有限,在设计的过程中难免有错误,衷心希望老师指正最后,我要感谢我的指导老师郭老师,他对我的毕业设计进行了多次的修改我的毕业设计才得以顺利完成同样我也要衷心的感谢教育过和指导过我的老师,感谢给予我帮助的朋友们,谨献上我最真挚的祝福致谢本设计是在薛峰老师的悉心指导下完成的老师扎实的专业知识,严谨的治学态度,精益求精的工作作风和诲人不倦的高尚师德,严以律己,宽以待人的崇高风范,朴实无华,平易近人的人格魅力对我影响深远不仅是我树立了远大的学术目标,掌握了基本的研究方法,还是我明白了许多待人接物与为人处事的道理本设计从选题到到完成,每一步都是在老师的指导下完成的,倾注了老师大量的心血在此,谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢同时感谢同组的组员,团结合作,认真踏实的完成了设计本设计的顺利完成,离不开各位老师,同学和朋友的关心和帮助在此致谢老师的指导和帮助参考文献国家质量技术监督局,GB150-1998《钢制压力容器设计手册》,中国标准出版社,1998全国化工设备设计技术中心站,《化工设备图样技术要求》,200011蔡纪宁主编,《化工设备机械基础课程设计指导书》,化学工业出版社,2003国家质量技术监督局,GB150-1997《压力容器设计手册》,中国标准出版社1997设计压力MPa
0.1设计温度°C100最高工作压力
0.09工作温度°C介质名称GS设备主要材质SUS304L设备容积
2.2m3设计压力MPa
1.0设计温度°C185最高工作压力
1.0工作温度°C.介质名称LS设备主要材质SUS304L序号标准号名称数里材料尺寸1G算713-2008筒节12HG20592法兰13HG20592垫片1石棉橡胶板4HG20592法兰盖15HG20613螺柱20M33x2x1606HG20613螺母40M337吊环18转臂19G%95-2000垫圈201100HV10G%6170-2000螺母2025级11吊钩112环113G%8163-2008无缝钢管12014支撑板1序号标准号名称数量材料尺寸1筒TJ12HG20613螺柱163HG20613螺母324HG20592法兰15把手16HG20592垫片1石棉橡胶板7端盖18轴19销210垫圈201100HV11盖轴耳212法兰轴耳2。