容器设计过程装备课程设计书

1 容器设计过程装备课程设计书 第一章 设计思路 （ 1）设计特点 综合运用所学的过程设备设计的知识，本着认真负责的态度，对储罐进行设计。在设计过程中综合考虑了经济性、实用性和安全可 靠性。各项设计参数都正确考虑了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并且考虑到了结构方面的要求，合理进行设计。 （ 2） 设计特点 容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍了气罐的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。 第二 章 主要材料、焊缝结构和探伤 （ 1）材料的选择 容器介质为空气，为无腐蚀介质，储罐选用碳素结构钢，且设计压力为 M P a 范围内，属于低压容器。所以选择235Q 系列的钢材可以满足要求。 235 钢板的适用范围： 2 容器设计压力 钢板使用温度为 C3500 用于壳体时，厚度不大于 所以 235 满足设计要求，则选择 235 钢板。查表知 235 的许用应力 为 13 （ 2）焊缝及探伤 焊接接头采用 于工作介质特性为无毒性、低腐蚀性，此处采用局部无损探伤，其焊接接头系数由焊接接头系数表（查教材过程装备设计表 34 ）查得由教材过程设备设计表 24 取 ,由于介质特性为低腐蚀性， 无毒，所以去平面腐蚀裕2 。 （ 3）焊接制造 （ a）焊接接头结构 所有焊接接头均要求全熔透。 A,B 类对接接头：采用（ 0583D 类焊接接头，接管不内伸时采用 3 （ b）焊条选择 根据 5117钢焊条的成分及性能要求标准，碳钢焊条型号根据熔敷金属的力学性能、药皮类型、焊接位置和焊接电流接管 B、 体与封头，人孔接管与筒体间焊条型号 皮类型选钛钙型，电流种类为 C 。 第三章 设计参数 （ 1）设计压力 P 设计压力为压力容器的设计载荷之一，其值不得低于最高工作压力，装有安全阀的容器通常可取最高工作压力的 ，(。此处取 ,所以 M P 。 （ 2） 设计温度 （ 3）工作介质 空气 无腐蚀 （ 4）筒体直径 度 L 及短轴 h 取长径比 i o 1 2 4 4D 3 93i v 4 圆整后取 i ， i 封头结构 :标准椭圆形封头，由半 个椭球壳和一个高为 短筒节构成。封头的直边高度 40圆封头容积： 筒体高： 圆整后得 ： 300 第四章 筒体计算 （ 1）筒体厚度计算 计算厚度： 32 1 3 0 P 设计厚度 ： 考虑到钢板厚度系列 取名义厚度： 立没有变化，以上计算成许用应力因用 （ 2）水压试验及应力校核 （ a）试验压力 5 M P M P 取最大试验压力 ： (b)应 力校核 筒体有效厚度： )( 21 M P e 0 0( M P 则满足水压试验要求。 第五章 封头计算 （ 1） 封头选择 从受力与制造方面分析来看，球形封头是最理 想的结构形式。但缺点是深度大，冲压较为困难；椭圆封头深度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。平板封头因直径和厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。从钢材耗用量来看：球形封头用材最少，比椭圆封头节约，平板封头用材最多。但是，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。 （ 2）封头厚度计算 采用标准椭圆 则 k=算厚度： ct 32 1 3 0 设计厚度： 6 考虑到钢板厚度系列取名义厚度： 立没有变化，以上计算成许用应力因用 （ 3）水压试验及强度校核 （ a）试验压力 M P M P 取最大试验压力 ： （ b） 应力校核 封 头的有效厚度 : )( 21 M P M P 则满足水压试验要求。 总体结构尺寸如下： 公称直径 i 1300 筒体高 300 筒体壁厚 封头壁厚 7 第六章 接管补强和人孔补强 （ 1）接管补强 1、 补强及补强方法判别 根据教材过程设备设计表 144 ，许补强的最大接管外径为所给的接管只有检查孔的外径大于 故其需要另行补强。 检 查 孔 是 在 筒 体 上 面 且 1300 开 孔 直 径i 6 5 02/1 5 9 ，满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。 2、开孔所需补强面积 由于开孔位于壳体时，封头的计算厚度为按周向应力计算而得的厚度： 32 1 3 0 先 计算强度削弱系数 1接管有效厚度为 开孔所需补强面积按下式计算 8 )11()11(2 3、有效补强范围 有效宽度 B 1815922 8 922 B 取两者中的最大值 所以 18 有效高度 外侧有效高度 下式计算 91 （实际外伸高度） 0 01 取两者中较小的值 所以 内侧有效高度 2h )(02 实际内伸高度h 2h 取两者中的最小值 所以 02 h 4、 有效补强面积 a)多余金属面积 1)()159318()1)(2)( b)接管多余金属面积 接管计算厚度 9 32 1 5 接管多余金属面积 2A 2)(2 C)接管区焊接面积 （焊脚取 23 d)有效补强面积 e 321 5、所需另行补强面积 23214 663.3( 拟采取补强圈补强。 6、补强圈设计 根据接管公称直径 补强圈，参照补强圈标准 4736取补强圈外径 00 ，内径 63 。因 318 ,补强圈在有效补强范围内。 补强厚度为 30 0 4 考虑钢板负偏差并经圆整，取补强圈名义厚度为 综上所述选择补强圈外径 00 ，内径 63 ， 补强圈名义厚度为 10 第七章 标准件选取及其他设置 （ 1）容器支座的选择 1、计算质量 罐体质量：331 查表得单个封头质量 附件质量包括人孔，接管，阀座等近似取 2 充气质量，由于介质是空气，所 以 设备的最大质量 2、 计算支座支反力 单个支腿所受的力： o 8 13 40 根据 用 A 型支撑式支座，使用容器的公称直径是 1300，支腿数量为 3个。支座总重为 （ 2）法兰的选择 查标准，根据接管 直径和最大压力要求选择法兰， 2处的法兰选择 B 处的法兰选择 11 （ 3）压力计的选择 量程装在锅炉、压力容器上的压力表，其最大量程（表盘上刻度极限值）应与设备的工作压力相适应。压力表的量程一般为设备工作压力的 1 5 3 倍，最好取 2倍。若选用的压力表量程过大，由于同样精度的压力表，量程越大，允许误差的绝对值和肉眼观察的偏差就越大，则会影响压力读数的准确性；反之，若选用的压力表量程过小，设备的工作压力等于或接近压力表的刻度极限，则会使压力 表中的弹性元件长期处于最大的变形状态，易产生永久变形，引起压力表的误差增大和使用寿命降低。另外，压力表的量程过小，万一超压运行，指针越过最大量程接近零位，而使操作人员产生错觉，造成更大的事故。因此，压力表的使用压力范围，应不超过刻度极限的 60 70。 测量精度压力表的精度是以允许误差占表盘刻度极限值的百分数来表示的。精度等级一般都标在表盘上，选用压力表时，应根据设备的压力等级和实际工作需要来确定精度。精度不应低于 2 5 级；额定蒸汽压力大 于 锅炉和中、高压容器的压力表，精度不应低于 。 表盘直径为了使操作人员能准确地看清压力值，压力表的表盘直径不应过小。在一般情况下，锅炉和压力容器所用压力表的表盘直径不应小于 100果压力表装得较高或离岗位较远，表盘直径还应增大。 综合考虑选用 隔膜压力表 , 技术指标为：精度等级： ( 公称直径： 50 接头螺纹： 1 测量范围： 0 12 （ 4）接管方式及设置 管与管之间采用法兰连接，接管与容器之间采用补强圈补强 接管位置：两相邻开孔中心的间距 (对曲面间 距以弧长计算 )应不小于两孔直径之和的 2倍。 （ 5）各工艺开孔设置 （ 1）进气管 采用 45 5，伸入贮罐内少许。配用具有突面密封的平焊管法兰。 法兰标记： 0592 法兰 0 F B。 垫片标记： 0606 垫片 2）出气管 采用 45 兰标记： 0592 法兰 0 F B 垫片标记： 0606 垫片 3）安全阀接管 安全阀接管尺寸由安全阀泄放量决定。本贮罐选用 896 的无缝钢管。 法兰标记： 0592 法兰 0 F B。 （ 4）压力表接管 B。 （ 5） 检查孔标准：尺寸， ，实面（ 颈对焊法兰式 ) 垫片标记： 0606 垫片 （ 5）垫片形式 橡胶垫；材料；石棉橡胶板 。 第八章 总结 任何设计都不是自己想当然想怎么做就怎么做的，大到筒体，小到零部件，每一个设计都要经过严格计算或选择论证，都要有章可循、有法可依，这是这次课程设计留给我最大的启示。其实这个道理在生 13 活中又何尝无处不在？做人就要像这次设计一样，要实事求是，脚踏实地。 通过本次课程设计，使我对像储气罐这类压力容器的设计方法、步骤、思路、有一定的了解与认识。在课程设计过程中，基本能按照规定的程序进行，先针对所给压力，温度收集、调查有关资料，然后进入草案阶段，其间与指导教师钟明老师进行几次方案的讨论、修改，补充，最后定案，进行正式压力 容器设计阶段。包括选材、壁厚计算、强度校核和水压试验等。经一系列计算、按标准选取法兰等可得所设计的压力容器满足设计及工艺要求。 最后，非常感谢指导老师袁文老师，在你的帮助下我完成了此次课程设计，使我通过在这次设计中学到了很多有用而且实用的知识，作为即将踏上社会的我们来说这是一笔巨大的财富。 第九章 参考文献 （ 1）化工部设备设计技术中心站主编。钢制管法兰、垫片、紧固件。北京：化学工业部。 1998 （ 2）郑津洋、董其伍、桑芝富主编。过程设备设计。北京：化学工业出版社出版。 2005 （ 3）魏兆灿、刘绍娟等主编。 化工设备图册。北京：化学