《化工设备机械基础》课程设计10立方米氮气罐设计

1、化工设备机械基础化工设备机械基础课程设计课程设计 10 立方米氮气罐立方米氮气罐设计设计 系部：系部： 专业：专业： 姓名：姓名： 学号：学号： 指导教师：指导教师： 时间：时间： 目目 录录 摘摘 要要 .4 1 1 罐体壁厚的设计罐体壁厚的设计 .3 （）计算厚度.4 （）校核气压试验强度.4 2 封头厚度设计封头厚度设计 .4 （）计算封头厚度.5 （）校核罐体与封头气压试验强度.5 3 3 鞍座的设计鞍座的设计 .5 （）罐体质量 1 m.6 （）封头质量 2 m.6 （）液氮质量 3 m.6 （）附体质量 4 m.6 4 4 人孔人孔 .7 5 5 人孔补强人孔补强 .8 6 6 接

2、管接管 .9 致致 谢谢 .11 符号说明符号说明 .12 参考资料参考资料 .14 课程设计说明书 2 摘摘 要要 氮气，常况下是一种无色无味无嗅的气体，且通常无毒。氮气占大气总量的 78.12%（体积分数），是空气的主要成份。常温下为气体，在标准大气压下，冷却至 -195.8时，变成没有颜色的液体，冷却至 -209.86时，液态氮变成雪状的固体。氮 气的化学性质很稳定，常温下很难跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与 某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。 氮气罐，又称氮气瓶，是用来运输、使用氮气的储存设备，耐高压，一般可以存储高 压液态氮。 课程设计说明书 3 101

3、0氮气罐设计氮气罐设计 3 m 设备设计主要技术指标设备设计主要技术指标: : 设计压力 a mp1.1 设计温度 0c 常温常温 最高工作压力 a mp0.8 工作温度 0c 常温 介质名称氮气设备主要材料16 n m r 设备容积设备容积10 管口表管口表: : 符号公称压力公称尺寸法兰形式密封面形式用途伸出长度 a1.6pn50dnrf 氮气出口 120 b1.6pn50dnsorf 氮气进口 120 c 1 2h zg so 内螺纹压力表口 120 d1.6pn50dnsorf 备用口 120 e1.6pn50dnsorf 安全阀口 120 f 1.6pn50dnsorf 排污口见图

4、g 1.6pn50dnsorf 人孔 250 h 1 2h zg so 外螺纹外板口 120 课程设计说明书 4 1 1 罐体壁厚的设计罐体壁厚的设计 设备主要材质为，根据新标准锅炉和压力容器用钢板 。16mnr/32008gb tf 则为,由于温度按常温计算，则查页表可得：16mnr345qr 428 p （采用双面焊对接接头,局部无损检测） 170 t mpa345 s mpa0.85 取 2 1.0cmm1800 i dmm （）计算厚度（）计算厚度 1.1 1800 6.88 2 170 0.85 1.1 2 ci t c pd mm p 设计厚度： 2 6.88 1.07.88 d

5、cmm 根据，查表 12-9 得7.88 d mm 1 0.25cmm 名义厚度：圆整量=+圆整量 1nd c7.880.25 圆整后，取名义厚度9 n mm 复验： 故最后取6%9 6%0.540.25 n mmmm 1 0.25cmm 该氮气罐可用厚的 钢制作。9mm345qr （）校核气压试验强度（）校核气压试验强度 0.8 2 tie ts e pp g 式中， 1.251.25 1.1 11.375 tt pmpa 12 99 1.257.25 en cccmm 345 s pa 则 1.37518007.75 160.37 2 7.75 t gmpa 0.80.8 0.85 345

6、236.93 s mpa 课程设计说明书 5 可见；所以气压试验强度足够0.8 ts g 2 封头厚度设计封头厚度设计 采用标准的蝶形封头采用标准的蝶形封头 （）计算封头厚度（）计算封头厚度 1.21.2 1.1 1800 8.24 2 170 0.850.5 1.1 20.5 ci t c pd mm p 2 8.24 1.09.24 d cmm 根据 由表 12-9 查的则9.24 d mm 1 0.25cmm 1 9.240.259.49 d cmm 圆整后采用 厚的钢板。复验，10 n mm6%9.49 6%0.570.25 n mm 最后确定。故该蝶形封头可用 10mm 厚的钢制作。

7、 1 0.25cmm345qr （）校核罐体与封头气压试验强度（）校核罐体与封头气压试验强度 0.8 2 tie ts e pd g 1.251.25 1.11.38 tc ppmpa 12 0.25 11.25cccmm 10 1.258.75 en cmm （）页345 s mpa 428 p 1.3818008.75 142.63 2 8.75 t gmpa 0.80.8 0.85 345236.925 s mpa 因为 所以气压试验强度足够0.8 ts g 课程设计说明书 6 3 3 鞍座的设计鞍座的设计 首先粗略计算鞍座负荷 储罐总质量 1234 mmmmm 罐体质量 1 m 封头质

8、量 2 m 液氮质量 3 m 附件质量 4 m （）罐体质量（）罐体质量 1 m 的筒节1800,9,4100 nn dmmmm lmm 1 3.14180099 4100 78501645 i md lkg （）封头质量（）封头质量 2 m ，直边 其质量 1800,9 nn dmmmm20mm 2 m 2 2 0.34 in md 2 0.34 3.14 18007850 10272kg 22 2mm272 2543kg （）液氮质量（）液氮质量 3 m 其中装置系数取 1.0 3 mv 贮罐容积 32 12 22 264 ii vvvdd l 32 3.143.14 2180018004

9、100 264 3 11.8m 课程设计说明书 7 液氮在常温下的密度为 3 1.25kg m 3 11.8 1.25 1.014.75mkg （）附体质量（）附体质量 4 m 人孔质量约为，其他接管质量总和按计算 200kg300kg 于是 4 500mkg 储罐总质量 1234 mmmmm 1645543 14.75500 2702.75kg 2702.75 9.81 6628.5 44 mg fkn 根据表 14-18 可选用 ,支承式支座 材料 /472592jb t345qa f 4 4 人孔人孔 当设备内径时，至少开设 1 个的人孔，或 2 个的手100 i dmm400mm150

10、mm 孔。 根据储罐的设计温度最高工作压力材质介质以及使用要求等条件，选用公称压力 的带颈平焊法兰人孔,人孔公称直径选定为。采用密封1.1mpa2059297hg500mm 型和石棉胶版垫片。人孔各零件名称材质及尺寸见表 14-22rf 该水平颈对平焊法兰人孔的标记为 人孔 sorf500 1.12059297hg 人孔 1.6pn500dn 件号标准号名称数量材料尺寸尺寸 1 7132008 gb t 筒节 1 345qr=50010 w d 2 20592hg法兰 1n（断键）16m=3 课程设计说明书 8 5 5 人孔补强人孔补强 （）确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径（）确定壳体和接管

11、的计算厚度及开孔直径 由已知条件知，壳体计算厚度。接管计算厚度为6.88mm 2 co it c pd p 1.1 500 2 170 0.85 1.1 2mm 开孔直径为 1 2ddc 500 15 22 1.25 3 20592hg垫片 1 石棉橡胶板 =39 =44 1 b 2 b 4 20592hg法兰盖 1 345qr 332 175m 5 20613hg螺柱 20 30 m 33m 6 20613hg螺母 40 30 m 7 吊环 1 345qa f 8 转臂 1 345qa f=36 0 d 9 952000gb t 垫圈201100hv 10 61702000gb t 螺母20

12、m2级5 11 吊钩 1 345qa f 12 81632008gb t 环 1 345qa f 1313 无缝钢管 120 课程设计说明书 9 472.5mm （）确定壳体和接管的实际厚度开孔有效补强宽度（）确定壳体和接管的实际厚度开孔有效补强宽度 b b 及外侧有效补强高度及外侧有效补强高度 1 h 已知壳体名义厚度，补强部分厚度，9 n mm9 n smm 接管有效补强宽度为 接管内直径+=d 2c 478.5mm 22 472.5945bdmm 接管外侧有效补强高度为 1 472.5 965.2 nt hdmm （）计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积（）计算需要补强的金属面

13、积和可以作为补强的金属面积 需补强的金属面积为 2 472.5 6.883250.8admm 可作为补强的金属面积为 2 1 945472.57.556.88411.1 e abdmm 2 21 2922 65.2912.8 ettr ahfmm （）（） 12e aaa 2 411.1 912.81324mm （）比较（）比较与与，所以补强厚度不足够。 e aa e aa 加补强面积 4 aa e a 2 3250.8 13241927mm 6 6 接管接管 1 1 液氮进料液氮进料 采用无缝钢管(强度验算略)。管的一端切成，伸入储罐内少许。573.5mmmm 0 45 配用图面板是平焊法兰

14、： 法兰 20592hg50 1.6plrf16 n m 2 2 液氮出料管液氮出料管 采用无缝钢管(强度验算略)。管的一端切成，伸入储罐内少许。配573.5mmmm 0 45 课程设计说明书 10 用图面板是平焊法兰： 法兰 20592hg50 1.6plrf16 n m 3 3 压力表口压力表口 采用英寸无缝钢管，管内螺纹，伸出长度为。2 1 2g120mm 由于壳体开孔满足下述全部要求，所以不需要补强 （1）设计压力2.5 a pmp （2）两相邻开孔中心间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍； （3）接管外径89mm （4）接管最小厚度满足下表要求 接管最小厚度接管最小

15、厚度 接管外径接管外径 25,32,3825,32,38 45,4845,48 最小厚度 3.5 4.0 接管外径 57,65 76,89 最小厚度最小厚度 5.05.0 6.06.0 配用法兰 ： 法兰 20592hg50 1.6plrf16 n m 4 4 备用口备用口 公称压力为，公称直径为，伸出长度为，采用无16 a mp50mm120mm57 3.5mm 缝钢管，采用带颈平焊法兰（）法兰密封面形式采用突面（）sorf 配用法兰: 法兰 hg2059250 1.6sorf16 n m 5 5 安全阀口安全阀口 公称压力为，公称直径为，伸出长度为，采用无缝16 a mp25mm120mm

16、32 3.5mm 钢管，采用带颈平焊法兰（）法兰密封面形式采用突面（）sorf 配用法兰: 课程设计说明书 11 法兰 hg2059225 1.6sorf16 n m 6 6 排污口排污口 在设备最下端安设一个排污管，管子规格是，管段装有一个与截止阀32 3.5mm 相配的管法兰：4116jw 法兰 hg2059225 1.6sorf16 n m 致致 谢谢 本设计是在 xx 老师的悉心指导下完成的。老师渊博的专业知识， 课程设计说明书 12 严谨的治学态度，精益求精的工作作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。 不仅使我树立了远大的学术

17、目标，掌握了基本的研究方法，还使我明 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。 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 xx 老师的指导和帮助，没有你们的帮助和指导是没有 办法完成我的设计的。 符号说明符号说明 计算压力 c p a mp 课程设计说明书 13 圆筒的内径 i dmm 圆筒的外径 o dmm 圆筒的最大容许压力 w p a mp 圆筒的计算厚度 mm 圆筒的设计厚度 d mm 2d c 圆筒的名义厚度 n mm 1nd c 圆筒的有效

18、厚度 其值 e en c 圆筒材料在设计温度下的许用应力 t a mp 圆筒材料在设计温度下的计算应力 t a mp 焊接接头系数 钢板厚度的负偏差 1 cmm 腐蚀余量 2 cmm 厚度附加量 cmm 12 ccc 圆筒壁在试验压力下的计算应力 t a mp 圆筒材料在试验温度下的屈服点 s a mp 封头内壁曲面高度 i hmm 实验压力 t p a mp 设计压力 p a mp 每一支座承受的压力 fkn 容器的总质量 mkg 重力加速度 重力加速取 9.81g 2 m s 接管有效厚度 et smm 补强有效厚度 nt smm 课程设计说明书 14 开孔直径 dmm 强度削弱系数 r f 壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 1 a 2 mm 接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 2 a 2 mm 焊缝金属减去计算厚度之外的多余面积 3 a 2 mm 接管的计算厚度 t fmm 补强面积 e a 2 mm 有效