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

2、素结构钢，且设计压力为0.6MPa在O.IMPa P 1.6MPa围，属于低压容器。所以选择Q235系列的钢材可以满足要求。Q235 B钢板的适用围：容器设计压力 P 1.6MPa钢板使用温度为 0 350 C 用于壳体时，厚度不大于 20mm 所以Q235 B满足设计要求，则选择Q235 B钢板。查表知Q235 B的 许用应力为t 113MPa(2) 焊缝及探伤焊接接头采用 V 型坡口双面焊接，由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 4 3)查得由教材过程设备设计表 4 2 取 C1 0.8mm, 由于介质特性为

3、低腐蚀性，无毒，所以去平面腐蚀裕 C2 1mm。厶O(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 ( HG 20583-1998) DU8， D 类焊接接头，接管不伸时采用 G6(b) 焊条选择根据GB/T5117-1995碳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 D与筒体，筒体与封头，人孔接管与筒体间焊条型号E4303,药皮类型选钛钙型，电流种类为 AC,DC。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

4、力，装有安全阀的容器通常可取最高工作压力的1.051.10倍，即P (1.05 1.10)Pw。此处取 ,所以 P 1.10Pw 1.10 0.6 0.66MPa。(2) 设计温度T 50 C(3) 工作介质空气无腐蚀(4) 筒体直径Di长度L及短轴h取长径比2.0Di3 L V。 （云）3 3.14 2.0 3 1091241mm圆整后取 Di 1300mm， h130% 325mm封头结构：标准椭圆形封头，由半个椭球壳和一个高为h2的短筒 节构成。封头的直边高度 h2= 40mm椭圆封头容积:Vf30.1309Dj30.1309 1.320.785Dj ho20.785 1.30.040.

5、34m3筒体高:Di2Vf)VoVfDi4993W310 2 °.3410)2273mm圆整后得：H 2300mm第四章筒体计算(1) 筒体厚度计算计算厚度:PQ2 tPc0.66 13002 113 0.85 0.664.48mm设计厚度： d C24.48 15.48mm考虑到钢板厚度系列取名义厚度：n 6mm因用n 6mm许用应力 没有变化，以上计算成 立(2) 水压试验及应力校核(a)试验压力Pt 1.25Pc1.25 0.66 1 0.825MPaP P 0.10.66 0.10.76MPa取最大试验压力：Pt °.825MPa(b)应力校核筒体有效厚度:(C1

6、C2)6 (0.8 1)4.2mmPtQ訂 °.825(13°° 4.2) 150.70MPa2 e2 4.2 0.85T 0.9 s 0.9 235 0.85 179.78MPaT T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：球形圭寸头用材最少，比椭圆圭寸头节约，平板圭寸头用材最多。 但是，从强度、结

7、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=1.0计算厚度:2 t0.5Pc4.47mm0.66 13002 113 0.85 0.5 0.66设计厚度:C2 4.47 1 5.47 mm考虑到钢板厚度系列取名义厚度:6mm因用6mm许用应力没有变化，以上计算成立(3) 水压试验及强度校核(a)试验压力FT 1.25Pcr 1.25 0.66 10.825MPaFT P 0.10.66 0.10.76MPa取最大试验压力：卩丁 0.825MPa(b)应力校核封头的有效厚度：Pt (Di 0.5 e)0.825(13000.5 4.2)150.45MPa2

8、 e2 4.20.85n (C1 C 2)6 (0.8 1)4.2mmTT 0.9 s 0.9 235 0.85179.78MPaT T则满足水压试验要求。总体结构尺寸如下:公称直径Di1300mm筒体高L 2300mm筒体壁厚6mm封头壁厚6mm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a.补强判别根据教材过程设备设计表 4 14，许补强的最大接管外径为89mm。所给的接管只有检查孔的外径大于89mm ,故其需要另行补强b.补强计算方法判别检查孔是在筒体上面且Di =1300mm,开孔直径 d 159mm Di/2 650mm，满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故 可用等

9、面积法进行开孔补强计算。2、开孔所需补强面积a.壳体开孔处计算厚度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：PcDi0.66 13002 1133.80mm先计算强度削弱系数frfr 1接管有效厚度为et nt C 4.5 1.82.7mm开孔所需补强面积按下式计算A d 2 et(11r)159 3.8 2 3.8 2.7 (1 1)2604.2 mm3、有效补强围有效宽度BB 2d 2 159 318mmB d 2 n 2 nt 159 2 6 2 4.5180mmB取两者中的最大值所以B 318mm有效咼度外侧有效高度hl按下式计算hid nt 159 4.5 26.

10、75mmg 100mm (实际外伸高度)取两者中较小的值所以h 26.75mm侧有效高度山h2n；159 4.5 26.75mmh20(实际内伸高度)h2取两者中的最小值所以h2 04、有效补强面积a)多余金属面积AiAi (B d)( e )2 et( e )(1 fr )(318 159) (4.2 3.8) 2 2.7 (4.2 3.8)(1 1)263.6mmb)接管多余金属面积接管计算厚度0.66 1502 113 0.85 0.660.52mm接管多余金属面积A2A2 2h1( et t) fr 2h2 ( et C2) f r2 26.75(2.7 0.52) 1 0116.63

11、mm2C)接管区焊接面积(焊脚取4.0mm)1 2A 24.0 4.0 16.0mm3 2d)有效补强面积Ae (Al A2 A3)63.6 116.63 16196.23mm5、所需另行补强面积2A4 a (A1 A2 A3) 604.2 (63.6 116.63 16) 408.57mm2拟采取补强圈补强。6、补强圈设计300mm，径 d' 163mm。因 B 318mm D',补强圈在有根据接管公称直径 DN150选补强圈，参照补强圈标准 JB/T4736 取补强圈外径D' 效补强围。补强厚度为毕L 2.98mm300 163'亠D' d'

12、考虑钢板负偏差并经圆整，取补强圈名义厚度为 亦m综上所述选择补强圈外径D' 300mm，径d' 163mm，补强圈名义厚度为5mm。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：m1 ( DiH n) 7.8 1033(3.14 1.3 2.3 6) 7.85 10442.20 Kg 查表得单个圭寸头质量m=61.9kg 附件质量包括人孔，接管，阀座等近似取m3=12kg 充气质量，由于介质是空气，所以m4V 1.29 3 3.87kg设备的最大质量m m1 2m2 m3 m4581.87 kg2、计算支座支反力单个支腿所受的力:mog3581.87 9.

13、831.9KNQ 40KN根据JB/T4712.4-2007，选用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47.4Kg。（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，E1和E2处的法兰选择 PN0.6DN150 B处的法兰选择 PN0.6DN40Q处的法兰选择PN0.6DN40（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. 53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

14、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，压力表的使用压力围，应不超过刻度极限的 6070%。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。额定蒸汽压力小于 2.45MPa的锅炉和低压容器所用的压力表，其精度不应

15、低于 2. 5级; 额定蒸汽压力大于2.45MPa的锅炉和中、高压容器的压力表，精度不 应低于 1.5 级。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100mm如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：（1. 6 ） 公称直径：50 接头螺纹：1.5 G1测量围：0 2.4Mpa（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。（

16、5）各工艺开孔设置（1）进气管 采用45X3.5管的一端切成45°，伸入贮罐少许。配用具有突面密封的平焊管法兰。法兰标记： HG 20592 法兰 DN 40 1.0 RF Q235 B。垫片标记： HG 20606 垫片 DN 40-0.6 XB350(2) 出气管采用45X 3.5法兰标记： HG 20592 法兰 DN 40 1.0 RF Q235 B 垫片标记： HG 20606 垫片 DN 40-0.6 XB350(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 89X6 的无缝钢管。法兰标记： HG 20592 法兰 DN 80 1.6 RF Q235 B

17、。(4) 压力表接管 M20 X 1.5 Q235 B。(5) 检查孔标准：尺寸，159 4.5，实面(RF HG2158-95(带颈对焊法兰式)垫片标记： HG 20606 垫片 DN 150-0.6 XB350 。( 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 活中又何尝无处不在？做人就要像这次设计一样， 要实事，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