氯气缓冲罐设计详解

1、课程设计说明书题目名称：维持罐设计学生姓名：_系部：化学工程系专业班级：_指导教师：完成日期：2011年12月24日课程设计评定意见设计题目：维持罐设计学生姓名：一评定意见：指导教师（签名）：评定成绩：2012年12月30日课程设计任务书200112012学年第一学期2011年11月7日专业应用化工班级课程名称化工设备机械基础设计题目氯气缓冲罐设计指导教师)起止时间2011年11月7用新冉2011年12月30局数8周设计地点教室设计目的：通过本次化工机械课程设计系统地验证学生本课程的基本专业理论和知识，培养学生具有初步分析与解决本专业课题技术问题的能力，具有化工机械系统与设备设计的初步能力，培

2、养学生的专业意识、协作创新与专业开拓的基本素质。设计任务或主要技术指标：设一个容积为1.33m3的氯气缓冲罐，设计压力为0.3Mpa,设计温度为150摄氏度，设备主要材质为Q345R冈，布置强度计算，考虑结构设计，检查强度计算结果和布置出施工图设计进度与要求：1.11月30日完成计算2.12日20日完成电子板3.12月25日核对及交报告答辩主要参考书及参考资料：1 .化工设备机械基础-喻建良主编，大连理工大学2009.72 .压力容器的应力分析及强度计算-北京，原子能出版社，19793 .化工容器设计一一北京，化学工业出版社，1983等指导教师（签名）年月曰摘要本文扼要介绍了维持罐的特点以及在

3、工业中的发展，详细的阐述了维持罐的结构以及强度设计计算以及维护。参照参考文献及维持罐的特性，根据设计压力确定壁厚，使维持罐有足够的腐蚀欲度，从而使设计结果达到最优化组合。一个完整的维持罐主要是由圆柱形罐体、气体进出口、排污管、安全阀、压力表口、法兰等部件组成，同时考虑到安装和检修的需要，罐体上还要设置人孔、平台扶梯和吊柱等部件，整个罐体采用立式支撑式。关键词：圆柱罐体、管法兰、人孔、补强目录课程设计任务书错误！未定义书签。摘要1目录5符号说明7维持罐设计91 .罐体壁厚设计92 .封头厚度设计102.1 计算封头厚度102.2 校核罐体与封头水压试验强度103 .鞍座113.1 罐体质量113

4、.2 封头质量113.3 水质量113.4 附件质量124 .人孔135 .人孑L补强145.1 确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径145.2 确定壳体和接管实际高度145.3 计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积146 .接管156.1 水蒸气进料管156.2 出气管156.3 排污管157 .设备总装配图167.1 CAD图（附最后）167.2 技术要求167.3 技术特性17参考文献1致谢2符号说明Dj罐内径，mmL罐长度，mmPc计算压力，MPa上1圆筒材料在设计温度下的许用应力，MPaC1钢板厚度的负偏差，mmC2腐蚀裕量，mmPt试验压力1e圆筒的有效厚度n圆筒的名义厚度

5、二t圆筒材料在设计温度下的计算应力，MPaM容器的总质量hi封头内壁曲面图度P设计压力V容器的体积F每一支座承受的负荷二b钢材的标准抗拉强度G重力加速度Do圆筒的外径'：et接管有效厚度C-厚度附加量、圆筒的计算厚度'.d圆筒设计厚度焊接接头系数fr强度消弱系数B有效宽度，mmd开孔直径，mm维持罐设计1.罐体壁厚设计据分析，本维持罐选用16MnR（即Q345R）制作罐体和封头，壁厚6根据公式计算：.F>Dj'一2上1'-Pc本维持罐取设计压力0.3MPa,设计温度为150C,由附表4-1查的D=900mm,L】=163MPa,j=325MPa,4=1.0

6、（双面焊对接接头）查表12-11筒体、封头的腐蚀裕量腐蚀程度腐蚀速度（mm/a腐蚀裕量（/mm不腐蚀<0.050轻微腐蚀0.050.13>10.130.25>2严重腐蚀>0.25>3查表12-9压力容器钢板厚度负偏差钢板标准GB/T3274-1988GB/T3280-1992GB/T4237-1992GB/T4238-1992GB3531-2008钢板厚度（mm）35>58>8-15>1525>2540>4060>60100负偏差C1（mm）-0.45-0.50-0.55-0.65-0.7-0.8-0.9取C2=2.0mm,于是

7、：、二0.3900=0.83mm21631.0-0.3d=C2=0.832=2.83mm根据6d=2.83mm,由表12-9查得G=0.25mm,又该值小于名义厚度的6%所以钢板厚度负偏差，可以忽略不计、dC1=2.830=2.83mm圆整后，取c.n=3mm确定选取6n=3mm厚的Q345R钢板制作罐体。2 .封头厚度设计采用标准椭圆形封头2.1 计算封头厚度厚度S计算二PcDi,2卜1-0.5Pc=1.0于是0.390021631.0-0.50.3=0.83mm同前C=C1C2=02=2mm、C=0.832=0.83mm圆整、n=3mm确定选用6n=3mm厚的Q345R钢板制作封头2.2

8、校核罐体与封头水压试验强度根据公式、=T-Pi一a-0.9s2-：e式中:Pt=1.25P=1.250.31=0.375MPae=cn-C=3-2Fmms=325MPa则0.3759001=168.94MPa21而0.9J=0.91325=292.5MPa因为Ot<0,9*as,所以水压试验度足够3 .鞍座首先粗略计算鞍座负荷贮梢总质量m=m(m2m3,m4式中：色-罐体质量m2-封头质量m3-水质量m4-附件质量3.1 罐体质量DN=900mm6n=3mmL=1360mm的筒节色=DL：；=3.14900313607850=90.51Kg3.2 封头质量DN=900mm6n=3mm的标

9、准椭圆形封头，其质量m2=10KgJBT4746-2002所以m2=2叫=210=20kg3.3 水质量n=丁：其中，装量系数取0.9V=2V生t+V筒=20.35二Di23DiL423142=20.353.14900390013604=1.33m3水的密度为1000kg/3，则：mm3=1.330.91000=1197kg3.4附件质量人孔质量约200kg,其他接管等质量总和按300kg计于是m4=500kg贮罐总质量m=甲m2m3m=90.51201197500=1807.5kgmg卜=31087.519.81一3=5.9KN每个鞍座只承受5.9KN负荷，根据附录12,可以选用带垫板，包角

10、为1200的鞍座，即JB/T4712-92鞍座BI2600-FJB/T4712-92鞍座A2600-S表3-1椭圆形封头16MnR勺允许垂直载荷（F）支座DNmm封头后效谆度（mm46810121620180023.440.059.080.5104.0158.5221.6290021.537.154.975.297.9149.6210.93100027.446.568.292.3118.6178.6247.64110025.443.464.287.1112.4170.0236.45120023.841.060.582.4107.0162.6227.46130039.365.895.7128.5

11、163.4240.8327.37140037.162.591.0122.2155.7230.3314.081500-59.686.9116.8149.2220.0302.091600-57.183.2111.8143.1212.6291.44.人孔因为设备内径500mr?D?1000mnM。因开设一个4400的人孔根据罐的设计温度，最高工作压力.材质.介质A使用要求等条件选用公称压力为0.6Mpa。垂直吊盖带领对法兰焊法兰人孔（HG1524-95人孔公称直径选定为400mm人孔各零件名称.材质及尺寸见下表。该垂直吊盖带领对焊法兰人孔的标记为：人孔TGVH（A-G）400-0.6HG21524-

12、95人孔PN0.6DN900明细表序号标准号名称数量材料尺寸/mmdwX6=480X1GB/713-2008筒节1Q345R12,Hi=3202HG20592法兰116MrtH（锻件）3HG20592垫片1石棉橡胶板6=3（代号AG）4HG20592法兰盖1Q345Rb1二39,b2=445HG20613螺柱2035CrMoAM33X2X1756HG206134030CrMoM337吊环1Q235-A?F8转臂1Q235-A?Fdo=369GB/T95-2000垫圈201100HV10GB/6170-2000M2025级11吊钩1Q235-A?F12环1Q235-A?F13GB/T8163-2

13、008无缝钢管12014支撑板1Q345R5 .人孔补强5.1 确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径由已知可得壳体计算厚度6=3mm,接管计算厚度为3mmPcDo0.3400、t=t=0.37mm：1mm2rlpc216310.3开孔直径为d=d12cg400-12222=380mm5.2 确定壳体和接管实际高度开孔有效补强宽度B及外侧有效补强高度h,已知壳体名义厚度3=3mm,补强部分厚度6nt=3mm,接管有效补强厚度为B=2d=2380三760mm接管外侧有效补强高度为。=d't=3803=33.8mm5.3 计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积需要补强的金属面积为A=d

14、=3803=1140mm2可以作为补强的金属面积A=e-B-d=10-3760-380=2660mm2A2=2几戌-、tfr=233.810-11.0=608.4mm2Ae=A4=2660608.4=3268.4mm2比较Ae与A,Ae（3268.4mm2A（1140mm2）同时考虑接管与壳体焊缝面积之后，该开孔接管补强足够。6 .接管本维持灌有以下接管6.1 水蒸气进料管采用489m由4mme缝钢管（强度验算略）,管的一端切成45°,伸入罐内少许。配用带领平焊法兰HG20592-97法兰SO80-0.6RF16MnR.因为该接管为小89mrK4mm厚度小于5mm故该接管开孔需要补强

15、。6.2 出气管伸出长度180mm采用可拆的压出管（|）219mrK6mmi等它套入罐体的固定接口管（|）245mm<7mnft,并用一非标准法兰固定在接口管法兰上。罐体的接口管法兰采用HG20592-97法兰SO245-7RF16MnRf该法兰相配并焊接在压出管的法兰上。其连接尺寸和厚度与法兰HG20592-97法兰SO245-0.6RF-16MnR相同但其内径为219mm6.3 排污管向下伸出140mm，贮罐右端最底部安设一个排污管。管子规则是帕9M4mm,管端装有一与截止阀J41W-16相配的管法兰。HG20592法兰SO76-0.6RF16MnR.6.4 压力表管向外伸出100m

16、m。采用145mmM3.5mm无缝钢管。管法兰为“HG20592-97法兰RF16MnR（附）无缝钢管的公称直径DN与规格DND0厚度DNDo厚度101431501594.515183175194620253200219625323.5225245732383.5250273840453.5300325850573.535037796576440042698089445048091001084500530912513347 .设备总装配图7.1 CAD图（附最后）7.2 技术要求技术要求1 .本设备按GB150-1998钢制压力容器和HG20584-1998钢制化工容器制造技术要求进行制造、检

17、验和验收，并接受国家质量技术监督局颁发的压力容器安全技术监察规程的监督；2 .焊接采用电弧焊，焊条牌号Q345R句为J507,Q345RW碳钢间为J427;3 .焊接接头型式及尺寸除图中注明外，按HG20583勺规定，不带补强圈的接管与管体的焊接接头为G2,角焊缝的焊角尺寸按较薄板的厚度，法兰的焊接按相应法兰标准中的规定；4 .设备简体的A、B类焊接接头应进行无损检测，检测长度为100%射线检测不低于JB/T4730.2-2005RT为合格，且射线照相质量不低于AB级；5 .设备制造完毕，以2.7MPa表压进行水压试验；6 .管口方位按图14-477.3技术特性技术特性厅P名称指标1设计压力2

18、.16MPa2工作温度050c3物料名称液氨4容积30.52m3参考文献1化工设备设计手册.上海：科学技术出版社；19822钢制压力容器：GB150-1998.中国标准出版社出版20003中华人民共和国行业标准JB/T47004707-2000.压力容器法兰,4压力容器与化工设备使用手册.北京：化学工业出版社20005化工原理.天津天津大学出版社19996过程设备设计.北京化学工业出版社20017化工设备机械基础.大连大连理工大学出版社2009在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因

19、，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计商的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做课程设计的环境。最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学。致谢人：刘乐群2011年12月24日钢号钢板标准使用状态厚度/mm常温强度指标许用应力/MPaobMpaaSMpa<20C100150200250300350400425450475500525550575600碳素钢钢为攵Q235-BGB/T912热轧34375235113113113105948677-GB/T32744.516375235113113