过程设备设计课程设计-45m液氨储罐设计

中北大学课程设计说明书学生姓名：学号：学院：机械工程与自动化学院专业：过程装备与控制工程题目：（）M3液氯储罐设计指导教师：职称:2013年06月08日陆辉山闫宏伟高强魏秀业刘波崔宝珍中北大学课程设计任务书2012/2013学年第二学期学院：机械工程与自动化学院专业：学生姓名：学号：课程设计题目：（45）M3液氯储罐设计起迄日期：06月08日～06月22日课程设计地点：校内指导教师：陆辉山闫宏伟高强系主任：姚竹亭下达任务书日期:2013年06月08日课程设计任务书1．设计目的：设计目的1)使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。2)掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。3)掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。4)掌握工程图纸的计算机绘图。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1．原始数据设计条件表序号项目数值单位备注1名称液氯储罐2用途液氯储存站3最高工作压力MPa由介质温度确定4工作温度-10-40℃5公称容积（Vg）10/16/20/25M36工作压力波动情况可不考虑7装量系数(φV)0.858工作介质液氯（高度危害）9使用地点室外10安装与地基要求11其它要求管口表接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称aDNHG20592-1997液位计接口bDNHG20592-1997空气进口管cDNHG20592-1997空气出口管dDNHG20592-1997液氯进口管eDNHG20592-1997液氯出口管fDN安全阀接口gDN压力表接口hDNHG／T21514-2005人孔课程设计任务书2．设计内容1）设备工艺、结构设计；2）设备强度计算与校核；3）技术条件编制；4）绘制设备总装配图；5）编制设计说明书。3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：1）设计说明书：主要内容包括：封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等；2）总装配图设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸采用计算机绘制。课程设计任务书4．主要参考文献：[1]国家质量技术监督局，GB150-1998《钢制压力容器》，中国标准出版社，1998[2]国家质量技术监督局，《压力容器安全技术监察规程》，中国劳动社会保障出版社，1999[3]全国化工设备设计技术中心站，《化工设备图样技术要求》，2000，11[4]郑津洋、董其伍、桑芝富，《过程设备设计》，化学工业出版社，2001[5]黄振仁、魏新利，《过程装备成套技术设计指南》，化学工业出版社，2002[6]国家医药管理局上海医药设计院，《化工工艺设计手册》，化学工业出版社，1996[7]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年5．设计成果形式及要求：1）完成课程设计说明书一份；2）电子图一张（A1图纸一张）3）总装配图一张(A1图纸一张)；6．工作计划及进度：2013年06月08日：布置任务、查阅资料并确定设计方法和步骤06月09、13、14、15日：机械设计计算（强度计算与校核）及技术条件编制06月16日～06月19日：设计图纸绘制（草图和装配图）06月20日～06月21日：撰写设计说明书06月22日：答辩及成绩评定系主任审查意见：签字：年月日前言压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。本次课程设计目的主要是使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程；掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证；掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用；掌握工程图纸的计算机绘图。目录1工艺设计…………………………………………………………11.1存储量…………………………………………………………11.2设备的选型及轮廓尺寸………………………………………12筒体及封头设计…………………………………………………22.1材料的选择……………………………………………………22.2筒体壁厚设计计算……………………………………………22.3封头壁厚的设计计算…………………………………………33接管及接管法兰设计……………………………………………43.1接管尺寸选择…………………………………………………43.2管口表及连接标准……………………………………………43.3接管法兰的选择………………………………………………53.4垫片的选择……………………………………………………63.5紧固件的选择…………………………………………………74人孔的结构设计…………………………………………………84.1密封面的选择…………………………………………………84.2人孔的设计……………………………………………………84.3核算开孔补强…………………………………………………95支座的设计………………………………………………………125.1支座的选择……………………………………………………125.2支座的位置……………………………………………………136液面计及安全阀选择……………………………………………147总体布局……………………………………………………………148焊接结构设计及焊条的选择……………………………………149强度校核……………………………………………………………1710参考文献…………………………………………………………351工艺设计1.1存储量盛装液化气体的压力容器设计存储量tVW式中：W——储存量,t；——装载系数；V——压力容器容积；t——设计温度下的饱和溶液的密度，3mt；根据设计条件tVW=0.9451.31453.22tt1.2设备的选型及轮廓尺寸粗略计算内径：32454mLDiπ一般2DL，取4DL得2429iDmm，圆整得：mmDi2500选用EHA椭圆封头，查《EHA椭圆形封头内表面积及容积表》可得：深度mmB665，内表面积20861.7mA，容积32417.2mV封根据32g45242mVLDVVVi封封筒mmDVVLig8254422封，圆整得:mmL830032223.452417.223.85.24242mVLDVVVi封封筒计误差100%0.51%ggVVV计3m70.4023.459.0计工VV所以，筒体的公称直径mmDi2500,长度mmL83002筒体及封头设计2.1材料的选择液氯属于高危害性的介质，但其腐蚀性小,使用温度为C。～4020，根据《压力容器设计手册》中钢板的使用条件，选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。2.2筒体壁厚设计计算2.2.1设计压力液氯储罐的工作温度-20℃——40℃，故选取设计温度t=50℃，由《压力容器介质手册》【1】查的，该温度下的绝对饱和蒸汽压为1.432MPa。在本次设计中的液氯储罐上装有安全阀，通常认为设计压力为工作压力的1.05——1.1倍，所以设计压力1.11.4320.11.466pMPa。2.2.2液柱静压力由《某些无机物重要物理性质表》【1】查的，液氯的密度为31314/kgm，内径2500iDmm由《各地区重力加速度表》查的太原地区的29.79684/gms，则根据公式ipgD静可得0.032pMPa静2.2.3计算压力cp因为100%2.2%5%pp静＜，所以可忽略静压力的影响。即1.466cppMPa2.2.4设计温度下材料的许用应力tt为C。～4020，假设筒体厚度为mm166～，由《钢板许用应力表》可得MnR16的MPat1702.2.5焊接接头系数本次液氯储罐的设计采用双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头，100%无损检测，所以1.0。2.2.6内压容器的计算厚度根据内压容器的计算厚度公式【2】：1.466250010.82621701.01.4662citcpDmmmmp11.489mm在mm166～之间，故假设是成立的。取腐蚀裕量22Cmm，212.826dCmm。由《常用钢板厚度负偏差表》可查的，在6654GB的钢板标准下MnR16的负偏差mmC25.01。113.076dCmm查《钢板厚度的常用规格表》，将其圆整为14mm，即名义厚度14nmm的MnR16钢板。2.3封头壁厚的设计计算2.3.1标准椭圆形封头的计算厚度根据标准椭圆形封头的计算厚度公式【2】：1.466250010.80321701.00.51.46620.5citcpDmmp取腐蚀裕量22Cmm，210.803212.803dCmm由《常用钢板厚度负偏差表》可查的，在6654GB的钢板标准下MnR16的负偏差mmC25.01。113.053dCmm查《钢板厚度的常用规格表》，将其圆整为14mm，即名义厚度14nmm的MnR16钢板，可见标准椭圆形封头与筒体等厚。3接管及接管法兰设计3.1接管尺寸选择3.1.1液氯进、出口接管和空气进、出口接管选用补强管。查《化工容器及设备简明设计手册》【3】得：图3.1补强管表3.1补强管的尺寸表【3】用途公称直径dN外径壁厚ontd补强管外伸或内伸最小高度minh理论质量/100kgmm液氯进口管80889251.6液氯出口管安全阀空气进口管65779221.2空气出口管3.1.2表3.2液位计接口、压力计接口、人孔接管尺寸表用途公称直径dN外径壁厚ontd理论质量/kgm液位计20253.52.21压力计25323.52.46人孔500530123.2管口表及连接标准表3.3管口表接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称aDN80HG20595-1997FM液氯进口管bDN80HG20595-1997FM安全阀接口c1-2DN500FM人孔dDN65HG20595-1997FM空气进口管eDN65HG20595-1997FM空气出口管fDN25HG20595-1997FM压力表接口g1-2DN20HG20595-1997FM液位计接口hDN80HG20595-1997FM液氯出口管3.3接管法兰的选择图3.2接管法兰结构表3.4接管法兰结构尺寸表【3】序号名称公称直径DN钢管外径1A法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n螺栓Th法兰厚度C法兰颈法兰高度H法兰质量NS1HRBBa液氯进口8089200160188M16201103.2106504.22b安全法接口8089200160188M16201103.2106504.22d空气进口6576185145184M1620922.9106483.74e空气出口6576185145184M1620922.9106483.74f压力表口253211585144M1216462.664401.26g1-2液位计口202510575144M1216402.364401.05h液氯出口8089200160188M16201103.2106504.22表3.5接