《过程设备》课程设计..

1第一部分《过程设备课程设计》教学大纲适用专业：过程装备与控制工程教学周数：2周一、课程设计的性质、目的与任务按过程装备与控制工程专业教学计划要求，在学完专业核心课《过程设备设计》后，进行《过程设备课程设计》教学环节，其主要目的是使学生在学习过程设备设计的基础上，进行一次工程设计训练，培养学生解决工程实际问题的能力。本课程设计的先修课程为：《过程装备力学基础》，《过程装备制造技术》，《工程材料》二、程设计的主要内容与要求本课程设计以化工生产中的单元过程设备为主，包括：塔、换热器、反应器、储罐等设备的设计。设计条件由工艺人员提供工艺条件、设备的初步选型及轮廓尺寸。1.课程设计的主要内容1.1设备的机械设计1.1.1设备的结构设计1.1.2设备的强度计算1.2.技术条件的编制1.2.1总装配图技术条件1.2.2零部件技术条件1.3绘制设备总装配图及零部件图1.4编制设计说明书2.课程设计要求学生应交出的设计文件2.1设计说明书一份2.2总装配图一张（1号图纸）三、课程设计教学的基本要求（一）教学的基本要求1．课程设计是一次综合应用所学知识的实际训练环节，要求学生独立完成2．课程设计实行指导教师负责制，指导教师根据本教学大纲制定课程设计任务书、指导书；准备设计所需要的有关设计资料；安排设计进度及其答疑时间；指导学生完成设计任务。学生在教师指导下应独立、按时完成课程设计任务书所规定的全部内容和工作量；（二）课程设计的能力培养要求1．巩固、灵活运用本课程基础理论知识2．通过课程设计，培养学生(1)国家、专业标准及规范熟悉、使用能力；(2)分析、综合解决实际工程问题能力；2(3)计算机综合应用能力；(4)对过程装备工程概念的理解能力；(5)综合素质、创新意识及创新能力。（三）课程设计的规范性要求课程设计报告由设计说明书和设计图纸组成。1．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。2．设计说明书内容完整，言简意赅，书面整洁。设计计算说明书文体包括：课程设计任务书、目录、摘要、正文、参考文献、附录等说明书一般以前言开始，以下为正文，正文要分章、节。每一章要另起一页。章用1位数表示，节用2位数表示，小节用3位数，序数可用加括弧或半括弧的数字，也可用外文字母表示，两位以上的节号数字间要加点号，章节居中，序数后退2格开始。四、课程设计进度与时间安排序号内容天数备注1布置任务、讲课和查阅有关资料12工艺设计/机械设计（结构设计）1.5可安排参观3机械设计（强度计算）及技术条件编制1.54设计图纸绘制4包括草图绘制5撰写设计说明书16质疑及成绩评定1五、课程设计考核（一）每个学生交一份课程设计报告，内容包括：设计图纸（折合A1图纸）1张、设计说明书一份。（二）对学生设计内容质疑。质疑时间，每人10分钟左右。（三）成绩评定，依据学生在课程设计阶段的基本能力、工作能力、工作态度、设计进度；完成设计任务的独立性、创新性；设计说明书与图纸（论文）的质量及答辩情况。其中平时表现（出勤率、工作态度、完成设计任务的独立性）占10%、设计说明书占30%、图纸占40%、质疑成绩占20%四部分组成。课程设计成绩按优、良、中、及格、不及格五级划分。（四）学生应严格遵守纪律，设计期间一般不准请假，确因特殊情况，必须请假；凡随机抽查三次不到，评定成绩降低一级；累计缺勤时间达到或超过全过程的1/5者，取消质疑资格，按“不及格”处理，不记该实践环节的学分。六、主要参考资料[1]国家质量技术监督局，GB150-2011《压力容器》，中国标准出版社，2011[2]国家质量技术监督局，《固定式压力容器安全技术监察规程》，中国劳动社会保障出版社，2010[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，19963课程设计任务书课程设计题目：（）M3液氯储罐设计课程设计要求及原始数据（资料）：一、课程设计要求：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.广泛查阅和综合分析各种文献资料，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。3.设计计算采用手算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。4.工程图纸要求手工绘图。5.设计全部工作由学生本人独立完成。二、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-20～45℃5公称容积（Vg）3035404550556065707580859095100M3韩冬冬王卉李月王宝绅宋百鑫高洋国德强张凯平梁冰王铎姜陶然庄申阳杨恩阳丁萍张宇4105王月文6工作压力波动情况可不考虑7装量系数(φV)0.98工作介质液氯（高度危害）9使用地点齐齐哈尔市,室内10安装与地基要求11其它要求1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液位计接口空气进口管空气出口管液氯进口管液氯出口管安全阀接口压力表接口人孔课程设计主要内容：1．设备工艺设计2．设备结构设计3．设备强度计算4．技术条件编制5．绘制设备总装配图6．编制设计说明书学生应交出的设计文件(论文)：1.设计说明书一份2.总装配图一张(折合A1图纸一张)主要参考资料：[1]国家质量技术监督局，GB150-2011《压力容器》，中国标准出版社，2011[2]国家质量技术监督局，《固定式压力容器安全技术监察规程》，中国劳动社会保障出版社，2010[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，19962注意：(1)设计压力应根据最高工作压力来确定。对于盛装液化气体的压力容器，应按以下几条来确定最高工作压力：a.盛装临界温度大于等于50℃的液化气体的压力容器，如设计有可靠的保冷设施，其最高工作压力为所盛装液化气体在可能达到的最高工作温度下的饱和蒸汽压力；如无保冷设施，其最高工作压力不得低于该液化气体在50℃时的饱和蒸汽压力。b.盛装临界温度低于50℃的液化气体的压力容器，如设计有可靠的保冷设施，并能确保低温储存的，其最高工作压力不得低于试验实测的最高工作温度下的饱和蒸汽压力；没有实测数据或没有保冷设施的压力容器，其最高工作压力不得低于所装液化气体在规定的最大充装量时，温度为50℃的气体压力。c.固定式液化石油气储罐的最高工作压力应按不低于50℃时混合液化石油气组分的实际饱和蒸汽压来确定。若无实际组分数据或不做组分分析，则如下确定最高工作压力：当其50℃的饱和蒸汽压力低于异丁烷50℃的饱和蒸汽压力时，若无保冷设施，取50℃异丁烷的饱和蒸汽压力；若有可靠保冷设施，取可能达到的最高工作温度下异丁烷的饱和蒸汽压力；当其50℃的饱和蒸汽压力高于50℃异丁烷的饱和蒸汽压力时，若无保冷设施，取50℃丙烷的饱和蒸汽压力；若有可靠保冷设施，取可能达到的最高工作温度下丙烷的饱和蒸汽压力；当其50℃的饱和蒸汽压力高于50℃丙烷的饱和蒸汽压力时，若无保冷设施，取50℃丙烯的饱和蒸汽压力；若有可靠保冷设施，取可能达到的最高工作温度下丙烯的饱和蒸汽压力。应当注意，饱和蒸汽压力一般指绝压，而设计压力则应是表压。对于设备是否需要保冷，可视设备的下列储存形式来决定：常温压力储存—容器内物料温度随季节温度变化，工作压力为相应温度下的饱和蒸汽压，因此，此种类型的储存不设保温层；低温常压储存—容器内物料温度要经常保持为常压（大气压）下的饱和温度，因此，此种类型的储存应设置良好的保温层。如常压下丙烷的饱和温度为-42.7℃，异丁烷的饱和温度为-12.8℃，因此，特别在夏天保温层也要维持这样的低温。低温压力储存—容器内物料温度要经常保持为在一定压力（高于大气压）下的饱和温度。因此，此种类型的储存也应设置保温层，容器内的温度较低温常压储存高，但压力较常温压力储存为低。（2）设计温度指容器在正常工作情况下，设定的元件金属温度（沿元件金属截面的平均温度值）。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度。对于0℃以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温度。2）结构设计a.筒体和封头结构设计筒体直径一般由工艺条件决定，但要注意符合压力容器的公称直径标准。标准椭圆形封头是中低压容器中经常采用的封头型式。封头的公称直径必须与筒体的公称直径相一致。b.接管及接管法兰设计法兰设计一般为根据法兰标准的选型设计。法兰有压力容器法兰和管法兰，二者属于不同的标准体系。管法兰参照HG20592~20637-97标准，容器法兰参照JB4700~4707-92标准，法兰设计的内容如下：3（1）根据设计压力、操作温度和法兰材料决定法兰的公称压力PN；（2）根据公称直径DN、公称压力PN及介质特性决定法兰类型及密封面型式；（3）根据温度、压力及介质腐蚀性选择垫片材料；（4）选择与法兰材料、垫片材料相匹配的螺柱和螺母材料。选择的标准法兰应按照相应标准中的规定进行标记。c.人孔、手孔、视镜、液面计、压力计、温度计及安全阀结构设计压力容器开设人孔和手孔是为了检查设备内部空间以及装拆设备的内部零部件。一般当设备的公称直径在900mm以下时可根据需要设置适当数量的手孔，超过900mm时应开设人孔。人也有圆形和长圆形两种。人孔大小的设置原则是方便人的进出。因此，圆形人孔的公称直径规定为400～600mm，可根据容器直径及所处地区的冷暧程度来选择。当人孔经常需要打开时，可选用快开人孔。人手孔已有相应标准，设计时可根据设计条件直接选用。视镜用来观察设备内部物料的工作情况。用凸缘构成的视镜称为不带颈视镜，其结构简单，不易粘料，有比较宽的视察范围，应优先选用。液面计种类很多，有玻璃板式液面计，玻璃管式液面计，用于低温设备的防霜液面计以及浮标液面计等，设计时可根据设备操作情况选相应标准的液面计。液面计一般通过法兰、活接头或螺纹接头与设备联接在一起，设计时应根据所选的液面计配相应的接口。设备高度不很高（三米以下），物料内没有结晶等易堵塞固体时，可采用玻璃管式或板式液面计。板式液面计较笨重，成本高，但承压也高（适用于压力在1.6MPa以上）。当要求观察的液面变化范围很小时，可采用结构简单，不易堵塞的视镜。液面计的长度和安装位置应根据最高液面和最低液面的要求来确定，对于直径较大的设备，若一个液面计不能满足要求，就应考虑采用两个或多个液面计来配合使用。d.支座结构设计按照JB/T4712~4725-92容器支座进行设计e.焊接接头设计容器各受压元件的组装通常采用焊接。焊接接头是焊缝、熔合线和热影响区的总称，焊缝是焊接接头的主要部分，通常所称的焊缝与焊接接头具有同样的含义。焊接接头形式和坡口形式的设计直接影响到焊接的质量与容器的安全。焊接接头结构的设计应在设备的总装配图或部件图中以节点图的方式表示出来。压力容器焊接结构设计的基本原则(1)回转壳体的拚接接头必须采用对接接头壳体上的所有纵向及环向接头、凸形封头上的拚接接头，即A、B类接头，必须采用对接焊，不允许采用搭接焊。对接焊易于焊透，质量容易保证，易于作无损检测，可获得最好的焊接接头质量。(2)对接接头应采用等厚度焊接当厚度差较大的两部分回转壳体对接时应对厚度较大的一侧进行削薄加工，以使得两图2-1坡口基本尺寸4侧的厚度基本相等。这样可减小刚度差，降低应力集中，并便于焊接。(3)焊接接头应便于进行无损检测对某些无损检测要求较高的容器，应使一些角接接头设计成对接接头，例如，采用嵌入式接管。容器焊接接头的坡口设计