立式储罐设计课程设计

重庆化工职业学院《化工设备》课程设计报告题目：一氧化碳立式储罐院（系）：机械及自动化专业班级：1411化工设备维修技术学生姓名：黄来指导老师：胡晓琨时间：2015年6月29日《化工设备》课程设计任务书专业班级1301化工设备维修技术学生姓名黄来同组学生陈鹏、杜开华系部机自系指导老师胡晓琨任务时间一周1．课程设计题目：一氧化碳卧式储罐2．设计题目的原始资料（包括必要的原始数据、技术参数等）：试设计一台一氧化碳立式储罐，其工作压力为1.20Mpa，最高工作温度为1000C，全容积约为2.3m3，其工艺简图如图所示。其管口要求：液位计孔DN20，进料口DN25，回液孔DN100，人孔DN500，排料口DN803．课程设计具体内容与工作量：1、根据要求，查阅国家相关标准，撰写计算说明书；2、按照国家标准，绘制设备图；3、准备答辩PPT。4．课程设计成果（包括课程设计说明书、图纸、实物样品等）1、设计计算说明书2、设备图(总装图一张)5．课程设计工作进度安排：前三天查阅资料，进行强度设计及结构设计；第四天绘制设备图；第五天整理资料答辩。6、课程设计参考资料与专业标准、规范1、GB150-2011钢制压力容器2、GB6654-1996压力容器用钢板3、HG20660-1991压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类4、HG21588-1995玻璃板液位计标准系列5、JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定6、JB4700—4703-2000钢制压力容器法兰7、JB4704-2000非金属软垫片8、JB4709-2000钢制压力容器焊接9、JB4712.1-4712.4-2000容器支座10、JB4736-2002补强圈11、JB4746-2002钢制压力容器用封头12、HG/T21514-21535-2005钢制人孔和手孔教研室审核意见：系部审核意见：成绩评定设计报告书规范质量30%设计报告书内容质量30%独立工作能力与表现30%过程答疑与出勤10%总成绩设计过程结果一、参数选择1计算压力LcPPPghPLMPaPaPL0245.0245005.28.910001.32×0.05=0.066MPa0.0245MPa因为液注静压力小于设计压力的5%所以忽略不计2．设计压力给储罐加安全阀MPaPw2.1wPP1.1~05.11.12.1PMPaPc32.13.设计温度已知最高工作压力tw=100℃设计温度等于最高工作温度加20℃Cto120201004．许用应力取材料为Q345根据筒体金属材料和设计温度查材料许用应力表MPat1705．焊接系数因输送介质为一氧化碳为（中度有害物质）即所有焊缝均采用双面对接焊、100%无损探伤6．钢板厚度附加量PPcMPaPc32.1Cto120MPat1701设计过程结果由于工作容器于工作介质接触需要考虑腐蚀余量满足国家标准C2不小于1.5mmQ345是低合金钢需要考虑钢板负偏差C1取假设名义厚度（8mm-25mm）7.压力容器的类别根据查图表得该容器为Ⅱ类压力容器二、计算筒体壁厚CtiCPDPt232.11170210001.321tmmt9.321CCttn8.05.19.3ntmmtn8三、计算封头取标准椭圆形封头即：k=1标准椭圆形封头的毅力分布好，且封头的壁厚与相连的筒体体壁厚大致相当，便于焊接、经济合理。CtiCPDKP5.02t32.15.011702100032.11tmmt9.321CCttn8.05.196.3ntmmtn8四、液压试验计算C=C1+C2mm5.12Cmm8.01Cmmt9.3mmtn8mmtn8设计过程结果1.确定试验温度下的材料许用应力材料Q345在：mmt8Pc=P=1.32MPa[σ]t=170MPaΦ=1.0试验温度按20℃考虑则[σ]=170MPa2．确定试验压力因为液注静压力小于设计压力的5%所以忽略不计tTPP25.1MPaPT17017032.125.1PT=1.65MPa3.液压试验时应满足的条件是2.09.02seeiLTTDPPmm7.53.28cttne查表得Q345在试验温度时MPaS345Cne不计液注静压力取0LP145.56MPa7.527.5100065.12eeiTTDP301.5MPa13459.09.0s145.56MPa310.5MPa即σT0.9σsΦ所以液压试验时容器强度满足要求五、零部件的选择1．选择人孔已知：DN=500、Pc=1.32、t=120℃根据标准HG21514～21534-2005选择回转盖带颈平焊法人孔、凹凸面、MFM、最高工作压力PT=1.65MPamm7.5etσT=145.56MPa0.9σsΦ=310.5MPa设计过程结果1.6MPa、Ⅲ级、选用材料为Q345、工作温度120℃人孔Ⅲb-8.8350XBNM500-1.6HG/T21517-2005人孔的尺寸：10530sdwd=506D=7152601H1112Hb=34391b442b6501DA=390B=20024300L0d补强计算为了保证压力容器开孔后能安全运行除筒体上游排空或封头上开孔数目较多时采取增大整个筒体或封头壁厚外常采用开孔补强、和整锻件补强rF强度削弱系数等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力比接管与壳体都选择的是Q3Q3452.3mm1.50.821CCCmm6.5143.22102530=2C+d=d计算有效宽度mmdmmdtn6.550102826.514222.102926.5142B2d=1029.2mm与D2+2te+tat=550.6mm两者取大值B=1029.2mm有效高度外侧有效高度接管实际外伸高度mm74.71106.514h1ntdt两者取小值h1=71.74mm内侧有效高度0.1rfC=2.3mmd=514.6mmB=1029.2mmh1=71.74mm设计过程结果mm0H2接管实际内伸高度ntdt两者取小值H2=0mm有效补强面积A1=（B-d）（）-2et（e）fr1A1=（1029.2-514.6）×（5.7-3.9）-0mm2A1=926.28mm2A2=2h1frtet+2h2retfC2A2=271.74（7.7-1.99）1+0mm2A2=819.3mm2A3=2mm64=88212Ae=A1+A2+A3Ae=926.28+819.3+64mm2Ae=1809.6mm2frdet12AA=514.6×3.9+2×3.9×7.7×（1-1）mm2A=2006.94mm2A-Ae＞02006.94-1809.6＞0所以需要补强补强圈的厚度A4=A-AeA4=2006.94-1809.6mm2H2=0mmA1=926.28mm2A2=819.3mm2A3=64mm2Ae=1809.6mm2A=2006.94mm2需要补强接管计算厚度CtiCPDP2t32.11170251032.1tt=1.99mm设计过程结果A4=197.34mm212/4DDAcc=197.34/(840-534)mm0.65mmc查表得4mmc质量10.4kg补强圈标记补强圈MnREDN164500JB/T4736-20022.选择回流孔接管DN=100、Pc=1.32、t=120℃根据GB8163-87《输送流体用无缝钢管》查表得DN100的管道D=108mm、t=4mm、材料为Q345mmDi10042108管道最小承压厚度CtiCPDPt232.11170210032.1tt=0.39mm钢板负偏差C1=0.3mm腐蚀余量C2=1.5mm补强计算为了保证压力容器开孔后能安全运行除筒体上游排空或封头上开孔数目较多时采取增大整个筒体或封头壁厚外常采用开孔补强、和整锻件补强rF强度削弱系数等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力比接管与壳体都选择的是Q34521CCCA4=197.34mm2mmc4质量10.4kgDi=100mmtn=4mmt=0.39mmC1=0.3mmC2=1.5mm0.1rf设计过程结果C=0.3+1.5=1.8mm2Cddimm4.1128.1242108d计算有效宽度mmdmmdtn4.13642824.112228.22424.1122B两者取大值B=224.8mm有效高度外侧有效高度接管外伸高度mm2.2144.112h1ntdt两者取小值h1=21.2mm内侧有效高度mm0H2接管实际内伸高度ntdt两者取小值H2=0mm有效补强面积A1=（B-d）（）-2et（e）fr1A1=（224.8-112.4）×（2.2-0.39）-0A1=203.44mm2A2=2h1frtet+2h2retfC2A2=221.2（2.2-0.39）1+0A2=76.74mm255212A3C=1.8mmd=112.4mmB=224.8mmh1=21.2mmH2=0mmA1=203.44mm2A2=76.74mm2设计过程结果A3=25mm2Ae=A1+A2+A3Ae=203.44+76.74+25Ae=305.18mm2frdet12AA=122.4×0.39A=47.74mm2A-Ae＜047.74-305.18＜0所以该孔不需要补强3.选择排料口的接管已知：DN80、Pc=1.32、t=120℃根据GB150《钢制压力容器》对开孔限制的规定（1）设计压力小于2.5MPa；（2）两相邻开孔中心距应不小于两孔之和的两倍；（3）接管外径小于或等于89mm；（4）接管最小壁厚应满足附表规定。同时满足以上条件就无需另行补强根据以上条件规定该接管满足上述要求查表得选用的管道规格为：89×6、材料Q3454.进料口的选择已知：DN=25、Pc=1.32、t=120℃根据以上条件可知该接管满足于GB150《钢制压力容器》对开孔容器限制的规定查表得选用的管道规格为32×3.5、材料Q3455.液位计孔的选择已知：DN=20、Pc=1.32、t=120℃A3=25mm2Ae=305.18mm2A=47.74mm2A-Ae＜0不需要补强材料Q345规格89×6材料Q345规格32×3.5设计过程结果根据以上条件可知该接管满足于GB150《钢制压力容器》对开孔容器限制的规定查表得选用的管道规格为25×3.5、材料Q3456.液位计的选择根据QB776——80《液面计用玻璃和玻璃管》标准选用的液位计为：玻璃管液面计标记：液面计AG1.6—ⅠW—800基本参数：公称长度L=800mm645mmL1透光尺寸重量为39.02Kg7.管道法兰选择根据公称直径DN初步确定法兰的公称压力PN和结构形式介质腐蚀情况.工作压力和工作温度高低确定法兰材料确定法兰密封面形式液位计孔DN20HG/T20592法兰SO20-1.6MFM16Q345HG/T20606垫片RF-E20-1.61.5XB350进料口DN25HG/T20592法兰SO25-1.6MFM16Q345HG/T20606垫片25-1.61.5XB350排料口DN80HG/T20592法兰SO80-1.6MFM20Q345HG/T20606垫片80-1.63XB350回液孔DN100HG/T20592法兰SO100-1.6MFM22Q345HG/T2060