《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》課程設(shè)計-10立方米氮氣罐設(shè)計

1、化工設(shè)備機械基礎(chǔ)化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計課程設(shè)計 1010 立方米氮氣罐設(shè)計立方米氮氣罐設(shè)計 系部：系部： 專業(yè)：專業(yè)： 姓名：姓名： 學(xué)號：學(xué)號： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 時間：時間： 目目 錄錄 摘摘 要要 .4 1 1 罐體壁厚的設(shè)計罐體壁厚的設(shè)計 .3 （）計算厚度.4 （）校核氣壓試驗強度.4 2 封頭厚度設(shè)計封頭厚度設(shè)計 .4 （）計算封頭厚度.5 （）校核罐體與封頭氣壓試驗強度.5 3 3 鞍座的設(shè)計鞍座的設(shè)計 .5 （）罐體質(zhì)量 1 m.6 （）封頭質(zhì)量 2 m.6 （）液氮質(zhì)量 3 m.6 （）附體質(zhì)量 4 m.6 4 4 人孔人孔 .7 5 5 人孔補強人孔補強 .8 6 6

2、 接管接管 .9 致致 謝謝 .11 符號說明符號說明 .12 參考資料參考資料 .14 摘摘 要要 氮氣，常況下是一種無色無味無嗅的氣體，且通常無毒。氮氣占大氣總量的 78.12%（體積分數(shù)），是空氣的主要成份。常溫下為氣體，在標準大氣壓下，冷卻至 -195.8時，變成沒有顏色的液體，冷卻至 -209.86時，液態(tài)氮變成雪狀的固體。氮 氣的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，常溫下很難跟其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，但在高溫、高能量條件下可與 某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，用來制取對人類有用的新物質(zhì)。 氮氣罐，又稱氮氣瓶，是用來運輸、使用氮氣的儲存設(shè)備，耐高壓，一般可以存儲高 壓液態(tài)氮。 1010氮氣罐設(shè)計氮氣罐設(shè)計 3 M 設(shè)備

3、設(shè)計主要技術(shù)指標設(shè)備設(shè)計主要技術(shù)指標: : 設(shè)計壓力 a MP1.1 設(shè)計溫度 0C 常溫常溫 最高工作壓力 a MP0.8 工作溫度 0C 常溫 介質(zhì)名稱氮氣設(shè)備主要材料16 n M R 設(shè)備容積設(shè)備容積10 管口表管口表: : 符號公稱壓力公稱尺寸法蘭形式密封面形式用途伸出長度 a1.6PN50DNRF 氮氣出口 120 b1.6PN50DNSORF 氮氣進口 120 c 1 2H ZG SO 內(nèi)螺紋壓力表口 120 d1.6PN50DNSORF 備用口 120 e1.6PN50DNSORF 安全閥口 120 f 1.6PN50DNSORF 排污口見圖 g 1.6PN50DNSORF 人孔

4、 250 h 1 2H ZG SO 外螺紋外板口 120 1 1 罐體壁厚的設(shè)計罐體壁厚的設(shè)計 設(shè)備主要材質(zhì)為，根據(jù)新標準鍋爐和壓力容器用鋼板 。16MnR/32008GB TF 則為,由于溫度按常溫計算，則查頁表可得：16MnR345QR 428 p （采用雙面焊對接接頭,局部無損檢測） 170 t MPa345 s MPa0.85 取 2 1.0Cmm1800 i Dmm （）計算厚度（）計算厚度 1.1 1800 6.88 2 170 0.85 1.1 2 ci t c PD mm P 設(shè)計厚度： 2 6.88 1.07.88 d Cmm 根據(jù)，查表 12-9 得7.88 d mm 1

5、0.25Cmm 名義厚度：圓整量=+圓整量 1nd C7.880.25 圓整后，取名義厚度9 n mm 復(fù)驗： 故最后取6%9 6%0.540.25 n mmmm 1 0.25Cmm 該氮氣罐可用厚的 鋼制作。9mm345QR （）校核氣壓試驗強度（）校核氣壓試驗強度 0.8 2 Tie Ts e PP G 式中， 1.251.25 1.1 11.375 Tt PMPa 12 99 1.257.25 en CCCmm 345 s Pa 則 1.37518007.75 160.37 2 7.75 T GMPa 0.80.8 0.85 345236.93 s MPa 可見；所以氣壓試驗強度足夠0.

6、8 Ts G 2 封頭厚度設(shè)計封頭厚度設(shè)計 采用標準的蝶形封頭采用標準的蝶形封頭 （）計算封頭厚度（）計算封頭厚度 1.21.2 1.1 1800 8.24 2 170 0.850.5 1.1 20.5 ci t c PD mm P 2 8.24 1.09.24 d Cmm 根據(jù) 由表 12-9 查的則9.24 d mm 1 0.25Cmm 1 9.240.259.49 d Cmm 圓整后采用 厚的鋼板。復(fù)驗，10 n mm6%9.49 6%0.570.25 n mm 最后確定。故該蝶形封頭可用 10mm 厚的鋼制作。 1 0.25Cmm345QR （）校核罐體與封頭氣壓試驗強度（）校核罐體與

7、封頭氣壓試驗強度 0.8 2 Tie Ts e PD G 1.251.25 1.11.38 Tc PPMPa 12 0.25 11.25CCCmm 10 1.258.75 en Cmm （）頁345 s MPa 428 P 1.3818008.75 142.63 2 8.75 T GMPa 0.80.8 0.85 345236.925 s MPa 因為 所以氣壓試驗強度足夠0.8 Ts G 3 3 鞍座的設(shè)計鞍座的設(shè)計 首先粗略計算鞍座負荷 儲罐總質(zhì)量 1234 mmmmm 罐體質(zhì)量 1 m 封頭質(zhì)量 2 m 液氮質(zhì)量 3 m 附件質(zhì)量 4 m （）罐體質(zhì)量（）罐體質(zhì)量 1 m 的筒節(jié)1800

8、,9,4100 Nn Dmmmm Lmm 1 3.14180099 4100 78501645 i mD Lkg （）封頭質(zhì)量（）封頭質(zhì)量 2 m ，直邊 其質(zhì)量 1800,9 Nn Dmmmm20mm 2 m 2 2 0.34 in mD 2 0.34 3.14 18007850 10272kg 22 2mm272 2543kg （）液氮質(zhì)量（）液氮質(zhì)量 3 m 其中裝置系數(shù)取 1.0 3 mV 貯罐容積 32 12 22 264 ii VVVDD L 32 3.143.14 2180018004100 264 3 11.8m 液氮在常溫下的密度為 3 1.25kg m 3 11.8 1.2

9、5 1.014.75mkg （）附體質(zhì)量（）附體質(zhì)量 4 m 人孔質(zhì)量約為，其他接管質(zhì)量總和按計算 200kg300kg 于是 4 500mkg 儲罐總質(zhì)量 1234 mmmmm 1645543 14.75500 2702.75kg 2702.75 9.81 6628.5 44 mg FkN 根據(jù)表 14-18 可選用 ,支承式支座 材料 /472592JB T345QA F 4 4 人孔人孔 當(dāng)設(shè)備內(nèi)徑時，至少開設(shè) 1 個的人孔，或 2 個的手100 i Dmm400mm150mm 孔。 根據(jù)儲罐的設(shè)計溫度最高工作壓力材質(zhì)介質(zhì)以及使用要求等條件，選用公稱壓力 的帶頸平焊法蘭人孔,人孔公稱直徑

10、選定為。采用密封1.1MPa2059297HG500mm 型和石棉膠版墊片。人孔各零件名稱材質(zhì)及尺寸見表 14-22RF 該水平頸對平焊法蘭人孔的標記為 人孔 SORF500 1.12059297HG 人孔 1.6PN500DN 件號標準號名稱數(shù)量材料尺寸尺寸 1 1 7132008 GB T 筒節(jié) 1 345QR=50010 w d 2 20592HG法蘭 1n（斷鍵）16M=3=3 3 20592HG墊片 1 石棉橡膠板 =39 =44 1 b 2 b 4 20592HG法蘭蓋 1 345QR 332 175M 5 5 人孔補強人孔補強 （）確定殼體和接管的計算厚度及開孔直徑（）確定殼體和

11、接管的計算厚度及開孔直徑 由已知條件知，殼體計算厚度。接管計算厚度為6.88mm 2 cO it c PD P 1.1 500 2 170 0.85 1.1 2mm 開孔直徑為 1 2ddC 500 15 22 1.25 472.5mm （）確定殼體和接管的實際厚度開孔有效補強寬度（）確定殼體和接管的實際厚度開孔有效補強寬度 B B 及外側(cè)有效補強高度及外側(cè)有效補強高度 1 h 5 20613HG螺柱 20 30 M 33M 6 20613HG螺母 40 30 M 7 吊環(huán) 1 345QA F 8 轉(zhuǎn)臂 1 345QA F=36 0 d 9 952000GB T 墊圈201100HV 10 6

12、1702000GB T 螺母20M2級5 11 吊鉤 1 345QA F 12 81632008GB T 環(huán) 1 345QA F 1313 無縫鋼管 120 已知殼體名義厚度，補強部分厚度，9 n mm9 n Smm 接管有效補強寬度為 接管內(nèi)直徑+=d 2C 478.5mm 22 472.5945Bdmm 接管外側(cè)有效補強高度為 1 472.5 965.2 nt hdmm （）計算需要補強的金屬面積和可以作為補強的金屬面積（）計算需要補強的金屬面積和可以作為補強的金屬面積 需補強的金屬面積為 2 472.5 6.883250.8Admm 可作為補強的金屬面積為 2 1 945472.57.5

13、56.88411.1 e ABdmm 2 21 2922 65.2912.8 ettr Ahfmm （）（） 12e AAA 2 411.1 912.81324mm （）比較（）比較與與，所以補強厚度不足夠。 e AA e AA 加補強面積 4 AA e A 2 3250.8 13241927mm 6 6 接管接管 1 1 液氮進料液氮進料 采用無縫鋼管(強度驗算略)。管的一端切成，伸入儲罐內(nèi)少許。573.5mmmm 0 45 配用圖面板是平焊法蘭： 法蘭 20592HG50 1.6PLRF16 n M 2 2 液氮出料管液氮出料管 采用無縫鋼管(強度驗算略)。管的一端切成，伸入儲罐內(nèi)少許。配

14、573.5mmmm 0 45 用圖面板是平焊法蘭： 法蘭 20592HG50 1.6PLRF16 n M 3 3 壓力表口壓力表口 采用英寸無縫鋼管，管內(nèi)螺紋，伸出長度為。2 1 2G120mm 由于殼體開孔滿足下述全部要求，所以不需要補強 （1）設(shè)計壓力2.5 a pMP （2）兩相鄰開孔中心間距（對曲面間距以弧長計算）應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍； （3）接管外徑89mm （4）接管最小厚度滿足下表要求 接管最小厚度接管最小厚度 接管外徑接管外徑 25,32,3825,32,38 45,4845,48 最小厚度 3.5 4.0 接管外徑 57,65 76,89 最小厚度最小厚度 5.05.0

15、 6.06.0 配用法蘭 ： 法蘭 20592HG50 1.6PLRF16 n M 4 4 備用口備用口 公稱壓力為，公稱直徑為，伸出長度為，采用無16 A MP50mm120mm57 3.5mm 縫鋼管，采用帶頸平焊法蘭（）法蘭密封面形式采用突面（）SORF 配用法蘭: 法蘭 HG2059250 1.6SORF16 n M 5 5 安全閥口安全閥口 公稱壓力為，公稱直徑為，伸出長度為，采用無縫16 A MP25mm120mm32 3.5mm 鋼管，采用帶頸平焊法蘭（）法蘭密封面形式采用突面（）SORF 配用法蘭: 法蘭 HG2059225 1.6SORF16 n M 6 6 排污口排污口 在

16、設(shè)備最下端安設(shè)一個排污管，管子規(guī)格是，管段裝有一個與截止閥32 3.5mm 相配的管法蘭：4116JW 法蘭 HG2059225 1.6SORF16 n M 致致 謝謝 本設(shè)計是在 xx 老師的悉心指導(dǎo)下完成的。老師淵博的專業(yè)知識， 嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作誨人不倦的高尚師德，嚴以律己， 寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華，平易近人的人格魅力對我影響深遠。 不僅使我樹立了遠大的學(xué)術(shù)目標，掌握了基本的研究方法，還使我明 白了許多待人接物與為人處事的道理。本設(shè)計從選題到到完成，每一 步都是在老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了老師大量的心血。在此，謹向 老師表示崇高的敬意和衷心的感謝。 本設(shè)計的順利完成，

17、離不開各位老師，同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫 助。在此致謝 xx 老師的指導(dǎo)和幫助，沒有你們的幫助和指導(dǎo)是沒有 辦法完成我的設(shè)計的。 符號說明符號說明 計算壓力 c P a Mp 圓筒的內(nèi)徑 i Dmm 圓筒的外徑 O Dmm 圓筒的最大容許壓力 w P a Mp 圓筒的計算厚度 mm 圓筒的設(shè)計厚度 d mm 2d C 圓筒的名義厚度 n mm 1nd C 圓筒的有效厚度 其值 e en C 圓筒材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力 t a Mp 圓筒材料在設(shè)計溫度下的計算應(yīng)力 t a Mp 焊接接頭系數(shù) 鋼板厚度的負偏差 1 Cmm 腐蝕余量 2 Cmm 厚度附加量 Cmm 12 CCC 圓筒壁在試驗壓力下

18、的計算應(yīng)力 t a Mp 圓筒材料在試驗溫度下的屈服點 s a Mp 封頭內(nèi)壁曲面高度 i hmm 實驗壓力 T P a Mp 設(shè)計壓力 P a Mp 每一支座承受的壓力 FKN 容器的總質(zhì)量 mkg 重力加速度 重力加速取 9.81g 2 m s 接管有效厚度 et smm 補強有效厚度 nt smm 開孔直徑 dmm 強度削弱系數(shù) r f 殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積 1 A 2 mm 接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積 2 A 2 mm 焊縫金屬減去計算厚度之外的多余面積 3 A 2 mm 接管的計算厚度 t fmm 補強面積 e A 2 mm 有效補強范圍內(nèi)另加的補強面積 4 A 2 mm 有效寬度 Bmm 參考資料參考資料 1.上?；ぴO(shè)計院。最新壓力容器規(guī)范標準匯編。1984 2.煤炭工業(yè)部供應(yīng)局。實用材料手冊。北京：煤炭工業(yè)出版社，1982 3 余國宗?；と萜骷霸O(shè)備。北京:北京化學(xué)工業(yè)出版社,1980 4.賀匡國?；と萜骷霸O(shè)備簡明設(shè)計手冊。2 版。北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1982 5 張康達，洪起超。壓力容器手冊。北京：勞動人事出版社，2002 6.化工設(shè)備設(shè)計全書編輯委員會?；と萜髟O(shè)計。上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1987 7.李智誠，朱中平，薛劍峰，等。鍋爐與壓力容器常用金屬材料手冊。北京：中國物資出 版社，1997 8.高忠白