容器設(shè)計過程裝備課程設(shè)計書

1、容器設(shè)計過程裝備課程設(shè)計書第一章 設(shè)計思路（1）設(shè)計特點(diǎn)綜合運(yùn)用所學(xué)的過程設(shè)備設(shè)計的知識， 本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度， 對 儲罐進(jìn)行設(shè)計。在設(shè)計過程中綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、 實(shí)用性和安全可 靠 性。各項設(shè)計參數(shù)都正確考慮了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)， 這樣讓設(shè) 計有章可循，并且考慮到了結(jié)構(gòu)方面的要求，合理進(jìn)行設(shè)計。（2）設(shè)計特點(diǎn)容器的設(shè)計一般由筒體、封頭、法蘭、支座、接口管及人孔等組 成。常、低壓化工設(shè)備通用零部件大都有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計時可直接選用。 本設(shè)計書主要介紹了氣罐的筒體、 封頭的設(shè)計計算， 低壓通用零部件 的選用。第二章 主要材料、焊縫結(jié)構(gòu)和探傷（1）材料的選擇容器介質(zhì)為空氣， 為無腐蝕介質(zhì)，儲罐選用碳

2、素結(jié)構(gòu)鋼，且設(shè)計壓力為0.6MPa在O.IMPa P 1.6MPa范圍內(nèi)，屬于低壓容器。所以選擇Q 235系列的鋼材可以滿足要求。Q235 B 鋼板的適用范圍：容器設(shè)計壓力 P 1.6MPa鋼板使用溫度為 0 350 C 用于殼體時，厚度不大于 20mm 所以Q235 B滿足設(shè)計要求，則選擇Q235 B鋼板。查表知Q235 B的 許用應(yīng)力為t 113MPa(2) 焊縫及探傷焊接接頭采用 V 型坡口雙面焊接，由于工作介質(zhì)特性為無毒性、 低腐蝕性， 此處采用局部無損探傷， 其焊接接頭系數(shù)由焊接接頭系數(shù) 表(查教材過程裝備設(shè)計表 4 3)查得由教材過程設(shè)備設(shè)計表 4 2 取 C1 0.8mm, 由于

3、介質(zhì)特性為低腐蝕性，無毒，所以去平面腐蝕裕 C2 1mm。厶O(3) 焊接制造(a) 焊接接頭結(jié)構(gòu)所 有 焊 接 接 頭 均要 求 全 熔 透 。 A,B 類 對 接 接 頭 ：采 用 ( HG 20583-1998) DU8， D 類焊接接頭，接管不內(nèi)伸時采用 G6(b) 焊條選擇根據(jù)GB/T5117-1995碳鋼焊條的成分及性能要求標(biāo)準(zhǔn)，碳鋼 焊條型號根據(jù)熔敷金屬的力學(xué)性能、 藥皮類型、焊接位置和焊接電流 接管B D與筒體，筒體與封頭，人孔接管與筒體間焊條型號E4303,藥皮類型選鈦鈣型，電流種類為 AC,DC。第三章設(shè)計參數(shù)(1) 設(shè)計壓力P設(shè)計壓力為壓力容器的設(shè)計載荷之一，其值不得低于

4、最高工作壓 力，裝有安全閥的容器通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?.051.10倍，即P (1.05 1.10)Pw。此處取 ,所以 P 1.10Pw 1.10 0.6 0.66MPa。(2) 設(shè)計溫度T 50 C(3) 工作介質(zhì)空氣無腐蝕(4) 筒體直徑Di長度L及短軸h取長徑比2.0Di3 L V。 （云）3 3.14 2.0 3 1091241mm圓整后取 Di 1300mm， h130% 325mm封頭結(jié)構(gòu)：標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，由半個橢球殼和一個高為h2的短筒 節(jié)構(gòu)成。封頭的直邊高度 h2= 40mm橢圓封頭容積:Vf30.1309Dj30.1309 1.320.785Dj ho20.785 1.3

5、0.040.34m3筒體高:Di2Vf)VoVfDi4993W310 2 °.3410)2273mm圓整后得：H 2300mm第四章筒體計算(1) 筒體厚度計算計算厚度:PQ2 tPc0.66 13002 113 0.85 0.664.48mm設(shè)計厚度： d C24.48 15.48mm考慮到鋼板厚度系列取名義厚度：n 6mm因用n 6mm許用應(yīng)力 沒有變化，以上計算成 立(2) 水壓試驗及應(yīng)力校核(a)試驗壓力Pt 1.25Pc1.25 0.66 1 0.825MPaP P 0.10.66 0.10.76MPa取最大試驗壓力：Pt °.825MPa(b)應(yīng)力校核筒體有效厚

6、度:(C1 C2)6 (0.8 1)4.2mmPtQ訂 °.825(13°° 4.2) 150.70MPa2 e2 4.2 0.85T 0.9 s 0.9 235 0.85 179.78MPaT T則滿足水壓試驗要求。第五章封頭計算(1) 封頭選擇從受力與制造方面分析來看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但 缺點(diǎn)是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭深度比半球形封頭小得多， 易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。 平板封頭 因直徑和厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。 從鋼材耗 用量來看：球形圭寸頭用材最少，比橢圓圭寸頭節(jié)約，平板圭寸頭用材最多。 但是

7、，從強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。(2) 封頭厚度計算采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓則k=1.0計算厚度:2 t0.5Pc4.47mm0.66 13002 113 0.85 0.5 0.66設(shè)計厚度:C2 4.47 1 5.47 mm考慮到鋼板厚度系列取名義厚度:6mm因用6mm許用應(yīng)力沒有變化，以上計算成立(3) 水壓試驗及強(qiáng)度校核 (a)試驗壓力FT 1.25Pcr 1.25 0.66 10.825MPaFT P 0.10.66 0.10.76MPa取最大試驗壓力：卩丁 0.825MPa(b)應(yīng)力校核封頭的有效厚度：Pt (Di 0.5 e)0.825(13000.5 4.2)150

8、.45MPa2 e2 4.20.85n (C1 C 2)6 (0.8 1)4.2mmTT 0.9 s 0.9 235 0.85179.78MPaT T則滿足水壓試驗要求?？傮w結(jié)構(gòu)尺寸如下:公稱直徑Di1300mm筒體高L 2300mm筒體壁厚6mm封頭壁厚6mm第六章接管補(bǔ)強(qiáng)和人孔補(bǔ)強(qiáng)(1)接管補(bǔ)強(qiáng)1、補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法判別a.補(bǔ)強(qiáng)判別根據(jù)教材過程設(shè)備設(shè)計表 4 14，許補(bǔ)強(qiáng)的最大接管外徑為89mm。所給的接管只有檢查孔的外徑大于89mm ,故其需要另行補(bǔ)強(qiáng)b.補(bǔ)強(qiáng)計算方法判別檢查孔是在筒體上面且Di =1300mm,開孔直徑 d 159mm Di/2 650mm，滿足等面積法開孔補(bǔ)強(qiáng)計算的適用條

9、件，故 可用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計算。2、開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積a.殼體開孔處計算厚度由于開孔位于殼體時，封頭的計算厚度為按周向應(yīng)力計算而得的厚度：PcDi0.66 13002 1133.80mm先計算強(qiáng)度削弱系數(shù)frfr 1接管有效厚度為et nt C 4.5 1.82.7mm開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積按下式計算A d 2 et(11r)159 3.8 2 3.8 2.7 (1 1)2604.2 mm3、有效補(bǔ)強(qiáng)范圍有效寬度BB 2d 2 159 318mmB d 2 n 2 nt 159 2 6 2 4.5180mmB取兩者中的最大值所以B 318mm有效咼度外側(cè)有效高度hl按下式計算hid nt 159

10、 4.5 26.75mmg 100mm (實(shí)際外伸高度)取兩者中較小的值所以h 26.75mm內(nèi)側(cè)有效高度h2h2n；159 4.5 26.75mmh20(實(shí)際內(nèi)伸高度)h2取兩者中的最小值所以h2 04、有效補(bǔ)強(qiáng)面積a)多余金屬面積AiAi(B d)( e ) 2 et( e )(1 fr )(318 159) (4.2 3.8) 2 2.7 (4.2 3.8)(1 1)263.6mmb)接管多余金屬面積接管計算厚度0.66 1502 113 0.85 0.660.52mm接管多余金屬面積A2A2 2h1( et t) fr 2h2 ( et C2) f r2 26.75(2.7 0.52)

11、 1 0116.63mm21 2A 24.0 4.0 16.0mm3 2d)有效補(bǔ)強(qiáng)面積Ae (Al A2 A3)63.6 116.63 16196.23mm5、所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積2A4 a (A1 A2 A3)604.2 (63.6 116.63 16)408.57mm2擬采取補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。6、補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計根據(jù)接管公稱直徑 DN150選補(bǔ)強(qiáng)圈，參照補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)JB/T4736300mm，內(nèi)徑 d' 163mm。因 B 318mm D',補(bǔ)強(qiáng)圈在取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D' 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)。補(bǔ)強(qiáng)厚度為畢L 2.98mm300 163'亠D' d'考慮鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓

12、整，取補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為 亦m 綜上所述選擇補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D' 300mm，內(nèi)徑d' 163mm， 補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為5mm。第七章標(biāo)準(zhǔn)件選取及其他設(shè)置(1)容器支座的選擇1、計算質(zhì)量m1( DiH n) 7.8 103 罐體質(zhì)量： (3.14 1.3 2.3 6) 7.85 103442.20 Kg 查表得單個圭寸頭質(zhì)量m=61.9kg 附件質(zhì)量包括人孔，接管，閥座等近似取m3=12kg 充氣質(zhì)量，由于介質(zhì)是空氣，所以m4V 1.29 3 3.87kg設(shè)備的最大質(zhì)量m m1 2m2 m3 m4581.87 kg2、計算支座支反力單個支腿所受的力:mog3581.87 9.831.9K

13、NQ 40KN根據(jù)JB/T4712.4-2007，選用A型支撐式支座，使用容器的公稱直徑是1300，支腿數(shù)量為3個。支座總重為47.4Kg。（2）法蘭的選擇查標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)接管直徑和最大壓力要求選擇法蘭，E1和E2處的法蘭選擇 PN0.6DN150 B處的法蘭選擇 PN0.6DN40Q處的法蘭選擇PN0.6DN40（3）壓力計的選擇量程裝在鍋爐、壓力容器上的壓力表，其最大量程（表盤上刻度 極限值）應(yīng)與設(shè)備的工作壓力相適應(yīng)。壓力表的量程一般為設(shè)備工作 壓力的1. 53倍，最好取2倍。若選用的壓力表量程過大，由于同 樣精度的壓力表，量程越大，允許誤差的絕對值和肉眼觀察的偏差就 越大，則會影響壓力讀數(shù)的

14、準(zhǔn)確性；反之，若選用的壓力表量程過小, 設(shè)備的工作壓力等于或接近壓力表的刻度極限， 則會使壓力表中的彈 性元件長期處于最大的變形狀態(tài)， 易產(chǎn)生永久變形， 引起壓力表的誤 差增大和使用壽命降低。另外，壓力表的量程過小，萬一超壓運(yùn)行， 指針越過最大量程接近零位， 而使操作人員產(chǎn)生錯覺， 造成更大的事 故。因此，壓力表的使用壓力范圍，應(yīng)不超過刻度極限的 6070%。測量精度壓力表的精度是以允許誤差占表盤刻度極限值的百分 數(shù)來表示的。精度等級一般都標(biāo)在表盤上，選用壓力表時，應(yīng)根據(jù)設(shè) 備的壓力等級和實(shí)際工作需要來確定精度。額定蒸汽壓力小于 2.45MPa的鍋爐和低壓容器所用的壓力表，其精度不應(yīng)低于 2.

15、 5級; 額定蒸汽壓力大于2.45MPa的鍋爐和中、高壓容器的壓力表，精度不 應(yīng)低于 1.5 級。表盤直徑為了使操作人員能準(zhǔn)確地看清壓力值， 壓力表的表盤直 徑不應(yīng)過小。 在一般情況下， 鍋爐和壓力容器所用壓力表的表盤直徑 不應(yīng)小于100mm如果壓力表裝得較高或離崗位較遠(yuǎn)，表盤直徑還應(yīng) 增大。綜合考慮選用隔膜壓力表，技術(shù)指標(biāo)為：精度等級：（1. 6 ） 公稱直徑：50 接頭螺紋：1.5 G1測量范圍：02.4Mpa（4）接管方式及設(shè)置管與管之間采用法蘭連接， 接管與容器之間采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)接管位置： 兩相 鄰開孔中心的間距 （ 對曲面間距以弧長計算 ） 應(yīng)不小于兩孔直徑之和的 2倍。（5）各工藝

16、開孔設(shè)置（1）進(jìn)氣管 采用45X3.5管的一端切成45°,伸入貯罐內(nèi)少許。配用具有突面密封的平焊管法蘭。法蘭標(biāo)記： HG 20592 法蘭 DN 401.0 RF Q235 B。墊片標(biāo)記： HG 20606 墊片 DN 40-0.6 XB350(2) 出氣管采用45X 3.5法蘭標(biāo)記： HG 20592 法蘭 DN 40 1.0 RF Q235 B墊片標(biāo)記： HG 20606 墊片 DN 40-0.6 XB350(3) 安全閥接管 安全閥接管尺寸由安全閥泄放量決定。本貯罐選用 89X6 的無縫鋼管。法蘭標(biāo)記： HG 20592 法蘭 DN 801.6 RF Q235 B。(4) 壓力

17、表接管 M20 X 1.5 Q235 B。(5) 檢查孔標(biāo)準(zhǔn)：尺寸，159 4.5，實(shí)面(RF HG2158-95(帶頸對焊法蘭式)墊片標(biāo)記： HG 20606 墊片 DN 150-0.6 XB350 。( 5)墊片形式橡膠墊；材料；石棉橡膠板 。第八章 總結(jié)任何設(shè)計都不是自己想當(dāng)然想怎么做就怎么做的， 大到筒體， 小 到零部件，每一個設(shè)計都要經(jīng)過嚴(yán)格計算或選擇論證， 都要有章可循、 有法可依， 這是這次課程設(shè)計留給我最大的啟示。 其實(shí)這個道理在生 活中又何嘗無處不在？做人就要像這次設(shè)計一樣， 要實(shí)事求是， 腳踏 實(shí)地。通過本次課程設(shè)計， 使我對像儲氣罐這類壓力容器的設(shè)計方法、 步驟、思路、有

18、一定的了解與認(rèn)識。在課程設(shè)計過程中，基本能按照 規(guī)定的程序進(jìn)行，先針對所給壓力，溫度收集、調(diào)查有關(guān)資料，然后 進(jìn)入草案階段，其間與指導(dǎo)教師鐘明老師進(jìn)行幾次方案的討論、 修改， 補(bǔ)充，最后定案，進(jìn)行正式壓力容器設(shè)計階段。 包括選材、 壁厚計算、 強(qiáng)度校核和水壓試驗等。 經(jīng)一系列計算、 按標(biāo)準(zhǔn)選取法蘭等可得所設(shè) 計的壓力容器滿足設(shè)計及工藝要求。最后，非常感謝指導(dǎo)老師袁文老師，在你的幫助下我完成了此 次課程設(shè)計，使我通過在這次設(shè)計中學(xué)到了很多有用而且實(shí)用的知 識，作為即將踏上社會的我們來說這是一筆巨大的財富。第九章 參考文獻(xiàn)（1）化工部設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站主編。鋼制管法蘭、墊片、緊固件。 北京：化學(xué)工