《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》課程設(shè)計溶解槽設(shè)計

1、新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校課程設(shè)計說明書題目名稱：化工設(shè)備機械溶解槽設(shè)計 系 部： 化學(xué)工程系 專業(yè)班級： 煤化08-2（2）班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師 完成日期： 2010-12-12 新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校課程設(shè)計評定意見設(shè)計題目： 化工設(shè)備機械溶解槽設(shè)計 學(xué)生姓名： 評定意見：評定成績： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日化學(xué)工程系課程設(shè)計任務(wù)書 1011學(xué)年 第一學(xué)期 2010 年 11月 22日專業(yè)煤化工班級082（2）班課程名稱機械設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)計題目溶解槽設(shè)計指導(dǎo)教師起止時間1.222.12周數(shù)2周設(shè)計地點南校區(qū)設(shè)計目的：1、綜合運用機械設(shè)計基礎(chǔ)課程及其它先修課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行機械設(shè)計訓(xùn)

2、練，使理論和生產(chǎn)實際知識密切地結(jié)合起來，從而使這些知識得到進一步鞏固、加深和擴展。2、學(xué)習(xí)和掌握通用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的一般設(shè)計方法，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力和分析問題、解決問題的能力。3、對學(xué)生在計算、制圖、運用設(shè)計資料（包括手冊、標準和規(guī)范等）以及經(jīng)驗估算、考慮技術(shù)決策、機械CAD 技術(shù)等機械設(shè)計方面的基本技能進行一次訓(xùn)練，以提高這些技能的水平。設(shè)計任務(wù)或主要技術(shù)指標：本次設(shè)計的原理 HYPERLINK l _Toc279573329 1、壁厚設(shè)計 HYPERLINK l _Toc279573331 2、封頭厚度設(shè)計與校核 HYPERLINK l _Toc279573332 封頭

3、壁厚設(shè)計 HYPERLINK l _Toc279573333 HYPERLINK l _Toc279573334 2.2驗核3、容器法蘭設(shè)計 HYPERLINK l _Toc279573335 4、支腿設(shè)計 HYPERLINK l _Toc279573336 罐體質(zhì)量估算 HYPERLINK l _Toc279573337 封頭質(zhì)量估算 HYPERLINK l _Toc279573338 設(shè)定觀眾溶液體積為 HYPERLINK l _Toc279573339 估算附件質(zhì)量 HYPERLINK l _Toc279573342 5、人孔設(shè)計設(shè)計進度與要求：1、配漿槽零件圖一張。2、人孔零件圖一張。

4、3、設(shè)計說明書一份。主要參考書及參考資料：1、機械設(shè)計基礎(chǔ)（第二版） ，鄧昭銘、張瑩，高等教育出版社，2000年7月2機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書 （第二版），羅圣國、李平林。 高等教能出版社，1990年4月。3機械設(shè)計課程設(shè)計手冊，清華大學(xué)，吳宗澤，北京科技大學(xué)，羅圣國，高等教育出版社。教研室主任（簽名） 系（部）主任（簽名） 2010 年 1 月 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc178053631 摘要 PAGEREF _Toc178053631 h 1 HYPERLINK l _Toc178053632 設(shè)備主要技術(shù)指標 PAGEREF _Toc17805

5、3632 h 1 HYPERLINK l _Toc178053633 1罐體壁厚的設(shè)計 PAGEREF _Toc178053633 h 2 HYPERLINK l _Toc178053634 選材 PAGEREF _Toc178053634 h 2 HYPERLINK l _Toc178053635 確定參數(shù) PAGEREF _Toc178053635 h 2 HYPERLINK l _Toc178053636 1.3厚度計算 PAGEREF _Toc178053636 h 3 HYPERLINK l _Toc178053637 2封頭厚度設(shè)計 PAGEREF _Toc178053637 h

6、3 HYPERLINK l _Toc178053638 2.1 計算封頭厚度 PAGEREF _Toc178053638 h 3 HYPERLINK l _Toc178053639 2.2 校核水壓試驗強度 PAGEREF _Toc178053639 h 4 HYPERLINK l _Toc178053640 3. 支座的選取 PAGEREF _Toc178053640 h 5 HYPERLINK l _Toc178053641 3.1 溶解槽的總質(zhì)量 PAGEREF _Toc178053641 h 5 HYPERLINK l _Toc178053642 槽體質(zhì)量 PAGEREF _Toc17

7、8053642 h 5 HYPERLINK l _Toc178053643 封頭質(zhì)量 PAGEREF _Toc178053643 h 5 HYPERLINK l _Toc178053644 甲苯質(zhì)量 PAGEREF _Toc178053644 h 6 HYPERLINK l _Toc178053645 附件質(zhì)量 PAGEREF _Toc178053645 h 6 HYPERLINK l _Toc178053646 選取支座角鋼厚度 PAGEREF _Toc178053646 h 6 HYPERLINK l _Toc178053647 4 人孔的選取 PAGEREF _Toc178053647

8、h 7 HYPERLINK l _Toc178053648 人孔M1的選取 PAGEREF _Toc178053648 h 8 HYPERLINK l _Toc178053649 選取人口M1 PAGEREF _Toc178053649 h 8 HYPERLINK l _Toc178053650 人孔補強 PAGEREF _Toc178053650 h 9 HYPERLINK l _Toc178053651 人孔M2的選取 PAGEREF _Toc178053651 h 10 HYPERLINK l _Toc178053652 選取人孔 PAGEREF _Toc178053652 h 10 H

9、YPERLINK l _Toc178053653 人孔補強 PAGEREF _Toc178053653 h 11 HYPERLINK l _Toc178053654 盤管的選取 PAGEREF _Toc178053654 h 12 HYPERLINK l _Toc178053655 5 接口罐的選取 PAGEREF _Toc178053655 h 13 HYPERLINK l _Toc178053656 液體進口管M，回流液體進口管的選取 PAGEREF _Toc178053656 h 13 HYPERLINK l _Toc178053657 液體出口管液體計口管 口， 口 PAGEREF _

10、Toc178053657 h 13 HYPERLINK l _Toc178053658 5.2 回流口管回流液體出口的選取 PAGEREF _Toc178053658 h 14 HYPERLINK l _Toc178053659 硝基苯進口管，硝基苯出口管的選取 PAGEREF _Toc178053659 h 14 HYPERLINK l _Toc178053660 放空口管，的選取 PAGEREF _Toc178053660 h 15 HYPERLINK l _Toc178053661 參考文獻 PAGEREF _Toc178053661 h 16 HYPERLINK l _Toc17805

11、3662 致 謝 PAGEREF _Toc178053662 h 17 HYPERLINK l _Toc178053663 附 圖 PAGEREF _Toc178053663 h 18摘 要溶解槽是一種能夠承受壓力載荷的密閉容器，一般來說，溶解槽用途極為廣泛，它在工業(yè)、民用、軍工及科研等諸領(lǐng)域中具有重要的地位和作用，其中以在化工及石油化工中應(yīng)用做多。本設(shè)計通過對溶解槽的厚度，人孔，補強，接管，封頭，鞍座的計算設(shè)計和強度校核計算，通過溶解槽設(shè)計，對本只是做了一次全面的系統(tǒng)的運用，達到鞏固和學(xué)以致用的目的。課程設(shè)計不同于平時的作業(yè)，在設(shè)計中需要學(xué)生自己做出決策，即自己確定方案，選擇流程，查取資料，

12、進行過程和設(shè)備計算，并要對自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計。所以，課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力的有益實踐。關(guān)鍵詞：溶解槽、結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度設(shè)計設(shè)備主要技術(shù)指標內(nèi)筒 設(shè)計壓力MPa設(shè)計溫度100最高工作壓力工作溫度85介質(zhì)名稱甲苯-苯設(shè)備主要材質(zhì)設(shè)備容積盤管設(shè)計壓力MPa設(shè)計溫度185最高工作壓力 工作溫度160介質(zhì)名稱甲苯設(shè)備主要材質(zhì)溶解槽設(shè)計1罐體壁厚的設(shè)計選材由對選材所做的分析，次溶解槽應(yīng)選用不銹鋼材料制作。確定參數(shù)，,取（采用帶墊板的單面焊對接接頭，局部無損檢測）（表）1.3厚度計算計算厚度 槽內(nèi)介質(zhì)甲苯對槽體幾乎無腐蝕，查表12-11得取C

13、2=0根據(jù)，因為此值大于名義厚度的6%設(shè)計厚度 根據(jù)由表12-9查的名義厚度 圓整量圓整量圓整量圓整后，取名義厚度。復(fù)驗，所以鋼板厚度的負偏差可以忽略不計。因此選用厚的鋼材做槽體。2封頭厚度設(shè)計采用標準的橢圓形封頭2.1 計算封頭厚度根據(jù)式的（其中，鋼板最大厚度為3,溶解槽直徑為，）由表可知 則 同前 故 圓整后取 確定選用厚的鋼板制作封頭。2.2 校核水壓試驗強度 槽體與封頭在試驗壓力下的計算應(yīng)力 根據(jù)下式計算 其中 （根據(jù)壓力容器設(shè)計手冊查得）。 可見，所以水壓試驗強度足夠。 式中 圓筒、封頭壁在試驗壓力下的計算應(yīng)力,MPa ； 槽體內(nèi)徑，mm ； 試驗壓力， ； 圓筒、封頭的有效壁厚，

14、； 材料在試驗溫度下的屈服點（或 屈服強度）， ； 圓筒、封頭的焊接接頭系數(shù)；3. 支座的選取 3.1 溶解槽的總質(zhì)量 式中 槽體質(zhì)量，kg ； 封頭質(zhì)量，kg ； 甲苯質(zhì)量，kg ； 附件質(zhì)量，kg ； 3.1.1槽體質(zhì)量 的筒節(jié)，由壓力容器設(shè)計手冊查得 的密度 。 所以 式中 槽體內(nèi)徑，mm ； 圓筒壁厚，mm ； L 圓筒長度，mm ； 材料密度， ； .2封頭質(zhì)量 ，直邊高度的標準橢圓封頭，其質(zhì)量為 所以 式中 封頭壁厚，mm ； 封頭直邊高度，mm ； .3甲苯質(zhì)量 式中 充料系數(shù)，取0.7； v 溶解槽容積，（）。 甲苯在100時的密度， ，（）。 式中符號同前 .4附件質(zhì)量 人控

15、制量約為100 kg，其他接管質(zhì)量總和按150kg計。 于是 所以設(shè)備總質(zhì)量為.5選取支座角鋼厚度 查壓力容器設(shè)計手冊，根據(jù)DN=1200mm ，選用褪式支座A5，取墊板厚度為4mm，則角鋼厚度為8mm。支座數(shù)目先選定為4個，每個支座允許載荷 。 每個支座的實際載荷 可見，因此4個A5褪式支座 滿足自身的承載要求。 因為封頭的有效厚度為，由壓力容器設(shè)計手冊查得橢圓形封頭的允許垂直載荷。由于，所以用4個A5褪式支座滿足封頭允許的垂直載荷要求。 故本溶解槽的支座選用 4713-1992，支腿, A5-825 。4 人孔的選取 選取人口M1 根據(jù)溶解槽的設(shè)計溫度、最高工作壓力、材質(zhì)、介質(zhì)、及使用要求

16、等條件，人孔M1選用公稱壓力為1.6MPa的垂直吊蓋板式平焊法蘭人孔（HG21502-2005）,人孔公稱直徑選定為600mm，采用突面密封（RF型）和石棉橡膠板墊片，人孔結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，人孔各部件名稱見表2-1。 該垂直吊蓋板式平焊法蘭人孔的標記為：人孔 RF(A G)600-1.6 280 HG21520-2005表2-1 人孔PN1.6 DN600明細表序號標準號名稱數(shù)量材料尺寸1713-2008筒節(jié)12HG20592法蘭13HG20592墊片1石棉橡膠板4HG20592法蘭蓋15HG20613螺柱20M3321606HG20613螺母40M337吊環(huán)18轉(zhuǎn)臂1995-2000墊圈2

17、01100HV106170-2000螺母2025級11吊鉤112環(huán)1138163-2008無縫鋼管12014支撐板1人孔補強 本設(shè)計選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑，壁厚，壁厚附加量 （1）計算消去的承受應(yīng)邊所需的金屬截面積由壓力容器設(shè)計手冊查得補強圈開孔直徑，內(nèi)徑，外徑。已知殼體的計算厚度 所以需要補強的金屬面積為 （2）多余截面積 有效區(qū)范圍 殼體多余截面積 接管的計算長度 接管多余截面積 焊縫截面積不予考慮，于是截面積 （3）補強厚度 補強面積 所以補強圈厚度 其中殼體的有效厚度，mm； 殼體的計算厚度，mm; 接管的有效厚度，mm； 接管的計算厚度，mm； 接管的名義厚度，mm 因為常用鋼板的最下厚

18、度為2mm，所以去4選取人孔 根據(jù)溶解槽的設(shè)計溫度，最高工作壓力，材料，介質(zhì)及使用要求等條件人孔pa的回轉(zhuǎn)蓋板式平焊法蘭人孔（HG21516-2005），人孔公稱直徑選定為400mm，采用凸面密封（RF型）和石棉橡膠板墊片，人孔結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，人孔個零件名稱，材料及尺寸見表2-2。該回轉(zhuǎn)蓋板式平焊法蘭人孔的標記為 入孔 400-1.6 230 HG21516-2005 入孔LPN1.6 DN400明細表序號標準號名稱數(shù)量材料尺寸1筒節(jié)12HG20613螺柱163HG20613螺母324HG20592法蘭15把手16HG20592墊片1石棉橡膠板7端蓋18軸19銷210墊圈201100HV1

19、1蓋軸耳212法蘭軸耳24人孔補強 本設(shè)計選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑，壁厚，厚度附加量，故補強圈尺寸確定如下：由壓力容器設(shè)計手冊查得補強圈內(nèi)經(jīng)，外徑。（1）計算削去的承受應(yīng)力所需的金屬截面積 開孔直徑 已知殼體的計算厚度 所以，需要補強的金屬面積為 （2）多余截面積 有效區(qū)范圍 殼體多余截面積 接管的計算厚度 接管多余截面積 焊縫截面積不予考慮，于是多余截面積 由此可知，所以該人孔無需補強盤管的選取 查壓力容器設(shè)計手冊知DN=50mm的霧縫鋼管的外徑，壁厚。5 接口罐的選取 5.1液體進口管M，回流液體進口管的選取 M、采用無縫鋼管，配用凸面密封的帶頸平焊法蘭管：HG20592法蘭S020-1.6 R

20、F ，HG20592 法蘭 S010-1.6 RF。應(yīng)為殼體開孔滿足設(shè)計壓力，兩相鄰開孔中心間距不小于兩孔直徑之和的兩倍，接管外徑小于89mm，接管厚度。M、無需開孔補強。液體出口管液體計口管 口， 口 ，采用無縫鋼管，管的一端切成，伸入槽內(nèi)少許。配用凸面密封的帶頸平焊法蘭管：HG20592 法蘭S040-1.6 RF 。因為該接管為，厚度小于4mm，故該接管開孔需要補強。 由壓力容器設(shè)計手冊查得補強圈內(nèi)經(jīng)，外徑 （1）計算削去的承受應(yīng)力所需的金屬截面積 開孔直徑 已知殼體的計算厚度 所以，需要補強的金屬面積為 （2）多余截面積 有效區(qū)范圍 殼體多余截面積 接管的計算厚度 接管多余截面積 焊縫

21、截面積不予考慮，于是多余截面積 （3）補強厚度 補強圈厚度 因為常用鋼板的最小厚度為2mm，所以取5.2 回流口管回流液體出口的選取 ，采用無縫鋼管，配用凸面密封的帶頸平焊法蘭管：HG20592 法蘭S025-1.6 RF ，HG20592 法蘭 S050-1.6 RF 因為殼體開孔滿足設(shè)計壓力，兩相鄰開孔中心間距不小于兩孔直徑之和的兩倍，接管外徑小于89mm，外管厚度。故，無需開孔補強。硝基苯進口管，硝基苯出口管的選取 ，采用無縫鋼管，配用凸面密封的帶頸平焊法蘭管：HG20592 法蘭 S025-1.6 RF 。因為恰提開孔滿足設(shè)計壓力，兩相鄰開孔中心間距不小于兩孔直徑之和的兩倍，接管外徑小于89mm，接管厚度。故