10立方米氮?dú)夤拊O(shè)計(jì)

vv..資料.《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)10立方米氮?dú)夤拊O(shè)計(jì)系部：化學(xué)與環(huán)境工程系專業(yè)：設(shè)備10-6班學(xué)號(hào)：2010232247姓名：韓向陽(yáng)指導(dǎo)教師：趙寶平時(shí)間：2012年12.22-12.31

新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校課程設(shè)計(jì)評(píng)定意見(jiàn)設(shè)計(jì)題目：成員姓名：設(shè)計(jì)題目：成員姓名：評(píng)定意見(jiàn)：評(píng)定成績(jī)：指導(dǎo)教師（簽名）：化學(xué)工程系課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)12~13學(xué)年第一學(xué)期2012年12月22日專業(yè)化工設(shè)備維 ?A班級(jí)修技術(shù)、QS1 、工化工設(shè)備機(jī)械基設(shè)備10-6班課程名稱 ?礎(chǔ)設(shè)計(jì)題目液氮儲(chǔ)氣罐設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師趙寶平起止時(shí)間2012年12.22?12.31周數(shù) 2周設(shè)計(jì)地點(diǎn)圖書(shū)館設(shè)計(jì)目的：1、綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程及其它先修課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，使理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)密切地結(jié)合起來(lái)，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、加深和擴(kuò)展。2、學(xué)習(xí)和掌握通用機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的一般設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。3、對(duì)學(xué)生在計(jì)算、制圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料以及經(jīng)驗(yàn)估算、考慮技術(shù)決策、機(jī)械CAD技術(shù)等機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基本技能進(jìn)行一次訓(xùn)練，以提高這些技能的水平。設(shè)計(jì)任務(wù)或主要技術(shù)指標(biāo)：1.罐體壁厚的設(shè)計(jì) 2.封頭厚度設(shè)計(jì) 3.支座的設(shè)計(jì) 4.人孔的設(shè)計(jì) 5.人孔強(qiáng)度的補(bǔ)償 6.接管設(shè)計(jì)要求.課題介紹.布置強(qiáng)度計(jì)算.強(qiáng)度計(jì)算和考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).檢查強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果.完成CAD圖.完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).設(shè)計(jì)答辯。主要參考書(shū)及參考資料：1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第二版），鄧昭銘、張瑩，高等教育出版社，2000年7月.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)（第二版），羅圣國(guó)、李平林。高等教能出版社，1990年4月。.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，清華大學(xué)，吳宗澤，北京科技大學(xué)，羅圣國(guó)，高等教育出版社。教研室主任（簽名）系（部）主任（簽名）2012年12摘要氮?dú)獾幕瘜W(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(lái)制取對(duì)人類有用的新物質(zhì)。氮?dú)夤?，又稱氮?dú)馄?，是用?lái)運(yùn)輸、使用氮?dú)獾膬?chǔ)存設(shè)備，耐高壓，一般可以存儲(chǔ)高壓液態(tài)氮。氮?dú)夤薜脑O(shè)計(jì)主要考慮壁厚、封頭、底座、人孔、接管等。其中壁厚、封頭設(shè)計(jì)要考慮設(shè)計(jì)的厚度、材質(zhì)和氣壓試驗(yàn)；支座設(shè)計(jì)主要包括罐體質(zhì)量、封頭、液氮質(zhì)量、附體質(zhì)量等設(shè)計(jì)；人口主要考慮開(kāi)口和補(bǔ)強(qiáng)；接管設(shè)計(jì)主要包括液氮的進(jìn)料管、液氮的出料管、壓力表口、備用口、安全閥口、排污口的設(shè)計(jì).10m3氮?dú)夤拊O(shè)計(jì)設(shè)備設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo):設(shè)計(jì)壓力MPa1.1設(shè)計(jì)溫度℃常溫常^溫最高工作壓力MPa0.8工作溫度℃常溫常^溫介質(zhì)名稱氮?dú)庠O(shè)備主要材料16MnR設(shè)備容積10m3管口表:符號(hào)公稱壓力公稱尺寸法蘭形式密封面形式用途伸出長(zhǎng)度aPN1.6DN50RF氮?dú)獬隹?20bPN1.6DN50SORF氮?dú)膺M(jìn)口120cZG1//2HSO內(nèi)螺紋壓力表口120dPN1.6DN50SORF備用口120ePN1.6DN50SORF安全閥口120fPN1.6DN50SORF排污口見(jiàn)圖gPN1.6DN50SORF人孔250hZG1/7r2HSO外螺紋外板口120TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"罐體壁厚的設(shè)計(jì) 1\o"CurrentDocument"計(jì)算厚度 1\o"CurrentDocument"校核液壓試驗(yàn)強(qiáng)度 1\o"CurrentDocument"封頭厚度設(shè)計(jì) 2\o"CurrentDocument"計(jì)算封頭厚度 2\o"CurrentDocument"校核罐體與封頭液壓試驗(yàn)強(qiáng)度 2\o"CurrentDocument"支座的設(shè)計(jì) 3\o"CurrentDocument"罐體質(zhì)量m 31\o"CurrentDocument"封頭質(zhì)量m 32液氮質(zhì)量m 43附體質(zhì)量m 5\o"CurrentDocument"人孔 5\o"CurrentDocument"人孔補(bǔ)強(qiáng) 6\o"CurrentDocument"確定殼體和接管的計(jì)算厚度及開(kāi)孔直徑 6\o"CurrentDocument"確定殼體和接管的實(shí)際厚度開(kāi)孔有效補(bǔ)強(qiáng)寬度B及外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度h 7\o"CurrentDocument"計(jì)算需要補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積和可以作為補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積 7\o"CurrentDocument"接管 8\o"CurrentDocument"液氮進(jìn)料 8\o"CurrentDocument"液氮出料管 8\o"CurrentDocument"壓力表口 8\o"CurrentDocument"備用口 9\o"CurrentDocument"安全閥口 9\o"CurrentDocument"排污口 9致謝 10\o"CurrentDocument"符號(hào)說(shuō)明 11\o"CurrentDocument"參考資料 131罐體壁厚的設(shè)計(jì)根據(jù)第8章選材所作的分析，本貯罐主要材質(zhì)為16MnR制作，根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)GB/TF3-2008《鍋爐和壓力容器用鋼板》，16MnR則為Q345R，由于工作溫度按常溫計(jì)[o]=170MPa算，則查[o]=170MPao=345MPa①=0.85（采用雙面焊對(duì)接接頭，局部無(wú)損檢測(cè)）s取C=1.0mm2D=1800mmi1.1計(jì)算厚度PD8= e-i 2[o1PD8= e-i 2[o1①-Pc2x170x0.85-1.1設(shè)計(jì)厚度：8=8+C=6.88+1.0=7.88mm根據(jù)8=7.88mm，查表12-9得C=0.25mmd1名義厚度：8=8+C+圓整量=7.88+0.25+圓整量nd1圓整后，取名義厚度8=9mm復(fù)驗(yàn)：8義6%=9義6%=0.54mm>0.25mm故最后取C=0.25mm。n1該氮?dú)夤蘅捎?mm厚的Q345R鋼制作。1.2校核水壓試驗(yàn)強(qiáng)度根據(jù)式oT<0.9軻式中，PT=1.25P目=1.25義1.1x1=1.375MPa8=8-C=9-（C+C）=9-1.25=7.25mm12en12o=345MPa1.375x(1800+7.25)則8= =171.38MPat 2x7.250.9峭=0.9x0.85x345=263.93MPaS可見(jiàn)o<0.9淄；所以液壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠Ts2封頭厚度設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)的蝶形封頭2.1計(jì)算封頭厚度1.33PD 1.33x1.1x18008=-f-=| c——i—= =9.13mm201。一0.5P 2x170x0.85—0.5x1.1c8=8+C=9.13+1.0=10.13mmd2根據(jù)8=10.13mm由表12-9所杳C=0.25mm，則：d18+C=10.13+0.25=10.38mmd1圓整后采用o=11mm厚的鋼板。復(fù)驗(yàn)8x6%=10.38x6%=0.62>0.25mm,nn故最后確定C1=0.25mm，故該蝶形封頭可用11mm厚的Q345R鋼制作。2.2校核罐體與封頭液壓試驗(yàn)強(qiáng)度OT二PtD+8。?0邱，eP=1.25P=1.25x1.1=1.38MPa C=C+C=0.25+1=1.25mmT 128=8-C=10-1.25=8.75mmen8=345MPa (P)頁(yè)s 4281.38x(1800+8.75)o= =142.63MPat2x8.750.9峭=0.9義0.85義345=263.93MPaS因?yàn)閛<0.9淄 所以液壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠Ts3支座的設(shè)計(jì)首先粗略計(jì)算支座負(fù)荷儲(chǔ)罐總質(zhì)量m=m+m+m+m1234m1—罐體質(zhì)量m—封頭質(zhì)量2m3—液氮質(zhì)量m—附件質(zhì)量4罐體質(zhì)量mm1D=1800mm,5=9mm,L=4100mm的筒節(jié)Nnm=兀D5Lp=3.14x(1800+9)x9x4100x7850=1645kg1i封頭質(zhì)量m2D=1800mm，5=9mm直邊=20mm其質(zhì)量m'Nn 2m'=0.34兀D2x5xp2 in=0.34x3.14x18002x7850x10=272kgm=2m'=272x2=543kg22液氮質(zhì)量m3m=PV其中裝置系數(shù)取0.93p貯罐容積TOC\o"1-5"\h\zc c兀 兀V=2V+V=2X—D3+D2L1 2 26i4i3.14 3.14=2x—18003+—18002x410026 4=11.8m3液氮在常溫下的密度為1.25kg^m3m=11,8X1.25X0.9=13.28kg33.4附體質(zhì)量m4人孔質(zhì)量約為200kg，其他接管質(zhì)量總和按300kg計(jì)算于是m=500kg4儲(chǔ)罐總質(zhì)量m=m+m+m+m1234=1645+543+13.28+500=2701.28F=mg=2701.28x9,81?6624.94 4根據(jù)表14-18可選用JB/T4725-92，支承式支座材料 Q345-A-F4人孔根據(jù)當(dāng)設(shè)備內(nèi)徑D>1000mm時(shí)，至少開(kāi)設(shè)1個(gè)。=500mm的人孔，或2個(gè)。=150mmi的手孔。根據(jù)儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)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1.1MPa的帶頸平焊法蘭人孔(HG-20592-97),人孔公稱直徑選定為500mm。采用密封型RF和石棉膠版墊片。人孔各零件名稱、材質(zhì)及尺寸見(jiàn)表14-22該水平頸對(duì)平焊法蘭人孔的標(biāo)記為

人孔SO—RF500—1.1HG20592—97人孑^PN1.6DN500件號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名稱數(shù)量材料尺寸1GBT713-2008同節(jié)1Q345Rdx5=500x1w02HG20592法蘭116Mnlll（斷鍵）5=33HG20592墊片1石棉橡膠板b=39b=441 24HG20592法蘭蓋//、 rm1Q345RM33x2x1755HG20613螺柱20M30M336HG20613螺母40M307吊環(huán)1Q345—A-F8轉(zhuǎn)臂1Q345—A-Fd=3609GB/T95-2000墊圈201100HV10GB/T6170-2000螺母25級(jí)M2011吊鉤1Q345—A-F12GB/T8163—2008環(huán)1Q345—A-F13無(wú)縫鋼管1205人孔補(bǔ)強(qiáng)5.1確定殼體和接管的計(jì)算厚度及開(kāi)孔直徑由已知條件知，殼體計(jì)算厚度3=9mm。接管計(jì)算厚度為PD3=「干，?！?/p>

t2匕1巾+PC_ 1.1義500―2義170*0.85+1.1=2mm開(kāi)孔直徑為d=d+2C

1=(500-15x2)+2xL25=472.5mm5.2確定殼體和接管的實(shí)際厚度開(kāi)孔有效補(bǔ)強(qiáng)寬度B及外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度h1已知?dú)んw名義厚度3=9mm，補(bǔ)強(qiáng)部分厚度S=9mm，nn接管有效補(bǔ)強(qiáng)寬度為d=接管內(nèi)直徑+2C=472.5mmB=2d=2x472.5=945mm接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度為h1=Jd3：=7472.5x9=65.2mm5.3計(jì)算需要補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積和可以作為補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積需補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為A=d3=472.5x6.88=3250.8mm2可作為補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為A=（B-d）G-b）=（945-472.5）（7.55-6.88）=411.1mm21eA=2h（5-5）f=（9-2）x2x65.2=912.8mm22 1ettrA=A+A=411.1+912.8=1324mm2e12比較A與AA〉A(chǔ)e，所以補(bǔ)強(qiáng)厚度不足夠。加補(bǔ)強(qiáng)面積A=A-A=3250.8-1324=1927mm2,4e6接管液氮進(jìn)料采用。57mmx3,5mm無(wú)縫鋼管（強(qiáng)度驗(yàn)算略）。管的一端切成450，伸入儲(chǔ)罐內(nèi)少許。配用圖面板是平焊法蘭：HG20592法蘭PL50-1.6RF16M川n液氮出料管采用。57mmx3.5mm無(wú)縫鋼管（強(qiáng)度驗(yàn)算略）。管的一端切成450，伸入儲(chǔ)罐內(nèi)少許。配用圖面板是平焊法蘭：HG20592法蘭PL50-1.6RF16M川n壓力表口采用2GL'2英寸無(wú)縫鋼管，管內(nèi)螺紋，伸出長(zhǎng)度為120mm。由于殼體開(kāi)孔滿足下述全部要求，所以不需要補(bǔ)強(qiáng)（1）設(shè)計(jì)壓力p<2.5MPa（2）兩相鄰開(kāi)孔中心間距（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)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外徑最小厚度接管外徑最小厚度25,32,383.557,655.045,484.076,896.0配用法蘭：HG20592法蘭PL50—1.6RF16Milln備用口公稱壓力為16MP，公稱直徑為50mm，伸出長(zhǎng)度為120mm，采用^57義3.5mm無(wú)縫A鋼管，采用帶頸平焊法蘭（SO）法蘭密封面形式采用突面（RF）配用法蘭： HG20592 法蘭SO50—1.6RF16m川n安全閥口公稱壓力為16MP，公稱直徑為25mm，伸出長(zhǎng)度為120mm，采用^32義3.5mm無(wú)縫A鋼管，采用帶頸平焊法蘭（SO）法蘭密封面形式采用突面（RF）配用法蘭：HG20592 法蘭SO25—1.6RF16M|||n排污口在設(shè)備最下端安設(shè)一個(gè)排污管，管子規(guī)格是*32義3.5mm，管段裝有一個(gè)與截止閥J41W—16相配的管法蘭：HG20592 法蘭SO25—1.6RF16Min

序號(hào)名稱指標(biāo)序號(hào)名稱指標(biāo)1設(shè)計(jì)壓力3物料名稱液氮1.1MPa4容積10M32工作溫度常溫如CAD所標(biāo)注:序號(hào)圖號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名稱材料數(shù)量1HG20592法蘭5。25-1.616Milln12接管457mmx3.5mm10(GB/T8163)23Q345R封頭C=0.5mm10cmQ2345R鋼24接管457mmx3.5mm10(GB/T8163)25Q345R罐體9mmQ2345R16HG20592-97人孔SO-RF500-1.117IB/T4736-2002補(bǔ) 強(qiáng)。760/。484Q2345R18HG20592法蘭PL50-1.616MIn19HG20592安全閥16MIn110JB/T4725-92支座Q345R-A.F111432x3.5mm16M1n1本設(shè)計(jì)是在趙寶平老師的悉心指導(dǎo)下完成的。老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?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(yán)以律己，寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華，平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)，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(jì)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(jǐn)向老師表示崇高的敬意和衷心的感謝。本設(shè)計(jì)的順利完成，離不開(kāi)各位老師，同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在此致謝趙寶平老師的指導(dǎo)和幫助，沒(méi)有你們的幫助和指導(dǎo)是沒(méi)有辦法完成我的設(shè)計(jì)的。符號(hào)說(shuō)明P——計(jì)算壓力MpcaD——圓筒的內(nèi)徑mmiDO——圓筒的外徑mm[P]——圓筒的最大容許壓力Mpwa5——圓筒的計(jì)算厚度mm5——圓筒的設(shè)計(jì)厚度mm5=5+Cd d25——圓筒的名義厚度mm5=5+Cn nd15——圓筒的有效厚度其值5=5+Ce en151——圓筒材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力MPaot——圓筒材料在設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算應(yīng)力Mpa—焊接接頭系數(shù)C1——鋼板厚度的負(fù)偏差mmC——腐蝕余量mm2C——厚度附加量mmC=C+C12o——圓筒壁在試驗(yàn)壓力下的計(jì)算應(yīng)力Mptao——圓筒材料