过程装备与控制工程课程设计-45立方米液氨储罐设计-精品.doc
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中北大学
课程设计说明书
学生姓名：
学号：
学院：
机械工程与自动化学院
专业：
过程装备与控制工程
题目：
45M3液氨储罐设计
指导教师：
职称:
2011年06月12日
中北大学
课程设计任务书
2010/2011学年第二学期
学院：
机械工程与自动化学院
专业：
过程装备与控制工程
学生姓名：
学号：
课程设计题目：
45M3液氨储罐设计
起迄日期：
06月13日～06月24日
课程设计地点：
校内
指导教师：
系主任：
下达任务书日期:
2011年06月12日
课程设计任务书
1．设计目的：
设计目的
1）使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。
2）掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。
3）掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。
4）掌握工程图纸的计算机绘图。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：
1．原始数据
设计条件表
序号
项目
数值
单位
备注
1
名称
液氯储罐
2
用途
液氯储存站
3
最高工作压力
MPa
由介质温度确定
4
工作温度
-20～45
℃
5
公称容积（Vg）
10/16/20/25
M3
6
工作压力波动情况
可不考虑
7
装量系数（φV）
0.9
8
工作介质
液氯（高度危害）
9
使用地点
室内
10
安装与地基要求
11
其它要求
管口表
接管代号
公称尺寸
连接尺寸标准
连接面形式
用途或名称
a
DN80
HG20595-1997
FM
液氯进口管
b
DN80
HG20595-1997
FM
安全阀接口
c1-2
DN500
FM
人孔
d
DN65
HG20595-1997
FM
空气进口管
e
DN65
HG20595-1997
FM
空气出口管
f
DN25
HG20595-1997
FM
压力表接口
g1-2
DN20
HG20595-1997
FM
液位计接口
h
DN80
HG20595-1997
FM
液氯出口管
课程设计任务书
2．设计内容
1）设备工艺、结构设计；
2）设备强度计算与校核；
3）技术条件编制；
4）绘制设备总装配图；
5）编制设计说明书。
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实物样品等〕：
1）设计说明书：
主要内容包括：
封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等；
2）总装配图
设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸采用计算机绘制。
课程设计任务书
4．主要参考文献：
[1]国家质量技术监督局，GB150-1998《钢制压力容器》，中国标准出版社，1998
[2]国家质量技术监督局，《压力容器安全技术监察规程》，中国劳动社会保障出版社，1999
[3]全国化工设备设计技术中心站，《化工设备图样技术要求》，2000，11
[4]郑津洋、董其伍、桑芝富，《过程设备设计》，化学工业出版社，2001
[5]黄振仁、魏新利，《过程装备成套技术设计指南》，化学工业出版社，2002
[6]国家医药管理局上海医药设计院，《化工工艺设计手册》，化学工业出版社，1996
[7]蔡纪宁主编，《化工设备机械基础课程设计指导书》，化学工业出版社，2003年
5．设计成果形式及要求：
1）完成课程设计说明书一份；
2）草图一张（A1图纸一张）
3）总装配图一张（A1图纸一张）；
6．工作计划及进度：
2011年06月13日：
布置任务、查阅资料并确定设计方法和步骤
06月13日～06月17日：
机械设计计算（强度计算与校核）及技术条件编制
06月17日～06月22日：
设计图纸绘制（草图和装配图）
06月22日～06月24日：
撰写设计说明书
06月24日：
答辩及成绩评定
系主任审查意见：
签字：
年月日
前言
压力容器的用途十分广泛。
它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。
压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。
此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。
压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。
目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。
本次课程设计目的主要是使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程；掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证；掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用；掌握工程图纸的计算机绘图。
目录
1工艺设计…………………………………………………………1
1.1存储量…………………………………………………………1
1.2设备的选型及轮廓尺寸………………………………………1
2筒体及封头设计…………………………………………………2
2.1材料的选择……………………………………………………2
2.2筒体壁厚设计计算……………………………………………2
2.3封头壁厚的设计计算…………………………………………3
3接管及接管法兰设计……………………………………………4
3.1接管尺寸选择…………………………………………………4
3.2管口表及连接标准……………………………………………4
3.3接管法兰的选择………………………………………………5
3.4垫片的选择……………………………………………………6
3.5紧固件的选择…………………………………………………7
4人孔的结构设计…………………………………………………8
4.1密封面的选择…………………………………………………8
4.2人孔的设计……………………………………………………8
4.3核算开孔补强…………………………………………………9
5支座的设计………………………………………………………12
5.1支座的选择……………………………………………………12
5.2支座的位置……………………………………………………13
6液面计及安全阀选择……………………………………………14
7总体布局……………………………………………………………14
8焊接结构设计及焊条的选择……………………………………14
9强度校核……………………………………………………………17
10参考文献…………………………………………………………35
1工艺设计
1.1存储量
盛装液化气体的压力容器设计存储量
式中：
W——储存量，t；
——装载系数；
V——压力容器容积；
——设计温度下的饱和溶液的密度，；
根据设计条件=
1.2设备的选型及轮廓尺寸
粗略计算内径：
一般，取
得，圆整得：
选用EHA椭圆封头，查《EHA椭圆形封头内表面积及容积表》可得：
深度，内表面积，容积
根据
，圆整得:
误差
所以，筒体的公称直径,长度
2筒体及封头设计
2.1材料的选择
液氯属于高危害性的介质，但其腐蚀性小,使用温度为，根据《压力容器设计手册》中钢板的使用条件，选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。
2.2筒体壁厚设计计算
2.2.1设计压力
液氯储罐的工作温度-20℃——45℃，故选取设计温度t=50℃，由《压力容器介质手册》【1】查的，该温度下的绝对饱和蒸汽压为1.432MPa。
在本次设计中的液氯储罐上装有安全阀，通常认为设计压力为工作压力的1.05——倍，所以设计压力。
2.2.2液柱静压力
由《某些无机物重要物理性质表》【1】查的，液氯的密度为，内径由《各地区重力加速度表》查的太原地区的，则根据公式可得
2.2.3计算压力
因为，所以可忽略静压力的影响。
即
2.2.4设计温度下材料的许用应力
为，假设筒体厚度为，由《钢板许用应力表》可得的
2.2.5焊接接头系数
本次液氯储罐的设计采用双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头，100%无损检测，所以。
2.2.6内压容器的计算厚度
根据内压容器的计算厚度公式【2】：
在之间，故假设是成立的。
取腐蚀裕量，。
由《常用钢板厚度负偏差表》可查的，在的钢板标准下的负偏差。
查《钢板厚度的常用规格表》，将其圆整为，即名义厚度的钢板。
2.3封头壁厚的设计计算
2.3.1标准椭圆形封头的计算厚度
根据标准椭圆形封头的计算厚度公式【2】：
取腐蚀裕量，
由《常用钢板厚度负偏差表》可查的，在的钢板标准下的负偏差。
查《钢板厚度的常用规格表》，将其圆整为，即名义厚度的钢板，可见标准椭圆形封头与筒体等厚。
3接管及接管法兰设计
3.1接管尺寸选择
3.1.1液氯进、出口接管和空气进、出口接管选用补强管。
查《化工容器及设备简明设计手册》【3】得：
图3.1补强管
表3.1补强管的尺寸表【3】
用途
公称直径
dN
外径壁厚
补强管外伸或内伸最小高度
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