浓硫酸储罐课程设计Word文件下载.docx
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地点
化实A411
起止时间
2016.12.5—2016.12.16
设计内容及要求
一、设计任务
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A1图纸1张；
5、编制设计说明书。
二、设计内容
1、储罐工艺参数计算，包括设计存储量、设计压力、设计温度等的确定。
2、储罐的结构设计。
根据储罐的结构特点，确定筒体、封头、接管、开孔、支座及安全装置等材料的选择及结构设计，焊接接头设计。
3、储罐的强度计算与校核，包括筒体、封头的厚度计算和开孔补强计算等内容。
4、储罐的零部件的选配，包括支座，手、人孔，各种设备接口：
接管与管法兰、补强圈、液体进、出料管等。
5、根据罐内介质的危险特点，对储罐在使用管理过程中应注意的安全问题提出对策措施。
6、编制设计说明书，并绘制装配图A1一张。
设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关结构和材料选型作出技术上和经济上的论证和评价。
应按设计程序列出计算公式和计算结果；
对所选用的公式图表应注明来历。
7、图纸要求
1）按《机械制图》、《化工设备图样技术要求》标准绘图；
2）要有足够的节点图，节点图要注明比例；
要在图面正确的前提下，力求清洁，不要颠倒主次要求；
3）标题栏、明细表、设计数据表、管口表等应正确无遗漏，按照标准填写准确；
零件编号要齐全；
技术要求撰写符合要求。
8、注意事项:
1）写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源;
2）设计说明书要求字数不少于4000字，计算正确，论述清楚，文字精练，插图简明，书写整洁，格式正确。
装订成册上交。
设计
参数
1）技术特性指标：
序号
项目
数值
单位
备注
1
名称
浓硫酸储罐
2
用途
浓硫酸储存
3
操作压力
见附表
MPa
4
操作温度
℃
5
公称容积（Vg）
m3
6
工作压力波动情况
可不考虑
7
装量系数（Φ）
0.9
8
工作介质
浓硫酸
9
使用地点
荆门市，室外
10
安装与地基要求
11
其他要求
2）接管口参数：
符号
公称尺寸
公称压力
连接面形式
用途或名称
A
40
凸面
进料口
B
20
放空口
C
80
出料口
D
100
排污口
LG1~2
液位计口
LT1~2
自动液位计口
M
450
人孔
进度
要求
第一天：
根据课程设计任务书查阅相关资料。
第二天：
根据设计任务和工艺要求，确定总体设计及计算。
第三天：
进行强度计算。
第四天：
进行零部件设计和选用。
第五天：
绘制草图。
第六天：
绘制绘制底图。
第七天：
加粗、标注尺寸、编件号、管口号、填技术特性表、标题栏、明细表等。
第八、九天：
整理计算说明书。
第十天：
质疑，收说明书，收图。
参考资料
[1]郑津洋等.过程设备设计.北京.化学工业出版社.2010
[2]潘红良.过程设备机械设计.上海.华东理工大学出版社.2006
[3]贺匡国.化工容器及设备简明设计手册.北京：
化学工业出版社，2002
[4]蔡纪宁.化工设备机械基础课程设计指导书北京：
化学工业出版社，2000
[5]董大勤.化工设备机械基础.北京.化学工业出版社，2010
其它
学号
姓名
操作压力MPa
操作温度℃
容积
t
王晓帆
常压
45
黄超
32
18
陈洋
16
21
鲁奇
19
胡亚辉
24
说明
1、本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，教研室审批后交学院院备案，一份由负责教师留用。
2、若填写内容较多可另纸附后。
3、一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。
教研室主任：
指导教师：
石腊梅
2016年11月18日
目录
第一章 介质特性 3
第二章 设计参数的选择 3
2.1筒体材料的选择 3
2.2公称直径的确定 3
2.3设计压力 3
2.4设计温度 4
2.5焊接接头系数 4
第三章 设备的结构设计 5
3.1圆筒厚度的设计 5
3.2封头的设计 5
3.2.1封头厚度的设计 5
3.2.2封头的结构尺寸 6
3.3鞍座选型和结构设计 6
3.3.1鞍座选型 6
3.3.2鞍座位置的确定 7
3.4卧式储罐的附件及其应用 8
3.4.1接管和法兰 9
3.4.2垫片的选用 10
3.4.3螺栓（螺柱）的选择 10
3.5人孔的选择 11
3.6液位计的选择 11
第四章 容器强度的校核 11
4.1水压试验应力校核 11
4.2.筒体轴向弯矩计算 11
4.2.1圆筒中间截面上的轴向弯矩 12
4.2.2鞍座平面上的轴向弯矩 12
4.3筒体轴向应力计算及校核 13
4.4.筒体和封头中的切向剪应力计算与校核 14
4.5.封头切向剪应力计算 14
4.6.筒体的周向应力计算与校核 14
4.7.鞍座应力计算与校核 16
4.7.1腹板水平分力及强度校核 16
4.8地震引起的地脚螺栓应力 18
4.8.1倾覆力矩计算 18
4.8.2由倾覆力矩引起的地脚螺栓拉应力 18
4.8.3由地震引起的地脚螺栓剪应力 19
第五章 开孔补强设计 19
5.1人孔补强 19
5.1.1补强设计方法判别 19
5.1.2有效补强范围 20
5.13有效补强面积 20
5.1.4补强面积 21
第六章 卧式储罐的焊接 21
6.1焊缝布置 21
6.1.1接头的分类及其选择 21
6.1.2焊缝的布置 22
6.2焊接方法 22
6.3焊接顺序 23
6.3.1焊前清理 23
6.3.2焊接过程和顺序 23
6.3.3焊后处理 24
第七章 设计心得体会 25
第八章 参考文献 26
第一章介质特性
浓硫酸，俗称坏水，化学分子式为H₂SO₄，是一种具有高腐蚀性的强矿物酸。
坏水指质量分数大于或等于70%的硫酸溶液。
浓硫酸在浓度高时具有强氧化性，这是它与普通硫酸或普通浓硫酸最大的区别之一。
同时它还具有脱水性，强氧化性，强腐蚀性，难挥发性，酸性，吸水性等。
常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3%，其密度为1.83g·
cm-3，其物质的量浓度为18.3mol·
L-1。
98.3%时，熔点:
10℃;
沸点:
338℃。
硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。
浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该"
酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅"
。
第二章设计参数的选择
2.1筒体材料的选择
根据GB150-2011表D.1并结合实际情况，选用筒体材料为碳素钢Q-235C（钢材标准为GB/T3274-2007）。
Q-235C适用范围规定如下：
（1）容器设计压力p≤1.6MPa；
（2）钢板使用温度为0-300℃;
（3）用于壳体时，钢板厚度不大于40mm。
2.2公称直径的确定
设筒体直径为D，筒体长度为L=2D，选用标准椭圆封头，则其体积可表示为:
由此可求得D=2197mm所以粗定D=2200mm。
2.3设计压力
设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷，其值不得低于工作压力。
液柱静压力：
根据化学化工物性分析手册表3.6.5查饱和蒸汽压：
Pc=0.0118Mpa
工作压力：
设计压力：
计算压力：
p=0.1241+0.0395=0.1636Mpa
2.4设计温度
设计温度指容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。
设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。
设计温度取50℃。
2.5焊接接头系数
焊接接头系数是以焊接强度与母材强度之比值表示的。
它与焊缝位置焊接方法以及检验等因素有关。
JB4732标准中要求受压元件焊缝必须100%无损检测，取焊缝系数1.00。
设计参数总结如下表2.1：
表2.1设计数据
项目
数值
单位
备注
32t浓硫酸储罐
筒体材料
Q-235C
设计压力
0.1241
设计温度
50
公称直径
2200
mm
公称容积
17.5
装量系数
100%无损检测
第三章设备的结构设计
3.1圆筒厚度的设计
查GB150-2011中表D.1，可得：
在设计温度50℃下，屈服极限强度，
许用应力
利用中径公式计算厚度：
查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-1知，钢板厚度负偏差为0.25mm，而《过程设备设计》（郑津洋）中4.3.2.3知，当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm，且不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不计，故取。
查HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知,在无特殊腐蚀情况下，腐蚀裕量不小于1mm,本例取=2mm
则筒体的设计厚度
圆整后，取名义厚度
筒体的有效厚度
3.2封头的设计
3.2.1封头厚度的设计
查JB/T4746-200
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