溶解槽设计2.docx
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溶解槽设计2
新疆工程学院
课程设计说明书
题目名称：
《化工设备机械》溶解槽设计
系部：
化学工程系
专业班级：
应化10-5
（1）班
学生姓名：
指导教师薛风
完成日期：
2012-12-30
新疆工程学院
课程设计评定意见
设计题目：
《化工设备机械》溶解槽设计
学生姓名：
马
评定意见：
评定成绩：
设计任务
化学工程系课程设计任务书
12~13学年第一学期2012年12月30日
专业
应化
班级
10—5
（1）班
课程名称
机械设计基础
设计题目
溶解槽设计
指导教师
薛风
起止时间
2012.12.15-2012.12.30
周数
2周
设计地点
教学楼
设计目的：
1、综合运用机械设计基础课程及其它先修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，使理论和生产实际知识密切地结合起来，从而使这些知识得到进一步巩固、加深和扩展。
2、学习和掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法，培养学生工程设计能力和分析问题、解决问题的能力。
3、对学生在计算、制图、运用设计资料（包括手册、标准和规范等）以及经验估算、考虑技术决策、机械CAD技术等机械设计方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平。
设计任务或主要技术指标：
本次设计的原理
3、容器法兰设计
设计进度与要求：
1、配浆槽零件图一张。
2、设计说明书一份。
主要参考书及参考资料：
1、机械设计基础（第二版），邓昭铭、张莹，高等教育出版社，2000年7月
2．机械设计课程设计指导书（第二版），罗圣国、李平林。
高等教能出版社，1990年4月。
3．机械设计课程设计手册，清华大学，吴宗泽，北京科技大学，罗圣国，高等教育出版社。
教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日
摘要
溶解槽是一种能够承受压力载荷的密闭容器，一般来说，溶解槽用途极为广泛，它在工业、民用、军工及科研等诸领域中具有重要的地位和作用，其中以在化工及石油化工中应用做多。
本设计通过对溶解槽的厚度，人孔，补强，接管，封头，鞍座的计算设计和强度校核计算，通过溶解槽设计，对本只是做了一次全面的系统的运用，达到巩固和学以致用的目的。
课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。
所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。
关键词：
溶解槽、结构设计、强度设计
溶解槽设计
1.设备主要技术指标
内筒
设计压力MPa
0.1
设计温度℃
100
最高工作压力
0.09
工作温度℃
介质名称
GS
设备主要材质
SUS304L
设备容积
2.2
盘管
设计压力MPa
1.0
设计温度℃
185
最高工作压力
1.0
工作温度℃
.
介质名称
LS
设备主要材质
SUS304L
2罐体壁厚的设计
由<<化工设备机械基础>>对选材所做的分析，此溶解槽应选用
镍铬不锈钢制作。
2.1确定参数
根据
表查得以下参数：
，
，
取
（采用带垫板的单面焊对接接头，局部无损检测）（表
）
2.2厚度计算
计算厚度
槽内介质对槽体可能腐蚀，查表12-11得取C2=4
设计厚度
根据
由<<化工设备机械基础>>表12-9查的
名义厚度
圆整量
圆整量
圆整量
圆整后，取名义厚度
。
复验
，所以钢板厚度的负偏差可以忽略不计。
因此选用
厚的钢材做槽体。
3封头厚度设计
采用标准的蝶形形封头
3.1计算封头厚度
根据式的
（其中，钢板最大厚度为3
溶解槽直径为
，）由表
可知
则
同前
故
圆整后取
确定选用
厚的
钢板制作封头。
3.2校核水压试验强度
槽体与封头在试验压力下的计算应力根据下式计算
其中
则：
（根据《压力容器设计手册》查得）。
可见，
，所以水压试验强度足够。
式中
—圆筒、封头壁在试验压力下的计算应力,MPa；
—槽体内径，mm；
—试验压力，；
—圆筒、封头的有效壁厚，；
—材料在试验温度下的屈服点（或屈服强度），；
—圆筒、封头的焊接接头系数；
4.支座的选取
4.1溶解槽的总质量
式中
—槽体质量，kg；
—封头质量，kg；
—介质质量，kg；
—附件质量，kg；
4.1.1槽体质量
的筒节，由《压力容器设计手册》查得
的密度
。
所以
式中
—槽体内径，mm；
—圆筒壁厚，mm；
L—圆筒长度，mm；
—材料密度，
；
4.1.2封头质量
，直边高度
的标准蝶形封头，查的其质量
为:
所以
式中
—封头壁厚，mm；
—封头直边高度，mm；
4.1.3介质质量
式中
—充料系数，取0.7；
v—溶解槽容积，
，（
）。
—介质在100
时的密度，
，（
）。
式中符号同前
4.1.4附件质量
人控制量约为100kg，其他接管质量总和按150kg计。
于是
所以设备总质量为
4.2选取支座角钢厚度
查《压力容器设计手册》，根据DN=1200mm，选用褪式支座A5，取垫板厚度为4mm，则角钢厚度为8mm。
支座数目先选定为4个，每个支座允许载荷
。
每个支座的实际载荷
可见，
，因此4个A5褪式支座满足自身的承载要求。
因为封头的有效厚度为
，由《压力容器设计手册》查得蝶形形封头的允许垂直载荷
。
由于
，所以用4个A5褪式支座满足封头允许的垂直载荷要求。
故本溶解槽的支座选用
4713-1992，支腿,A5-825。
5.人孔的选取
5.1人孔
的选取
根据溶解槽的设计温度、最高工作压力、材质、介质、及使用要求等条件，人孔M1选用公称压力为1.6MPa的垂直吊盖板式平焊法兰人孔（HG21502-2005）,人孔公称直径选定为600mm，采用突面密封（RF型）和石棉橡胶板垫片，人孔结构如图2-1所示，人孔各部件名称见表2-1。
该垂直吊盖板式平焊法兰人孔的标记为：
人孔RF（AG）600-1.6280HG21520-2005
表2-1人孔PN1.6DN600明细表
序号
标准号
名称
数量
材料
尺寸
1
713-2008
筒节
1
2
HG20592
法兰
1
3
HG20592
垫片
1
石棉橡胶板
4
HG20592
法兰盖
1
5
HG20613
螺柱
20
M33
2
160
6
HG20613
螺母
40
M33
7
吊环
1
8
转臂
1
9
95-2000
垫圈20
1
100HV
10
6170-2000
螺母20
2
5级
11
吊钩
1
12
环
1
13
8163-2008
无缝钢管
1
20
14
支撑板
1
5.2人孔
补强
本设计选用的人孔
筒节内径
，壁厚
，壁厚附加量
（1）计算消去的承受应边所需的金属截面积由《压力容器设计手册》查得补强圈开孔直径
，内径
，外径
。
已知壳体的计算厚度
所以需要补强的金属面积为
（2）多余截面积
有效区范围
壳体多余截面积
接管的计算长度
接管多余截面积
焊缝截面积不予考虑，于是截面积
.因为
，故不用补强。
5.3人孔
的选取
根据溶解槽的设计温度，最高工作压力，材料，介质及使用要求等条件人孔
选用公称压力为1.6Mpa的回转盖板式平焊法兰人孔（HG21516-2005），人孔公称直径选定为400mm，采用凸面密封（RF型）和石棉橡胶板垫片，人孔结构如图2-2所示，人孔个零件名称，材料及尺寸见表2-2。
该回转盖板式平焊法兰人孔的标记为
入孔
400-1.6230HG21516-2005
入孔LPN1.6DN400明细表
序号
标准号
名称
数量
材料
尺寸
1
筒节
1
2
HG20613
螺柱
16
3
HG20613
螺母
32
4
HG20592
法兰
1
5
把手
1
6
HG20592
垫片
1
石棉橡胶板
7
端盖
1
8
轴
1
9
销
2
10
垫圈20
1
100HV
11
盖轴耳
2
12
法兰轴耳
2
5.4人孔
补强
本设计选用的人孔
筒节内径
，壁厚
，厚度附加量
，故补强圈尺寸确定如下：
由《压力容器设计手册》查得补强圈内经
，外径
。
（1）计算削去的承受应力所需的金属截面积
开孔直径
已知壳体的计算厚度
所以，需要补强的金属面积为
（2）多余截面积
有效区范围
壳体多余截面积
接管的计算厚度
接管多余截面积
焊缝截面积不予考虑，于是多余截面积
由此可知
，所以该人孔无需补强
6.盘管的选取
查《压力容器设计手册》知盘管采用材料
，公称直径DN=50mm的无缝钢管的外径
，壁厚
。
7接口管的选取
7.1液体进口管
，回流液体进口管
的选取
、
采用
无缝钢管，配用凸面密封的带颈平焊法兰管：
HG20592法兰S020-1.6RF
，HG20592法兰S010-1.6RF
。
应为壳体开孔满足设计压力
，两相邻开孔中心间距不小于两孔直径之和的两倍，接管外径小于89mm，接管厚度
。
、
无需开孔补强。
7.2液体出口管
液体计口管
，
，
，
，
采用
无缝钢管，管的一端切成
，伸入槽内少许。
配用凸面密封的带颈平焊法兰管：
HG20592法兰S040-1.6RF
。
因为该接管为
，厚度小于4mm，故该接管开孔可能需要补强。
由《压力容器设计手册》查得补强圈内径
，外径
（1）计算削去的承受应力所需的金属截面积
开孔直径
已知壳体的计算厚度
所以，需要补强的金属面积为
（2）多余截面积
有效区范围
壳体多余截面积
接管的计算厚度
接管多余截面积
焊缝截面积不予考虑，于是多余截面积
.由此可知
，所以该.无需补强
7.3回流口管
回流液体出口
的选取
，
采用
无缝钢管，配用凸面密封的带颈平焊法兰管：
HG20592法兰S025-1.6RF
，HG20592法兰S050-1.6RF
因为壳体开孔满足设计压力
，两相邻开孔中心间距
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