广东工业大学贮罐课程设计

1一、课程设计的内容1、通过查阅有关资料，熟悉基本工作原理、特点和流程组成的设备及结构。2、进行工艺参数的确定3、主要设备工作部件尺寸的设计4、绘制装配图5、撰写课程设计说明书二、课程设计的要求与数据本设备用于鲜奶，果汁等液料食品贮存，贮罐附带装置如下：搅拌器，进、出料口，人孔，温度计、液位计、视镜、支座每天贮液的体积100m3贮罐的填充系数：80%每天分2班，每班用4个贮液罐三、课程设计应完成的工作1．课程设计说明书（纸质版和电子版）各1份（3000字）2．设备装配图（A4）1张，装订在说明书的最后面，装配图可以手画也可以电脑绘制。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1上午布置及讲解设计任务；下午查阅资料及有关文献教1-209第一周周一2有关工艺设计计算教1-209第一周周二至周五3装配图绘制教1-209第二周周一至周三4撰写课程设计说明书教1-209第二周周四、五五、应收集的资料及主要参考文献[1]陈英南,刘玉兰.常用化工单元设备的设计[M].杭州：华东理工大学出版社，2005[2]张裕中.食品加工技术装备[M].北京：中国轻工业出版社，2000[3]无锡轻工大学，天津轻工业学院.食品工厂机械与设备[M].北京：中国轻工业出版社，1989[4]崔建云.食品加工机械与设备[M].北京：中国轻工业出版社，2008[5]李功样,陈兰英,崔英德.常用化工单元设备设计[M].广州:华南理工大学出版2社,2003发出任务书日期：2011年6月27日指导教师签名：计划完成日期：2011年7月8日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：0贮罐的设计报告书摘要：关键词：目录1贮罐的设计背景.....................................................................................12贮罐的分类及选型................................................................................12.1贮罐的分类...................................................................................12.2贮罐的选型....................................................................................13材料用钢的选取....................................................................................13.1容器用钢.......................................................................................13.2附件用钢.......................................................................................24工艺尺寸的确定.....................................................................................24.1设备容量的确定...........................................................................24.2贮液罐的设计.............................................................................34.3壁厚确定.......................................................................................44.4封头的选择...................................................................................54.5搅拌器轴功率的计算...................................................................54.6主要管径的确定...........................................................................54.7支座的选择....................................................................................75设计感想.................................................................................................711贮罐的设计背景化工工业和其它流程工业的生产都离不开贮罐。所有的化工设备的壳体都是一种容器，容易的应用遍及各行各业，如航空、机械制造等，然而化工容器又有其本身的特点，不仅要适应化学工艺过程所要求的压力和温度条件，还要承受化学介质的作用，要长期的安全工作且保证良好的密封。因此在容器的设计中应综合考虑各方面的因素，使之达到最优。为能够进行连续生产，需要有储存的容器，因此设计贮罐是化工生产能够顺利进行的前提。2贮罐的分类及选型2.1贮罐的分类贮罐按其形状可分为方形和矩形容器、球形容器、圆筒形容器（立式、卧式）。按其承压性质可分为内压和外压容器，内压容器又可以分为低压、中压、高压和超高压4个压力等级。按其工作的温度环境可分为低温、常温、中温、高温容器。按制造器的材料可分为金属制与非金属制两类。按其应用情况可分为反应压力容器（R）、换热压力容器（E）、分离压力容器（S）。储存压力容器（C）等。2.2贮罐的选型在本设计中由于设计体积较小（取整为16m3）且工作压力较小（常压或p0.1Mpa）可采用卧式圆筒形容器，方形和矩形容器大多在很小设计体积时采用，因其承压能力较小且使用材料较多；而球形容器虽承压能力强且节省材料，但制造较难且安装内件不方便；立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏的能力较弱，故选用卧式圆筒形容器。3材料用钢的选取3.1容器用钢压力容器的使用工况（如温度、压力、介质特性和操作特点等）差别很大，制造压2力容器所用的钢种类很多，既有碳素钢、低合金高强度钢和低温钢，也有中温抗氢钢，不锈钢和耐热钢，还有复合钢板。一般中低压设备可采用屈服极限为245Mpa~345Mpa级的钢材；直径较大、压力较高的设备，均应采用普通低碳钢，强度级别宜用400Mpa级或以上；如果容器的操作温度超过400℃，还需考虑材料的蠕变强度和持久强度。本设计贮液为牛奶，没有毒性，基本没有腐蚀性。而AISI304不锈钢材质具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。贮存液体不容易生锈，而且价格较其他不锈钢材稍便宜。因此选用AISI304不锈钢材质既符合工艺要求，也节约资源，以便获得更好的经济价值。3.2附件用钢优质低碳钢的强度较低，塑性好，焊接性能好，因此在化工设备制造中常用作热价换列管、设备接管、法兰的垫片包皮。优质中碳钢的强度较高，韧性较好，但焊接性能较差，不宜用作接管用钢。由于接管要求焊接性能好且塑性好。故选择10号优质低碳钢的普通无缝钢管制作各型号接管。由于法兰必须具有足够大的强度和刚度，以满足连接条件，使之能够密封良好，故选用Q235-A的普通碳素钢。16MnR钢良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性，适合用作封头钢材。支座选取与筒体相同的材料，即AISI304不锈钢材质4工艺尺寸的确定每天贮液的体积100m3带搅拌装置的贮罐设计计算4.1设备容量的确定生产能力要求：每天贮液的体积为V＝100m3/d设贮罐的填充系数φ=80%贮液罐的总容积V总=V／φ=100／0.8=125m3分2班，每班用4个贮液罐则有贮液罐的容量为3V1=125／(2×4)=15.625m3将容积圆整到16m3,数量取5个（一个备用）4.2贮液罐的设计方案一：（1）材质选择：选用AISI304不锈钢材质（2）几何尺寸确定贮液罐兼有搅拌作用，取平盖，椭圆封头（底），带搅拌，储存液为牛奶，储存温度为常温，（方便设计，免去夹套和制冷系统等额外设计）贮存压力为0.25Mpa。根据上面所算得的V1，查HGT3154-1985卧式椭圆形封头相关资料可得以下数据：项目数据项目数据公称容积Vg=16m3公称直径Di=1800mm筒体壁厚S=6mm筒体长度L=5600mm封头厚度S1=10mm贮罐总长度L0=6600mm支座位置L1=4780mmL2=410mm焊接系数φ=1.0允许腐蚀裕度1.5mm贮罐重量2430kg标准序号HG5—1580—85-50方案二：（1）材质选择：选用AISI304不锈钢材质（2）几何尺寸确定贮液罐兼有搅拌作用，取平盖，椭圆封头（底），带搅拌，为节省材料，取筒体长度H=D，则V1=0.785D3+πD3／24=16解方程得D=2.59478圆整取D=3mH=3m方案分析：（1）从厂房选址的角度分析：一般楼房房高为3m。方案二中，由于D已经圆整为3m，再加上如果场内设有排气管、输液管（一般设置在贮罐体上方，即罐体与房顶之间）等设备组成部分，厂房所需房高应大于3m。因此如果选择方案二，一般楼房必定不能选，而只能在较空旷的地方建造满足设计要求高度的厂房。而方案一中由于D圆整后也指是2m，还有1m的空间可供设置排气管、输液管等，一般楼房也可以满足要求。因此在厂房选择方面方案一选择范围大，较有优势。（2）从材料用量角度分析：方案一中，按单个贮罐算，贮罐总长达6m多，占地面积较大，且贮罐体铸造所耗的钢材也较多，而方案二就比较有优势。但本设计是四个（加上备用的就五个）贮罐并排放置（俯视图如下附图），这样方案一的贮罐放置就接近于正4方形。通过计算比较总占地和材料用量发现，方案一总占地面积只比方案二多10平方米左右，而总耗钢材只多30平方米左右（只算筒体部分用材，封头部分排除）附图：(标注忽略罐体间的间隙)（3）从数据收集角度分析：方案一方便而精确地查到筒体壁厚和封头厚度等信息，而方案二则无法精确查得其他零件的信息（因为圆整过并且令H=D则不能与标准匹配），虽然可以通过运用公式算出封头厚度等，但公式中的参数δ等也比较难查。（4）从综合角度分析：虽然方案一占地和耗钢材较多，但在可接受的范围，而且厂房选择和数据收集方面都比较有优势，因此选择方案一作为本设计方案。4.3壁厚确定贮夜罐为常压容器，在工作压力小于0.1Mpa且不与大气直接相通的情况下，由上面查表结果可得：筒壁厚为S=6mm，封底选S封=10mm（选择原则：对内径小于3800mm的最小厚度约为内径的0.002倍，碳素钢或普通合金钢不小于3mm,不锈钢容器不小于2mm.封头比筒壁厚2-4mm）•标准编号:HG5—1580—85•标准名称:卧式椭圆形封头贮罐系列•颁布部门:中华人民共和国化学工业部内容简介:本贮罐标准系列的设计压力P为2.5（25）、6（59）、10（98）、16（157）、18（176）、20（196）、22（216）、25（245）、30（294）、40（392）kgf/cm2（×10-2Mpa），设计温度为-20℃t200℃，公称容积Vg为0.5—100m3。54.4封头的选择封头HGT3154-1985卧式椭圆形封头HGT3154-1985DN1800×10-16MnR表示内径为1800mm，厚度10mm，材质为16MnR的椭圆形封头。4.5搅拌器轴功率的计算搅拌直径d=D／3=2.59478／3=0.86