储液加压罐设计

新疆工业高等专科学校课程设计说明书题目名称：储液加压罐设计系部：化学与环境工程系专业班级：化工设备10-6班学号：学生姓名：4#603宿舍指导教师：赵宝平老师完成日期：2012-1-2化工设备机械基础课程设计新疆工业高等专科学校课程设计评定意见设计题目：储液加压罐设计学生姓名：4#603宿舍评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日化工设备机械基础课程设计摘要本文简明扼要的介绍了储液加压罐的特点及在工业中的广泛应用，详细介绍了储液加压罐的结构及强度设计计算、制造和检修维护。依据GB150-1998及压力容器设计手册，综合考虑各种因素，结构设计需要选择合理、经济的结构形式，同时满足制造、安装、运输等要求；而强度计算的内容包括贮罐的材料选择，确定主要尺寸，满足强度、刚度和稳定性等要求，根据设计压力确定壁厚，使贮罐有足够的腐蚀裕度，从而使设计结果达到最优化组合。关键词：储液加压罐、结构设计、强度校核、开孔补强化工设备机械基础课程设计设备设计主要技术指标设计压力Mpa1.0设计温度C50最高工作压力Mpa0.8工作温度C常温介质名称空气，水设备主要材质16MnR设备容积3m1.05管口表符号公称压力公称尺寸法兰形式密封面形式用途伸出长度N1Rc1H外螺纹进液口35N2Rc3/4内螺纹导流管出液口35N3M70×2内螺纹减压阀口35N4M70×2内螺纹减压阀口35N5Rc1外螺纹排污口40N6C3/8外螺纹35N7C3/8外螺纹35N8PN1.6DN150SORF手孔口200N9PN0.6DN150SORF手孔口200化工设备机械基础课程设计目录第一章绪论.....................................................................................11.设计任务..............................................................................................12．设计思想............................................................................................13．设计特点............................................................................................1第二章设备设计主要指标及结构的选择与论证........................21.主要指标..............................................................................................22.结构选择与论证..................................................................................2第三章设计计算.............................................................................61.筒体厚度设计......................................................................................62.封头壁厚设计......................................................................................63.水压试验及强度校核..........................................................................74.人孔并核算开孔补强..........................................................................75.核算承载能力并选择支座................................................................106.液面计的选择....................................................................................117.压力表选择........................................................................................118.接口管选择........................................................................................13第四章主要参考资料.....................................................................15设计心得...........................................................................................16致谢.................................................................................................17化工设备机械基础课程设计1第一章绪论1.设计任务综合运用所学的化工设备机械基础课程知识设计一个常温下储存液体的储罐2．设计思想综合运用所学的化工设备机械基础课程知识，本着认真负责的态度，对储罐进行设计。在设计过程中综合考虑了经济性，实用性，安全可靠性。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。3．设计特点容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。化工设备机械基础课程设计2第二章设备设计主要指标及结构的选择与论证1.主要指标设备主要材质为16MnR钢材。最高工作压力：0.8MPa设计压力：1.0MPa设计温度:50oC工作温度：常温介质名称：空气，水设备容积：31.05m2.结构选择与论证(一)封头的选择从受力与制造经济型方面分析来看，半球形封头是最理想的结构形式。但缺点是深度大，冲压较为困难；椭圆封头深度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。平板封头因直径和厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。从钢材耗用量来看：球形封头用材最少，比椭圆开封头节约，平板封头用材最多。因此，从强度和制造经济型方面综合考虑，封头采用椭圆形封头最为合理。(二)人孔的选择化工设备机械基础课程设计3人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。选用时应综合考虑公称压力、公称直径(人、手孔的公称压力与法兰的公称压力概念类似。公称直径则指其简节的公称直径)、工作温度以及人、手孔的结构和材料等诸方面的因素。人孔的类型很多，选择使用上有较大的灵活性。通常可以根据操作需要,在这考虑到人孔盖直径较大较重,故选用碳钢水平吊盖人孔，人孔筒节轴线垂直安装。(三)容器支座的选择容器支座有立式支座、卧式支座和球式支座三种,用来支撑容器的重量。其支撑多采用耳式支座、支撑式支座、支腿和裙座等。其中裙座主要用于塔式容器。对于总高度小于10m。直径小于5m的立式容器则多采用耳式支座、支承式支座和支腿。设计立式容器支座时，在大多数情况下可以直接参照（耳式容器）里的标准结构吗，选用JB/T412.3-2007不用校核支座构件本身的强度，如盖板、底板和筋板，而只需要校核支座处筒体所受的支座弯矩。标准给出了立式容器在风载、地震作用下的耳式支座处的弯矩计算方法，按此计算方法基本可以解决耳式支座的设计问题。但是，在实际遇到的设计问题中，往往不能套用，而需要设计一些非标准的JB/T4712.3里的标准结构，耳式支座。尤其是当容器直径较大，壳体较薄，而外载荷（包括重量、风载、地震载荷）较化工设备机械基础课程设计4大，或壳体内处于负压操作时，采用普通的耳式支座会使壳体的局部应力过大，产生变形，甚至引起失稳。在此情况下，应采用带两圈刚性环的耳式支座，并采用其他方法进行设计计算。这里综合考虑支座的负载和机械特性，采用耳式支座作为储液加压罐的支座。(四)法兰型式管法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。缺点是不能快速拆卸、制造成本较高。管法兰分平焊法兰与对焊法兰。平焊法兰又分为甲型与乙型两种。甲型平焊法兰有PN0.25MPa0.6MPa1.0MPa1.6MPa，在较小范围内（DN300mm-2000mm）适用温度范围为-20℃-300℃。乙型平焊法兰用于PN0.25MPa-1.6MPa压力等级中较大的直径范围，适用的全部直径范围为DN300mm-3000mm，适用温度范围为-20℃-350℃。对焊法兰具有厚度更大的颈，进一步增大了刚性。用于更高压力的范围（PN0.6MPa-6.4MPa）适用温度范围为-20℃-45℃。法兰设计优化原则：法兰设计应使各项应力分别接近材料许用应力值，即结构材料在各个方向的强度都得到较充分的发挥。法兰设计时，须注意以下二点：管法兰钢制管法兰、垫片、紧固件设计参照HG20592~HG20635的规定。(五)液面计的选择化工设备机械基础课程设计5液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，大体上可分为四类，有玻璃板液面计、玻璃管液面计、浮子液面计和浮标液面计。在中低压容器中常用前两种。玻璃板液面计有透光式和反射式两种结构，其适用温度一般在0~250℃。但透光式适用工作压力较反射式高。玻璃管液面计适用工作压力小于1.6MPa，介质温度在0~250℃的范围。液面计与容器的连接型式有法兰连接、颈部连接及嵌入连接，分别用于不同型式的液面计。液面计的选用1．玻璃板液面计和玻璃管液面计均适用于物料内没有结晶等堵塞固体的场合。板式液面计承压能力强，但是比较笨重、成本较高。2．玻璃板液面计一般选易观察的透光式，只有当物料很干净时才选反射式。3．当容器高度大于3m时，玻璃板液面计和玻璃管液面计的液面观察效果受到限制，应改用其它适用的液面计。液氨为较干净的物料，易透光，不会出现严重的堵塞现象所以在此选用玻璃管液面计。化工设备机械基础课程设计6第三章设计计算1.筒体厚度设计根据第8章选材所作的分析，本贮罐主要材质为16MnR制作，根据新标准/32008GBTF《锅炉和压力容器用钢板》，16MnR则为345QR,由于工作温度按常温计算，则查428p页表可得：t=163MPa,345sMPa,双面焊对接头.100%无损检测由焊接接头系数表查得=1.0设计压力MPapc0.1.iD=1100mm取22Cmm,于是筒体厚度2d1.0110025.3821631.01.02itPcDcmmPc根据5.38dmm,由表12-9查得10.25Cmm,该值小于名义厚度的6%,所以不计入其内圆整后取n6.0mm确定选取mmn6厚度的16MnR钢板。2.封头壁厚设计采用标准椭圆形封头，各参数与筒体相同mmPDPCtiC37.35.02mmC62.5225.037.3化工设备机械基础课程设计7圆整后确定取mmn6厚的16MnR钢板