氯气缓冲罐设计[汇总]

氯气缓冲罐设计[汇总] 错误～未找到引用源。 设计题目: 氯气缓冲罐设计 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 汪 远 阳 日期:2014 年 1月 2日 目录 一、前言3 二、符号说明5 三、缓冲罐设计7 四、结构设计8 4.1圆桶的设计8 4.2封头设计9 4.3支腿的设计11 4.5接管设计13 五、参考文献16 六、结束语17 一、前言 缓冲罐被广泛应用于中央空调、锅炉、热水器、变频、恒压供水设备中，其缓冲系统压力波动，消除水锤起到稳压卸荷的作用，在系统内水压轻微变化时，缓冲罐气囊的自动膨胀收缩会对水压的变化有一定缓冲作用，能保证系统的水压稳定，水泵不会因压力的改变而频繁的开启。 缓冲水箱在工程中应用非常广泛，而且不同的场合有不同的名称，比如中间存储容器、滞留罐、平衡罐、储液器、混合罐、中和容器等等。其实基于以上的说法，我们可以下一个通用的定义。缓冲罐就是这样一种装置，它能够使得运行更平稳。它的介质可以是液体，也可是气相或固相的物质。名义上，可以将它分为两类:I)扰动衰减类;II)独立运行类。本文介绍的应用在空调闭式水系统中冷冻水缓冲水箱，它的介质是水，属于II 类。 本次课程设计的内容是氯气缓冲罐，其设计分析包括圆筒的设计、封头设计、支腿的设计、容器法兰的设计、接管设计。其中以结构设计最为重要，氯气缓冲罐为内压容器(PN=1.45MPa)，综合各种因素得出结论:本罐设计三个接管，分别为:进料管a、出料管b、排事故接管c。根据罐内气体氯气的腐蚀性及其它特性来选择材料，根据材料的加工性能、检修清洗的要求等因素决定采用哪种类型的压力容器。 由于我们水平和能力有限，设计时间仓促，存在不妥之处在所难免，恳请老师给予批评指正。 二、符号说明 ——罐内径，mm Di ——罐长度，mm L ——计算压力 MPaPC t——圆筒材料在设计温度下的许用应力， MPa,,, ——钢板厚度的负偏差，mm C1 ——腐蚀裕量，mm C2 ——试验压力 PT ——圆筒的有效厚度 ,e ——圆筒的名义厚度 ,n MPa——圆筒材料在设计温度下的计算应力， ,T ——容器的总质量 M h——封头内壁曲面高度 i ——设计压力 P F——每一支座承受的负荷 ,——钢材的标准抗拉强度 b G——重力加速度 D——圆筒的外径 o ,——接管有效厚度 et C——厚度附加量 ,——圆筒的计算厚度 ,——圆筒设计厚度 d ,——焊接接头系数 f——强度消弱系数 r B——有效宽度，mm d——开孔直径，mm 三、缓冲罐设计 筒壁 设计温度? 1.0100设计压力 MPa 最高工作压力 工作温度? 0.85 介质名称 氯气 设备主要材质 Q345R 3设备容积 0.85m 管口表 符号 公称压力 公称尺寸 法兰形式 角封面形式 用途 伸出长度 a 氯气入口 PN1.6DN50WN150 MFM 氯气出口 bPN1.6DN50WN150 MFM c 排污口 PN1.6DN50WN150 MFM 四、结构设计 4.1圆桶的设计 a.材料:由于工作介质为氯气(有毒)以及容器的使用条件， 中和经济等选材料为Q345R。 pDci,,t12-5 ,b.壁厚根据式 2[,],,pc 设计温度T=100?，设计压力，，p,1.0MPaD,800mmci t，(采用双面焊接接头和相当于双面焊全焊透对[,],170MPa,,1.0 12-8 接接头);取 C,2.0mm2 c.厚度计算 pDci,,计算厚度 t2[,],,pc 1，800 =?2.36(mm) 2，170，1,1 ,,,，C设计厚度 =2.36+2=4.36(mm) d2 12-9 ,4.36,根据mm，查表12-9得mm。 C,0.251 ,,,，C，圆整量,4.36，0.25，圆整量,4.61，圆整量名义厚度 nd1 ,,6mm,，6%圆整后，取名义厚度为。复验=6×6%=0.36mm,0.25 nn C,0.25mm，故最后取mm。该塔体可用6mm厚的Q345R钢板制作。 1 d.校核罐体气压试验强度 ,(，)pDTie,0.8,,s,根据式(12-18) ,t2,12-18 e ,[] .0() MPap,1.15p,1Tt[,] (mm) ,,,,C,6,2.25,3.75en ,,345(MPa)s 1(800，3.75)则 ,,,107.17(MPa)T2，3.75 而 0.8,,,0.8，1，345,276s ,,0.8,,可见，，所以气压试验强度足够。 Ts 4.2封头设计 (1)若采用半球形封头，其厚度按式(12-12)计算 12-12 pDci,, t4[,],,pc tp,1.0MPa,D,800mm,[,],170MPa其中 ci 取于是C,2.0mm,,,1.0212-8 pD1，800ci,,,1.18(mm)= t4[,],,p4，170，1,1 c ,,,，C,1.18，2,3.18(mm) d2 ,,3.18C,0.25根据mm，由表12-9查的mm，则 12-9 d1 (mm) ,，C,3.18，0.25,3.43 d1 ,,4mm圆整后采用厚的钢板，复验 n mm,0.25mm，故最后确定，,，6%,4，6%,0.24C,0.25n1 则，仍取。 ,,3.43,,4mmdn (2)若采用椭圆形封头，其厚度按式(12-21)计算 12-21 pDci,，式中。其他参数同前。 ,,,1.0(整版冲压)t2[,],,0.5pc 1，800于是(mm) ,,,2.362，170，1,0.5，1.0 (mm) ,,,，C,2.36，2.0,4.36d2 ,,4.36根据mm，由表12-9查的(mm)，则 dC,0.25112-9 ,，C,4.36，0.25,4.61(mm) d1 ,,6mm圆整后采用厚的钢板，复验n ,，6%,6，6%,0.36mm,0.25mm，最后确定，C,0.25mmn1 故该椭圆形封头可用6mm厚的Q345R钢板制作。 校核封头气压试验强度 根据式12-18 12-18 ,(，)pDTie,0.8,,s,, t2,e 1，(800，3.75)MPa =107.17 ,,t2，3.75 0.8,,,0.8，1，345,276 s ,,0.8,,可见，，所以气压试验强度足够。 Ts (3)若采用标准准蝶形封头，其厚度按式(12-24)计算 12-24 1.2pD1.2，1，800ci,,=(mm) ,2.83t2[,],,0.5p2，170，1,0.5，1 c (mm) ,,,，C,2.83，2.0,4.83 d2 根据，由表12-9查的，则 ,,4.83mmC,0.25mm12-9 d1 圆整后采用厚的钢板。复验,,6mmn ,，C,4.83，0.25,5.08mmd1 ，最后确定，故该蝶,，6%,6，6%,0.36mm,0.25mmC,0.25mmn1 形封头可用6mm厚的Q345R钢板制作。 校核封头气压试验强度 根据式12-18 ,(，)pDTie,0.8,,s, , t2,e 1(800，3.75)12-18 ,,,107.17t2，3.75 ,, 0.8=0.8×1×345=276 s ,,0.8,,可见，，所以气压试验强度足够。 Ts 4.3支腿的设计 首先粗略计算负荷 m,m，m，m，m贮罐总质量 1234 mmmm式中:罐体质量 :封头质量 :氯气质量 附1234 件质量 m(1)罐体质量 1 L,1300mm DN,800,,6mmn m,,D,L,,3.14，(800，6)6，1300，7850,154.96kg 1i (2)封头质量 m2 DN,800h,25mm,,6mmn '=0.35×3.14×806×6×1300×7850=54kg m,0.35πD,L,2i ' m,2m,2，54,108kg22 (3)?0 m3 (4)附件质量 m4 取所有接管质量总和按10Kg计 于是 m,10kg4 贮罐总质量 m,m，m，m，m1234 =154.96+108+0+10 =272.96kg mg272.96，9.810.67KN F,,,44 每个支腿只承受0.67KN负荷，根据压力容器设计手册表3—3—20A.AN型腿式支座系列参数表 可以选用带加强板的角钢作支腿 H,600mm即JB/T 4713—1992 A3 4.4容器法兰设计 a.法兰的形式:根据本设计使用的介质，设计压力，设计温度，公称直径确定，法兰的结构形式为衬环榫密封面乙型平焊法兰中的榫面法兰 法兰C—T 800—1.6 JB/T 4702—2000 若采用Q345R板材应按公称压力为1.6MPa来查取它的尺寸 由于操作压力不高，由表14—1，采用榫面密封面，垫片材料选用石棉橡胶板，从表14—3查得垫片宽度为14mm 榫面法兰的各部件尺寸可以从附表10—2中查得 D,960 D,866D,915D,876D,8633124,,48a,21H,200 ,,16a,18t1 d,27 连接螺栓为M24共24个，材料由表14—6查得为螺柱材料为40MB， 螺母材料为40Mn 4.5接管设计 本缓冲罐设有以下接管 a. 氯气进料管 采用无缝钢管 管的一端切成45 ，伸入贮罐内少,573.5，mm: 许。 配用带颈对焊法兰 HG 20595 法兰 WN50—1.6 WFW 16MnR 因为该接管为，厚度小于5mm，故该接管开孔需,573.5，mm1 要补强。 根据该缓冲罐的工艺条件,温度,压力,介质确定采用带颈对焊法兰，在根据工作温度，设计压力从表14—4可知，所要选用的带颈对焊法兰若采用Q345R板材，应按公称压力1.6MPa，来查取它的尺寸。 由于操作压力不高，由表14—1可采用平面型密封面，垫片材料选用聚四氯乙烯，从表14—3中科查得垫片宽度为22mm。 带颈对焊法兰的各部可以冲《压力容器的设计手册》表3—2 PN,1.6MPa—13 带颈对焊 ，带颈平焊和螺纹法兰尺寸与质量中查表得 N,74S,2.9H,8, 1 由附表11—6查得连接螺栓为M24，共24个，材料由表14—6查得螺柱材料为40MB，螺母材料为40Mn b(氯气出料管 采用无缝钢管 管的一端切成45 ，伸入贮罐内少,573.5，mm: 许。 配用带颈对焊法兰 HG 20595 法兰 WN50—1.6 WFW 16MnR 应为该接管为，厚度小于5mm，故该接管开孔需,573.5，mm1 要补强。 根据该缓冲罐的工艺条件,温度,压力,介质确定采用带颈对焊法兰，在根基工作温度，设计压力从表14—4可知，所要选用的带颈对焊法兰若采用Q345R板材，应按公称压力1.6MPa，来查取它的尺寸。 由于操作压力不高，由表14—1可采用平面型密封面，垫片材料选用聚四氯乙烯，从表14—3中可查得垫片宽度为22mm。 带颈对焊法兰的各部可以从《压力容器的设计手册》表3—2 PN,1.6MPa—13 带颈对焊 ，带颈平焊和螺纹法兰尺寸与质量中查表得 N,74S,2.9 , , H,81 由附表11—6查得连接螺栓为M24，共24个，材料由表14—6查得螺柱材料为40MB，螺母材料为40Mn c. 事故接管 采用无缝钢管 管的一端切成45 ，伸入贮罐内少,573.5，mm: 许。 配用带颈对焊法兰 HG 20595 法兰 WN50—1.6 WFW 16MnR ,573.5，mm因为该接管为，厚度小于5mm，故该接管开孔需1 要补强。 根据该缓冲罐的工艺条件,温度,压力,介质确定采用带颈对焊法兰，在根基工作温度，设计压力从表14—4可知，所要选用的带颈对焊法兰若采用Q345R板材，应按公称压力1.6MPa，来查取 它的尺寸。 由于操作压力不高，由表14—1可采用平面型密封面，垫片材料选用聚四氯乙烯，从表14—3中科查得垫片宽度为22mm。 带颈对焊法兰的各部可以从《压力容器的设计手册》表3—2 PN,1.6MPa—13 带颈对焊 ，带颈平焊和螺纹法兰尺寸与质量中查表得 N,74S,2.9, , H,81 由附表11—6查得连接螺栓为M24，共24个，材料由表14—6查得螺柱材料为40MB，螺母材料为40Mn 五、参考文献 1.董大勤。化工设备机械基础。北京:中央广播电视大学出版社，1993 2.张康达，洪起超。压力容器手册。北京:劳动人事出版社，2002 3.余国宗。化工机械手册。天津:天津大学出版社，1991 4.吴泽烩。化工容器设计。北京:北京化学工业出版社，1983 5.刁玉玮，王立业，喻健良。化工设备机械基础。6版。大连:大连理工大学出版社，2006 6.化工部设备设计中心站。化工设备结构图册。上海:上海科学技术出版社，1979 7.匡国柱，史启才。化工单元过程及设备课程设计。北京:化学工业出版社，2002 六、结束语 这次设计是查阅了相关资料的基础上进行的，是一次理论较强的训练练。一个星期以来，我们在指导教师的热心指导下，经过团队的努力，顺利完成了本次设计任务。 本次设计大致分四个步骤，首先进行的是工艺部分的计算，确定筒体的壁厚、封头结构、支腿结构、接管结构、容器法兰等，然后进行结构设计，通过已知条件及工艺计算的结果选定氯气缓冲罐，其中涉及到一系列零部件的设计和选择，这步工作需要参照?压力容器设计手册?进行设计;接着进行各部件的强度校核，用以保证各零部件的强度，这也是设计的难点和重点。这三步工作完成以后，最后就是绘图与打印。 设计是一个从无到有的过程，其中有很多因素都必须考虑到，因此需要一定的耐心和细心才能够完成。 在这次设计过程中，使我们学到了很多知识，并把理论知识进行了进一步的了解与探索，但是，由于时间和自己掌握的知识有限，在设计的过程中难免有错误，衷心希望老师指正。