氯气缓冲罐课程设计49858

氯气缓冲罐课程设计49858 《化工设备机械基础》课程设计 氯气缓冲罐设计 系 部:化学工程系 专 业: 应用化工技术 姓 名: 学 号:201023 指导教师:薛风 时间:2012年12.3,12.31 新疆工程学院 课程设计评定 意见 文理分科指导河道管理范围浙江建筑工程概算定额教材专家评审意见党员教师互相批评意见 设计题目: 氯气缓冲罐设计 学生姓名: 评定意见: 评定成绩: 指导教师(签名): 年 月 日 氯气缓冲罐设计 设备主要技术指标 筒壁 氯气缓冲罐设计设计压力Mpa 1.0 设计温度? 100 最高工作压力 0.85 工作温度? 设备设计主要技术指标介质名称 氯气 设备主要材质 16MnR 设计温度设计压力 设备容积 0.85m3 工作温度?C最高工作压力氯气设备主要材质MnR 介质名称3a设备容积 管口表 公称公称法兰角封面伸出管口表符号 用途 DN800压力 尺寸 形式 形式 长度 伸出封面 工程符号法兰用途公称长度形式压力形式氯气直径PN1.6 DN50 WN MFM 150 a MFMaMNPNDN氯气入口入口 PNbMFMDNMN氯气出口氯气PN1.6 DN50 WN MFM 150 ×接口b cMNMFMDNPN出口 排污法兰标准为HC20592-97PN1.6 DN50 WN MFM 150 c 口 法兰标准为HC20593-97 c ? 日程安排(4周) ?日程安排(4周)?1、 课题介绍，安排任务 2、 布置强度计算 、课题介绍，安排任务3、 强度计算和考虑强度设计 2、布置强度计算a4、 检查强度计算结果和布置出施工结果 3、强度计算和考虑结构设计 ?4、检查强度计算结果和布置出施5、 完成两张1#施工图 ? 工图6、 交图纸 b(c)5、完成2张1#纸施工图7、 完成设计说明书(不少于20张) 6、交图纸8、 交设计说明书 ?7、完成设计说明书(不少于20? 9、 设计 答辩 答辩ppt下载中国建筑转正答辩ppt下载民事答辩状范文下载毕业答辩毕业答辩模板 页) 8、交设计说明书? 9、设计答辩 摘要 本文扼要介绍了氯气缓冲管的特点及在工业中的应用和发展，详细的阐述了氯气缓冲管的结构及强度设计计算及校核。 参照课本及?压力容器设计手册?，综合考虑各种因素，结构设计需要选择适用合理、经济的结构形式，同时满足制造、检修、装配、运输和维修等技术要求;而强度计算的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 包括筒体材料，确定主要结构尺寸，满足强度、应力等技术要求，根据设计压力确定壁厚，是氯气缓冲罐有足够的腐蚀裕度，从而使设计结果达到最优化组合。 设计结果满足用户要求，安全性与经济性及环保要求均合格。 关键词:氯气缓冲管、结构设计、强度设计、补强计算 目录 1 绪论.............................................................. 1 2 缓冲罐的特点...................................................... 2 3 结构设计.......................................................... 3 3.1 圆筒的设计 .................................................... 3 3.2 封头设计 ...................................................... 3 3.3支腿的设计 .................................................... 5 3.4容器法兰设计 .................................................. 6 3.5接管设计 ...................................................... 6 4强度校核 .......................................................... 8 4.1筒体计算 ...................................................... 8 4.1.1计算条件................................................... 8 4.1.2厚度及重量计算............................................. 9 4.1.3压力试验时应力校核......................................... 9 4.1.4 压力及应力计算 ............................................ 9 4.2开孔补强计算 ................................................. 10 4.2.1 计算条件 .................................................. 10 4.2.2 开孔补强计算 ............................................... 10 4.3 法兰的强度计算 ............................................... 11 4.3.1 筒体法兰 ................................................. 11 4.3.2 系数计算 ................................................... 12 参考文献........................................................... 13 结束语............................................................. 14 化工设备课程设计 1 绪论 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 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 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。 1 化工设备课程设计 2 缓冲罐的特点 缓冲罐按结构可分为隔膜式和气囊式两种， 对隔膜式缓冲罐来讲，其罐体和隔膜之间预充有一定压力的氮气，气囊式缓冲罐是罐体可气囊之间预充有一定压力的氮气。 缓冲罐的工作原理: 由上面其结构可知:当缓冲罐用于系统中时，由于系统压力比预充气体的压力，所以会有一部分工作介质进入气囊内(对隔膜式来讲是进入罐体内)，直到达到新的平衡，当系统压力再度升高，系统压力再次大于预充气体的压力，又会有一部分介质进入囊内，压缩囊和罐体间的气体，气体被压缩压力升高，当升高到跟系统压力一致时，介质停止进入，反之，当系统压力下降，系统内介质压力低于囊和罐体间的气体压力，气囊内的水会被气体挤出补充到系统内，使系统压力升高，直到系统工作介质压力跟囊和罐体间的气体压力相等，囊内的水不再外系统补给，维持动态的平衡。 缓冲罐的作用: 缓冲罐主要用于各种系统中缓冲系统的压力波动，使系统工作更平稳，其原理是通过压缩罐内压缩气来实现，被广泛应用于供水设备和中央空调系统等，结构有隔膜式缓冲罐和气囊式两种，前者由于罐体容易生锈已逐步淡出市场，气囊式缓冲罐主要为意大利品牌，如意大利第一品牌Aquasystem缓冲罐。 A 2 化工设备课程设计 3 结构设计 3.1 圆筒的设计 a.材料:由于工作介质为氯气(剧毒)以及容器的使用条件，综合经济等选材 料为16MnR PDci,,b.壁厚根据式(12—5)计算 ,t2,,,,,Pc t设计温度T=100:C,设计压力，，, ,,,,165MPaP,1.20MPaD,800mmci , (双面焊接对接接头，100%无损检测，表12—8) ,,1.0,,330MPas 1.20800，取,于是 ,C,4mm,,2.92mmi21651.20，, ,,,，C,2.92，4,6.92di 根据，由表12—9查得，又该值大于名义厚度的6%，所Cmm,0.6,,6.921d 以钢板厚度负偏差不可忽略 SCmm，,，,6.920.67.52d1 圆整后取 ,,8mmn 确定选用厚的16MnR钢板制作罐体 ,,8mmn 3.2 封头设计 (一)若采用标准椭圆形封头 (1)计算封头厚度 PDci,,,厚度按式(12—21)计算 t2,,,,,0.5Pc,,1.0 1.20800，于是, ,,2.91mm21651.00.51.20，，,， CCCmm,，,，,0.644.6 1i ,，,，,Cmm2.914.67.51,,8mm故圆整后取 n ,,8mm确定选用厚的16MnR钢板制作封头 n 3 化工设备课程设计 (2)校核罐体一封头水压试验强度 PD()，,Tie根据式(12—18) ,,0.9,,,TSt20.5,Pc,,,,式中 P,1.25P,1.25，1.20,1.50MPaT ,,,,C,C,8,0.6,4,3.4mmen1i ,,330MPas ，，1.5，800，3.4则 ,,,177.2MPaT2，3.4 0.90.91.0330297,,，，,MPa而 ,s 应为所以水压实验强度足度 ,,0.9,,Ts (二)若采用标准蝶形封头 (1) 计算封头厚度 其厚度按式(12—24)计算 PD1.21.2，1.2，800Ci,,,,3.49mm t2，165，1.0,0.5，1.2,,,,2,0.5Pc ,,,，,，,Cmm3.494.07.49di 据,,7.49mm d 由表12—9查得 C,0.6mm1 则 ,，C,7.49，0.6,8.09mmd1 圆整后采用厚的钢板 ,,8.09mmn (2) 校核罐体与封头水压试验强度 根据式(12—18) PD()，,Tie,,0.9 ,,,TS2,e 式中 P,1.25P,1.25，1.2,1.5MPaT ,,,,9,0.6,4,4.4,,CCmmen1i 4 化工设备课程设计 ,,330MPas ，，1.5，800，4.4则 ,,,137.11MPaT2，4.4 0.90.91.0330297,,,，，,MPas 应为所以水压试验强度足够 ,,0.9,,Ts 两种型式封头计算结果比较 2m理论面积/ 封头型式 厚度/mm 伸度/mm 质量/Kg 制造难易程度 椭圆形 8 225 0.7566 47.1 较易 蝶形 9 205 0.744 49.4 较易 由表可见，本罐宜采用标准椭圆形封头 3.3支腿的设计 首先粗略计算负荷 贮罐总质量 m,m，m，m，m1234 式中:罐体质量 :封头质量 :氯气质量 附件质量 mmmm1234(1) 罐体质量m 1 DN,800mm ,,8mm L=1300mm的筒节 n ,,，，，，，,,,,DLKg3.14(8008)813007850207.2 im1 (2)封头质量m 2 DN,800mm,,8mm n DN,800mm,2000mm应为封头公称直径 h,25mm所以去直边高度的标准椭圆形封头 0 ,其质量 (JB/T 47462002) m,47.1Kg2 所以 m,2m,2，47.1,94.222 5 化工设备课程设计 (3) m,03 (4)附件质量 m4 取所有接管质量总和按300Kg计 于是 m,300Kg4 贮罐总质量 m,m，m，m，m1234 ,207.2，94.2，0，300,601.4Kg mg601.49.81， F=1475,,N44 每个支腿只承受1475N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 3.4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,866 D,915D,876D,8633124 ,,48H,200a,21d,27 ,,16 a,18t1 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 3.5接管设计 本缓冲罐设有以下接管 a. 氯气进料管 ,573.5，mm采用无缝钢管 管的一端切成45 ，伸入贮罐内少许。 : 配用带颈对焊法兰 6 化工设备课程设计 HG 20595 法兰 WN50—1.6 WFW 16MnR 因为该接管为，厚度小于5mm，故该接管开孔需要补强。 ,573.5，mm1 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—13 PN,1.6MPa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 (氯气出料管 b 采用无缝钢管 管的一端切成45 ，伸入贮罐内少许。 ,573.5，mm: 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，故该接管开孔需要补强。 ,573.5，mm1 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—13 PN,1.6MPa 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 7 化工设备课程设计 采用无缝钢管 管的一端切成45 ，伸入贮罐内少许。 ,573.5，mm: 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，故该接管开孔需要补强。 ,573.5，mm1 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—13 PN,1.6MPa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 4强度校核 4.1筒体计算 4.1.1 计算条件 计算压力: PMPa,1.20C 0t,265.00C计算温度: Dmm,800.00内径 : i 材料 : 16MR板材 ,,170.00mm试验温度许用应力 ,, t,,165MPa设计温度许用应力 ,, ,,330.00MPa试验温度下屈服点 S Cmm,0.00钢板负偏差 1 8 化工设备课程设计 腐蚀裕量 Cmm,4.00i 焊接接头系数k=1.0 4.1.2 厚度及重量计算 PD1.45800，ci计算厚度: ,,,, 3.43mmt21701.01.45，，,2,P,,,,C 有效厚度: ,,,,,,,,,CC80.60.34.4en12 名义厚度: ,,8mmn 重量为: 207.2Kg 4.1.3 压力试验时应力校核 压力试验类型;气压试验 ,,,170试验压力值: PP,,，，,1.251.251.201.55Tt165,,, ,压力试验允许通过的应力水平: ,,T ,,0.9,,,0.90，330,297MPaTs ,PD，，，1.55，800，3.4，，Tie,试验压力下圆筒的应力: ,,,183.4MPat,,22，3.4，1e应为，所以校核结果合格 ,,,,,TT 4.1.4 压力及应力计算 t,,,2,,2，3.4，165，1e,,P,,,1.39MPa最大允许工作压力: w，，,，800，3.4Die ,PD，，，1.2，800，3.4，，tcie,,,,141.8MPa设计温度下计算应力: ,22，3.4e t,,,，,1701170MPa ,, 9 化工设备课程设计 tt应为所以结论: ,,,,,, 筒体名义厚度大于或等于GB15中规定的最小厚度11.00mm，合格 4.2 开孔补强计算 4.2.1 计算条件 计算压力:t=100C : 筒体材料名称及类型:16MR板材 筒体开孔处焊接头系数: ,,1 筒体内直径: Dmm,800i 筒体开孔处名义厚度: ,,8mmn 筒体及厚度负偏差: C,0.61 筒体腐蚀裕量: Cmm,3.002 t,,165MPa筒体材料许用应力: ,, 接管实际外伸长度:150mm 接管实际内伸长度:1 接管腐蚀裕量:3mm 接管厚度负偏差: 查表12—10 Cmm,0.44n t,,165MPa接管材料许用应力: ,, 4.2.2 开孔补强计算 PD1.20，800ci,,,,2.92mm壳体计算厚度: t2，165，1,1.20,,,,2,Pc PD1.45，50ci,,,,0.22mm接管计算厚度: et2，165，1,1.20,,,,2,Pc t,,,165接管材料强度消弱系数:f,,,0.97 rr170,,,开孔直径:d=207.2mm B,2d,2，56.5,113mm补强区有效宽度: 10 化工设备课程设计 h,d,,56.5，4,15接管有效外伸长度: 1nt 接管有效内伸长度: hmm,02 开孔消弱所需的补强面积: Adf,，,,,,21，，etr ,，，，，，,56.33.4323.433.5(11) ,193.795 接管多余面积: A,d，21,f，A,2h,，2h,Cf，，，，，，,,,,,,22122etreteetr 2，，,2，153.5,0.22，1，0,98.4mm 1补强区内的焊缝面积: A,，，，,2441632 2由于大于A A,A，A，A,102.82，98.4，16,217.22mm123 所以补强不需要另加补结论:补强满足要求，不需要加补强 4.3 法兰的强度计算 4.3.1 筒体法兰 材料名称:16MnR ,,48mm铜体法兰厚度:, f Dmm,960法兰外径: f ，，D,D960,800fib,,,80mm法兰宽度: f22 ,16S,,比值0.02 D800i ,,48f0.06比值,, D800i ,,,,ff,C系数:按，查得GB151—1999图25得0.00 DDii ,,,ff,,系数:按，查得GB151—1999图26得0.0001463 DDii 旋转刚度: 11 化工设备课程设计 ,3，，122041105237，，，,,5K2.045100.0001464,，，，,,f,,1280025800，,,,,，， 3，，,,,Eb22,,1fff ,,,EW,，s,,DIbDI12，,,f,,，， MPa2.865, 4.3.2 系数计算 D960f法兰外径与内径之比: 1.2K,,,800DI壳体法兰应力系数:按K查GB150—1998表9—5得16.73 , K～0.0004139f,,,,0.1605法兰力矩折减系数 ～，，0.00041392.744KG3f 法兰力矩变化系数: ～,,MKf～,,Mf,K,f 2.865 ,，(0.14342.744)15.16 0.5436, 12 化工设备课程设计 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 13 化工设备课程设计 结束语 这次设计是在大学完成三年全部课程的基础上，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。两个星期以来，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 新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤 ，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。 14