(甲醇储罐的可靠性设计)

下载可编辑目录 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 任务书⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯02摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯04第1章前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯05第二章设备工艺参数设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯061、原始数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯062、设计压力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯063、设计温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯064、筒体和封头材料的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯06第三章机械可靠性设计原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯081、概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯082、可靠性设计的主要容和方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯083、应力-强度分布干涉理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯094、已知应力和强度均为正态分布时的可靠度计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯105、可靠安全系数计算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯106、随机变量的均值和标准差的近似计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11第四章设备结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯131、筒体结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132、接管及接管法兰设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯183、筒体的封头结构设计设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯204、支座结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯215、焊接接头设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25第五章结束语⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26参考资料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27.专业.整理.下载可编辑科技大学环境与安全学院课程设计指导书课程设计题目：3（30）M甲醇储罐可靠性设计课程设计要求及原始数据（资料）：一、课程设计要求：使用国家最新压力容器标准、规进行可靠性设计，掌握典型设计的全过程。广泛查阅和综合分析各种文献资料，进行设计方法和设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的可行性研究和论证。设计计算采用手算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 图纸要求手工绘图。毕业设计全部工作由学生本人独立完成。二、原始数据：设计条件 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 序号项目数值单位备注1名称甲醇储罐2用途甲醇厂3最高工作压力1.2MPa4工作温度-10～48℃5公称容积（Vg）303M6工作压力波动情况可不考虑7装量系数(φV)0.98可靠度0.99999使用地点市,室外10安装与地基要求储罐底壁坡度0.01～0.02其它要求.专业.整理.下载可编辑管口表接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称n1150HG20615RF液相进口管n2150HG20615RF液相出口管课程设计主要容：．设备工艺设计2．设备结构设计3．设备强度计算4．强度可靠性计算6．编制设计 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 书学生应交出的设计文件(论文)：设计说明书一份.专业.整理.下载可编辑3（30）M甲醇储罐可靠性设计摘要通过设计任务书，并且结合液体的理化性质，参考行业标准和国家标准，按工艺参数结构设计，焊接接头分类，分别对压力容器的设计压力、设计温度、筒体及封头的选材进行设计，通过计算，确定容器的满载容积、长度、径、壁厚，主要是可靠性设计，结合工艺条件设计参数，选择附件装置：接管及接管法兰、人孔、手孔、视镜、液面计、支座、安全阀、压力计等进行选取同时选取焊接接头。关键词：工艺参数，甲醇储罐、可靠性、原始数据，压力，温度，材料，满载容积，长度，公称直径，壁厚，附件，焊接结构设计要求，焊接接头。.专业.整理.下载可编辑第一章前言储气罐是指专门用来储存气体的设备，同时起稳定系统压力的作用，根据储气罐的承受压力不同可以分为高压储气罐，低压储气罐，常压储气罐。本设计为材料我甲醇，无色、透明、高度挥发、易燃液体。略有酒精气味。分子式C-H4-O。分子量32.04。相对密度0.792(20/4℃)。熔点-97.8℃。沸点64.5℃。闪点12.22℃。自燃点463.89℃。蒸气密度1.11。蒸气压13.33KPa(100mmHg21.2℃)。蒸气与空气混合物爆炸下限6～36.5%。能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶。遇热、明火或氧化剂易着火。用途：基本有机原料之一。主要广泛应用于精细化工，塑料，医药，林产品加工等领域的基本有机化工原料和优质燃料。甲醇储罐是储存甲醇的常用设备，由于该气体的特殊性（即易燃易爆的性质），设计时应特别注意与别的储藏罐的不同。除此之外，还要注意安装过程中的安全隐患。设计基本思路：本设计综合考虑环境条件，介质的理化性质等因素。针对化工厂中常见的甲醇储罐，完成主体设备（封头）的工艺设计和附属设备的选型设计，并编写设计说明书。综合运用所学的压力容器基础知识，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。容器的设计一般由筒体，封头，法兰，接口管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零件大都有标准。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，合理的进行设计。.专业.整理.下载可编辑第二章设备设备工艺参数设计2.1原始数据设计参数的选择是根据设计任务的要求进行选择的，由储罐的要求最终确定。设计条件表序号项目数值单位备注1名称甲醇储罐2用途甲醇厂3最高工作压力1.2MPa4工作温度-10～48℃5g303公称容积（V）M6工作压力波动情况可不考虑7装量系数(φV)0.98可靠度0.99999使用地点市,室外10安装与地基要求储罐底壁坡度0.01～0.02其它要求2.2设计压力设计压力应根据最高工作压力来确定、且由《压力容器安全技术检查规程》等有关规定来确定相应的设计压力。当容器上装有安全阀时，取（1.05~1.3）倍的最高工作压力作为设计压力。由设计条件表知最高工作压力为1.2MPa、设计压力取最高工作压力的1.2倍，则设计压力=1.1×1.2=1.32MPa2.3设计温度设计温度是指容器在正常工作情况下，设定的元件金属温度（沿元件金属截面的温度平均值)。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件，设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度。对于0℃以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温度。根据工作温度为-15℃~68℃和确定方法2，选取设计温度为70℃。2.4筒体和封头材料的选择正确选择结构材料对于保证设备的安全使用和降低成本是非常重要的。材料.专业.整理.下载可编辑的选择应符合设备结构、制造工艺（锻造、焊接和磨削加工等）实际的工作条件（压力、温度、介质腐蚀等）和材料的力学性能、物理性能耐腐蚀性能、价格、供应等诸多因素。材料的正确选择是一个实践性很强的问题，设计过程中应当注意一下几点：⑴材料的使用条件、如碳素钢镇静钢板Q235-A的使用条件为容器设计压力P≤1.6MPa，钢板使用温度为0～350℃，用于液体时，钢板厚度不大于16mm，不得用于液化石油气介质以及毒性程度高或极度危险介质的压力容器。Q235-B的使用条件为容器设计压力P≤1.6MPa，钢板使用温度为0～350℃，用于液体时，钢板厚度不大于20mm，不得用于液化石油气介质以及毒性程度为高或极度危害介质的压力容器。⑵碳素钢和低合金刚的选用。低合金钢的强度指标高于碳素钢。当设计压力较小、直径较大，这时可能是以刚度控制或是以结构设计为主，这种情况下通常应尽量选用普通碳素钢；当设计压力较高、在以强度控制的条件下，根据设计厚度的不同再权衡考虑选用哪一种钢材。如使用的钢板厚度在8～10mm以下时，则尽量选用碳素钢，反之则优先考虑选用低合金钢。一般来说，以强度设计为主的中压设备以采用普通低合金钢为宜，因为普通低合金钢如16MnR和15MnVR的屈服极限比普通碳素钢甚至优质碳素钢的屈服极限高出许多，采用这类钢材制造压力容器，可以显著减小设备重量、降低制造成本，同时给设备的运输和安装也带来很大的方便对于含碳量大于0.24%的材料，一般不得用于制造压力容器壳体。钢管所用钢材不宜采用强度级别高的钢种，因为钢管的强度一般不是使用中的主要问题。⑶高温、低温和腐蚀介质的情况，应选用相应的合金钢。⑷选材时应明确材料的供应类型，如管材、板材、锻件或是其它的型式。常用压力容器用碳素钢和低合金钢钢板有Q235-A、Q235-B、20R、16MnR、15MnVR等；无缝钢管常用材料为10、20、16Mn等。按设计要求，筒体材料选择为奥氏体不锈钢0Cr18Ni10Ti材料的屈服强度值为0.2=205MPa。筒体设计结构为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装件方便，而且承压力较好，这类容器应用广泛。封头取与筒体材料相同。.专业.整理.下载可编辑第三章机械可靠性设计原理3.1概述“产品的可靠性是设计出来的，生产出来的，管理出来的”。定量计算和定性分析（例如FMEA、FTA等）主要是评价产品现有的可靠性水平或找出薄弱环节，要从本质上提高产品的固有可靠性，只有通过各种具体的可靠性设计。可靠性设计是为了在设计过程中挖掘、分析及确定隐患和薄弱环节，并采取设计、预防和改进措施有效地消除隐患和薄弱环节，提高系统和设备的可靠性。可靠性设计的基本特点：⑴以应力、强度为随机变量作为出发点，认识到零部件所受的应力和材料的强度均非定值，而是随机变量，具有离散性，数学上必须用分布函数来描述，这是由于载荷、强度、结构尺寸、工况等都具有随机性和统计规律性。⑵可靠性设计基本确定系统固有可靠性，说“基本确定”是因为在以后的生产制造过程还会影响固有可靠性。该固有可靠性是系统所能达到的可靠性上限。其它因素（如维修性设计等）只能保证系统的实际可靠性尽可能地接近固有可靠性。我们不能把可靠性设计简单理解只是提高系统的可靠性，应当理解为要在系统的性能、可靠性、费用等各方面的要求之间进行综合权衡，从而得到最优设计。3.2可靠性设计的主要容和方法3.2.1可靠性设计的主要容一般系统可靠性设计的容主要包括：①元器件的选择和降额设计；②元器件的容差和漂移设计；③系统的“三防”设计；④概率设计；⑤对高可靠性系统进行冗余设计。如对计算机测井系统采用双机系统；对工业过程控制与监测系统采用冗余表决系统。3.2.2可靠度的计算方法.专业.整理.下载可编辑基本原理：应力—强度干涉1、数值积分和应力干涉模型R(t)dRf(s)[s1f(S)dS]ds2、两个随机变量（正态分布、对数正态分布、指数分布）：Z1SsZ1lgSlgsR(t)s2222slgSlgssSR(t)z1(Z)dZ3、蒙特卡洛法：数字模拟、仿真试验⋯3.3应力-强度分布干涉理论可靠度：强度大于应力的整个概率。SR(t)P(Ss)P(Ss0)P(1)s当t=0时，两个分布之间有一定的安全裕度，不会失效当t>0时，由于各种因素的影响，导致在事件t1时应力分布与强度分布发生干涉，将产生失效。3.4已知应力和强度均为正态分布时的可靠度计算应力和强度概率密度函数为(ss)2s)2f(s)1e2s2(ss2f(s)1e2s2令S，则有s2s()212222f()e，另Ss，Ss2.专业.整理.下载可编辑所以有()2122R(t)P(0)0f()d0ed2令Z，有1Z2e2，则有(Z)2R(t)0f()dZ2(Z)dZZ1当应力和强度均为正态分布，根据正态分布的差仍为正态分布的性质，安全储备也为正态分布。若Z值能知，则可按正态分布面积表查得可靠度的值。3.5可靠安全系数计算法3.5.1安全系数概述安全系数是机械设计中一个很关键的指标。它的取值大小，关系到机械强度的可靠性，也设计到设备成本的高低。在机械强度设计中，恰当的选取安全系数，可保证机械设备的最佳工作状态，是十分重要的问题。安全系数与一系列因素有关。它涉及到载荷、材料机械性能、计算理论、失效型式、强度判据、制造工艺、使用条件、检测和质量控制等多方面问题。研究安全系数，应当解决两个问题，一是能定性地列出各种因素与安全系数之间的函数关系，二是能定量求出安全系数的具体数值。压力容器是石油化工行业中常用的设备。已颁布的85年版总结前十几年国外压力容器安全使用经验，对安全系数取值做出了规定。但其中也存在着不足之处，它没有提出一个明确的计算式，没能反应可靠度与安全系数的关系。3.5.2安全系数计算的方法失效概率与璧厚的关系失效概率F（t）10-310-410-510-6.专业.整理.下载可编辑可靠度R(t)0.9990.99990.999990.999999可靠度系数3.093.724.274.76β壁厚均值μh18.5919.7720.9122.03㎜壁厚标准差0.7440.7910.8360.881σh㎜常规设计中的安全系数定义为材料的强度与危险截面上载荷产生的应力之比，一般常用材料的平均强度与结构危险截面的平均应力之比表示。即：n=μr/μs由于材料性能的离散性，热处理工艺的波动，工作条件的变化引起强度和应力的随机波动。而常规设计中的安全系数役有考虑上述实际存在的随机性，在许多场合是凭经验决定，因而具有一定的盲目性。因此对于可靠性要求较高的石油化工设备，必须重新考虑安全系数的含义。我们从安全系数的定义出发，引入可靠度系数，给安全系数赋予新的含义，就可得到可靠性安全系数。四种计算方法：①均商型安全系数法②概率型安全系数法③随机型安全系数法④极限型安全系数法3.6随机变量的均值和标准差的近似计算在工程实践中，经常会遇到需要计算随机变量函数特征值(均值及标准差）的问题。例如对工程结构的可靠性分析[1]，需要计算极限承载能力的均值与标准差，而极限承载能力通常是板厚、屈服强度等随机变量的函数。在机械零件的疲劳强度计算过程中，也常常需要预测零件的疲劳寿命[2]，疲劳寿命是载荷等随机变量的函数。计算随机变量函数均值与标准差的方法一般包括以下有五种方法：Taylor级数展开法②Taguchi及其修正法③直接积分法④Rosenbluthe法及其改进法⑤MonteCario方法。均商型安全系数〔“数取值作出了规定。但其中也存在数是机中,恰当的选取安全系数,可安全系数是机械设计中一个很关键的指标。它的取值大小,关系到机.专业.整理.下载可编辑第四章设备的结构设计4.1筒体的结构设计4.1.1压力容器设计满载容积盛装甲醇的压力容器设计满载容积VVtV3式中，Vt—公称容积，m；φv—装量系数；3V—压力容器积，m。原始数据中：Vt=30m3，φv=0.9,所以，满载容积V=30m3/0.9≈33.33m3,4.1.2筒体的长度及径的计算通常情况下取，l3~6，D得D=3v=2197.7㎜π根据封头设计的公称直径2200㎜，2Dl+2Vs4L=4D1=(30-2×1.5459）×4÷3.14÷2.22；l=7.082m=7100㎜3＜l=7100÷2200=3.227＜6，D所以，筒体参数设计符合要求即，选择筒体直径D=2200㎜,长度l=7100㎜。4.1.3筒体的壁厚计算要对压力容器壁厚进行计算，需要对材料力学性能的统计分析及可靠性知识.专业.整理.下载可编辑有所准备，查取相关资料到如下容：目前中国钢材标准中的抗拉强度和屈服强度数据大都是一置信下限为90%的保证值，因此考虑到它们的变异系数，则抗拉强度的均值应=1.07σb；而屈服强度的均值=1.1σs式中，σb和σs均为有关手册上查到的保证值。筒体壁厚计算材料的屈服强度σ=205MPa，其均值应为2051.1225.5MPa，对钢材屈服强度的变异系数，查表取V0.07，因此S0.07225.515.8MPa一般情况下，受压容器直径的尺寸偏差应控制在D0.01D。因此，取D㎜，μ=2200根据统计学中的3σ原则，得DD=0.01×2200÷3=7.33㎜σ=3VD=7.33÷2200=0.0033根据设计资料显示，容器压波动可取P=0,05，而μP=1.32MPa，钢板厚度的偏差取0.01。Vt(1)给定设计条件，可靠度R=0.9999，根据正态分布表查得联结系数ZRs3.72``````````①22s(2)采用变异系数法，求Vs、s和s.专业.整理.下载可编辑22212221VSVDVtVP20.00330.0520.05110.01sVss```````````````````````````````````②①、②两式联立求解方程：ZRs3.7222sssZR22Vss；sVsVsZR22s；22222222sVs；VsZRsVss22122sVs222220VsZRsVsVsZR根据一元二次方程根的公式xbb24ac2a得2Vs22221222224Vs4VsZRVsZRVss2212VsZR23.0461531.1234(0.9639)(9.0207132.7807)1.927723.0461531.123477.16911.927704617.3452927715.77或8.15当s15.77MPa时，a、代入①式得22225.53.7215.8215.772142.5MPa；sZRs.专业.整理.下载可编辑、代入②式得s15.77s308.611MPa；0.0511Vsa、b求得的s值不等，因此舍去s15.77MPa，当s8.15时，a、代入①式得22225.53.7215.828.152159.4MPa；sZRs或是μS=308.6(由①式知此值不符合题意，所以舍去）a、b求得的值在工程上可认为是一致的，在允许误差围。s综上所述，取：8.15MPa；μS=159.4.4MPa；根据压力容器应力计算的壁厚pD；2t因此1PDs2t则μt=1μPμD/μS=1/2×{（1.32×2200)÷159.4}≈9.1092㎜；2因此μt=9.1092mm；所以σt=Vtμt=0.01×9.1092=0.091092㎜；压力容器壁厚t=（9.1092±0.091092）=9.2003㎜4.1.4筒体的名义厚度：筒体的名义厚度是由筒体的计算厚度加上厚度附加量得来的。厚度附加量由厚度负偏差和腐蚀裕度相加所得。腐蚀裕量考虑的原则：（１）与工作介质接触的筒体、封头、接管、人（手）孔及部构件等，均应考虑腐蚀裕度（２）下列情况一般不考虑腐蚀裕量：.专业.整理.下载可编辑介质对不锈钢无腐蚀作用时（不锈钢、不锈复合钢板或有不锈钢堆焊层的元件）；有可靠的耐腐蚀衬里（如衬铅、衬橡胶、衬塑料等）的基体材料：可经常更换的非受压元件；法兰的密封表面；管壳式换热器的换热管；管壳式换热器的拉杆、定距管、折流板和支持板等非受压元件；G.用涂漆可以有效防止环境腐蚀的容器外表面及外部构件（如支座、支腿、底板及托架等，但不包括裙座3)腐蚀裕量一般应根据刚才在介质中的腐蚀速率和容器的设计寿命确定，对有使用经验者，可以按经验选取。4)容器的设计寿命出有特殊要求外，塔，反应器等主要容器一般不应少于15年，一般容器，换热器等不少于8年。综合考虑以上原则选取腐蚀裕量C1=2mm厚度负偏差的选取：钢板或钢管的厚度负偏差C2应按相应钢材的标准的规定取。据ＨＧ２０５８０，常用钢板厚度负偏差见表钢板标准ＧＢ３２７４－８８ＧＢ３２８０－９２ＧＢ４２３７－９２ＧＢ４２３８－９２钢板厚度>5.5>7.5~2>25~30>30~34>34~40>40~50>50~60>60~80~7.55负偏差C20.60.80.91.01.11.21.31.8由钢板厚度为9.1mm,因此选取负偏差C2=0.8mm.综上所述：筒体名义厚度=筒体的计算厚度+腐蚀裕量C1+厚度负偏差C2=9.2003+2+0.8=12.0003mm经过圆整，取筒体的名义厚度为14mm。4.2接管及接管法兰设计4.2.1法兰的选择：.专业.整理.下载可编辑法兰设计一般为根据法兰标准的选型设计。法兰有压力容器法兰和管法兰，二者属于不同的标准体系。管法兰参照HG20615~20637-97标准，容器法兰参照JB4700~4707-92标准，法兰设计的容如下：(1)根据设计压力、操作温度和法兰材料决定法兰的公称压力PN；根据公称直径DN、公称压力PN及介质特性决定法兰类型及密封面型式；根据温度、压力及介质腐蚀性选择垫片材料；选择与法兰材料、垫片材料相匹配的螺柱和螺母材料。选择的标准法兰应按照相应标准中的规定进行标记。表4.2法兰的应用情况法兰类型规介绍建议使用备注不得用于易燃、易爆用于D类管道（无毒、PN≤1.6MPa板式平焊和高度、极度危害场不燃的公用管道）合可用于剧烈循环操作有角焊缝，不能拍片带颈平焊条件，N＞7000次/年探伤，A、B类管道不用承载能力最好，适用适用于任何管道带颈对焊于任何管道用于小尺寸管道，不用于压力较高管道的适用缝隙腐蚀或强腐放空、导淋，不适用承插焊蚀介质有洁净要求，高凝固点物料不得用于易燃、易爆有特殊连接要求，如螺纹法兰和高度、极度危害场和设备、仪表的连接合场合用于腐蚀介质管道，用于PN≤2.5MPa的对焊环为不锈钢制造对焊环松套在一定围可替代带颈不锈钢管道，不推荐对焊法兰在极度毒性和高真空.专业.整理.下载可编辑下使用。设备制造厂使用一般不用多为对焊环松套法兰平焊环松套替代用于阀门、泵等制造只在制造管道过滤器整体法兰等设备铸件中中使用，工艺管道一般不用法兰盖不锈钢衬里法兰盖大直径法兰说明：1、对于不锈钢材料，带颈平焊和带颈对焊法兰价格相当，因为对焊法兰虽然比带颈平焊法兰贵一些，但却少用一段管子，少一道焊缝。、对焊环松套法兰具有平焊法兰的结构，具有带颈对焊法兰的连接方式，使用方便，价格相对较低，与板式平焊法兰相比，约可节省费用10%，和带颈对焊法兰相比，约可节省费用15%。选定法兰经过综合分析，根据HG20615-97决定法兰材料选用Q235A（GB3274）。根据法兰应用情况，类型是带颈对焊法兰。法兰公称压力PN=2.0MPa（10bar），公称通径DN=150mm，具体法兰尺寸参见HG20615-97中法兰尺寸表，密封面形式采用凸面，采用非金属平垫片。根据非金属垫片的使用条件（HG20606-97），选择用天然橡胶材料的垫片。根据HG20615-97规定，紧固件使用六角头螺栓.4.2.2接管的选择：管口表接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称n1150HG20615RF液相进口管n2150HG20615RF液相出口管由所给管口表：公称直径DN=150㎜。查公称直径和钢管外径标准（本标准适用的钢管外径包括A、B两个系列，按B系列国沿用系列查找）当DN=150㎜时，钢管外径为168.3㎜。h接管=150-H+筒体壁厚+2=150-89+12+2=75㎜.专业.整理.下载可编辑4.3筒体的封头结构设计4.3.1封头结构设计封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说最小，需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一。从受力来看，球形封头是最理想的结构形式。但缺点是深度大，直径小时，整天体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度，是中低压容器中经常采用的风头形式。它吸取了蝶形封头深度浅在优点。用冲压法易于成形，制造比球形封头容易。选择标准椭圆形封头，封头的公称直径必须与筒体的公称直径相一致，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。查椭圆形封头标准（JB/T4746-2002）表B.1和B.2选取封头：公称直径总深度表面积容积质量厚度DN/mmH/mmA/m2V/m3kg㎜22005905.52291.5459596.5144.3.2人孔、手孔设计压力容器人孔是为了检查设备的部空间以及安装和拆卸设备的部构件。一般当设备的公称直径在900㎜以下时可根据需要设置适当数量的手孔。超过900㎜时应开设人孔。人孔也有圆形和长圆形两种。人孔大小的设置原则是方便人的进出。因此，圆形人孔孔的公称直径规定为400～600㎜，可根据容器直径及所处地区的冷暖程度来选择。当人孔经常需要打开时，可选用快开人孔。人手孔已有相应标准。设计时可根据设计条件直接选用。该设计选用圆形人孔，由HG/T21514-2005《钢制之人孔和手孔的类型与技术条件》选择回转盖带颈平焊法兰人孔A型，突面RF。具体结构类型参见手册。4.3.3视镜、页面计设计视镜视镜用来观察设备部物料化学与物理变化过程的装置。视镜形式多为圆形和长方形，以圆形最为普遍，玻璃表面多数是平面，有时为了特殊目的也有球面。.专业.整理.下载可编辑视镜有普通视镜、钢与玻璃烧结视镜。普通视镜又分为带颈视镜和不带颈视镜。用凸缘构成的视镜称为不带颈视镜，其结构简单，不易粘料，有比较宽的视察围，应优先选用。当视镜须斜装或设备直径较小，可采用带颈视镜。液面计液面计是用以指示容器物料液面的装置，使物料保持在工艺要求的高度，或对物料的上下极限位置报警。液面计种类很多，其类型大体上可以分为四类：有玻璃板液面计，玻璃管液面计，浮子液面计和浮标液面计。它们都是外购的标准件，只需选用。玻璃板液面计有三种：透光式玻璃板式液面计、反射式玻璃板式液面计、试镜式玻璃板式液面计。液面计一般通过法兰、活接头或螺纹接头与设备连接在一起，设计时应根据所选的液面计配相应的接口。设备高度不能很高（三米以下），物料没有结晶等易堵塞固体时，可采用玻璃管式或板式液面计，板式液面计承压能力强但比较笨重，成本较高，但承压也高（适用于压力在1.6MPa以上）。当要求观察的液面变化围很小时，可采用结构简单，不易堵塞的视镜。液面计的长度和安装位置应根据最高液面和最低液面的要求来确定，对于直径较大的设备，若干液面计不能满足要求，就应考虑采用两个或多个液面计来配合使用。根据选用标准HG21588-95，选用透光式玻璃板液面计（T)，标准号HG21589.1-95，法兰形式突面法兰（RF）及其代号A型，液面计型号T型公称压力2.5MPa，适用温度0～250℃，液面计主体材料及其代号：锻钢16Mn（I)，结构形式及其代号：普通型（无代号),公称长度为1450㎜，排污口结构V（配阀门）。液面计标记为：液面计AT2.5-1450V.4.4支座结构设计4.4.1支座结构设计容器支座的作用是支承容器重量、固定容器位置并使容器在操作中保持稳定。其结构型式由容器自身的型式决定，分卧式容器支座、立式容器支座、球形容器支座。卧式容器支座分三种：鞍式、圈座、腿式；立式容器支座有三种：耳式、支承式、裙式。.专业.整理.下载可编辑常见的卧式容器和大型卧式储罐、换热器等多采用鞍座，它是应用的最为广泛的一种卧式容器支座。置于支座上的卧式容器，其情况和梁相似，由材料力学分析可知，由梁弯曲产生的应力与支点的数目和位置有关。当尺寸和载荷一定时，多支点在梁产生的应力较小，因此支座数目似乎应该多些好。但对于大型卧式容器而言，当采用多支座时，如果各支座的水平高度有差异或地基沉陷不均匀，或壳体不直不圆等微小差异以及容器不同部位受力挠曲的相对变形不同，使支座难以平均分摊载荷，反而导致壳体应力增大，因而体现不出多支座优点，故一般情况采用双支座。采用双支座时选取的原则如下：①双鞍座卧式容器的受力状态可简化为受均布载荷的外伸梁，由材料力学知，当外伸长度A=0.207L时，跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，所以一般近似取A≤0.2L，其中L取两封头切线间距离，A为鞍座中心线至封头切线间距离。②当鞍座临近封头时，则封头对支座处筒体有加强刚性的作用。为了充分利用这一加强效应，在满足A≤0.2L前提下应尽量使A≤0.5R。此外，卧式容器由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩，因此容器两端的支座不能都固定在基础上，必须有一端能在基础上滑动，以免产生过大的附加应力。通常做法是将一个支座上的地脚螺栓孔做成长圆形，并且螺母不上紧，使其成为活动支座，而另一支座仍为固定支座。所以，本设计就采用这种支座结构。根据设备的公称直径和容器的重量参照鞍座标准JB/T4712-2007选取鞍座结构及尺寸。鞍座的材料为Q235-A·F，垫板材料一般应与容器圆筒材料相同为奥氏体不锈钢0Cr18Ni10Ti。储罐总质量m=m1+2m2+m3+m4；其中，m1—筒体质量：m1Dlt?=3.14×2.2×8.813×0.012×7850=5734.915㎏3—奥氏体不锈钢0Cr18Ni10Ti的密度，7850kg/m；m2—单个封头的质量：查标准JB/T4746-2002中表B.2EHA椭圆形封头质.专业.整理.下载可编辑量，可知，m2=596.5kg；m3—充液质量：水＞甲醇,水压试验充满水，故取介质密度水1000kg/m3；m3=ρV=1000×30=30000㎏；m4—附件质量，附件总质量约为m4=650kg综上所述，m=m1+2m2+m3+m4=5734.915+2×596.5+30000+650=37577.915㎏，每个支座承受的质量18788.96㎏，即为187.890kN.设计选择鞍座：鞍座尺寸表mm公称直径DN2200腹板210b4500允许载荷Q405l3245垫板410(kN)鞍座高度h250b2208e100筋板l11580b3290螺栓间距l21380底板b124038鞍座质量kg205114垫板弧长2570增加100mm增加kg190的质量鞍座尺寸表说明：按照JB/T4712.1~4712.4-2007容器支座进行设计4.4.2压力计的选取量程装在压力容器上的压力表，其最大量程（表盘上刻度极限值）应与设备的工作压力相适应。压力表的量程一般为设备工作压力的1.5～3倍，最好取2倍，若选用的压力表量程过大，由于同样精度的压力表，量程越大，允许误差的绝对值和肉眼观测的偏差就越大，则会影响压力读数的准确性；反之若选用的压力表量程过小，设备的工作压力等于或接近压力表的刻度极限，则会使压力表中的弹.专业.整理.下载可编辑性元件长期处于最大的变形状态，易产生永久性变形，引起压力表的误差增大和使用寿命降低。另外，压力表的量程过小，万一超压运行，指针越过最大量程接近零位，而使操作人员产生错觉，造成更大的事故。因此，压力表的使用围不得超过极限的60～70%。测量精度压力表的精度是以允许误差占表盘刻度极限值的百分数来表示。精度等级一般都在表盘上，选用压力表时，应根据设备的压力等级和实际工作需要来确定精度。额定蒸气压力小于2.45MPa的锅炉和低压容器所用的压力表，其精度不低于2.5级；额定蒸汽压力大于2.45MPa的锅炉和中高压力容器的压力表，精度不得低于0.5级。表盘直径为了使操作人员能准确滴看清压力值，压力表的表盘直径不应过小，在一般情况下锅炉压力和压力容器所用压力表的表盘直径不应小于100㎜，如果压力表装得较高或离岗位较远，表盘直径还应增大。综上所述，所选取压力表的测量围为0～3MPa.4.4.3液位计的设计液位计型式有很多种，本次设计采用磁性液位计。选普通型，外加保温层的液位计。中心距L的选择：液位h=0.8Di=0.8×2200=1760㎜液位计位置在0.2Di处：0.2Di=0.2×2200=440㎜L=1760-440=1320㎜，取L=1400㎜的液位计4材质选择：16MnR。5采用规格为DN40的接管外伸500，伸0。6采用带对焊法兰，法兰规格为DN40，密封面型式采用突面。4.5.焊接接头设计容器各受压元件的组装通常采用焊接。焊接接头是焊缝,熔合线和热影响区的总称，焊缝是焊接接头的主要部分。焊接接头的型式直接影响到焊接的质量与容器的安全。焊接接头的型式及焊接材料应在化工设备的装配图及零部件图中以.专业.整理.下载可编辑适当的方式表示出来。4.5.1回转壳体的焊接结构设计回转壳体的拼接接头必须采用对接接头，壳体上的所有纵向及环向接头，凸形接头上的拼接接头，即A，B类接头，是容器要求最高的焊缝，对容器的安全至关重要，必须采用对接焊，不允许采用搭接焊.对接焊易于焊透，质量容易保证，易于作无损检测，可获得最好的焊接接头质量。4.5.2接管与壳体的焊接结构设计接管与壳体及补强圈之间的焊接一般只能采用角焊和搭焊，具体的焊接结构还与对容器的强度与安全的要求有关，涉及到是否开坡口，单面焊与双面焊，焊透与否等问题。1）.无补强圈接管的焊接结构中低压容器不需另作补强的小直径接管可直接插入壳体所开孔，有平齐式和伸式两种。插入出接管与壳体总有一定间隙，但此间隙不大于3mm，过大的间隙在焊接收缩时易产生裂纹或其他焊接缺陷。（2）.带补强圈的接管的焊接结构作为开孔补强元件的补强圈，一方面要求尽量与补强出的壳体贴合紧密，另外与接管与壳体之间的焊接结构设计也应力求完善合理。第五章结束语.专业.整理.下载可编辑通过本次课程设计，让我受益颇深，同时对压力容器设计有了进一步认识，在设计之前要认真学习压力容器知识和熟练掌握各个参数的由来，各个数据的查阅方式。在设计时要考虑多种因素的影响效果包括环境条件和介质的性质等在进行选择合适的设计参数。通过这次设计提高了我的独立解决问题能力，学会了参考查阅了各种书籍及相关资料，考虑了诸多可能因素，对所设计设备的结构，强度性能都作了详细的计算，也对压力容器这方面有了初步的了解和认识，为自己在以后设计和使用压力容器奠定了基础，同时了解到论文的格式和字体等的要求，对办公软件有了更深的了解，同时学会了如何使用各软件及其符号方面的使用。由于本人知识程度有限，在设计过程中以及结果方面不可避免的存在不足和缺陷，望请老师批评指正！最后衷心的感谢老师对我的辅导指教！主要参考资料：[1]GB150-1998《钢制压力容器》，中国标准，1998.专业.整理.下载可编辑国家质量技术监督局，《压力容器安全技术监察规程》，中国劳动社会保障，1999JB4731-1998《钢制卧式容器》金伟娅，《可靠性工程》，化学工业，2005JB/T4746-2002椭圆封头JB/T4736-2002补强圈HG20580~20585六合一，HG20592~20635钢制管法兰、垫片、紧固件钢制人孔和手孔HG／T21514～21535－2005JBT4712.1-4712.4-2007容器支座.专业.整理.