化工设备机械基础《课程设计》

化工设备机械基础《课程设计》 第1章 前言 1.1 设计任务 课程设计是学校整个教学环节的重要部分，是对学生进行全面考核、综合训练的必不可少的教学内容。通过课程设计，可以使学生所学的基本理论、基本知识和基本技能在总结提高的基础上加以综合应用。同时，也是培养学生分析问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 、全面解决问题的有效 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，所以要求每一位参加课程设计的同学，都要本着严肃认真的精神，以科学的态度独立完成设计的计算，并能发挥自己有创见的设计思想，搞好本次设计。 通过课程设计，培养我们所学《化工机械设备基础》及其相关课程的理论知识，在课程设计中综合地加以运用;培养我们对化工工程设计的技能以及独立分析问题、解决问题的能力;培养我们熟悉、查阅并综合运用各种有关的设计手册、 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 、标准、图册等设计技术资料;进一步培养我们识图、制图、运算、编写设计说明书等基本技能。 本次课程设计的设计任务是设计粗产品贮罐。工艺尺寸为:储罐内径Di=2600 mm,罐体(不包括封头)长度L=4900 mm，工作压力为0.5Mpa，工作温度为常温，物料为含水原油。 1.2 设计思想 设计前要预先做好准备，认真研究设计任务书，分析计算题目的原始数据和工艺条件，明确设计要求和设备内容。 综合运用所学的机械基础课程知识，自始至终本着对工程设计负责的态度，从难从严要求，综合考虑经济性、实用性、安全可靠性和先进性，对储罐进行设计。在课程设计中遇到问题时，通过查阅资料和复习有关教科书，主动解决问题，注重能力培养。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，使设计有法可依、有章可循，当设计与标准规范相矛盾时，进行严格计算和论证，知道符合要求，正确使用设计方法，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。 1.3 储罐介绍及设计说明 1 化工设备机械基础《课程设计》 储罐是石油化工工业中广泛使用的储罐设备，用以储存各种气体、液体和固体材料。在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业广泛应用。 储罐设计是集工艺要求，介质性质，容量大小，设置位置，钢材耗量，施工条件及场地条件 (其中包括环境温度、风载荷、地震载荷、雪载荷等)于一体的综合性问题。因此在设计时，应综合考虑上述因素，确定最佳的设计 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 。储罐的结构形式主要有卧式贮罐，立式贮罐和球形贮罐。 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储罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。 本设计的容器零部件结构应满足如下要求:强度、刚度、稳定性、耐久性、密封性、节省材料和便于制造、方便操作和便于运输、技术经济指标合理。 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。 2 化工设备机械基础《课程设计》 第2章 设计计算 2.1 选材 已知工艺条件为:罐体内径Di=2600mm、罐体长度(不包括封头)L=4900mm。工作压力为0.5MPa工作温度为常温,物料为含水原油。根据压力、温度和介质，本贮罐选用Q235-B制作罐体和封头，可查得常温下Q235-B的许用应力 t [σ]=113MPa,σs=235MPa，45?时Q235-B的许用应力[σ]=113MPa 2.2罐体厚度确定 罐体计算厚度按下式计算: PDci,, t2[,],,Pc 式中:P——圆筒计算压力，已知工作压力P=0.5 MPa,且根据压力与温度，本Cw 贮罐需装设安全阀,故可取设计压力P=1.1P=1.1×0.5=0.55 MPa,由w 于本卧式贮罐液体静压力较小,可忽略不计,因此可取计算压力 P=P=0.55 MPa。 C φ——焊接接头系数，因为本设计为低压贮存容器，且介质易燃，故属于 第二类压力容器，考虑介质的危险性，应进行气密性实验，故应对 A、B类焊接接头进行100%无损检测，因此取φ=1.0。 D——罐体内径; i t[σ]——设计温度下材料的许用应力; PD0.55，2600ci,,,,6.3mm于是，计算厚度 t2，113，1.0,0.55,,2[],Pc 根据腐蚀速率直接选取C腐蚀裕量C=2.0，则 ，22 设计厚度δ=δ+ C=5.85+2.0=8.3mm d2 由参考书[1]表4-9钢板的负偏差查得C=0.8mm 1 名义厚度δ=δ+ C+Δ=7.85+0.8+Δ=10mm nd1 式中:Δ——圆整值。 3 化工设备机械基础《课程设计》 有效厚度δ=δ- C - C==10-0.8-2.0=7.2mm ne12 确定选用δn=10mm厚的Q235-B钢板制作罐体 2.3 封头厚度确定 本设计采用标准椭圆形封头，其计算厚度按下式计算: PDci,, t2[,],,0.5Pc 式中符号同前 PD0.55，2600ci,,,,6.3于是，计算厚度mm t2，113，1.0,0.5，0.55,,P2[],c 同上取C=2.0 C=0.8mm 21 δ=δ+ C+C=5.85+0.8+2.0+Δ=10mm n12 有效厚度δ=δ- C - C==10-0.8-2.0=7.2mmne12 故选取δ=10mm厚的Q235-B钢板制作封头。 n 其标记为:椭圆封头EHA2600×10 JB/T4737-95 根据参考书[4]表16-17标准椭圆形封头的直边高度h=40mm,表16-6查得曲面高0度h=650mm 1 根据GB150-1998国家标准规定 标注椭圆形封头的有效高度不小于封头内径的0.15%，则计算封头有效高度 0.15%D=0.15%×2600=3.9mm i 0.15%D<δie 故满足要求，即选用10mm壁厚的Q235-B标准椭圆形封头 标准椭圆形封头的尺寸及视图见附图一 2.4压力试验校核 设备制造完毕后，应进行水压试验。水压试验压力按下式计算: ,[] P1.25P,Tt[,] 式中:[σ]——试验温度下材料的许用应力，MPa; 4 化工设备机械基础《课程设计》 t[σ]——设计温度下材料的许用应力，MPa; P——设计压力 P——试验压力; T ,[]于是，试验压力 P,1.25P,1.25，0.55，1,0.6875MPaTt,[] 试验压力下罐体强度按下式校核: ,P(D，)Tie,,,0.9,, Ts2,e 式中:P——试验压力; T D——罐体内径; i δ——有效厚度; e φ——焊接接头系数，因为本设计为低压贮存容器，且介质易燃，故属于 第二类压力容器，考虑介质的危险性，应进行气密性实验，故应对 A、B类焊接接头进行100%无损检测，因此取φ=1.0; ,P(D，)0.6875，(2600，7.2)Tie,,,,124.5MPa于是 T2,2，7.2e 0.9,,,0.9，1.0，235,211.5MPa而 s ,,0.9,,可见，，所以，水压试验时强度足够。 Ts 水压试验的方法与步骤: 试验时容器顶部应设排气孔，充液时应将容器内的空气排尽。试验过程中，应保持容器的观察表面干燥。 试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后，保持时间一般不少于30min。然后将压力降至规定试验压力的80%，并保持足够长的时间以对所有焊接接头和连接部位进行检查。如有渗漏，修补后重新试验。 对于夹套容器，先进行内筒液压试验，合格后在焊夹套，经过检查在进行夹套的液压试验。 容器的开孔补强圈应在压力试验以前通入0.4,0.5MPa的压缩空气检查焊缝质量，且压力试验时应将补强圈上的试验孔打开。 外压容器和真空容器以内压进行压力试验，校核相邻壳壁在试验压力下的稳 5 化工设备机械基础《课程设计》 定性，如果不能满足稳定性要求，则需规定在进行压力试验时，相邻压力室内必须保持一定的压力，以使整个试验过程(升压、保压、卸压)中的任一段时间内，各压力室的压力差不超过允许压差。 液压试验完毕后，应将液体排尽并用压缩空气将内部吹干。 2.5 鞍座负荷计算及鞍座的选用 首先粗略计算鞍座负荷: 贮罐总重m=m+m+m+m Kg1234 , 式中:m——罐体重量,Kg 1 m——封头重量,Kg 2 m——罐内充满水质量,Kg 3 m——附件重量,Kg 4 ? 计算罐的质量m 1 由参考书[4]表16-5查得DN=2600δ=10mm的筒节每米质量为644Kg，筒n 体长为4.9m，所以m=644×4.9=3155.6Kg 1 ? 计算封头质量m 2 由参考书[4]表16-7查得DN=2600mm，δ=10mm，直边高度40mm的标准 n 椭圆封头质量为586Kg,所以m=586×2=1172Kg 2 ? 罐体内充满水的质量m 3 3由参考书[4]表16-5和16-6查得筒体每米的体积为5.31m和封头体积为 32.51m，所以罐体内充满水的质量m=Vρ=(2×2.51+4.9×5.31)×1000=31039Kg 3 ? 附件重量m 4 由参考书[2]表11-2查得PN=1.0MPa,DN=500mm的水平吊盖人孔质量为163Kg,其他质量总和取400Kg，则m=163+400=563Kg 4 设备总质量m=m+m+m+m=3155.6+1172+31039+563=35929.6Kg 1234 设备每个支座的实际最大载荷Qˊ=35929.6×9.8?2=176.1KN 每个鞍座只承受176.1KN负荷，根据参考书[1]附录16，可以选用轻型带垫板包角为120?的鞍座，即 JB/T4712-92 鞍座 A2600-F 6 化工设备机械基础《课程设计》 JB/T4712-92 鞍座 A2600-S 鞍座各部相关尺寸及视图见附图二 2.6人孔选择及开孔补强设计 1)人孔 根据储罐的设计压力及操作温度，人孔标准应按公称压力1.0MPa的等级选用，由参考书[2]表11-2选的人孔形式为水平吊盖带颈平焊法兰人孔，公称直径选为500mm，密封压紧面采用榫面密封面和石棉橡胶板垫片。 此人孔标记为 人孔及水平吊盖的结构尺寸及视图见附图三 2)补强措施 补强及其结构的确定 根据GB150-1988《钢制压力容器》的规定壳体开孔满足下列全部要求时可不另行补强: 设计压力小于或等于2.5Mpa 两相邻开孔中心距离小于两孔直径之和的两倍 接管公称外径小于或等于89mm 接管最小壁厚满足下表要求: 25 45 57 76 接管公称直径 (mm) 32 48 65 89 38 3.5 4.0 5.0 6.0 最小壁厚(mm) 由于人孔的直径超出了国际规定的不另行补强的最大开孔直径89mm，所以应采取补强措施。 补强结构 补强圈JB/T4736-2002贴焊在壳体与接管连接处，结构简单，制造方便，使用经验丰富。 7 化工设备机械基础《课程设计》 根据GB150-1988《钢制压力容器》规定，采用补强圈结构时应满足下列条件: a( 钢材的标准抗拉强度下限值σ?540Mpa b b(补强圈厚度小于或等于1.5δ n c( 壳体名义厚度δ?38mm n 该开孔满足补强圈的使用要求，因此选用补强圈补强结构补强形式及补强面 级的计算 ?(选用外加强平齐接管形式 ?(补强计算 a. 确定设计参数 壳体:Pc=0.55Mpa Di=2600mm φ=1.0 C=2.8mm t δ=5.85mm δ =10mm δ=7.2mm [σ]=113MPa ne 人孔接管(筒节): d×S=530×8mm H=300mm w1 H=0 Di=530-8×2=514mm 2 开孔直径:D= Di+2C=514+2×2.8=519.6mm tt f=[σ]/[σ]=1 rt b(开孔所需补强面积 A=Dδ+2δXδ(1,f) etr =519.6×6.3 2 =3273.5mm c(有效补强范围 ,B2D, 由参考书[2](12-2)式 有效宽度 取大者 ,,，，BD2,,nnt, 取B=2D=2×519.6=1039.2mm ,,h,D,n1 由参考书[2](12-3)式 外侧高度=取小者 ,,h,接管实际外伸高度1, 取 h 1= 8 化工设备机械基础《课程设计》 ,hD,,,2nt由参考书[2](12-4)式，内侧高度取小者，取 h,0,2,h,02, d(有效补强面积 (1)壳体多余面积A1 A,(B,D)(,,,),2,(,,,)(1,f)\ 1eeer =(1039.2-519.6)(7.2-6.3) 2=467.64mm (2)接管多余面积A2 PD0.55，514ci, ,,,1.25mmtt2，113，1,0.55,,2[],Pc A,2h(,,,)f，2h(,,C)f21etr2e2r =2x72.1x(7.2-1.25)x1+0 2 =857.99 mm (3)补强区焊缝面积(焊缝取10mm)A 3 12A,2，，10，10,100mm 32 (4)有效补强面积A e 2A=A+A+A=467.64+857.99+100=1425.63 mm e123 (5)需另加补强面积A 4 2A4=A-A=3273.5-1425.63=1847.87 mm e 补强设计 补强圈外径应不大于有效宽度1039.2mm，由参考书[4]表2-27补强圈尺 寸JB1207-73查得D=840mm,D=534mm,补强圈厚度δ为: 21b 为便于取材，选取与筒体厚度相同的材料制造补强圈，所以当δ小于筒b 9 化工设备机械基础《课程设计》 体壁厚时取容器壁厚，所以δ=10mm b 标记为:JB1207-73 补强圈φ840/φ534 δ=10mm 补强圈尺寸及视图见附图四 2.7接口管及其法兰的确定 进料口: 采用φ89×6的无缝钢管，进料管法兰采用平面密封的实面板式平焊钢制法兰管法兰，桶内管口倾斜45?，防止对筒体腐蚀。 排液口: 采用φ57×5的无缝接管，带有90?弯头，总长525mm。 标记为:HG20592-97 法兰 RF 50-0.6 Q235-B 排污管: 储罐底部设有一个排污管，规格为φ57×6 液位计口: 采用6个接管加强筋φ40×4，管嘴R1/2,管长263mm C 两支主要接管及其法兰的部分尺寸如附表，视图见附图五 10 化工设备机械基础《课程设计》 参考文献 [1]刁玉玮等.化工设备机械基础 大连理工大学出版社 [2]董大芹.化工设备机械基础 化学工业出版社 [3]顾芳珍等.化工设备设计基础 天津大学出版社 [4]JB/T4737——95椭圆形封头 [5]李福宝等.压力容器及过程设备设计 化学工业出版社 11 化工设备机械基础《课程设计》 结束语 通过这次课程设计让我学到了很多知识，也让我学会了如何获取知识以及如何运用知识。 首先，从接到任务书开始，我便先仔细阅读并分析了一下，很多公式、符号、术语、国家标准、等我都不是很清楚，这让我真的很头疼。没办法，只得慢慢来，自己去研究。我开始翻阅教材，认真得看书上的每一个公式及解析。然后又通过请教同学找到了很多有用的数据。当然图书馆的资料也是必不可少的。看了很多，虽然不是马上找到自己想要的东西，用了很多时间，但我觉得绝对没有浪费时间，因为在看书的过程中自己又学到了很多其他的知识，真的很开心。 尽管我很努力去自学，可是还是有很多地方不明白，幸好有大姐的帮忙，她是设计院的，正好很懂这些，大姐给了我很大的帮助，为我解释了很多我不懂的问题，还上网帮我一起查资料，找图片，让我更加深刻的体会到那些法兰、人孔、鞍座、都是什么样的。如何使用的。真的获益匪浅。 终于通过自己的努力，慢慢的理解自己的设计任务，并且也顺利完成了。很累，但却很充实很开心。让我知道了做什么事都要有 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ，要学会借助可利用的学习工具，并虚心的向他人请教、学习。以后我一定会更加努力，让自己拥有更多的资本。 12 化工设备机械基础《课程设计》 附图 附图一 附图二 13 化工设备机械基础《课程设计》 附图三 附图四 14 化工设备机械基础《课程设计》 附图五 15