成套技术说明书1.docx
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成套技术说明书1
目录
第0章绪论………………………………………………………0
第一章任务及求…………………………………………………1
第二章设计参数确定……………………………………………1
第三章设计计算…………………………………………………2
第四章管道的设计………………………………………………6
第五章小结………………………………………………………9
参考文献……………………………………………………………9
0绪论
本次课程设计是在我们学完了大学的全部基础课,技术基础课以及大部分专业课之后所进行。
所以此次的设计是对大学期间所学各课程及相关的应用绘图软件的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练。
其目的在于:
1.巩固我们在大学里所学的知识,也是对以前所学知识的综合性的检验;
2.加强我们查阅资料的能力,熟悉有关资料;
3.树立正确的设计思想,掌握设计方法,培养我们的实际工作能力;
4.通过对储罐的设计,使我们在化工设备的设计,工艺方案论证,生产产量的约束计算,工艺尺寸的确定,编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练。
初步具备设计一个中等复杂程度储罐的工艺规程的能力。
5.通过零件图,装配图绘制,使我们对于AutoCAD绘图软件的使用能得到进一步的提高。
本次设计的主要内容为:
首先,根据生产流程的技术要求等确定容器材质;
其次进行工艺分析,确定罐体形状、封头形状,并确定支座,人孔及接管,以及开孔补强情况;最后,运用AutoCAD软件绘制储罐筒体及支座图以及编制设计说明书。
第1章任务及要求
1.1设计任务
结合管道仪表流程图及设备布置图设计一煤焦化脱硫工段卸碱槽。
表1-1设计数据
序号
项目
1
设备名称
卸碱槽
2
设备容积:
8m3
3
设计压力
0.25MPa
4
贮存介质
氨水
5
物料重度:
890Kg/m3
6
工作温度
常温
7
其他要求
100%无损检测
8
计算壁厚
10mm
规定排料管为DN50,根据设备布置要求设备长度不超过10米。
1.2设计要求及成果
1.确定容器材质;
2.确定罐体形状、封头形状
3.确定支座,人孔及接管,以及开孔补强情况;
4.编制设计说明书以及绘制设备装配图1张(A1)
1.3技术要求
(一)本设备按GBl50-1998《钢制压力容器》进行制造、试验和验收
(二)焊接材料,对接焊接接头型式及尺寸可按GB985-80中规定(设计焊接
接头系数1.0)
(三)焊接采用电弧焊,焊条型号为E4303
(四)壳体焊缝应进行无损探伤检查,探伤长度为100%
第二章设计参数确定
2.1设计温度
题目中给出设计温度取25OC
2.2设计压力
容器设计时必须考虑在工作情况下可能遇到的工作压力和相对应的温度两
者相结合中最苛刻工作压力来确定设计压力。
一般是指容器顶部最高压力与相应
的设计温度一起作为设计载荷条件,其值不低于工作压力。
设计压力应采用最大工作压力Pw的1.051.1倍,取设计压力P1.05Pw。
2.3材料选择
根据液氨贮罐的工作压力、工作温度和介质的性质可知该设备为一低压常
温设备,介质对碳钢有弱腐蚀作用,从耐蚀角度考虑采用含镍不锈钢,但考虑到
该设备不属于重要设备,介质对碳钢的腐蚀作用很小,可选用碳钢材料。
考虑的强度指标(指s和b)和塑性指标适合的材料有:
A3R、20g、16MnR、15MnVR、20R。
为了节省金属,高压设备应优先选取普通低合金钢、中强度。
凡属强度计算为主要的中压设备亦以采用普通低合金钢为宜。
因为屈服强度分别为345MPa和392MPa的普通低合金钢,其材料价格与碳素钢差不多,但强度比碳素钢约高30%-60%,采用该类钢材制造压力容器,可以有效地减少设备质量,降低成本,给设备的制造、运输、安装带来很大的方便。
所以主要考虑16MnR和20R这两种。
如果纯粹从技术角度看,建议选用20R类的低碳钢板,16MnR钢板的价格比20R贵,但在制造费用方面,同等重量设备的计价,16MnR钢板为比较经济。
所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。
2.4腐蚀余量
查《腐蚀数据手册》16MnR,其a=0.1mm/y,若设计寿命为15年,则
C2=15×0.1=1.5mm
2.5焊缝系数
该容器属中压贮存容器,技《压力容器安全技术监察规程》规定,氨属中度毒性介质,容器筒体的纵向焊接接头和封头基本上都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头,所以取1.0或0.85常见。
得选取按下表选择:
表2.1焊接接头系数
序
号
焊接接头结构
焊接接头系数
全部无损探伤
局部无损探伤
1
双面焊或相当于双面焊的全焊透对接
焊接接头
1.0
0.85
2
单面焊的对接焊接接头,在焊接过程
中沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板
0.9
0.85
此储罐采用100%无损探伤,故1.0
2.6许用应力
25oC温度时,16MnR钢材的许用应力表,知
=170.0MPa
表2.316MnR钢材的许用应力表
钢材厚度tmm
许用应力
MPa
屈服极限:
bMPa
<16
170
345
16~36
163
325
36~60
157
305
第3章设计计算
3.1储罐高度确定
根据布置要求,储罐长度不超过7m查表:
表3.1筒身常量
公称直径DN
1米高容器体
积V
1米高容器内
表面积Fi
1米高容器钢板质量Kg
钢板厚度
10
14
1600
2.017
5.03
397
557
2000
3.142
6.28
422
695
2200
3.801
6.81
446
764
2400
4.124
7.55
471
833
2600
5.309
8.17
496
902
表3.2封头常量
公称直
径DN
曲面高
度h1
直边高
度h0
内表面
积F
容积V
厚度
质量G
1600
400
25
2.901
0.586
10
224
12
270
14
315
16
362
18
408
2000
500
25
4.493
1.126
10
346
12
416
14
486
2200
590
40
5.5229
1.5459
14
616
3.1.2筒体的设计
筒体与封头的材料都为
查过程设备设计P112单层圆筒的计算:
此时16MnR钢材的许用力
焊接接头系
=1
根据表3.1可得:
此时可取公称直径为1600mm
检验
当公称直径为1600mm时,根据表3.1和3.2可得:
当筒体为一米时V1=2.017m3,封头为V2=0.586M3
有公式
则总长为:
圆整后L=4400mm
由于液氨筒体的长.比值为2~9为合适,此时长径比为
属于
,故所取的公称直径合适。
封头:
封头选用标准封头,封头公称直径为1600mm
腐蚀:
查(腐蚀数据手册)得
的
若实际寿命为15年则
,故设计厚度
3.2人孔设计与人孔补强确定
3.2.1人孔的尺寸选择
根据参考文献1P27表2-21查得
表3.3人孔尺寸选择表
人孔类型,公
称压力,公称
直径
D
D1
带颈平焊法
兰人孔,公称
压力为
1.0MPa,公称
直径为450mm
480*8
615
565
d
b
b1(RF)
28
30
螺栓或螺柱
总质量回转盖
伸出长度
规格
数量
M20
40
125
230
3.3.2人孔开孔补强
由于人孔的筒节不是采用无缝钢管,故不能直接选用补强圈标准。
本设计所选的人孔筒节内径Di=450mm,壁厚8mm,故补强圈尺寸确定如下:
补强圈内D1=484mm,外径D2=760mm,根据补强圈的金属表面积应大于或等于开孔减少的截面积,补强圈的厚度按下式计算:
故补强厚度为13mm
3.4液面计选择
选用玻璃管液面计(HG21592-95),选用材料如下:
表4.1玻璃管液面计选用
内容
玻璃管液面计
法兰形式及其代号
A型:
带颈平焊突面管法兰(HG20594-95)
B型:
带颈带焊凸面管法兰(HG20594-95)
C型:
带颈平焊突面管法兰(HG20616-95)
液面计型号
G型
液面计主要材料代号
Ⅰ:
16Mn
Ⅱ:
OCr18Ni9
结构形式及其代号
无代号:
普通型
W:
保温型
公称长度及(透光长度*宽度)mm
1450(1160*14)
排污结构
V:
排污口配阀门
P:
排污口配螺塞
液面积标记为AG1.6-Ⅰ-1450
第四章管道的设计
4.1接口管选择
4.1.1进料管
根据PID图可知,进料管为DN80管,管表号
Schx=1000
(0.25/100)=2.5
取整可得Schx=3
查参考文献1P158表9-8选用用
88.9
2mm无缝钢管(强度验算略)。
一端切成
45°。
配用具有突面密封的平焊管法兰。
法兰标记:
HG20593法兰SO80-0.6RF16MnR。
伸出长度查指导书表1-1为150mm。
4.1.2出料口
根据给定为DN50,用
60.3
1.6无缝钢管,法兰为HG20592法兰SO25-0.6RF16MnR。
4.1.3排污管
根据PID图可知,管为DN50管,贮罐右端最底部安设排污管1个,管子规
格
60.3
1.6,管端焊有一与截止阀J41W-16相配的管法兰:
HG20592法兰
SO50-1.6RF16MnR。
伸出长度查指导书表1-1为150mm。
排污管与罐体联接处焊有一厚度为10mm的补强圈。
4.1.4液面计接口管
本贮罐采用两支玻璃管液面计BIWPN=1.6,L=5900,HG-5227-80一支。
与液面计相配的接管
14mm
3mm,法兰为HG20595法兰WN32-2.5RF16MnR。
4.1.5放空管接口管
根据PID图可知,管为DN50管,用
60.3
1.6无缝钢管,法兰为HG20592法兰SO25-0.6RF16MnR。
伸出长度查指导书表1-1为150mm。
4.1.6安全阀接口管
其尺寸由安全阀泄放量决定。
本贮罐选用φ32mm
3.5mm的无缝钢管,法兰为HG20592法兰SO25-0.6RF16MnR。
伸出长度查指导书表1-1为150mm。
4.2鞍座设计
支座选用原则:
支座的承重支座设计时必须考虑它可能承受的最大荷重。
因此,对用于盛装气体或密度比水小的液体的卧式容器支座,由于进行水压试验的需要,应按支承装满水的容器来设计。
支座型式的选择在一般情况下建议采用鞍式支座支承卧式容器。
鞍式支座型式选择
(1)重型鞍座可满足卧式换热器,介质比重较大或L/D较大卧式容器的要求;轻型鞍座则满足一般卧式容器的使用要求。
但容器直径小于1米鞍座未设轻型结构,原因容器直径太小其重量差别不大。
(2)当容器直径小于1米时,分带垫板和不带垫板两种。
当容器直径小时,有些容器的壁厚裕量较大,可不带垫板;但有些容器壁厚裕量较小或筒体材质与鞍座材质差别较大或容器需热处理等,此时须加垫板;当容器直径大时,一般壁厚裕量较小,需加设垫板,以改善支座处受力状况。
(3)容器因温度变化,固定侧应采用固定鞍座;滑动侧采用滑动鞍座。
固定鞍座一般设在接管较多的一侧。
采用三个鞍座时,中间鞍座宜选固定鞍座,两侧鞍座可选滑动鞍座。
安装位置鞍座应尽可能靠近封头,鞍座距封头切线距离应小于或等于D0/4且不宜大于0.2倍的筒体长度。
储罐总质量:
M=m1+m2+m3+m4
式中:
m1——罐体质量m2——封头质量m3——充液质量m4——附件质量
4.2.1罐体质量的计算:
罐体质量m1,筒节DN=1600mm,
=12mm查指导书表1-5
每米质量为Q1=476kg/m,V1=2.017m3;故m1=Q1L=476×3.5kg=1666kg
4.2.2封头质量的计算:
封头质量m2,DN=1600mm,
=12mm查指导书表1-4
其质量为Q2=276.37kg/mV2=1.5459m3故:
m2=2q2=2×276.37kg=552.74kg
4.2.3充液质量m3=
V
式中:
V——储罐容积
——水的密度1000kg/m3
故:
m3=1000×8=8000kg
4.2.4附件质量:
人孔的质量181kg,其他接管总和按300kg计。
故:
m4=500kg
4.2.5设备总质量
M=m1+m2+m3+m4=1666+552.74+8000+500=10718.74kg。
每个鞍座只约承受53.59KN负荷,所以选用轻型垫板,包角为120
的鞍座,即:
JB/T74712-92鞍座A1600-F;
JB/T74712-92鞍座A1600-S。
4.2.6鞍座安放位置
筒体长度
L0=2A+L1。
式中:
L1——两鞍座间距离
A——鞍座与封头切线之间距离
由于筒体L/D较大,且鞍座所在平面又无加强圈,取
A=0.25Di=0.25×1600=400mm
L1=L0-2A=3500-2×400=2700mm
第5章小结
根据上面的初步设计,可得出部分设计结果,其参数如下:
设计参数结果
项目
形式
长度mm
备注
筒节
单薄壁
3500
封头
标准封头
H1=400
H0=25(直边)
壁厚
名义厚度
12
筒径
半径
800
鞍座
包角为120OC
两鞍座相距2700
人孔
直径为450mm
伸出长230
进料管
直径为88.9
伸出长150
出料口
直径为60.3
伸出长150
排污管
直径为60.3
伸出长150
液面计接口管
直径为14
1160
放空管接口管
直径为60.3
伸出长150
安全阀接口管
直径为32
伸出长150
参考文献
[1]《过程装备成套技术设计指南》,黄振仁.化学工业出版社,2003.3
[2]过程装备成套技术设计指导资料,陈英华.
[3]过程设备设计第三版郑津洋董其武桑芝福
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