化工机械课程设计.docx
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化工机械课程设计
课程设计说明书
设计题目:
化工机械设计
卧式容器设计
学院、系:
专业班级:
学生姓名:
指导教师:
成绩:
2014年6月30日
目录
一、设计要求3
二、容器设计3
⒈罐体壁厚的设计3
(1)按爆破膜计算3
(2)校核罐体水压试验强度3
⒉封头厚度设计4
⒊鞍座4
(1)鞍座负荷粗略计算:
4
(2)罐体质量4
(3)封头质量4
(4)物料质量4
(5)附件质量5
(6)贮罐总质量:
5
⒋手孔选择5
5.手孔补强6
6.接管6
(1)进料管6
(2)出料管7
(3)排污管7
(4)放空管接管7
7.安全阀的选择7
8.设备总装制图见附图7
一、设计要求
设计一卧式储罐,材质为Q245R,罐体长度(不包括封头)L=1420mm,要求安装安全阀或防暴膜。
具体参数:
Pw=0.6MPaDi=700mm
二、容器设计
⒈罐体壁厚的设计
(1)罐体壁厚的设计
壁厚δ计算:
取Pc=1.1Pw=1.1×0.6=0.66MPa,设计温度为20℃,Di=700mm,
MPa,
MPa,φ=1.0(双面焊对接接头,100%无损检测)。
取C2=2mm,
所以:
δd=δ+C2=1.56+2=3.56mm
取C1=0.3mm,则
δn=δd+C1=3.86mm,圆整后得4mm
确定选用δn=4mm厚的Q245R钢板制作罐体。
(2)校核罐体水压试验强度
(式中PT=1.25P=1.25×0.66=0.825MPa,δe=δn-C=4-2.3=1.7mm,σs=245MPa)
则σt=0.825×(700+1.7)/(2×1.7)=170.27MPa
而
MPa
因为
所以水压试验强度足够。
⒉封头厚度设计
采用标准椭圆形封头:
封头厚度δ计算:
δ=0.66×700/(2×148×1.0-0.5×0.66)=1.56mm
C=C1+C2=0.3+2=2.3mm
δn=δ+C=1.56+2.3=3.86mm
圆整厚取δn=4mm
选用δn=4mm厚的Q245R钢板制作封头
所以筒体和封头厚度均取4mm
⒊鞍座
(1)鞍座负荷粗略计算:
储罐总质量m=m1+m2+m3+m4
(式中m1——罐体质量,m2——封头质量,m3——物料质量,m4——附件质量)
(2)罐体质量
Q245R钢的密度为7850
m1=3.14DLδnρ=3.14×0.7×1.42×0.006×7850=147.01kg
(3)封头质量
DN=700mm,δn=4mm,曲面高度175mm,直边高度25mm的标准椭圆形封头,其质量
18.5kg(查《钢制压力容器设计》7页,JB1154-73,Di=700mm)
则:
(4)物料质量
m3=
Vρ
其中装填系数取0.52,V封=0.0545m3(查《钢制压力容器设计》7页,JB1154-73,δn=6mm,Di=700mm),
V=2V封+V筒=2×0.0545+0.5462=0.6552m3
盛装液体ρ<2000
,所以
=
Vρ=0.52
0.6552
2000=681.408kg
(5)附件质量
手孔质量约31.5kg,其他接管等质量总和按150kg计
所以
=233kg,
(6)贮罐总质量:
=
+
+
+
=147.01+37+681.408+233=1098.418kg
=
=5.39KN
每个鞍座要承受5.39KN负荷,根据附录10,可以选用重型带垫板,包角为120°的鞍座。
即鞍座BI700-F
鞍座BI700-S
5、安装位置
为了充分利用封头对筒体邻近部分的加强作用,应尽可能将鞍座安放在靠近封头的位置,即A应小于或等于0.5R(
是容器半径)。
贮罐长度(不含封头)L=1420mm
式中A——鞍座离罐体一端的距离;
取R=
A=0.5
354=177mm
所以两鞍座之间距离为1062mm
⒋人孔选择
为了检查设备使用过程中是否产生裂纹,变形,腐蚀等缺陷,应开设检查孔,由于设备内径在450~900mm,开设两个直径150mm的手孔,根据贮罐的设计温度,最高工作压力,材质,介质及使用要求等条件,选用公称压力为1.0MPa的带颈对焊法兰式平盖手孔(HG21531-95),手孔公称直径选定为150mm。
采用采用环连接面(RJ型)和石棉橡胶板垫片。
该带颈对焊法兰式平盖手孔的标记为
表:
手孔PN=1.0MpaDN=159明细表
件号
标准号
名称
数量
材料
尺寸/mm
1
筒节
1
Q245R
=159
4.5,
=160
2
GB/T4707-2000
螺柱
8
35CrMoA
M20
105
3
GB/T4707-2000
螺母
16
35
M20
4
HGJ63-91
法兰盖
1
16MnR
=21,
=24
5
HGJ69-91
垫片
1
石棉橡胶板
=3(代号A·G)
6
HGJ52-91
法兰
1
16Mn(锻件)
7
把手
1
A3F
8
无缝钢管
1
20
5.手孔补强
开孔补强的设计准则
等面积设计法:
起补强作用的金属面积不小于被削弱金属的面积。
5.1、开孔补强的计算
为了满足各种工艺和结构上的要求,不可避免的要在容器的筒体或封头上开孔并安装接管。
开孔后,壳壁因除去了一部分承载的金属材料而被削弱,而出现应力集中现象。
为保证容器安全运行,对开孔必须采取适当的措施加以补强,以降低峰值应力。
这里采用补强圈补强,因其结构简单、制造方便、使用经验丰富。
采用等面积补强法。
本设计取手孔筒节内径di=150mm,壁厚δm=20mm。
。
5.2、开孔补强的有关计算参数
(1)开孔所需补强的面积A
开孔直径:
d=d1+2C=150+2×2.3mm=154.6mm
开孔所需补强面积:
A=d·δd=154.6×1.34=207.164mm2
(2)补强有效区的范围
(1)有效宽度:
B=2d=2×154.6mm=309.2mm
(2外侧有效高度:
h1=(dδm)1/2=(154.6×4)1/2mm=309.2mm
(3)有效补强面积A=A1+A2+A3
其中A1=(B-d)(δe-δ)-2δm(δe-δ)(1-fr)
筒体有效厚度δe=δn–C=4—2.3=1.7mm
接管材料选择与筒体相同的材料(16MnR)进行补偿,故fr=1,代入上式得,
A1=(310-154.6)×(1.7-1.33)=59.052mm2
A2=2h1(δnt—δt)fr+2h2(δnt—C2)fr=2×200×(4-1.33)+0=1068mm2
Ae=A1+A2=59.052+1068=1127.052mm2
5.3补强圈的设计
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