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1、甲醇储罐的课程设计精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 甲醇储罐的课程设计设计任务书设计课题 :甲醇贮罐的机械设计工艺参数 : 最高使用温度 : T=50公称直径 : DN=2200mm筒体长度 (不含封头 ): L0=3819mm设计内容 : 1、筒体材料的选择2、罐的结构尺寸3、罐的制造施工4、零部件型号及位置5、相关校核计算设计人 : 学号 :指导老师 : 完成时间 : 目录一、材料及结构选择. 11 材料的选择 . 12 结构
2、的选择 . 22、1 封头的选择. 22、2 人孔的选择. 22、3 法兰的选择 . . 22、4 液面计的选择 . . 32、5 鞍式支座的选择. . 3二、设计计算内容. 31 设计温度与设计压力的确定. 31、1 设计温度的确定. 31、2 贮罐长度以及内径确定. 41、3 设计压力的确定. 42 罐体壁厚设计 . 43 封头厚度设计 . 53、1 计算封头厚度. 53、2 校核罐体与封头水压试验强度. 54 鞍座设计 . 6精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 15 页 -
3、- - - - - - - - - 甲醇储罐的课程设计4、1 罐体质量 m1. 64、2 封头质量 m2. . 64、3 甲醇质量 m3. . 74、4 附件质量 m4. . 74、5 贮罐总质量 . . 75 人孔设计 . 86 人孔补强设计 . 87 选配工艺接管 . 97、1 碱液进料管. 97、2 碱液出料管. 97、3 排污管 . 97、4 液面计接管. 107、5 放空管接口管. 107、6 安全阀接口管. 108 总装置配图 . 10参考文献 . 12精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - -
4、 -第 3 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 甲醇储罐的课程设计一、材料及结构选择1 材料的选择甲醇的物理化学性质化学名称 : 甲醇, 别名: 甲基醇、木醇、木精分子式OHCH3, 分子量 32、04, 有类似乙醇气味的无色透明, 易挥发性液体 ,密度(20)0 、7913g/mL,熔点为 97、8, 沸点为 64、65。甲醇就是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体, 略有酒精气味。甲醇就是最常用的有机溶剂之一 , 与水互溶且体积缩小 , 能与甲醇乙酸等多种有机溶剂互溶, 甲醇为有毒化工产品 , 用途广泛 , 就是基础的有机化工原料与优质燃料, 主要用于精细化工、塑料
5、等领域 , 用来制造甲醛。醋酸、甲氨、硫酸等多种有机产品, 也就是农药、医药的重要原料之一。储罐可选用一般钢材 , 但由于压力较大 , 可以考虑 Q245R,Q345R 这两种钢材。如果纯粹从技术角度瞧 , 可用 Q245R类的低碳钢板 ,16Mn 钢板的价格虽比Q245R贵, 但在制造费用方面 , 同等重量设备的计价,Q345R 钢板较为经济 , 所以在此选择 Q345R钢板作为制造筒体与封头的材料。钢号钢板标准使用状态厚度/mm 室温强度指标许用应力 /MPa Rm/MPa REl/MPa 20 100 Q345R GB 713 热轧36510 345 189 189 控轧16365 正火
6、36681 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 甲醇储罐的课程设计2 结构的选择2、1 封头的选择从受力与制造方面分析来瞧, 球形封头就是最理想的结构形式。但缺点就是深度大 , 冲压较为困难 ; 椭圆封头浓度比半球形封头小的多, 易于冲压成型 ,就是目前中低压容器中应用较多的封头之一。平板封头因直径厚度都较大, 加工与焊接方面都要遇到不少困难。 从钢材耗用量来瞧 : 球形封头用材最少 , 比椭圆封头节约 , 平板封头用材最多。 因此
7、, 从强度 , 结构与制造方面综合考虑 , 采用椭圆封头最为合理。2、2 人孔的选择压力容器人孔就是为了检查设备的内部空间以及安装与拆卸设备的内部构件。人孔主要由筒节 , 法兰, 盖板与手柄组成。 一般人孔有两个手柄。 选用时应综合考虑公称压力 , 公称直径 , 工作温度以及人 , 手孔的结构与材料等诸多方面的因素。人孔的类型很多, 选择使用上有很大的灵活性。公称压力为2、5 MPa,公称直径为 450mm, H为 250mm 的水平吊盖对焊法兰人孔。2、3 法兰的选择法兰连接的主要优点就是密封可靠, 强度足够及应用广泛。缺点就是不能快速拆卸 , 制造成本较高。压力容器的法兰分平焊法兰与对焊法
8、兰。法兰设计的优化原则就是 : 法兰设计应使各项应力分别接近许用应力值, 即结构材料在各个方向的强度都得到充分的发挥。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 甲醇储罐的课程设计2、4 液面计的选择液面计就是用以指示容器内物料液面的装置, 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 , 浮子液面计与浮标液面计。 在中低压容器中常用前两种。玻璃板液面计有透光式与反射式两种结构, 其适用温度在 0250摄氏度。玻璃管液面计适用
9、于工作压力小于1、6MPa,介质温度在 0250 摄氏度情况下。玻璃板液面计与玻璃管液面计均适用于物料没有结晶等堵塞固体的场合。板式 5液面计承压能力强但比较笨重, 成本较高。2、5 鞍式支座的选择鞍式支座就是应用较为广泛的一种卧式支座。从应力分析来瞧, 理论上支座数目越多越好。但实际上 , 卧式容器应尽可能设计成双支座, 这就是因为当支点过多时, 各支撑平面的影响均会影响支座反力的分布, 因而采用多支座不仅体现不出理论上的优越性反而会造成容器受力不均匀程度的增加, 给容器的运行安全带来不利影响。在此选择轻型的鞍式双支座, 一个 S型, 一个 F 型。二、设计计算内容1 设计温度与设计压力的确
10、定1、1 设计温度的确定选择设计温度 t=50精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 甲醇储罐的课程设计1、2 贮罐长度以及内径确定贮罐内径 Di=2400mm 长度 L=5000mm 1、3 设计压力的确定设计压力就是指设定的容器顶部的最高压力, 与相应的设计温度一起作为设计载荷 , 其值不得低于工作压力。液柱静压力 P1=g h=1、841039、85=0、09016 MPa 查饱与蒸汽压 P2=0、0555 MPa 工作压力 Pw
11、= P0 + P2 = 0、101+ 0、0555 = 0 、1565 MPa 设计压力 P=1、1 Pw = 0 、17215 MPa 计算压力 Pc=0、17215+0、09016=0、26231 MPa 2 罐体壁厚设计壁厚公式 : ctiPD2PC本贮罐 50时甲醇饱与蒸气压为0、0555 MPa,贮罐上需要安装安全阀 , 故取 Pc = 0 、26231 MPa Di = 2400 mm t = 189 MPa Rel = 345 MPa = 1 、0( 双面焊对接接头 ,100 无损检测 ) 7.10.262311189200420.26231 mm 取腐蚀裕量 C2 = 2 mm
12、 设计厚度7.327.12dC mm 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 甲醇储罐的课程设计取钢板厚度的负偏差C1 = 0 、3 mm d+C1=3、7+0、3=4 mm 圆整后取名义厚度 n=4 mm 3 封头厚度设计3、1 计算封头厚度封头厚度公式 : ctiPD0.52PC于就是7.10.262310.51189200420.26231C=C1+C2=2、3 mm +C=2 、3+1、7=4 mm 圆整后取名义厚度 n=4 m
13、m 3、2 校核罐体与封头水压试验强度根据式eLTTRDP9.02eei式中 PT=1、25P=1、250、26231=0、33 MPa e=nC=42、3=1、7 mm ReL=345 MPa 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 甲醇储罐的课程设计则233.11.721.724000.33T MPa 而5.31034519.00.9eLR MPa 因为eLTR9.0 , 所以水压试验强度足够4 鞍座设计贮罐总质量4321m+m+m
14、+m=m式中 m1罐体质量 m2封头质量 m3甲醇质量 m4附件质量4、1 罐体质量 m1DN=2400 mm n=4 mm的筒节 , 质量为 q1=236、4 Kg/m m1= q1L=1181、8 Kg 4、2 封头质量 m2 DN=2400 mm n=4 mm 直边高度h = 40 mm 的标准椭圆形封头 , m21 = 150 、9 Kg m2 = 2 m21 =301 、8 Kg 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 甲醇储
15、罐的课程设计4、3 甲醇质量 m3vm3V = V封 +V筒 = 19 、54 m3甲醇密度 0 、7913g/mL, 则m3=15461、46 Kg 水密度为 1000 Kg/m3 m3= 19540 Kg 所以 m3取水压试验满水质量4、4 附件质量 m4m4=500 Kg 4、5 贮罐总质量NKk6.105281.96.215232mgFg6.21523500954018.0138.1811m+m+m+m=m4321每个鞍座只承受 105、 6 kN 负荷查表得 , 可以选用轻型带垫板 , 包角为 120的鞍座 , 即JB/T 4712 、12007 鞍座 A2400-F JB/T 47
16、12 、12007 鞍座 A2400-S 表 3.3 A 型鞍座标准尺寸(mm) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 甲醇储罐的课程设计公称直径 DN 允许载荷/kN 鞍座高度h 底板腹板筋板垫板螺栓连接尺寸l1b112l3b2b33弧长b44e 间距l2螺孔d 螺纹M 孔长l 24 2 24 M20 40 5 人孔设计根据储罐的设计温度、最高工作压力、材质、介质及使用求等条件, 选用公称压力为 2、5MPa的水平吊盖带颈对焊法兰
17、人孔(HG/T 215242005), 人孔公称直径选定为 450mm 。采用榫槽面密封面 (TG 型) 与石棉橡胶垫片。表 3、2 人孔 PN2、5 DN450 明细表件号标准号名称数量材料尺寸 /mm 1 筒节1 Q345R dW S=480 12,H1=320 2 HG/T 20592-2009 法兰1 16Mn() 3 HG/T 20592-2009 垫片1 石棉橡胶板=3( 代号A?G) 4 HG/T 20592-2009 法兰盖1 Q345R b1=39, b2=44 5 GB/T 5782-2000 螺柱20 35 M332 175 6 GB/T 6170-2000 螺母40 2
18、5 M33 7 吊环1 Q235-A 、F 8 转臂1 Q235-A 、F d0=36 9 垫圈 20 1 100HV 10 GB/T 6170-2000 螺母 M20 2 4 级11 吊钩1 Q235-A 、F 12 环1 Q235-A 、F 13 无缝钢管1 20 14 支承板1 Q345R 6 人孔补强设计人孔开孔补强采用补强圈结构, 材质为 Q345R, 根据 JB/T 47362002, 确定补强圈内径 D1=484mm, 外径 D2=760mm, 补强圈厚度为 20mm 。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - -
19、 - - - - - -第 11 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 甲醇储罐的课程设计7 选配工艺接管7、1 碱液进料管进料管伸进设备内部并将管的一端切成45, 为的就是避免物料沿设备内壁流动以减少磨蚀与腐蚀。为了在短时间内将物料注满容器。采用mmmm5.357的无缝钢管。配用具有突面密封的带颈对焊管法兰, 法兰标记 :HG20595 法兰 WN50-2 、5 RF 20。接管长 500mm, 不需补强 6 。7、2 碱液出料管在化工生产中 , 需要将液体介质运送到与容器平行的或较高的设备中去, 并且获得纯净无杂质的物料。故采用可拆的压出管mmmm325, 将它用法兰固
20、定在接口管mmmm5.357内。罐体的接口管法兰采用HG20595 法兰 WN32-2、5 RF 20。与该法兰相配并焊接在压出管的法兰上, 其连接尺寸与厚度与HG20595 法兰 WN32-2、5 RF 20相同, 但其内径为 25mm 。液氨压出管的端部法兰采用HG20595 法兰 WN20-2、5 RF 20 。这些小管都不必补强。压出管伸入贮罐2.6m。7、3 排污管贮罐右端最底部安设一个排污管, 管子规格 :mmmm5.357, 管端焊有一与截止阀 J41W-16相配的管法兰 HG20595 法兰 WN50-2 、5 RF 20 。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - -
21、- - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 甲醇储罐的课程设计7、4 液面计接管本贮罐采用透光式玻璃板液面计AT 2、5-W-1450V 两支。与液面计相配的接管尺寸为mmmm314, 管法兰为 HG20595 法兰 WN10-2 、5 RF 20 。7、5 放空管接口管为了在注入液体时 , 将容器内的空气排到罐体外以便能顺利快速地注入, 需安设一放空管。采用mmmm5 .338无缝钢管 , 法兰为 HG20595 法兰 WN32-2、5 RF 20。7、6 安全阀接口管安全阀接管尺寸由安
22、全阀泄放量决定。本贮罐选用mmmm5.338的无缝钢管, 法兰为 HG20595 法兰 WN32-2、5 RF 20 。各接管的长度都就是200mm 。8 总装置配图贮罐的总装配图见附页7,各零部件的名称 ,规格、尺寸、材料等见明细表。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 甲醇储罐的课程设计贮罐技术要求 :本设计按 GB 150-1998 钢制压力容器 进行制造 ,试验与验收 ;焊接材料、对接焊接接头形式及尺寸可按GB 985-80
23、 中规定 (设计焊接接头系数取 1、0);焊接采用电弧焊 ,焊条牌号 E4303;壳体焊缝应进行无损探伤检查,探伤长度为 100%;设备制造完毕后 ,进行水压试验 ;管口安装位置见图。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 15 页 - - - - - - - - - - 甲醇储罐的课程设计参考文献1陈钟秀 , 顾飞燕, 胡望明、化工热力学、北京: 化学工业出版社 ,2001、2董大勤、化工设备机械基础、北京: 化学工业出版社 ,2009 、3丁伯民 , 黄正林、化工容器、北京 : 化学工业出版社 ,2003、4刁玉玮 , 王立业、化工设备机械基础、大连: 大连理工大学出版社 ,2003、5谭蔚、化工设备设计基础、天津: 天津大学出版社 ,2008、6赵军, 张有忱 , 段成红、化工设备机械基础、 北京: 化学工业出版社 ,2007、7林大钧、简明化工制图、北京: 化学工业出版社 ,2005、精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 15 页 - - - - - - - - - -