空气储罐设备设计课程设计.doc

《空气储罐设备设计课程设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空气储罐设备设计课程设计.doc（23页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、齐齐哈尔大学设备设计课程设计 题目名称： 空气储罐设计 学院： 机电工程学院 专业班级： 过控102 学生姓名： 王国涛 指导教师： 刘岩 完成日期： 2021-12-20 目 录摘要3绪论4第一章 压缩空气的特性5第二章 设计参数的选择6第三章 容器的构造设计7圆筒厚度的设计7封头厚度的计算7筒体和封头的构造设计8人孔的选择9接收，法兰，垫片和螺栓柱9鞍座选型和构造设计12第四章 开孔补强设计15补强设计方法判别15有效补强范围15有效补强面积16补强面积17第五章 强度计算18水压试验应力校核18圆筒轴向弯矩计算18圆筒轴向应力计算及校核20切向剪应力的计算及校核22圆筒周向应力的计算和校

2、核23鞍座应力计算及校核25第六章 总结28参考文献29摘要本说明书为?m3空气储罐设计说明书?。扼要介绍了卧式储罐的特点及在工业中的广泛应用，详细的阐述了卧式储罐的构造及强度设计计算及制造、检修与维护。本文采用分析设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备构造设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、接收进展设计，然后采用1SW6-1998对其进展强度校核，最后形成合理的设计方案。设计结果满足用户要求，平安性及经济性及环保要求均合格。关键词：压力容器、卧式储罐、构造设计、强度校核、开孔补强绪论1.1 设计任务：针对化工厂中常见的液氨储罐，完成

3、主体设备的工艺设计与附属设备的选型设计，绘制总装配图，并便携设计说明书。综合运用所学的机械根底课程知识，本着认真负责的态度，对储罐进展设计。在设计过程中综合考虑了经济性，实用性，平安可靠性。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样设计有章可循，并考虑到构造方面的要求，综合的进展设计。1.3 设计特点： 容器的设计一般由筒体,封头，法兰，支座，接收等组成。常，低压化工设备通用零部件大都有标准，设计师可直接选用。本设计书主要介绍了液罐的筒体，封头的设计计算，低压通用零部件的选用。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家使用标准，这样让设计有章可循，并考虑到构造方面的要求，合理的进展设

4、计。第一章 压缩空气的特性中文名称： 压缩空气English name： compressed air主要成分： 氮气、氧气等。外观及性状：无色无味沸点()：192101.3千帕相对密度(水=1)：安康危害：无环境危害： 无燃烧危险： 无危险特性：高压常温储存，高温剧烈震动易爆。特性总述：压缩空气，即被外力压缩的空气。它具有以下明显的特点：清晰透明，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有，取之不尽。来源：大气中的空气常压为0.1Mpa，经过空气压缩机加压后到达理想的压力。作用或用途：压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种

5、用途的工艺气源，其应用范围普及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防、科研等行业与部门。第二章 设计参数的选择1、设计题目：压缩空气储罐设计2、最高工作压力：33、工作温度：0-1004、工作介质：压缩空气5、全容积：3.06、设计压力： 7、设计温度：1008、公称直径：根据筒体全容积，粗定筒体公称直径为1200mm。10、主要元件材料的选择：根据GB150-19981表4-1，选用筒体材料为Q235-B钢材标准为GB6654;根据JB/T47312,鞍座选用材料为Q235-B，其许用应力;地脚螺栓选用符合GB/T 700规定的Q235，Q235的许

6、用应力11、容器类别：第二类第三章 容器的构造设计由于该容器储存压缩空气，所以该容器的焊缝都要采用全焊透构造，需要对该储罐进展100%探伤，所以取焊缝系数为。假设圆筒的厚度在616mm范围内，查GB150-1998中表4-1，可得：疲劳极限强度，屈服极限强度，下的许用应力为，利用中径公式 3-1查标准HG20580-19983表7-1知，钢板厚度负偏差为,腐蚀裕量为那么筒体的名义厚度圆整后取为查标准JB/T4746-20024中表1，得公称直径选用标准椭圆形封头，长短轴比值为2，根据1中椭圆形封头计算中式7-1 (3-2)同上，取，那么封头的名义厚度为圆整后取为由封头长短轴之比为2，即，得查标

7、准4中表B.1 EHA与B.2 EHA表椭圆形封头内外表积、容积，质量，见表3-1与图3-1。取装料系数为0.9，那么即算得圆整后取为表3-1 封头尺寸表公称直径DN mm总深度H mm内外表积A 容积质量Kg1200325图3-1 椭圆形封头根据HG/T 21518-95，查表3-3，选用凸面的法兰，其明细尺寸见表3-2表3-2 人孔尺寸表 单位：mm密封面型式凹凸面D67023d。24公称压力PN MPa62028螺柱数量20公称直径DN500250A365螺母数量40530x8103B175螺柱尺寸M24x120db28L250总质量kg1533.5接收、法兰、垫片与螺栓柱接收与法兰该压

8、缩空气储罐应设置物料入口、物料出口、温度计口、压力表口、平安阀口、液面计口、排污口与人孔。初步确定各口方位如图3-2：图3-2 各管口方位查HG/T 20592-20216中表8.2 3-1 PN带颈对焊钢制管法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸。查6中附录D中表D-3,得各法兰的质量。查6中表，法兰的密封面均采用RF凸面密封。将查得的各参数整理如表3-4垫片查HG/T 20606-1997，得各管口的垫片尺寸如表3-3：表3-3 垫片尺寸表管口名称公称直径内径D1外径D2进料口5061107出料口5061107排污口5061107人孔500温度计口202761压力表口202761平安阀

9、口253471排空口253471注：1：包覆金属材料为纯铝板，标准为GB/T 3880，代号为L3，最高工作温度200。2：填充材料为有机非石棉纤维橡胶板有机材料，代号NAS，最高工作温度200。3mm。第 23 页表3-4 各管口法兰尺寸表名称法兰质量Kg公称直径DN法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n个螺栓规格法兰厚度C法兰颈NRSH1进料口14450165125184M16207568出料口14450165125184M16207568排污口14450165125184M16207568人孔418500温度计口6M1216404562压力表口6M1216404562平安阀

10、口6M1216504652排空口6M1216504652螺栓螺柱的选择查HG/T 20613-20218中表-11与附录中表A.0.1,得螺柱的长度与平垫圈尺寸如表3-5：表3-5 螺栓及垫片名称紧固件用平垫圈 mm公称直径螺纹螺柱长H进气口50M169017303出气口50M169017303排污口50M169017303人孔500温度计口20M12751324压力表口20M12751324平安阀口25M12751730鞍座选型该卧式容器采用双鞍式支座，初步选用轻型鞍座，材料选用Q235-B。估算鞍座的负荷：罐总质量 3-3筒体质量： 单个封头的质量，充液质量：，水压试验充满水，故取介质密度

11、为， 那么附件质量：人孔质量为，其他接收总与为200kg，即综上所述那么每个鞍座承受的质量为，即为。查9表1，优先选择轻型支座。查9中表2，得出鞍座尺寸如表3-6：表3-6 鞍座尺寸表公称直径DN1200腹板6垫板320允许载荷QkN145筋板2006鞍座高度h200140e55底板880200螺栓间距7201706鞍座质量Kg5610垫板弧长1410增加100mm增加的高度Kg7鞍座的安装位置根据2中规定，应尽量使支座中心到封头切线的距离A小于等于，当无法满足A小于等于时，A值不宜大于。为圆筒的平均内径。即取鞍座的安装位置如图3-3所示：图3-3 鞍座安装位置第四章 开孔补强设计根据1中式，

12、知该储罐中只有人孔需要补强。人孔开孔直径为 且 故可采用等面积法进展补强计算接收材料选用Q235B，其许用应力根据GB150-1998中式8-1： 4-1式中：壳体开孔处的计算厚度接收的有效厚度强度削弱系数所以有效宽度B按1中式8-7，得： 4-2外侧有效高度根据1中式8-8，得：内侧有效高度根据1中式8-9，得：根据1中式8-10 至式8-13，分别计算如下： 4-3筒体多余面积接收多余面积焊缝金属截面积，焊脚去7mm，那么因为，所以开孔需另行补强另行补强面积为第五章 强度计算试验压力圆筒的薄膜应力为即，所以水压试验合格圆筒的平均半径为鞍座反力为圆筒中间截面上的轴向弯矩根据2中式7-2，得：

13、鞍座平面上的轴向弯矩根据2中式7-3，得：图5-1a筒体受剪力图图5-1b筒体受弯矩图圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的轴向应力根据2中式7-4至式7-7计算最高点处： 5-1最低点处： 5-2由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核鞍座平面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力，按下式计算：a).当圆筒在鞍座平面上或靠近鞍座处有加强圈或被封头加强即时，轴向应力位于横截面最高点处.取鞍座包角，查表7-1JB/T4731-2005得，.那么b).在横截面最低点处的轴向应力：圆筒轴向应力校核 5-3查图4-810得，,那么满足条件圆筒切向剪应力的计算根据2中式7-9计算，查2中表7-2，得： 5-4

14、圆筒被封头加强时，其最大剪应力根据2中式7-10，计算得： 5-5切向剪应力的校核圆筒的切向剪应力不应超过设计温度下材料许用应力的倍，即。封头的切向剪应力，应满足而故圆筒满足强度要求。根据2中式7-12 5-6 5-7故封头满足强度要求根据鞍座尺寸表知：即，所以此鞍座垫片作为加强用的鞍座。在横截面的最低点处：根据2中式718 其中容器焊在支座上 5-8查2中表7-3知， 那么在鞍座边角处由于 根据2中式720:由于 查2中表7-3知，那么 5-9鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力由于，根据2中式722周向应力校核根据2中式.3故圆筒周向应力强度满足要求。腹板水平分力及强度校核根据2中表77鞍座包角

15、，查2中表75得：。那么垫板起加强作用，那么：其中，那么那么查2中表51，得：，那么由于，所以其强度满足要求。鞍座压缩应力及强度校核根据2中表76，取那么 ，钢底板对水泥根底的那么 所以压应力应按2中式729计算： 5-9其中 ，筋板面积 腹板面积：形心：腹板及筋板组合截面断面系数：代入公式得取 那么根据2中式732进展校核即满足强度要求。第六章总结本次化工设备课程设计历时两周，是学习化工以来第三次独立的工业设计。化工设备课程设计时培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设备机械设计的根底知识、设计原那么及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质查找方法与技巧；掌握设计

16、结果的校核，能画出容器装配图。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产商的平安性金额经济与理性。 我们从中也明白了学无止境的道理，在我们所查找的很多参考书中，很多的知识是我们从来没有接触到的，我们对事物的了解还仅限于书本上，对实际当中事物的方方面面包括经济本钱方面上考虑的还很不够。 在一些应用问题上，我直接套用了书本上的公式或过程，并没有彻底了解各个公式的出处及用途，对于一些工业数据的选取，也只是根据范围自己选择的，并不一定符合现实应用。因此，一些计算数据有事并不是十分准确的，只是拥有一个正确的范围及趋势，而并没有更细的追究下去，因而可能存在一定的误差，并影响后面具体设备的选型。 通

17、过本次课程设计的训练，让我对自己的专业有了更加感性与理性的认识，这多我们的继续学习是一个很好的指导方向，我们了解了工程设计的根本内容，掌握了设计的主要程序与方法，增强了分析与解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还使我们树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风，加强工程设计能力的训练与培养严谨求实的科学作风更尤为重要。我还要感谢我的指导教师薛风教师对我们的教诲及帮助。参考文献1 GB150-1998,?钢制压力容器?2 JB/T 4731-2005,?钢制卧式压力容器?3 HG20580-1998,?钢制化工容器设计根底规定?4 JB/T4746-2002,?钢制压力容器用封头?5 HG/T 21517-2005,?回转盖带颈平焊法兰人孔?6 HG/T 20592-2021,?钢制管法兰?7 HG/T 20609-2021,?钢制管法兰用金属包覆垫片?8 HG/T 20613-2021,?钢制管法兰用紧固件?9 ,?鞍式支座?10?过程设备设计? 郑津洋等 化学工业出版社12 ?压力容器设计手册? 董大勤 袁凤隐13 ?化工机械根底课程设计? 潘永亮 刘玉良 科学出版社14 ?化工设备设计全书? 王 非 林 英15 ?化工设备机械根底课程设计指导书? 詹长福 机械工业出版社