15m乙醇储罐设计.pdf

精品 精品 荆楚理工学院 课程设计成果 学院:_化工与药学院_ 班 级:12 级过程装备与控制工程 2 班 学生姓名:吴小天 学 号:2012402020207 设计地点（单位）_荆楚理工学院_ _ 设计题目:_ 15m乙醇储罐设计_ 完成日期：2015 年 12 月 25 日 指导教师评语:_ _ _ _ _ 成绩(五级记分制):_ _ _ 教师签名:_ _ 精品 精品 目 录 一、设计任务书 二、总体结构设计 三、机械强度设计 3.1 筒体的强度计算 3.2 封头的强度计算 3.3 开孔补强验算 3.4 法兰的选型或设计 3.5 鞍座的设计 3.6 水压试验校核计算 四、设备装配图 五、参考文献 六、设计心得体会 七、附录 精品 精品 精品 精品 1 荆楚理工学院课程设计任务书 设计题目：m3液氨储罐设计 学生姓名 2012402020218 2011402020221,2014ZSB0202012014ZSB020202 课程名称 专业课程设计 专业班级 2012 级过程装备与控制工程 2 班 地 点 化实 A411 起止时间 2015.12.142015.12.25 设计内容及要求 一、设计任务 1、设备工艺、结构设计；2、设备强度计算与校核；3、技术条件编制；4、绘制设备总装配图 A1 图纸 1 张；5、编制设计说明书。二、设计内容 1、储罐工艺参数计算，包括设计存储量、设计压力、设计温度等的确定。2、储罐的结构设计。根据储罐的结构特点，确定筒体、封头、接管、开孔、支座及安全装置等材料的选择及结构设计，焊接接头设计。3、储罐的强度计算与校核，包括筒体、封头的厚度计算和开孔补强计算等内容。4、储罐的零部件的选配，包括支座，手、人孔，各种设备接口：接管与管法兰、补强圈、液体进、出料管等。5、根据罐内介质的危险特点，对储罐在使用管理过程中应注意的安全问题提出对策措施。6、编制设计说明书，并绘制装配图 A1 一张。设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关结构和材料选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结果；对所选用的公式图表应注明来历。7、图纸要求 1)按机械制图、化工设备图样技术要求标准绘图；2)要有足够的节点图，节点图要注明比例；要在图面正确的前提下，力求清洁，不要颠倒主次要求；3)标题栏与明细表、技术特性表、管口表应正确无遗漏，按照标准填写准确；零件编号要齐全；8、注意事项:1)写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源;2)设计说明书要求字数不少于 4000 字，计算正确，论述清楚，文字精练，插图简明，书写整洁，格式正确。装订成册上交。设计 参数 1）技术特性指标：精品 精品 序号 项 目 数 值 单 位 备 注 1 名称 乙醇储罐 2 用途 乙醇储存 3 设计压力 见附表 MPa 4 设计温度 见附表 5 公称容积（Vg）见附表 m3 6 工作压力波动情况 可不考虑 7 装量系数（）0.9 8 工作介质 乙醇 9 使用地点 荆门市，室外 10 安装与地基要求 11 其他要求 2）接管口参数：符号 公称尺寸 公称压力 连接面形式 用途或名称 A 40 凸面 进料口 B 20 凸面 放空口 C 80 凸面 出料口 D 100 凸面 排污口 LG12 20 凸面 液位计口 LT12 40 凸面 自动液位计口 M 450 凸面 人孔 进度 要求 第一天：根据课程设计任务书查阅相关资料。第二天：根据设计任务和工艺要求，确定总体设计及计算。第三天：进行强度计算。第四天：进行零部件设计和选用。第五天：绘制草图。第六天：绘制绘制底图。第七天：加粗、标注尺寸、编件号、管口号、填技术特性表、标题栏、明细表等。第八、九天：整理计算说明书。第十天：质疑，收说明书，收图。精品 精品 参考资料 1郑津洋等.过程设备设计.北京.化学工业出版社.2010 2潘红良.过程设备机械设计.上海.华东理工大学出版社.2006 3贺匡国.化工容器及设备简明设计手册.北京：化学工业出版社，2002 4蔡纪宁.化工设备机械基础课程设计指导书 北京：化学工业出版社，2000 5董大勤.化工设备机械基础.北京.化学工业出版社，2010 其它 学号 姓 名 设计压力 MPa 设计温度 容 积m3 学号 姓 名 设计压力 MPa 设计温度 容 积m3 05 陈良建 1.2 50 50 08 赵仕奇 1.5 50 60 06 陈 佳 1.2 50 70 09 林志茂 1.8 50 80 07 吴小天 1.6 50 15 10 刘 阳 1.8 50 40 说明 1、本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，教研室审批后交学院院备案，一份由负责教师留用。2、若填写内容较多可另纸附后。3、一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。教研室主任：指导教师：张伟军 2014 年 11 月 2日 2.总体结构设计 2.1 介质说明 化学名称：乙醇，别名：乙基醇、酒精 乙醇的分子式为 C2H6O（结构简式为 CH3CH2OH 或 C2H5OH），俗称酒精，在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略带刺激性，沸点：78.4 C。乙醇的用途很广，可用乙醇来制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为 70%-75%的乙醇作消毒剂等。2.2 结构尺寸 2.2.1 筒体基本尺寸 筒体的公称直径Di有标准选择，而它的长度 L 可以根据容积要求来决定。由公式:5%130432mLDi (1-1)一般63DL,取4DL 得mmDi1711，圆整至：mmDi1700 采用标准椭圆封头，查EHA 椭圆形封头内表面积及容积表1得：深度mmH450，内表面积2 3.2662 mA，容积30.6999mV封 精品 精品 由:32g15242mVLDVVVi封封筒 (1-2)得mmDVVLig5992422封，圆整至:mmL6000 计算容积:32215.0190.6999261.74242mVLDVVVi封封筒计 误差12%.0%100ggVVV计 工作容积313.517m15.0199.0计工VV 所以，筒体的公称直径mmDi1700,长度mmL0060 2.2.2 筒体的结构及选材 球形容器虽然省材，压能力强，但制造、安装都较困难，焊缝长，工作量大；矩形容器多用于小体积，承压能力较小；立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏的能力较弱。而圆筒形容器，安装内件方便，制造容易，而且承压能力较好。因此综合各方面因素考虑，乙醇储罐选用卧式圆筒形。由于液氯具有腐蚀性，罐体又为低压容器、常温容器，可考虑 Q235R、Q345R 这两种钢种。从技术角度看，选用 Q235R 类的低碳钢板更好，而 Q345R 钢板制造费经济，综合力学性好，工艺、焊接性能及低温冲击韧性好，为常用的低合金钢。因此这里选用 Q345R 钢板。2.2.3 封头的结构及选材 对于封头的选择，球形封头是最理想的结构形式，但缺点突出深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大；而碟形封头受力状态不佳，平板封头厚度大，耗材多且笨重。椭圆形封头吸取了球形封头受力好和蝶形封头深度浅的优点，其封头壁厚近似等于筒体壁厚,这样筒体和封头就可采用同样厚度的钢板来制造。这不仅可以给选材带来方便,也便于筒体和封头的焊接。封头的材料选用和筒体一样的 Q345R 钢板。选取的椭圆形封头为：表 2-1 椭圆形封头参数 精品 精品 公称直径iD/mm 总深度 H/mm 内表面积 A/m2 容积封V/m3 1700 450 3.2662 0.6999 3.设计计算 3.1 筒体壁厚的计算 正常工作：P 乙醇=乙醇 gh=0.79109.81.7=13.16Kpa 水压试验：P 水=水 gh=1.0109.81.7=16.66Kpa 因为 P 水 P 乙醇，所以用 P 水进行比较 又因为 P 水60100 181 181 167 150 137 123 假设厚度范围在 616 mm，则 Q345R 在 50下其许用应力 t189MPa 容器筒体采用双面对接焊缝，100%无损探伤,所以焊接接头系数为=1.00。筒体计算厚度公式 7.231.6-1189217001.6-2cticpDpmm （2-1）mm7.23在mm166之间，故假设是成立的。式中 cP容器计算压力，MPa；iD圆筒内直径，mm；t容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa；圆筒的焊接接头系数 考虑介质腐蚀，计算厚度的基础上，增加腐蚀裕度2C。乙醇属轻度腐蚀，取2C=1.0 所以筒体的设计厚度为 2-2CpDpcticd=7.23+1=8.23mm 因压力容器常用钢板的负偏差均为-0.3，即 取1C=0.3。所以，9.431Cdnmm 将壁厚圆整到钢板规格系列，圆整后取名义厚度 10mm，因此罐体可以采用 10 mm 的 Q345R 制作。3.2 封头壁厚的计算 cticpDp0.5-2 k，因封头为标准椭圆形封头，取 k=1 故封头的设计厚度为：7.2111.60.5-1189217001.60.5-2 2CpDpcticd 8.211Cdnmm 将壁厚圆整到钢板规格系列，圆整后取名义厚度 10mm，因此封头可以采用 10 mm 的 Q345R 制作。3.3 压力试验 采用水压试验，液压试验时水温不低于 5，外壳应保持干燥。设备充满水后，待壁温大致相等时，缓精品 精品 慢升压到规定试验压力，稳压 30min，然后将压力降低到设计压力，保持 30min 以检查有无损坏，有无宏观变形，有无泄漏及微量渗透。水压试验后及时排水，用压缩空气及其它惰性气体，将容器内表面吹干。3.3.1 确定水压试验的压力试验值 根据 GB150 标准的规定，液压试验时 tTPP25.1 （2-5）其中TP试验压力，MPa；P设计压力，MPa；、t分别为液压试验温度和设计温度下壳壁材料的许用应力，MPa。所以 2189/1891.61.25TPMPa 3.3.2 计算水压试验时器壁应力值 试验时筒体的应力为：eeiTTDP2)(2-6)有效厚度mmCCne8.713.00121，所以MPaDPeeiTT196.408.72)8.70017(22)(3.3.3 强度校核 在 GB 150钢制压力容器 3中，Q345R 的许用应力见表 2-3。表 3-2 压力容器用 16MnR 钢板的许用应力 钢号 钢板标准 使用状态 厚度 mm 常温强度指标 在下列温度()下的需用应力/MPa b MPa s MPa 20 100 150 Q345R GB713 热轧，正火 316 510 345 189 189 189 1636 500 325 185 185 183 3660 490 315 181 181 173 查 表2-1可 知10mm的Q345钢 板 的 常 温 强 度 指 标345sMPa。所 以精品 精品 MPal5.31015439.0Re9.0，则lTRe9.0，筒体应力小于水压试验校核应力，所以水压试验满足试验要求。4.支座设计 4.1 支座的选取 卧式容器支座有圈座、支承式支座和鞍式支座三种。支承式支座结构简单，但其反力给壳体造成很大的局部应力，故只适应于小型设备；圈座不尽对圆筒壳具有加强作用，且当支座多于两个时较鞍座受力好，真空容器或壁厚的容器可以采用圈座；对于换热器、卧式容器等，则大多采用鞍式支座，鞍座的结构和尺寸，除特殊情况需另外设计外，一般可根据设备的公称直径和重量选用标准鞍座。我国标准为 JB/T 4712.12007容器支座 第一部分：鞍式支座 5。鞍式支座分为轻型(A)和重型(B)，每种形式又分为固定式（F）和滑动式（S），直径 1000 mm 以上的，轻型鞍座就即可，为保证容器的热胀冷缩的位移要求，F 型和 S 型应总是配对使用。所以本设计选择轻型鞍座，固定式和滑动式各一个。精品 精品 4.2 鞍座的计算 为确定鞍座的型号，需粗略计算鞍座的负荷。贮罐总质量：43212mmmmm 4.2.1 筒体质量 根据mmmmDi01,1700n的筒节，kgLDmni22514.1085.710106.01.714.333-1 4.2.2 封头质量 根据mmmmDi01,1700n，查标准 JB/T25198-2010压力容器封头表 C-2EHA 椭圆形封头质量，可知，kgm251.62 4.2.3 充液质量 因为水乙醇，所以充液质量为水质量 Vm 3 （3-2）于是13500kg15101.09.03-3Vm 4.2.4 附件质量 人孔质量约300kg，其他接口管总重约100kg,则4m=400kg 设备总质量：kgmmmmm16917.440013500251.622.51424321 每个鞍座的负荷 2mgQ=83KN82895.26N28.916917.4 由此查 JB4712.1-2007 容器支座，选取轻型鞍式支座，焊制为 A,包角为 120，有垫板的鞍座。查JB4712.1-2007 表 6 得鞍座结构尺寸如下表 3-1：表 4-1：鞍式支座结构尺寸 公称直径 iD 1700 腹板 2 8 垫板 b 390 允许载荷 Q/kN 275 筋板 275 4 8 鞍座高度 h 250 b 170 e 70 精品 精品 底板 1200 b 240 螺栓间距 1040 b 200 3 8 螺孔/孔长 D/l 24/40 12 垫板 弧长 1990 鞍座质量 Kg 122 4.3 安装位置 一般 A 的尺寸不会超过 0.2L，最好使 A 0.5 mR（mR为筒体平均半径）根据标准椭圆封头2-2ihHD，得mmDHhi251700/4-4504 所以1210)2(2.00.2hLLAmm 855210217002,0.5nimmRRRA mmRAm5427.8555.05.0 取mmA420 两支座中心线间距 L=L-2A=6000-2 420=5160 鞍座标记为：FATJB170020074712.1/鞍座 SATJB170020074712.1/鞍座 4.4 鞍座应力校核（详见附录-1 SW6 计算说明书鞍座处圆通应力分析）鞍座垫板宽度na56.1RbW；鞍座垫板包角12 横截面最低点处的周向应力：552 kK Fbere-1.19815 MPa 鞍座边角处的周向应力：L/Rm8 时,62622412 FbK FRLeremere-20.2579 MPa 鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力：L/Rm8 时,2em62e6124LFRKbF-32.3179 MPa 应力校核：|5|t=189 MPa 合格|6|1.25 t=236.25 MPa 合格 精品 精品|6|1.25 t=236.25 MPa 合格 5 人孔的设计 5.1 人孔的选取 本次设计根据储罐是在常温及设计压力为 1.6MPa 的条件下工作，人孔标准按公称压力为 1.6MPa 的等级选取，根据人孔设计标准200582151/THG钢制人孔和手孔，选取2.5NPMPa，公称直径450NDmm，MFM 型密封面，型材料，回转盖带颈对焊法兰人孔。标记为：人孔 MFM0222.35-IIIsBWCM B 2.5450 200521518/THG 其中垫片材料：金属带材料为 0Cr18Ni9、非金属带材料为柔性石墨带、内环材料为 0Cr18Ni9 标记为:20610/THG缠绕垫 B 2.5450 0222 精品 精品 表 5-1：人孔结构尺寸 密封面型式 公称压力PN 公称直径DN dwS d D D1 H1 H2 b MFM 2.5 450 48012 456 670 600 250 126 42 b1 b2 A B L d0 螺柱 螺母 螺柱 总质量 数量 直径长度 41 46 375 175 250 24 20 40 M332170 245 人孔位置的确定：去人孔中心线距筒体左端顶部距离 L=4000mm 5.2 人孔补强的计算 表 5-2 允许不另行补强的最大开孔直径 mm 接管公称外径 25 32 38 45 48 57 65 76 89 最小壁厚 3.5 4.0 5.0 6.0 5.2.1 补强设计方法判别 开孔直径 mmDdi850217002 满足等面积补强的条件，所以采用等面积法进行补强计算。5.2.2 开孔所需补强面积（A）所以开孔所需补强面积为:(人孔与筒体材料相同取rf=1)233117.23584)1(2mmfdAret 5.2.3 补强范围（1）有效宽带（B）精品 精品 maxmmdBmmdBntn5022121024582216945822取二者中的较大值，故mmB169（2）外侧有效补强高度（1h）min1hmmmmdnt376126250 4.135712845接管实际外伸高度：取二者中的较小值，故mmh135.741（3）内侧有效补强高度（2h）min2hmmmmdnt04.135712845接管实际内伸高度 所以mmh02 5.2.4 有效补强范围内的补强面积（eA）（1）封头多余金属面积 1A 21679mm7.21-8.7458-916-1-2-reetefdBA （2）接管多余金属面积 2A 接管计算厚度 mmpDpctict1.951.6-118924581.6-2 22212129801.95-10.774.1352-2-2mmfChfhArtetrtet （3）接管区焊缝金属面积 3A（焊角取 6.0mm）因此，22312 6362Amm 根据有效补强面积公式:23212014361298679mmAAAAe 5.2.5孔补强圈的选取 根据接管公称直径mmdN450，参照补强圈标准 JB/T 47362002 取补强圈外径mmD7602，因2916DmmB，所以补强圈在有效补强范围内。精品 精品 由于AAe，故需要另加补强，其补强面积为：2412972014-3311-mmAAAe 补强圈技术厚度为：4.3465-7601297-124DDAnmm 考虑腐蚀裕量和钢板负偏差并经圆整，取补强圈名义厚度为 6mm 即可。但为了便于备料，也可取 10mm与筒体等厚度，材料与壳体一样即：2002-4736 JB/T 1612804MnRDdN 6 接口管的设计 6.1 各接管位置的确定 两相邻开孔中心的间距应不小于两孔枝晶质和的两倍，即 L2（DN+DM）上部：从罐体左侧至右侧依次为进料口、人孔、方空口 进料管中心线与人孔中心线间的距离：精品 精品 取 L1=1500mm，L12（40+450）,符合要求；放空管中心线与人孔中心线间的距离:取 L2=1000mm，L22（20+450）,符合要求；下部：从罐体左侧至罐体右侧依次为排污管及出料管 排污管中心线与进料管心线间的距离：取 L3=500mm，L32（40+100）,符合要求；出料管中心线与放空管中心线间的距离：取 L4=500mm，L42（480+20）,符合要求；6.2 乙醇进口管及法兰的设计 进料管公称直径 DN=40，外径为 45mm（B 系列），选用 GB8163 型号的钢管，材料为 20 号钢，其数据如下表：表 6-1 乙醇进口管尺寸 公称通径（mm）外径（mm）壁厚（mm）外伸端长度（mm）40 45 4 150 根据 HG/T20592-20635 法兰选用带颈对焊法兰（WN）连接面形式 M，公称压力 PN=16 的法兰如表 6-2 表 6-2 进料管法兰尺寸 公 称直径 钢 管外径 法 兰外径 螺栓孔中心圆直径 螺栓孔直径 螺栓孔数量 螺纹 法 兰厚度 法 兰高度 法兰理论重量 法 兰颈 N 法兰颈厚度 法 兰颈 R 40 45 150 110 18 4 M16 18 45 2.0kg 64 2.6 6 因为管的公称直径较小，所以不必补强。6.3 乙醇出料口管及法兰的设计 出口管公称直径 DN=80，外径为 89mm（B 系列），选用 GB8163 型号的钢管，材料为 20 号钢，其数据如下表：表 6-3 乙醇出料管尺寸 公称通径（mm）外径（mm）壁厚（mm）外伸端长度（mm）精品 精品 80 89 4 150 根据 HG/T20592-20635 法兰选用带颈对焊法兰（WN）连接面形式 M，公称压力 PN=16 的法兰如表 6-4 表 6-4 出料管法兰尺寸 公 称直径 钢 管外径 法 兰外径 螺栓孔中心圆直径 螺栓孔直径 螺栓孔数量 螺纹 法 兰厚度 法 兰高度 法兰理论重量 法 兰颈 N 法兰颈厚度 法 兰颈 R 80 89 200 160 18 8 M16 24 58 5.0kg 105 3.2 8 出料管补强参照人孔补强设计由 SW6 得（详见附录-2 出料管补强计算说明书）A=614mm2，A1=122 mm2,A2=60 mm2，A3=10 mm2 Ae=A1+A2+A3=192 mm2A,需补强面积 A4=A-Ae=422 mm2，参照补强圈标准 JB/T 47362002 取补强圈外径 D=180mm,取厚度 10mm 6.4 放空口及法兰的设计 放空口公称直径 DN=20，外径为 25mm（B 系列），选用 GB8163 型号的钢管，材料为 20 号钢，其数据如下表：表 6-5 乙醇进口管尺寸 公称通径（mm）外径（mm）壁厚（mm）外伸端长度（mm）20 25 3.5 150 根据 HG/T20592-20635 法兰选用带颈对焊法兰（WN）连接面形式 M，公称压力 PN=16 的法兰如表 6-5 表 6-5 进料管法兰尺寸 公 称直径 钢 管外径 法 兰外径 螺栓孔中心圆直径 螺栓孔直径 螺栓孔数量 螺纹 法 兰厚度 法 兰高度 法兰理论重量 法 兰颈 N 法兰颈厚度 法 兰颈 R 20 25 105 75 14 4 M12 18 40 1.0kg 40 2.3 4 因为管的公称直径较小，所以不必补强。6.5 排污口及法兰的设计 出口管公称直径 DN=100，外径为 108mm（B 系列），选用 GB8163 型号的钢管，材料为 20 号钢，其数精品 精品 据如下表：表 6-6 乙醇出料管尺寸 公称通径（mm）外径（mm）壁厚（mm）外伸端长度（mm）100 108 4 200 根据 HG/T20592-20635 法兰选用带颈对焊法兰（WN）连接面形式 M，公称压力 PN=16 的法兰如表 6-7 表 6-7 出料管法兰尺寸 公 称直径 钢 管外径 法 兰外径 螺栓孔中心圆直径 螺栓孔直径 螺栓孔数量 螺纹 法 兰厚度 法 兰高度 法兰理论重量 法 兰颈 N 法兰颈厚度 法 兰颈 R 100 108 235 190 22 8 M20 24 65 6.5kg 134 3.6 8 出料管补强参照人孔补强设计由 SW6 得（详见附录-3 排污口管补强计算说明书）A=753mm2，A1=151mm2,A2=60 mm2，A3=10 mm2 Ae=A1+A2+A3=221 mm2A,需补强面积A4=A-Ae=532 mm2，参照补强圈标准JB/T 47362002取补强圈外径D=210mm,取厚度10mm表 5-14 凹凸面法兰用 MFM 型垫片尺寸表 符号 管口名称 垫片厚度 公称直径 内径 D1 外径 D2 A1 液氯进口 1.5 50 61 87 A2 安全阀口 1.5 50 61 87 A5 空气进口 1.5 50 61 87 A6 空气出口 1.5 50 61 87 A7 压力表口 1.5 25 34 57 A8 液位计口 1.5 20 27 50 A3 液氯出口 1.5 50 61 87 6.6 液面计接管及法兰设计 由于磁性浮子液位计无盲区，功能齐全，且密封性好，测量显示部分不与介质直接接触，防泄漏和适用于高压、高温、耐腐蚀的场合，显示清晰、测量范围大，安装简单，可靠性高，所以选用磁性浮子液位计。液位计法兰的选用必须用带颈对焊法兰。精品 精品 液位计必须安装在最高液面以上 图 6-1 最高液面分析 由试差法2229.0360-2.2.iiiiiRRCosRSinRR 得o90 计算可得最高液面距离筒体中心线 mmCosRhi60145cos1700/22.液位计选用的等级压力为 1.6MPa，按其规格安装在距离筒体中心线约 650mm 处.查表得：表 6-8 液位计尺寸 公称通径（mm）外径（mm）壁厚（mm）外伸端长度（mm）20 25 3.5 150 根据 HG/T20592-20635 法兰选用带颈对焊法兰（WN）连接面形式 M，公称压力 PN=16 的法兰如表 6-9 表 6-9 液位计管法兰尺寸 公 称直径 钢 管外径 法 兰外径 螺栓孔中心圆直径 螺栓孔直径 螺栓孔数量 螺纹 法 兰厚度 法 兰高度 法兰理论重量 法 兰颈 N 法兰颈厚度 法 兰颈 R 20 25 105 75 14 4 M12 18 40 1.0kg 40 2.3 4 因为管的公称直径较小，所以不必补强。根据 HG/T2742-1995 查得安装中心矩 L 取 800mm.表 6-10 自动液位计管尺寸 公称通径（mm）外径（mm）壁厚（mm）外伸端长度（mm）40 45 4 150 根据 HG/T20592-20635 法兰选用带颈对焊法兰（WN）连接面形式 M，公称压力 PN=16 的法兰如表 6-11 表 6-11 自动液位计管管法兰尺寸 精品 精品 公 称直径 钢 管外径 法 兰外径 螺栓孔中心圆直径 螺栓孔直径 螺栓孔数量 螺纹 法 兰厚度 法 兰高度 法兰理论重量 法 兰颈 N 法兰颈厚度 法 兰颈 R 40 45 150 110 18 4 M16 18 45 2.0kg 64 2.6 6 因为管的公称直径较小，所以不必补强。根据 HG/T2742-1995 查得安装中心矩 L 取 500mm。6.7 法兰垫片的选择 由于等级压力 1.6MPa，故选用四氟板垫片，其耐腐蚀，耐高温，密封性好，耐磨。根据 HG/T 20606-2009非金属平垫片得：表 6-12 凹凸面法兰用 MFM 型垫片尺寸表 符号 管口名称 垫片厚度 公称直径 内径 D1 外径 D2 A 乙醇进口 1.5 40 61 75 B 放空口 1.5 20 36 50 C 乙醇出口 1.5 80 106 120 D 排污口 1.5 100 129 149 LG12 液位计口 1.5 20 36 50 LT12 自动液位计口 1.5 40 61 75 M 人孔 1.5 450 523 497 精品 精品 7 焊接接头的设计 7.1 筒体与封头的焊接接头 封头与圆筒连接的环向接头采用 A 类焊缝。纵、环焊缝必须采用对接接头，坡口形式选 X 型。焊接方法：采用自动埋弧焊，生产效率高，焊接速度快，生产效率比手工电弧焊提高 5-10 倍；焊接质量高而且稳定；节省材料和电能消耗；改善劳动条件，降低劳动强度。选用自动环缝焊接机，接焊接设备结构合理，操作简便，自动化程度高，采用变频器无级调速装置进行调速，调速范围宽，精度高，还可用于切割，打磨、装配、检测、喷漆等工序，是储气罐焊接的首选设备.其中 X 型坡口焊接方式如下图（c）下：7.2 接管与筒体的焊接接头 所设的接管都为不带补强圈的插入式接管，接管插入壳体，接管与壳体间的焊接分全焊透和部分焊头两种，因为壳体厚度在 425mm、接管厚度大于等于 0.5 倍壳体厚度，液氯属于高毒性介质，所以选择全焊透工艺，坡口为oo550，如图：精品 精品 图 7-1 全焊透焊接 7.3 人孔与筒体的焊接接头 对于人孔、补强圈和和筒体的接头选用 D 类接头形式，如图 图 7-2 D 类接头 7.5 焊缝的检验 对焊接接头进行必要的检验是保证焊接质量的重要措施。因此，工件焊完后应根据产品技术要求对焊缝进行相应的检验，凡不符合技术要求所允许的缺陷，需及时进行返修。焊缝主要是检验焊缝的外观成型质量,检验内容一般为焊脚高度,咬边,焊接变形,焊瘤,弧坑,焊缝直度等 当然还有焊缝的内在质量,如夹渣,气孔,未焊透,裂纹,未熔合等。7.6 外观质量检查 外观检查一般以肉眼观察为主，有时用 5-20 倍的放大镜进行观察，主要检测焊接接头的形状和尺寸，检测过程中可使用标准样板和量规。目视检测工作容易、直观、方便、效率高。因此，应对焊接结构的所有可见焊缝进行目视检测。对于结构庞大，焊缝种类或形式较多的焊接结构，逐次检查。检测的项目：（1）焊后清理质量 所有焊缝及其边缘，应无焊渣、飞溅及阻碍外观检查附着物。（2）焊接缺陷检验 在整条焊缝和热影响区附近应无裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿等缺陷，气孔、咬边应符合有关标准规定。精品 精品（3）几何形状检查 重点检查焊缝与母材连接处及焊缝形状和尺寸急剧变化部位。（4）焊接的伤痕补焊 重点检查装配拉筋板拆除的部位，勾钉吊卡焊接的部位、母材引弧部位、母材机械划伤部位等。表 7-1 对接焊缝外观质量检验项目和要求 序号 项目 说明、图示 质量等级 焊缝类型 A B C D 1 表面气孔 1 不允许 可视面不允许，非可视面允许单个小的气孔，气孔直径0.25t1.5。2 3 2 飞溅（焊滴附着）1 不允许 可视面不允许有飞溅，非可视面在10050范围内，1以上的飞溅数量不超过一个。2 3 3 裂纹 在焊缝金属和热影响区内的裂纹 1 不允许 2 3 4 弧坑缩孔 1 不允许 2 不允许 1）0.5t3之间，弧坑深度 h0.2；2）t3，弧坑深度h0.1t2。精品 精品 8 设计小结 两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程.”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义.我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础.通过这次课程设计，本人在多方面都有所提高。通过这次课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次化工容器设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了化工容器设计等课程所学的内容，掌握化工容器设计的方法和步骤，掌握化工容器设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定设计步骤，了解了化工容器的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计化工容器的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。精品 精品 9 附录 附录一 SW6 计算说明书 钢制卧式容器 计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 计 算 条 件 简 图 设计压力 p 1.6 MPa 设计温度 t 50 筒体材料名称 Q345R 封头材料名称 Q345R 封头型式 椭圆形 筒体内直径 Di 1700 mm 筒体长度 L 6000 mm 筒体名义厚度 n 10 mm 支座垫板名义厚度 rn 8 mm 筒体厚度附加量 C 1.3 mm 腐蚀裕量 C1 1 mm 筒体焊接接头系数 1 封头名义厚度 hn 10 mm 封头厚度附加量 Ch 1.3 mm 鞍座材料名称 Q235-B 鞍座宽度 b 200 mm 鞍座包角 120 支座形心至封头切线距离 A 445 mm 鞍座高度 H 250 mm 地震烈度 低于七 度 精品 精品 内压圆筒校核 计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 计算所依据的标准 GB 150.3-2011 计算条件 筒体简图 计算压力 Pc 1.60 MPa 设计温度 t 50.00 C 内径 Di 1700.00 mm 材料 Q345R (板材)试 验 温 度 许 用 应 力 189.00 MPa 设 计 温 度 许 用 应 力 189.00 MPa 试验温度下屈服点 s 345.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.30 mm 腐蚀裕量 C2 1.00 mm 焊接接头系数 1.00 厚度及重量计算 计算厚度 =P DPcitc2=7.23 mm 有效厚度 e=n-C1-C2=8.70 mm 名义厚度 n=10.00 mm 重量 2530.20 Kg 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验 试验压力值 PT=1.25P t=2.0000 (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过 的应力水平 T T 0.90 s=310.50 MPa 试验压力下 圆筒的应力 T=pDTiee.().2=196.40 MPa 校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 Pw=2etie()D=1.92462 MPa 设计温度下计算应力 t=PDciee()2=157.12 MPa t 189.00 MPa 校核条件 t t 结论 合格 精品 精品 左封头计算 计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 计算所依据的标准 GB 150.3-2011 计算条件 椭圆封头简图 计算压力 Pc 1.60 MPa 设计温度 t 50.00 C 内径 Di 1700.00 mm 曲面深度 hi 425.00 mm 材料 Q345R (板材)设 计 温 度 许 用 应 力 t 189.00 MPa 试 验 温 度 许 用 应 力 189.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.30 mm 腐蚀裕量 C2 1.00 mm 焊接接头系数 1.00 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验 试验压力值 PT=1.25Pct=2.0000 (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过的应力t T 0.90 s=310.50 MPa 试验压力下封头的应力 T=.2)5.0.(eeiTKDp=195.90 MPa 校核条件 T T 校核结果 合格 厚度及重量计算 形状系数 K=2ii2261hD=1.0000 计算厚度 h=KP DPcitc20 5.=7.21 mm 有效厚度 eh=nh-C1-C2=8.70 mm 最小厚度 min=3.00 mm 名义厚度 nh=10.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量 251.62 Kg 压 力 计 算 最大允许工作压力 Pw=20 5.teieKD=1.92953 MPa 结论 合格 精品 精品 右封头计算 计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 计算所依据的标准 GB 150.3-2011 计算条件 椭圆封头简图 计算压力 Pc 1.60 MPa 设计温度 t 50.00 C 内径 Di 1700.00 mm 曲面深度 hi 425.00 mm 材料 Q345R (板材)设 计 温 度 许 用 应 力 t 189.00 MPa 试 验 温 度 许 用 应 力 189.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.30 mm 腐蚀裕量 C2 1.00 mm 焊接接头系数 1.00 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验 试验压力值 PT=1.25Pct=2.0000 (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过的应力t T 0.90 s=310.50 MPa 试验压力下封头的应力 T=.2)5.0.(eeiTKDp=195.90 MPa 校核条件 T T 校核结果 合格 厚度及重量计算 形状系数 K=2ii2261hD=1.0000 计算厚度 h=KP DPcitc20 5.=7.21 mm 有效厚度 eh=nh-C1-C2=8.70 mm 最小厚度 min=3.00 mm 名义厚度 nh=10.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量 251.62 Kg 压 力 计 算 最大允许工作压力 Pw=20 5.teieKD=1.92953 MPa 结论