2022年课程设计任务书 .pdf

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1、中北大学课 程 设 计 说 明 书学生：学 号：学院：机械工程与自动化学院专业：过程装备与控制工程题目：25M3液化石油气储罐设计指导教师：职称 : 2013年 06 月 22 日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 26 页中北大学课程设计任务书2012/2013 学年第二学期学院：机械工程与自动化学院专业：过程装备与控制工程学生姓 名：学 号：课程设计题目：25M3液化石油气储罐设计起迄 日期：06 月 08 日06 月 22 日课程设计地点：校内指导 教师：系主任：下达任务书日期: 2013年 06 月 08 日精选学习

2、资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 26 页课 程 设 计 任 务 书1设计目的：1)使用国家最新压力容器标准、标准进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。2)掌握查阅、综合分析文献资料的能力， 进行设计方法和方案的可行性研究和论证。3)掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握电脑操作和专业软件的使用。4)掌握工程图纸的电脑绘图。2设计内容和要求包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等：1原始数据设计条件表序号项目数值单 位备注1 名称液化石油气储罐2 用途液化石油气储配站3 最高工作压力MPa 由介质温度

3、确定4 工作温度-20 48 5 公称容积 Vg10/20/25/40/50 M3 6 工作压力波动情况可不考虑7 装量系数 ( V) 8 工作介质液化石油气易燃9 使用地点室外10 安装与地基要求11 其它要求管口表接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称a 32 HG22592-1997 MFM 液位计接口b 80 HG22592-1997 MFM 放气管c 500 HG/T21514-2005 MFM 人孔d 80 HG22592-1997 MFM 安全阀接口e 80 HG22592-1997 MFM 排污管f 80 HG22592-1997 MFM 液相出口管g 80 HG22

4、592-1997 MFM 液相回流管h 80 HG22592-1997 MFM 液相进口管i 80 HG22592-1997 MFM 气相管j 20 HG22592-1997 MFM 压力表接口k 20 HG22592-1997 MFM 温度计接口精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 26 页课 程 设 计 任 务 书2设计内容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；5编制设计说明书。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：1设计说明书：主要内容包括

5、：封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等；2总装配图设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸采用电脑绘制。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 26 页课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1 国家质量技术监督局， GB150-1998钢制压力容器，中国标准出版社， 1998 2 国家质量技术监督局， 压力容器安全技术监察规程 ，中国劳动社会保障出版社，19

6、99 3 全国化工设备设计技术中心站， 化工设备图样技术要求 ，2000，11 4 郑津洋、董其伍、桑芝富， 过程设备设计，化学工业出版社， 2001 5 黄振仁、魏新利，过程装备成套技术设计指南 ，化学工业出版社， 2002 6 国家医药管理局上海医药设计院， 化工工艺设计手册 ，化学工业出版社， 1996 7 蔡纪宁主编，化工设备机械基础课程设计指导书 ，化学工业出版社， 2003 年5设计成果形式及要求：1完成课程设计说明书一份；2草图一张 A1图纸一张3总装配图一张 (A1 图纸一张 ) ；6工作计划及进度：2013 年 06 月 08 日：布置任务、查阅资料并确定设计方法和步骤 06

7、月 11 日06 月 15 日：机械设计计算强度计算与校核及技术条件编制06 月 15 日06 月 20 日：设计图纸绘制草图和装配图06 月 20 日06 月 22 日：撰写设计说明书06 月 23 日：答辩及成绩评定系主任审查意见：签字：年月日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 26 页一 工艺设计1液化石油气成分确定及其分析组成成分异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戊烷正戊烷各种成分百分数 %温度饱和蒸气压力 MPa异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戊烷正戊烷-25 0 -20 0 0 0 20 0 50 0 7 从表 1.2 中

8、可以看出，温度从50降到 -25时，各成分的饱和蒸气压力下降得厉害。据此推断。在低温状态下，由饱和蒸气压力引起的应力水平不会很高。根据道尔顿分压定律， 不难计算出各温度下液化石油气中各成分的饱和蒸气分压表1.3温度饱和蒸气压力 MPa精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 26 页异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戊烷正戊烷-25 0 -20 0 0300114 0 0 20 0 50 0 根据表 1.3 可算出各温度下液化石油气饱和蒸气压力表1.4温度-25 -20 0 20 50 压力MPa014801 液化石油气储配站工作温度为

9、-20-48,介质易燃易爆 ,为安全起见,设计温度应有一定富裕量,故,设计温度 t=50的饱和蒸气压力高于50异丁烷的饱和蒸气压力时,无保冷设施,取 50时,有 P异丁烷(0.67)P液化气(1.26041)P丙烷参考有关资料 ,石油液化气密度为500-600kg/m3,取其密度为580kg/m3,W=Vt精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 26 页二、机械设计1、筒体和封头的设计所设计压力容器承受内压，且Pc=1.947MPa25m3,而且比较接近 ,故结构设计合理三、结构设计1、液柱静压力卧式容器的最高储存液体高度为筒体

10、直径,故 P(静)max而 P静 max/Pc=11.368/1947=0.06%5%,静压力可忽略介质液化石油气易燃易爆，有一定的腐蚀性，存放温度为-20-48，最大工作压力为P 丙烷 0=1.77MPa 。依据 GB150-2011表二，选用 Q345R 为筒体材料16MnR 归于 Q345R , 材料标准仍采用16MnR 。钢材标准为GB713低合金钢，初选厚度为3-16mm ，最低冲击试验温度为-20，热轧处理， t=170MPa t=2-PcPcDi对于低碳合金钢 ,腐蚀裕度 C21mm,取 C2=2mm钢材厚度负偏差不大于 0.25,且不超过名义厚度6%时 C1=0 = +C=d1

11、4.81mm 1=+=ndC14.81mm 圆整后 n=15mm, t不变对于封头，为保证良好的焊接工艺，采用与筒体相同的材料，采用标准椭圆封头，其K=1， 取 0.9， ，tc=2-0.5PciKP D=12.76,mm，n=C1+C2+圆整后 n=15mm，与筒体厚度一样 ,选材 Q345R 合适精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 26 页3,接管、法兰、垫片以及螺栓的选择a、接管和法兰的选择液化石油气储罐设置液位计口，空气进口，人孔，安全阀口，排污口，液相出口，液相回流口，液相进口，气相口，压力表口，温度计口。Pc=1

12、.947MPa8精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 26 页四、强度校核用水压进行容器强度的校核设最大应力为许用应力，用压力为2.2MPa 的水进行强度校核，将上述设计好的数据输入强度校核软件，进行校核，从而得出容器设计是否合格,软件校核如下 : 各部分应力校核精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 26 页钢制卧式容器计算单位计算条件简图设计压力pMPa 设计温度t50 筒体材料名称16MnR( 热轧 )封头材料名称16MnR( 热轧 )封头型式椭圆形筒

13、体内直径Di2000 mm 筒体长度L 7300 mm 筒体名义厚度n 15mm支座垫板名义厚度rn10mm 筒体厚度附加量C2mm 腐蚀裕量C12 mm 筒体焊接接头系数封头名义厚度hn15mm 封头厚度附加量Ch2mm 鞍座材料名称Q345鞍座宽度b220mm 鞍座包角120支座形心至封头切线距离A1250mm 鞍座高度H 250mm 地震烈度低于 7度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 26 页内压圆筒校核计算单位计算条件筒体简图计算压力PcMPa 设计温度t C 内径Di20 mm 材料16MnR( 热轧 ) (

14、板材)试验温度许用应力MPa 设计温度许用应力tMPa 试验温度下屈服点sMPa 钢板负偏差C1mm 腐蚀裕量C2mm 焊接接头系数厚度及重量计算计算厚度 =P DPcitc2= mm 有效厚度e =n - C1- C2=13.00mm 名义厚度n =15.00mm 重量5041 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 = MPa 压力试验允许通过的应力水平TT 0.90 s =MPa 试验压力下圆筒的应力T = pDTiee.().2= MPa 校核条件TT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力Pw= 2etie()D= 57MPa 设计温度下计算应力t = PDci

15、ee()2= MPa tMPa 校核条件tt结论合格精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 26 页左封头计算计算单位计算条件椭圆封头简图计算压力Pc1.947 MPa 设计温度t C 内径Di20 mm 曲面高度hi500.00 mm 材料16MnR( 热轧 ) (板材 ) 试验温度许用应力MPa 设计温度许用应力tMPa 钢板负偏差C1mm 腐蚀裕量C2mm 焊接接头系数0 厚度及重量计算形状系数K = 16222Dhii= 计算厚度 = KP DPcitc20 5.= mm 有效厚度e =n - C1- C2=13mm

16、最小厚度min = 4mm 名义厚度n =12.00mm 结论满足最小厚度要求重量486Kg 压力计算最大允许工作压力Pw= 20 5.teieKD=MPa 结论合格精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 26 页右封头计算计算单位计算条件椭圆封头简图计算压力Pc1.947 MPa 设计温度t C 内径Di20 mm 曲面高度hi500 mm 材料16MnR( 正火 ) (板材 ) 试验温度许用应力MPa 设计温度许用应力tMPa 钢板负偏差C1mm 腐蚀裕量C2mm 焊接接头系数厚度及重量计算形状系数K = 16222Dhi

17、i= 计算厚度 = KP DPcitc20 5.= mm 有效厚度e =n - C1- C2=13mm 最小厚度min = 4mm 名义厚度n =15.00mm 结论满足最小厚度要求重量486Kg 压力计算最大允许工作压力Pw= 20 5.teieKD= MPa 结论合格精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 26 页开孔补强计算计算单位接 管: 32计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔设计条件简图计算压力pc1.947MPa 设计温度50壳体型式椭圆形封头壳体材料名称及类型16MnR(

18、热轧) 板材壳体开孔处焊接接头系数壳体内直径Di2000mm 壳体开孔处名义厚度n15mm 壳体厚度负偏差C10mm 壳体腐蚀裕量C22mm 壳体材料许用应力t170MPa 椭圆形封头长短轴之比2接管实际外伸长度100mm 接管实际内伸长度30mm 接管材料16Mn( 热轧 )接管焊接接头系数1名称及类型管材接管腐蚀裕量2mm 补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm 补强圈外径mm 补强圈厚度mm 接管厚度负偏差C1t6mm 补强圈厚度负偏差C1rmm 接管材料许用应力t170MPa 补强圈许用应力tMPa 开孔补强计算壳体计算厚度mm 接管计算厚度tmm 补强圈强度削弱系数frr

19、0接管材料强度削弱系数fr开孔直径d1mm 补强区有效宽度Bmm 接管有效外伸长度h1mm 接管有效内伸长度h2mm 开孔削弱所需的补强面积A1mm2壳体多余金属面积A1mm2接管多余金属面积A21mm2补强区内的焊缝面积A366mm2A1+A2+A3=2mm2 ，大于 A，不需另加补强。补强圈面积A4mm2A-(A1+A2+A3) mm2结论 : 补强满足要求 ,不需另加补强。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 26 页开孔补强计算计算单位接 管: 804计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法,

20、 单 孔设计条件简图计算压力pc1.947MPa 设计温度50壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型16MnR( 热轧) 板材壳体开孔处焊接接头系数壳体内直径Di2000mm 壳体开孔处名义厚度n15mm 壳体厚度负偏差C10mm 壳体腐蚀裕量C22mm 壳体材料许用应力t170MPa 接管实际外伸长度150mm 接管实际内伸长度1900mm 接管材料16Mn( 热轧 )接管焊接接头系数名称及类型管材接管腐蚀裕量2mm 补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm 补强圈外径mm 补强圈厚度mm 接管厚度负偏差C1t2mm 补强圈厚度负偏差C1rmm 接管材料许用应力t170MPa 补强圈许

21、用应力tMPa 开孔补强计算壳体计算厚度1mm 接管计算厚度t0.38mm 补强圈强度削弱系数frr0接管材料强度削弱系数fr开孔直径d84mm 补强区有效宽度B168mm 接管有效外伸长度h1135mm 接管有效内伸长度h235mm 开孔削弱所需的补强面积Amm2壳体多余金属面积A18mm2接管多余金属面积A21458mm2补强区内的焊缝面积A3100mm2A1+A2+A3=16 mm2 ，大于 A，不需另加补强。补强圈面积A4mm2A-(A1+A2+A3) mm2结论 : 补强满足要求 ,不需另加补强。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -

22、-第 25 页，共 26 页开孔补强计算计算单位接 管: 203计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔设计条件简图计算压力pc1.947MPa 设计温度50壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型16MnR( 热轧) 板材壳体开孔处焊接接头系数壳体内直径Di2000mm 壳体开孔处名义厚度n15mm 壳体厚度负偏差C10mm 壳体腐蚀裕量C22mm 壳体材料许用应力t170MPa 接管实际外伸长度100mm 接管实际内伸长度20mm 接管材料16Mn( 热轧 )接管焊接接头系数名称及类型管材接管腐蚀裕量2mm 补强圈材料名称16MnR( 热轧 )凸形封头开孔中心至

23、封头轴线的距离mm 补强圈外径840mm 补强圈厚度16mm 接管厚度负偏差C1tmm 补强圈厚度负偏差C1r0mm 接管材料许用应力t170MPa 补强圈许用应力t170MPa 开孔补强计算壳体计算厚度mm 接管计算厚度t0.25mm 补强圈强度削弱系数frr1接管材料强度削弱系数fr开孔直径d500mm 补强区有效宽度Bmm 接管有效外伸长度h115mm 接管有效内伸长度h215mm 开孔削弱所需的补强面积Amm2壳体多余金属面积A1mm2接管多余金属面积A2mm2补强区内的焊缝面积A386mm2A1+A2+A3= mm2 ，小于 A，需另加补强。补强圈面积A4mm2A-(A1+A2+A3) mm2结论 : 补强满足要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 26 页