压力容器课程设计17375.doc
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1、夹套罐设计说明明书学院:山山西大同同大学工工学院专业:材材料成型型及控制制工程(焊焊接)班级:110 材料一一班 姓名:王垠雨雨 指导教教师:魏魏雷目 录录1设计说说明- 1 -1.1设设备用途途- 11 -1.2工工作原理理- 11 -1.3主主要管口口用途- 1 -2设计参参数的选选取- 2 -2.1设设计压力力- 22 -2.2设设计温度度- 22 -2.3材材料的选选择及许许用应力力确定- 2 -2.4焊焊缝系数数- 33 -2.5附附加厚度度- 33 -3几何参参数的确确定- 3 -3.1描描述设备备的总体体结构- 3 -3.2确确定各封封头参数数- 44 -3.3罐罐体高度度及设备
2、备容积- 4 -3.4夹夹套高度度及传热热面积的的计算- 5 -3.5搅搅拌口法法兰尺寸寸的确定定- 66 -3.6窥窥镜规格格的确定定- 66 -3.7其其他法兰兰接口尺尺寸的确确定- 7 -3.7.1蒸汽汽入口和和疏水出出口尺寸寸的确定定- 77 -3.7.2进料料口、出出料口尺尺寸确定定- 88 -3.7.3温度度表、压压力表尺尺寸确定定- 88 -3.7.4安全全阀尺寸寸确定- 9 -4罐体强强度设计计- 110 -4.1罐罐体筒体体内压强强度设计计- 110 -4.2罐罐体封头头内压强强度设计计- 111 -4.3罐罐体筒体体外压稳稳定性设设计- 12 -4.4罐罐体封头头外压稳稳定
3、性设设计- 12 -5夹套强强度设计计- 113 -5.1夹夹套筒体体内压强强度设计计- 113 -5.2夹夹套封头头内压强强度设计计- 114 -6罐体与与夹套连连接处的的剪切强强度设计计- 114 -6.1罐罐体质量量计算- 144 -6.2罐罐体内介介质质量量计算- 144 -6.3罐罐体上法法兰及其其他附属属件质量量计算- 155 -6.4总总负荷计计算- 15 -6.5焊焊缝连接接处环形形面积计计算- 15 -6.6焊焊缝连接接处剪切切应力强强度校核核- 115 -6.7纵纵焊缝校校核- 16 -6.8环环焊缝校校核- 16 -7开孔补补强计算算- 116 -7.1搅搅拌器连连接口补
4、补强面积积计算- 166 -7.2蒸蒸汽入口口补强计计算- 17 -8水压实实验压力力确定- 177 -8.1罐罐体水压压实验校校核- 17 -8.1.1罐体体筒体水水压实验验压力确确定- 17 -8.1.2罐体体封头在在水压实实验压力力下的强强度校核核- 118 -8.1.3罐体体筒体在在水压实实验压力力下的稳稳定性校校核- 18 -8.1.4罐体体封头在在水压实实验压力力下的稳稳定性校校核- 19 -8.2夹夹套水压压实验校校核- 19 -8.2.1夹套套水压实实验压力力确定- 199 -8.2.2夹套套封头在在水压实实验压力力下的强强度校核核- 220 -9支座的的选取- 200 -9.
5、1容容器总质质量的计计算- 20 -9.2支支座选取取- 221 -总结- 22 -焊接工艺艺卡1- 223 -焊接工艺艺卡2- 224 -参考文献献- 225 -1设计说说明1.1设设备用途途压力容器器泛指承承受介质质压力的的密闭容容器。本本次设计计中的压压力容器器是高效效酒精回回收装置置中的夹夹套罐。夹夹套罐由由内外两两个容器器套在一一起构成成,内置置容器是是由竖直直圆筒和和上下两两个椭球球封头组组成的罐罐体。在罐体体的外面面有一个个比罐体体稍大的的夹套容容器,夹夹套下部部是一个个椭球封封头,上上部在适适当高度度采用圆圆弧过渡渡结构与与罐体连连接。在在罐体和和夹套之之间形成成一个约约50m
6、mm左右的的间隔。1.2工工作原理理罐体盛装装酒精溶溶液,罐罐体上部部安装有有搅拌装装置,使使酒精溶溶液在加加热过程程中得到到均匀搅搅拌。在在内置容容器上设设置有进进料口、出出料口、搅搅拌器口口、压力力表口、安安全阀口口、观察察口等工工艺接口口。在夹套上上设置两两个蒸汽汽入口,夹夹套的下下部设有有一个冷冷凝水出出口。蒸蒸汽进入入夹套后后,对罐罐体内的的酒精溶溶液进行行加热,蒸蒸汽冷凝凝成水后后从冷凝凝水出口口流出。1.3主主要管口口用途压力容器器设备上上共开有有11个孔,连连接有不不同的接接管。各各管口的的名称如如表1.1所示:表1.11设备管管口表符号公称尺寸寸用途aDN搅拌器连连接口bDN
7、安全阀口口cDN温度表口口dDN压力表口口eDN安全阀口口fDN蒸汽入口口gDN蒸气入口口hDN窥镜口iDN进料口jDN冷凝水出出口kDN出料口2设计参参数的选选取2.1设设计压力力设计压力力(P):设定的容容器顶部部允许达达到的最最高表压压力,它它与相应应的设计计温度一一起作为为容器的的设计载载荷条件件,其值值不得低低于工作作压力(PPw)。设计压力力P的选取取:当容器上上装有安安全阀时时,P,即取取等于或或略高于于安全阀阀的开启启压力。而而取(1.00511.100Pw)亦成立立。设计压力力 P=这里K取取1.110,罐内内工作压压力0.88MPaa,夹套套工作压压力1.00MPaa罐内设
8、计计压力 PP=1.100.8=00.888MPaa夹套的设设计压力力 P=11.1001.0=11.100MPaa2.2设设计温度度设计温度度:容器在正正常工作作中,在在相应设设计压力力下,壳壳壁或元元件金属属可能达达到的最最高或最最低温度度(指温度度0)。罐内的工工作温度度为1000,夹套套内的操操作温度度为饱和和蒸汽温温度。查查饱和水水蒸气表表可知:,则。夹套的设设计压力力P=1.1110.1197116=111.2216888查表得约约为1883.22。圆整后得得=2000。罐内的设设计温度度取1000,夹套套内的设设计温度度取2000。2.3材材料的选选择及许用应应力确定定此夹套罐罐
9、的材料料选择00Cr118Nii9,选取该号号钢材的的厚度在在4.516mmm之间间。依据钢板板标准GGB42238, 得,此号号钢板在在1000时,在2000时许用用应力为为。2.4焊焊缝系数数焊缝系数数表示由由于焊接接或焊缝缝中可能能存在的的缺陷对对结构原原有强度度的削弱弱的程度度。在本本次设计计中压力力容器为为钢制容容器,且且所有的的焊缝均均采用双面面焊或相相当于双双面焊全全熔透的的对接焊焊缝,和1000%全部无无损检测测,由化化工容器器及设备备简明设设计手册册,查查表可得得焊缝系系数=1.00。2.5附附加厚度度附加厚度度C=钢板负负偏差CC1+腐蚀余余度C22,罐内公公称直径径500
10、0mm,夹套套公称直直径为6000mm。罐体的圆圆筒壳1.955mm,查表得负负偏差为为0.118mmm夹套圆筒筒壳3.155mm,查表得负负偏差为为0.225mmm, 腐蚀蚀裕度取取。所以此次次设计中中的罐体体和夹套套的厚度度附加量量均采用用0.255+1=1.225mmm3几何参参数的确确定3.1描描述设备备的总体体结构夹套罐由由内外两两个容器器套在一一起构成成,内置置容器是是由竖直直圆筒和和上下两两个椭球球封头组组成的罐罐体;在在罐体的的外面有有一个比比罐体稍稍大的夹夹套容器器,夹套套下部是是一个椭椭球封头头,上部部在适当当高度采采用圆弧弧过渡结结构与罐罐体连接接。在罐罐体和夹夹套之间间
11、形成一一个50mmm左右的的间隔。如图3.1所示:图3.11设备结结构简图图3.2确确定各封封头参数数罐体封头头和夹套套封头均均采用标标准椭圆圆形封头头。罐体体的公称称直径为为500mmm,夹套的的公称直直径600mmm。依据标准准封头的的标准JB/T47737-95和化工工容器及及设备简简明设计计手册,可选取封头各参数,如表3.1所示:表3.11罐体封封头参数数公称直径径mm曲面高度度mm直边高度度mm内表面积积容积罐体封头头500125400.33330.02242夹套封头头600150400.46640.033963.3罐罐体高度度及设备备容积罐体总高高度包括括筒体高高度和封封头高度度,
12、圆筒筒体高度度按罐体体直径的的23倍确定定。这里里取罐体体直径的的2倍。圆筒体的的高度式中-圆筒体体高度;Di-罐体体直径罐体的总总高度H= 式中-椭球封封头曲面面高度-椭球球封头的的直边高高度所以圆筒筒体高度度=25000=10000mmm罐体总高高度H=110000+2(1255+40)=13330mmm筒体的容容积=3.141=0.119633筒体封头头的体积积=0.002422。罐的总体体积V=00.19963+20.02442=00.24447每部分高高度如图图3.2所示:h1h2H图3.22罐高示示意图3.4夹夹套高度度及传热面面积的计计算根据酒精精溶液的的高度来来确定夹夹套的高高
13、度,罐罐体酒精精填充系系数按0.8计算。实实际夹套套的焊缝缝高度比比酒精液面面高度低低10220mmm,这里里取10mmm。罐体内酒酒精溶液液的高度度=8733.744mm,由由于在罐罐体和夹夹套之间间形成一一个50mmm左右的的间隔。所所以计算算夹套的的高度是是要加上上这个间间隔的宽宽度。夹套高度度=酒精溶溶液高度度-100+间隔的的宽度=8733-100+500=9113mmm传热面积积按罐体体内表面面积计算算=式中:-筒体表表面积-封头头表面积积=3.140.551=1.5571,=0.3333S=1.5711+20.3333=2.22373.5搅搅拌口法法兰尺寸寸的确定定依据化化工容器
14、器及设备备简明设设计手册册对搅搅拌器进进行选型型。DJ=00.255DN=0.255000=1225mmm,由此可选选桨式直直叶型搅搅拌器,搅搅拌器的的直径为为1255mm,b=(0.10.225)DJ,h=(0.21)DJ,z=2,其中b为搅拌拌器的宽宽度,h为搅拌拌器离底底的高度度,z为桨叶叶数。这里取bb=0.1 DDJ=0.15500=50mmmh=0.2DJJ=0.25500=1000mm依据HGG205593-19997,容器器的设计计压力为为0.888MPPa,选PN=1.00MPaa,公称称直径为为1255mm,所以以法兰可可选全平平面型板板式平焊焊钢管法法兰。查查表的PN=1
15、1.0MMPa,Dn=1255mm,法兰的的数据如如表3.2所示,具具体标注注如图3.3所示:表3.22 PNN=1.0MPPa板式平平焊钢管管法兰尺尺寸公称通径DNmm管子外径Amm连接尺寸寸法兰厚度Cmm法兰内径Bmm法兰理论重量(kg)法兰外径Dmm螺栓孔中圆直径K螺栓孔直直径L mm螺旋孔数数量n螺纹Thh125133250210188M16221355.655图3.33板式平平焊钢制制管法兰兰由于接管管外径等等于1333mm,壁厚厚为4mm,假设设接管长长度为1000mm,所以以接管质质量为1.2272KKg。3.6窥窥镜规格格的确定定依据HGGJ500286的标准准,公称称直径为为
16、1255mm公称压压力为1.00MPaa,且介介质浓度度小于2000时可采采用一般般压力容容器视镜镜,视镜镜的规格格如表3.3所示,各各参数的的示意图图如图3.4所示:表3.33视孔尺尺寸公称直径mm公称压力力MPaDmmmmmmmmHmm螺栓质量(kkg)标准号数量直径碳素钢1251.022519040281058M1614.77HGJ5502869图3.44一般压压力容器器视镜3.7其其他法兰兰接口尺尺寸的确确定3.7.1蒸汽汽入口和和疏水出出口尺寸寸的确定定由于蒸汽汽入口的的DN=40mmm,疏水水出口的的DN=65mmm,依据据HG 205593-19997 板式平平焊钢制制管法兰兰可
17、得蒸蒸汽入口口与疏水水出口的的尺寸如如表3.44所示,由由表可知知蒸汽入入口的外外径为48.3mmm,壁厚厚为3mm,假设设接管长长1000mm,则其其质量为为0.3355KKg,疏水水口的外外径为76.1mmm,壁厚厚为3.55mm, 假设接接管长1000mm,则其其质量为为0.6626KKg。表3.33蒸汽入入口、输输水出口口尺寸参数名称公称通径径 DNNmm管子外径径 Amm连接尺寸寸法兰厚度度C法兰内径径B法兰外径Dmm螺栓孔中心圆圆直径K mmm螺栓孔直直径Lmm螺旋孔数数量n螺纹Thh法兰理论论重量(kg)蒸汽入 口4048.33150110184M161849.552.122疏水
18、出 口6576.11185145184M162077.553.3113.7.2进料料口、出出料口尺尺寸确定定罐体的公公称直径径为5000mm,所以选选定进料料口公称称直径为为80mmm,出料口口公称直直径为880mm,公称称压力为为1.00MPaa,依据据化工工容器及及设备简简明设计计手册,确定进料口、出料口接管外径为89mm,壁厚为4mm,假设接管管长为100mm,则接管质量为0.838kg,再依据HG 20593-1997 板式平焊钢制管法兰,可得进料口出料口其他尺寸如表3.4所示:表3.44进料口口出料口口尺寸参数名称公称通径径 DNN管子外径径 Amm连接尺寸寸法兰厚度度C法兰内径径B
19、法兰外径Dmm螺栓孔中心圆圆直径K mmm螺栓孔直直径Lmm螺旋孔数数量n螺纹Thh法兰理论论重量(kg)进料口8089190150184M1618912.944出料口8089190150184M1618912.9443.7.3温度度表、压压力表尺尺寸确定定依据化化工容器器及设备备简明设设计手册册和HG 205593-19997 板式平平焊钢制制管法兰兰,取取温度表表的公称称直径32mmm,公称称压力为为1.00MPaa,具体参参数见表表3.5所示,由由于压力力表采用用M200X1.5外螺纹纹。压力力表的具具体参数数如表 3.6所示示,由于于温度表表的外径径为38mmm,壁厚厚为3,假设设接管
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