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1、 Word 资料 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 1 设计目的 1 使用国家最新压力容器标准 规范进行设计 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 且正确掌握计 算机操作和专业软件的使用 4 掌握工程图纸的计算机绘图 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 Word 资料 1 原始数据 设计条件表 序号项 目数 值单 位备 注 1名 称氮气储罐 2用 途氮气储配站 3最高工作压力2 5MPa由介质温度确定 4工作温度 20 48 5公称
2、容积 Vg 25 M3 6工作压力波动情况可不考虑 7装量系数 V 0 9 8工作介质氮气 9使用地点室外 10安装与地基要求储罐底壁坡度0 01 0 02 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 A80HG20592 1997MFM 物料进管 B80HG T21514 2005MFM 物料出管 C25HG20592 1997MFM 温度计接口 D25HG20592 1997MFM 压力表接口 E80HG20592 1997MFM 放气管口 F80HG20592 1997MFM 安全阀接口 G80HG20592 1997MFM 排污管 M1450HG20592
3、1997MFM 人孔一 M2450HG20592 1997MFM 人孔二 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 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 Word 资料 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 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
4、写采用仿宋体 内容要详尽 图纸 采用计算机绘制 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 4 主要参考文献 Word 资料 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 1999 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
5、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 系主任审查意见 签字 年 月 日 Word 资料 前前 言言 本设计是针对 过程设备设计 这门课程所安排的一次课程设计 是对这 门课程的一次总结 要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计 本设计的物料为氮气 它是一种无色无味气体 氮气作为一种重要的化工 原料 应用广泛于氨氮的生产制造 分子式 N 密度 1 25g L 熔点 63K 沸点 75K 临界温度 126K 氮气通常不易燃烧且不支持燃烧 化学性质很稳定 常 温下
6、很难跟其他物质发生反应 但在高温 高能量条件下可与某些物质发生化 学变化 用来制取对人类有用的新物质 设计基本思路 本设计综合考虑环境条件 介质的理化性质等因素 结合 给定的工艺参数 按容器的选材 壁厚计算 强度核算 附件选择 焊缝标准 的设计顺序 分别对储罐的筒体 封头 接管 管法兰 人孔接管 人孔接管 补强 液位计 鞍座 焊接形式进行了设计和选择 设备的选择大都有相应的 执行标准 设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件 也有一些设 备没有相应标准 则选择合适的非标设备 各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准 这样让设计有章可 循 并考虑到结构方面的要求 合理地进行设计 Wo
7、rd 资料 目 录 1 工艺设计 2 1 1 存储量 2 1 2 设备的选型及轮廓尺寸 2 2 筒体及封头设计 2 2 1 筒体材料设计 2 2 2 圆筒设计 2 2 3 封头厚度 2 3 接管 法兰 垫片和螺栓的选择 2 3 1 接管和法兰 2 3 2 垫片的选择 2 3 3 螺栓 螺柱 的选择 2 4 人孔的设计 2 4 1 人孔的选取 2 4 2 人孔补强圈设计 2 5 容器支座 2 5 1 制作所承受最大载荷 2 5 2 鞍座选择 2 5 3 支座的位置 2 5 4 焊接机构设计 2 6 附件选择 2 7 整体布局 2 8 强度校核 2 结束语 2 参考文献 2 Word 资料 1 工
8、艺设计 1 1 存储量 盛装氮气的压力容器设计存储量 W V t 式中 W 存储量 t 装量系数 V 压力容器容积 t 设计温度下的饱和溶液的密度 t m3 已知压力容器的工作温度是 20 48 取设计温度为 50 设计压力 Pc 2 5MPa 由气体状态方程 PV nRT 得 PM RT 查得 标准状况下氮气的密度 0 1 251 kg m3 设计温度下的密度 0Pc P0 T0 T 26 094 kg m3 根据设计条件 W V t 0 9 25 26 874 604 665kg 1 2 设备的选型及轮廓尺寸 粗略计算内径 L 25m3 2 D 4 i 取 L D 4 得 Di 1996m
9、m 圆整为 2000mm 根据氮气的性质及设计条件 选用卧式椭圆形封头容器 就力学性能而言 半球形封头效果较好 但是冲压工艺较难 不易成型 根据 JB T 4737 1995 选用 EHA 椭圆形封头 公称直径 DN mm 曲面高度 h mm 1 直边高度 h mm 2 内表面积 A m 2 容积 V m 3 2000500504 65011 2043 图 1 1 椭圆形封头 Word 资料 压力容器体积 V 2V 封头 D L 25m3 4 2 i 得 L 7190mm 圆整得 L 7600mm V实 2V封头 L 2 1 2043 22 7 6 26 285m3 2 D 4 i 4 100
10、 5 1 5 符合设计要求 V VV 实 综上所述 筒体的公称直径为 Di 2000mm 长度 L 7600mm 2 筒体及封头设计 2 1 筒体材料设计 设计压力 工作温度 20 48 aMPcP5 2 根据 GB6654 选用 16MnR 热轧钢 2 2 圆筒设计 材料许用应力表得 16MnR 的 163MPa t 16 mm36 由 钢制压力容器的焊接接头系数值 表 选择双面焊对接接头无损检测 比例为 100 所以 1 00 14 8mm c t ic 2P DP 取腐蚀裕度 负偏差mmC2 2 mmC30 0 1 设计厚度 mmC d 8 162 8 14 2 名义厚度mmC dn 1
11、8 1 圆整 根据 钢材标准规格 GB709 88 得 名义厚度为 18mm 检查 没有变化 故取名义厚度 18mm 合适mm n 18 t 2 3 封头厚度 标准椭圆形封头形状系数 k 1 mm P DKP 76 14 c t ic 5 0 2 取腐蚀裕量 负偏差mm2C2 mmC30 0 1 Word 资料 设计厚度 mmC d 06 17 2 名义厚度 mmC dn 18 1 圆整 据 JB T 4737 1995 知 18mm n 检查 没有变化 故取名义厚度 18mm 合适mm n 18 t 3 接管 法兰 垫片和螺栓的选择 3 1 接管和法兰 氮气储罐应设置排污口 物料进口 物料出
12、口 人孔 温度计口 压力表 口 安全阀口 放空口 法兰公称压力取 故取 at MPP5 2 aN MPP0 4 根据 压力容器与化工设备实用手册 a 时 可选接管公称通 aN MPP0 4 径 DN 80mm 根据设计压力 PN 2 5MPa 查 HG T 20592 97 钢制管法兰 表 4 4 选用 PN 2 5MPa 带颈平焊法兰 SO 由介质特性和使用工况 查密封面型式的选用 表 3 0 2 选择密封面型式为凹凸面 MFM 压力等级为 1 0 4 0MPa 接管法 兰材料选用 16MnR 根据各接管公称通径 查表 4 4 得各法兰的尺寸 图 3 1 带颈平焊钢制管法兰 Word 资料
13、表 3 1 法兰尺寸 连接尺寸 法兰内 径 B1 序 号 名称 公 称 通 径 DN 钢管 外 径 B 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 螺栓 Th 法兰 厚度 C 法兰 高度 H 法兰颈 B 系列 坡口 宽度 b 法兰 理论 质量 kg A 物料 进管 8089200160188M1624401189164 86 B 物料 出管 8089200160188M1624401189164 86 C 温度 计口 253210575144M121626452641 03 D 压力 表口 253210575144M121626452641 03 E 放
14、气 管 8089200160188M1624401189164 86 F 安全 阀口 8089200160188M1624401189164 86 G 排污 管 8089200160188M1624401189164 86 接管外径的选用以 B 国内沿用系列 公制管 为准 对于公称压力 0 25 PN 25MPa 的接管 查 压力容器与化工设备实用手册 普通无缝钢管 选材料为 16MnR 对应的管子尺寸如下如表 表 3 2 管子尺寸 序号名称公称直径管子外径数量管口伸 出量 管子壁厚伸长量质 量 kg A 物料进管 808911501 26 B 物料出管 808911501 26 C 温度计管
15、 253212000 244 D 压力表管 253212000 244 E 放气管 808911501 26 F 安全阀管 808911501 26 Word 资料 G 排污管 808911501 26 3 2 垫片的选择 查 钢制管法兰 垫片 紧固件 表 4 0 2 3 凹凸面法兰用 MFM 型垫片尺 寸 根据设计压力为 Pc 1 9184MPa 采用金属包覆垫片 选择法兰的密封面均 采用 MFM 凹凸面密封 金属材料为纯铝板 L3 标准为 GB T 3880 最高工作 温度 200 最大硬度 40HB 填充材料为非石棉纤维橡胶板 代号为 NAS 最 高工作温度为 290 得对应垫片尺寸如表
16、 图 3 2 凹凸面型垫片 表 3 3 垫片尺寸 序号名称公称直径 DN mm 内径 D1 mm 外径 D2 mm 厚度 mm A 物料进管 8061 5823 B 物料出管 801201423 C 温度计接口 251201423 D 压力表接口 2545 5613 E 放气管口 801201423 F 安全阀接口 801201423 G 排污管 801201423 Word 资料 3 3 螺栓 螺柱 的选择 根据密封所需压紧力大小计算螺栓载荷 选择合适的螺柱材料 计算螺栓 直径与个数 按螺纹和螺栓标准确定螺栓尺寸 选择螺栓材料为 Q345 查 钢制管法兰 垫片 紧固件 中表 5 0 07 9 和附录中标 A 0 1 得 螺柱的长度和平垫圈尺寸 图 3 4 双头螺柱 图 3 5 螺母 表 3 4 螺栓及垫圈尺寸 紧固件用平垫圈 mm序号名称 公称直径螺纹螺柱长 d1d2h A 物料进管 80M127513242 5 B 物料出管 80M168517303 C 温度计管 25M1610017303 D 压力表管 25M1610017303 E 放气管 80M1610017303 F 安全
