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1、. . .化工设备机械基础课程设计10立方米氮气罐设计系部：化学与环境工程系专业：设备10-6班学号：2010232247姓名： 韩向阳 指导教师：赵宝平时间：2012年12.22-12.31新疆工业高等专科学校课程设计评定意见设计题目： 氮气罐设计 成员姓名： 评定意见：评定成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日化学工程系课程设计任务书 1213学年 第一学期 2012 年 12月 22日专业化工设备维修技术班级设备10-6班课程名称化工设备机械基础设计题目液氮储气罐设计指导教师赵宝平起止时间2012年12.2212.31周数2周设计地点图书馆设计目的：1、综合运用机械设计基础课程及其它先修
2、课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，使理论和生产实际知识密切地结合起来，从而使这些知识得到进一步巩固、加深和扩展。2、学习和掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法，培养学生工程设计能力和分析问题、解决问题的能力。3、对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、机械CAD 技术等机械设计方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平。设计任务或主要技术指标： 1.罐体壁厚的设计 2.封头厚度设计 3.支座的设计 4.人孔的设计 5.人孔强度的补偿 6.接管 设计要求1. 课题介绍2. 布置强度计算3. 强度计算和考虑结构设计4. 检查强度计算结果5. 完成
3、CAD图6. 完成设计说明书7. 交设计说明书 8. 设计答辩。主要参考书及参考资料：1、机械设计基础（第二版） ，邓昭铭、张莹，高等教育出版社，2000年7月2机械设计课程设计指导书 （第二版），罗圣国、李平林。 高等教能出版社，1990年4月。3机械设计课程设计手册，清华大学，吴宗泽，北京科技大学，罗圣国，高等教育出版社。教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 2012年12月摘 要氮气的化学性质很稳定，常温下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。氮气罐，又称氮气瓶，是用来运输、使用氮气的储存设备，耐高压，一般可以存储高压液态
4、氮。 氮气罐的设计主要考虑壁厚、封头、底座、人孔、接管等。其中壁厚、封头设计要考虑设计的厚度、材质和气压试验； 支座设计主要包括罐体质量、封头、液氮质量、附体质量等设计；人口主要考虑开口和补强；接管设计主要包括液氮的进料管、液氮的出料管、压力表口、备用口、安全阀口、排污口的设计.10m氮气罐设计设备设计主要技术指标:设计压力MPa1.1设计温度常温最高工作压力MPa0.8工作温度常温介质名称氮气设备主要材料16MnR设备容积10m管口表:符号公称压力公称尺寸法兰形式密封面形式用途伸出长度氮气出口氮气进口内螺纹压力表口备用口安全阀口排污口见图人孔外螺纹外板口目 录1 罐体壁厚的设计11.1计算厚
5、度11.2校核液压试验强度12 封头厚度设计22.1计算封头厚度22.2校核罐体与封头液压试验强度23 支座的设计33.1罐体质量33.2封头质量33.3液氮质量43.4附体质量54 人孔55 人孔补强65.1确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径65.2确定壳体和接管的实际厚度开孔有效补强宽度B及外侧有效补强高度75.3计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积76 接管86.1 液氮进料86.2 液氮出料管86.3 压力表口86.4 备用口96.5 安全阀口96.6 排污口9致 谢10符号说明11参考资料13.专业资料. . .1 罐体壁厚的设计 根据第8章选材所作的分析，本贮罐主要材质为
6、制作，根据新标准锅炉和压力容器用钢板，则为,由于工作温度按常温计算，则查页表可得： （采用双面焊对接接头,局部无损检测）取 1.1计算厚度 设计厚度： 根据，查表12-9得名义厚度：圆整量=+圆整量圆整后，取名义厚度复验： 故最后取。该氮气罐可用厚的 钢制作。1.2校核水压试验强度 根据式 式中， 则可见；所以液压试验强度足够2 封头厚度设计采用标准的蝶形封头2.1计算封头厚度根据 由表12-9所查，则：圆整后采用 厚的钢板。复验，故最后确定，故该蝶形封头可用11mm厚的钢制作。2.2校核罐体与封头液压试验强度 （）页 因为 所以液压试验强度足够3 支座的设计首先粗略计算支座负荷储罐总质量 罐
7、体质量封头质量液氮质量附件质量3.1罐体质量的筒节3.2封头质量 ，直边 其质量 3.3液氮质量 其中装置系数取0.9 贮罐容积 液氮在常温下的密度为 3.4附体质量人孔质量约为，其他接管质量总和按计算 于是储罐总质量 根据表14-18可选用 ,支承式支座 材料 4 人孔 根据当设备内径时，至少开设1个的人孔，或2个的手孔。 根据储罐的设计温度最高工作压力材质介质以及使用要求等条件，选用公称压力的带颈平焊法兰人孔,人孔公称直径选定为。采用密封型和石棉胶版垫片。人孔各零件名称材质及尺寸见表14-22该水平颈对平焊法兰人孔的标记为人孔 人孔 件号标准号名称数量材料尺寸1筒节1=500102法兰1n
8、（断键）=33垫片1石棉橡胶板=39 =444法兰盖15螺柱206螺母407吊环18转臂1=369垫圈110螺母2级11吊钩112环113无缝钢管1205 人孔补强5.1确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径 由已知条件知，壳体计算厚度。接管计算厚度为 开孔直径为 5.2确定壳体和接管的实际厚度开孔有效补强宽度B及外侧有效补强高度 已知壳体名义厚度，补强部分厚度，接管有效补强宽度为接管内直径+ 接管外侧有效补强高度为5.3计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积 需补强的金属面积为 可作为补强的金属面积为 比较与，所以补强厚度不足够。加补强面积,6 接管6.1 液氮进料 采用无缝钢管(强度验
9、算略)。管的一端切成，伸入储罐内少许。配用图面板是平焊法兰： 法兰 6.2 液氮出料管 采用无缝钢管(强度验算略)。管的一端切成，伸入储罐内少许。配用图面板是平焊法兰： 法兰 6.3 压力表口采用英寸无缝钢管，管内螺纹，伸出长度为。由于壳体开孔满足下述全部要求，所以不需要补强（1）设计压力（2）两相邻开孔中心间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍；（3）接管外径（4）接管最小厚度满足下表要求接管最小厚度接管外径25,32,3845,48最小厚度3.54.0接管外径57,6576,89最小厚度5.06.0配用法兰 ： 法兰 6.4 备用口公称压力为，公称直径为，伸出长度为，采用无
10、缝钢管，采用带颈平焊法兰（）法兰密封面形式采用突面（）配用法兰: 法兰 6.5 安全阀口 公称压力为，公称直径为，伸出长度为，采用无缝钢管，采用带颈平焊法兰（）法兰密封面形式采用突面（）配用法兰: 法兰 6.6 排污口在设备最下端安设一个排污管，管子规格是，管段装有一个与截止阀相配的管法兰： 法兰 序号 名称 指标序号 名称 指标1 设计压力 1.1MPa2 工作温度 常温3 物料名称 液氮4容积 10如CAD所标注：序号图号或标准号名称材料数量1HG 20592法兰SO25-1.61612接管10（GB/T8163)23Q345R封头C=0.5mm10cmQ2345R钢24接管10（GB/T8163)25Q345R罐体9mmQ2345R16HG 20592-97人孔SO-RF500-1.117IB/T4736-2002补强Q2345R18HG
