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1、化工设备课程设计说明书学 生： 马 维 指导教师： 梅 丽 班 级： 2013级6班 专 业： 应用化学 化工原理与化工设备课程设计任务书专业 应用化学 班级 2013级 6班 设计人 一. 设计题目69m3浓硫酸储罐二. 设计要求编制一份设计说明书，主要内容包括：1. 标题页；2. 设计任务书；3. 目录；4. 设计方案简介；5. 储罐设备设计；6. 储罐设备强度设计和结构设计；7. 设计结果概要或设计一览表；8. 对本设计的评述；9. 附图（储罐设备装配图）；10. 参考文献；11. 主要符号说明。三. 设计时间：1周设计基本要求化工设备课程设计是化工设备与机械课程教学中综合性和实践性较强
2、的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。通过课程设计，应该训练学生提高如下几个方面的能力：1. 熟悉查阅文献资料、搜集有关数据、正确选用公式。2. 在兼顾技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设计任务要求，确定储罐设备附件的选择。3. 准确而迅速地进行设备的机械设计计算。4. 用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果。设计基本内容课程设计包括如下内容：1. 设计方案简介：根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有生产现场调查或对现有资料的分析对比，选定适宜的设备附件类型。2. 设备的机械设计计算
3、：包括强度设计和结构设计。3. 设备结构装配详图，按化工设备装配图的要求绘制完成。完整的课程设计报告由说明书和图纸两部分组成。目 录第一部分 设计方案简介V第二部分 储罐设备设计VI2.2设计参数的选择VI2.2.1筒体材料的选择VI2.2.2公称直径的确定VI2.1.3设计压力VI2.1.4设计温度VII2.1.5焊接接头系数VII2.1设备的初步选型及轮廓尺寸的确定VIII2.1.1设备的初步选型VIII2.1.2设备的轮廓尺寸的确定VIII第三部分 储罐设备强度设计和结构设计X3.1储罐的结构设计X3.1.1 封头设计X3.1.2接管与法兰设计XI3.1.3液面计的选择XII3.1.4人
4、孔的结构设计XIII3.1.5螺栓（螺柱）的选择XIII3.1.6垫片的选用XIV3.1.7鞍座设计XIV3.1.8焊接结构设计XVII3.2设备强度设计XIX3.2.1壁厚设计XIX3.2.2设备的应力校核XIX第四部分 设计结果概要或设计一览表XXIII4.1设计材料XXIII4.2设计附件选择XXIII4.3设计尺寸XXIII对本设计的评述XXVI附图（储罐设备装配图）XXVII参考文献XXVIII主要符号说明XXIX第一部分 设计方案简介本设计是针对化工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。本设计的液料为浓硫酸。浓硫酸
5、，俗称坏水，化学分子式为H2SO4，是一种具有高腐蚀性的强矿物酸。常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98%，其密度为1.84gcm-3，其物质的量浓度为18.4molL-1。98%时，熔点：10；沸点：338。硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅”。浓硫酸在浓度高时具有强氧化性，这是它与普通硫酸或普通浓硫酸最大的区别之一。同时它还具有脱水性，强氧化性，强腐蚀性，难挥发性，酸性，稳定性，吸水性等。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
6、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、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、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。第二部分 储罐设备设计2.2设计参数的选择2.2.1筒体材料的选择 根据文献1表1-1并结合实际情况，选用筒体材料为碳素合金钢Q-235C(钢材标准为文献1)。Q-235C适用范围规定如下：容器设计压力；钢板使用温度为0
7、-400；用于壳体时钢板厚度不大于30mm。2.2.2公称直径的确定设筒体直径为D， 筒体长度为L=2D， 选用标准椭圆封头， 则其体积可表示为: 由此可求得，查文献12得标准封头里面没有直径所以粗定。2.1.3设计压力 设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的温度一起作为设计载荷，其值不得低于工作压力。液柱静压力 根据化学化工物性分析手册表3.65查饱和蒸汽压： 工作压力： 设计压力： 计算压力： 2.1.4设计温度设计温度指容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。设计温度 与设计压力一起作为设计载荷条件。设计温度去502.1.5焊接接头系数焊接接头系
8、数是以焊接强度与母材强度之比值表示的。它与焊缝位置焊接方法以及检验等因素有关。文献9中要求受压元件焊缝必须100%无损检测，取系数1.00。设计参数总结如下表1.1表2-1设计数据序号项目数值单位1名称69m3浓硫酸卧式储存槽罐2筒体材料Q-235C3设计压力0.1241MPa4设计温度505公称直径3400mm6充装系数0.97工作介质98%浓硫酸8其他要求100%无损检测2.1设备的初步选型及轮廓尺寸的确定2.1.1设备的初步选型主体结构采用卧式圆柱形储罐筒体采用圆柱形筒体封头采用标准椭圆形封头2.1.2设备的轮廓尺寸的确定 设备容积计算1试算:取D3400mm， 封头的结构尺寸（封头结构
9、如下图1）由，得h=H-Di4=900-850=50 mm查文献2中表B.1 EHA椭圆形封头内表面积、容积，如下表1：查得封头尺寸为:表2-2：EHA椭圆形封头内表面积、容积公称直径DN /mm总深度H /mm内表面积A/容积/340090013.05.6表1查得封头5.6由 得L=7214.3mm圆整得 L=7300mm 则误差计算：，符合要求.工作容积为，最终，取液氨储罐的公称直径DN=3400mm，筒体长度L=7300mm；选取EHA椭圆形封头：封头EHA340020第三部分 储罐设备强度设计和结构设计3.1储罐的结构设计3.1.1 封头设计(1)封头的厚度设计查文献10中表1，得公称
10、直径选用标准椭圆形封头,型号代号为EHA，则 2，根据GB150-1998中椭圆形封头计算中式7-1计算： 同上，取，。封头的设计厚度 圆整后，取封头的名义厚度 ，有效厚度 (2)封头的结构尺寸（封头结构如下图1）由，得 查文献10中表B.1 EHA椭圆形封头内表面积、容积，如下表2.1表3-1 EHA椭圆形封头内表面积、容积公称直径DN /mm曲面高度hi/mm直边高度h/mm总深度H /mm内表面积容积34008505090013.05.6 图3.1 封头的示意图3.1.2接管与法兰设计查文献5表8.2.2-2PN10带颈对焊焊钢制法兰，选取各管口公称直径，查得个法兰的尺寸。查文献5附录D
11、中表D-3，得各法兰的质量。查文献5表3.2.2，法兰的密封面均采用MFM（凹凸面密封）。图3-2 带颈对焊钢制管法兰示意图体积为71m3的浓硫酸需要在3小时内全部装满，体积流量查表可知浓硫酸的管内流速范围为0.81.2，此处流速取管径横截面积接管直径圆整后直径计算验证：管径横截面积流速计算流速符合0.81.2，所以选用进出管直径管口名称公称直径DN钢管外径法兰焊端外径法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n(个)螺栓Th法兰厚度C法兰颈法兰高度H法兰质量NSH1R出料口100114B200160188M16201286106504进料口100114B200160188M16201
12、286106504液位计口3238B140100184M1618562.666422温度计口2025B10575144M1218402.364401压力表口2025B10575144M1218402.364401排污口8089B200160188M16201053.2106504排空口6576B185145188M1618922.9106452.5表3-2 接管和法兰尺寸 单位mm 3.1.3液面计的选择液面计的种类很多，常用玻璃板液面计。它们都是外购的标准件，只需要选用。玻璃板液面计有三种：透光式玻璃板液面计、反射式玻璃板液面计、视镜式玻璃板液面计。利用连通器原理，通过液面计的玻璃板视窗可以观察容器内部液面位置的变动情况。根据设计要求选用查文献6中选用磁性液面计，型号T,使用压力为PN=2.5Mpa, 液面计采用普通型；结构形式：保温型W,钢板Q345R. 标准选用HG/T 21584-95. AT2.5-W-1450.中心距为L=2000mm,采用带颈法兰DN32。3.1.4人孔的结构设计密封面的选择由于本次设计的介质是高度危害的，查文献7中表3-1，选用凹凸法兰密封面（MFM）法兰。人孔的设计本次设计的储罐设计压力为0.1241MPa，查文献7中，采用回转盖带颈对焊法兰人孔。其明细尺寸见下表：
