化工机械设计论文
卧式贮罐的设计
设计一个卧式储罐,准备盛装密度小于
2000Kg/m3的易挥发物
料,材质为16MnR,该物料有一定毒性。罐体长度(不包括封头)L=1524 mm,设计温度为20摄氏度,要求根据尺寸选手孔或人孔,并安装安全阀或防暴膜。具体参数如下: Pw=11.3 MPa Di=700mm ⒈罐体壁厚的设计
壁厚δ根据式(4-5)计算:
δ=
PCDi
2[σ]tφ-PC
取Pc=Pw*1.3=1.3×11.3=14.69MPa ,设计温度为20℃,Di=700 mm,[σ]t=163MPa ,σs=325 MPa (附表9-1),φ=1.0(双面焊对接接头,100%无损检测),(表4-8)。
取C2=2 mm。于是
14.69700
33.03 mm
21631.014.69
名义厚度nC圆整值30.32.25圆整值32.5圆整值 圆整后取n36mm
确定选用n36mm厚的16MnR钢板制作罐体。 ⒉封头厚度设计
采用标准椭圆形封头
① 计算封头厚度
标准椭圆形封头的计算公式
pcDi14.69700
32.07mm t
21631.00.514.6920.5pc
1.0(钢板最大宽度为3 m,该贮罐直径为0.7 m,故封头采用整板冲压)。
名义厚度nC圆整值32.072.25圆整值34.32圆整值 圆整后n36mm。
确定选用n36mm厚的16MnR钢板制作封头。
②校核罐体与封头水压试验强度 T
pTDie
0.9s
2e
式中 pT1.25p1.2514.6918.36MPa enC362.2533.75mm
s345MPa
则 T
18.3670033.75200.0MPa
233.75
而 0.9s0.91.0345310.5MPa 因为T0.9s,所以水压试验强度足够。 3 鞍座
首先粗略计算鞍座负荷。 贮罐总质量
mm1m2m3m4
式中 m1——罐体质量; m2——封头质量; m3——物料质量; m4——附件质量。
⑴罐体质量m1
DN=700 mm,δn=36mm,L=1524 mm,7900kg/m3的节筒(《化工设备机械基础》,第六版,大连理工大学出版社,295页)
所以m1DiLn3.14×0.7×1.524×0.036×7900=952.67kg
(2) 封头质量m2曲面高度h1=175mm,直边高度h2=40mm(《钢制压力容器设计》,5页)。
DD44
m2=×3.14×[(δn+i)3-(i)3]ρ=×3.14×[(0.036+0.35)3-0.353]
3322
×7900
=484.13kg ⑶物料质量m3
m3=Vρ
其中,装量系数取0.9,(《压力容器安全技术监察规程》规定:介质为液化气体的固定式压力容器,装量系数一般取0.9)。
V筒=πDi2L/4=3.14×0.7×0.7×1.524/4=0.5862m3
Di2h24Di2
V2ViV筒2V直V曲243(2)h1V筒筒
3.140.720.04040.723
23.14()0.1750.55390.7642m 432
m3=φVρ=0.90.76422000=1375.56kg
⑷附件质量m4
人孔质量约200kg,其他接管等质量总和按300kg计。于是m4=500kg,
m=m1+m2+m3+m4=952.67+484.13+1375.56+500=3312.36kg
F
mg3312.369.81
16.11KN 22
每个鞍座只承受16.11KN负荷,根据《化工设备机械基础》第六版,大连
理工个大学出版社,357页,可以选用重型带垫板包角为120°的鞍座。 即 JB/T4712-92 鞍座BI700-F JB/T4712-92 鞍座BI700-S
⒋人孔
根据贮罐的设计温度,最高工作压力,材质,介质及使用要求等条件,选用
公称压力为6.3MPa的水平吊盖带颈对焊法兰人孔(HG21524-95),人孔公称直径选定为420mm。采用榫槽面密封面(TG型)和石棉橡胶板垫片。人孔结构如图。人孔各零件名称,材质及尺寸见表。该水平吊盖带颈对焊法兰人孔的标记为
人孔 TG Ⅷ(A·G) 400-6.3 HG21524-95
⒌人孔补强:
人孔开孔补强采用补强圈结构,材质为16MnR,根据JB/T 4736-2002,确定补强圈内径D1=426mm,外径D2=560mm,补强圈厚度为10mm。
6接管
本贮罐设有以下接管。 1)
液体进料管:
采用32mm3.5mm无缝钢管。管的一端切成450,伸入贮罐内少许。配用凹凸面带颈对焊法兰:HG20592 法兰IF256.3 RF 16Mn
因为该接管为32mm3.5mm,厚度小于5mm,故该接管开孔需要补强。 2)
液氨出料管:
采用可拆的压出管18mm3mm ,将它套入罐体的固定接口管25mm3mm内,并用一非标准法兰固定在接口管法兰上。
罐体的接口法兰采用“HG20592 法兰IF206.3 RF 16Mn” ,与该法兰相配并焊接在压出管的法兰上,其连接尺寸和厚度与法兰“HG20592 法兰IF206.3 RF 16Mn”相同,但其内径为25mm。
液氨压出管的端部法兰(与氨输出管相连)采用“HG20592 法兰IF156.3 RF 16Mn”。液氨出料管也不必补强。 3)
排污管:
贮罐右端最底部安设一个排污管,管子的规格是32mm3.5mm,管端装有一与截止阀J41W16相配的管法兰:“HG20592 法兰IF256.3 RF 16Mn”。 4) 5)
液面计接管:本贮罐采用透光式玻璃板液面计。
放空管接管:采用32mm3.5mm无缝钢管,管法兰为“HG20592 法兰
IF256.3 RF 16Mn”
7.设备总装置图见附图 JB/T4712-92 鞍座A1300-S
8、结束语
通过这次设计,使我对机械设计流程有了深刻的理解;同时加深了对理论知识的领悟。在设计过程中,仔细认真,有耐心是完成设计的前提和关键,只有对所学的知识有深刻的理解,做到精确的计算,才能做到完美的设计。机械设计非常严谨,要查表的数据非常多。
辽 宁 科 技 大 学
课程设计说明书
设计题目: 化工设备机械基础课程设计
学院、系: 化学工程学院 专业班级:
指导教师:
成 绩:
2013年7月6日