1、第一頁,巢湖學院,化工設(shè)備機械基礎(chǔ) 課程設(shè)計的要求與說明,第一頁,化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計大綱 課程設(shè)計大綱說明 課程設(shè)計內(nèi)容及學時分配 巢湖學院課程設(shè)計（論文）任務書 液氨貯罐設(shè)計要求單 液氨貯罐設(shè)計的內(nèi)容 液氨貯罐設(shè)計及計算實例 課程設(shè)計說明書體式,第一頁,化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計大綱,課程設(shè)計大綱說明 課程設(shè)計的性質(zhì)和目的 化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程是研究化工容器及設(shè)備設(shè)計理論及典型設(shè)備的課程。是化學工程與工藝、制藥工程專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。通過本課程的學習，使學生掌握基本設(shè)計理論并具有設(shè)計鋼制的、典型的中、低、常壓化工容器的設(shè)計能力和必要的機械基礎(chǔ)知識。 化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計則是

2、針對化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程所學內(nèi)容而設(shè)的教學實踐環(huán)節(jié)，是化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程教學的鞏固與提高環(huán)節(jié)。通過該環(huán)節(jié)旨在培養(yǎng)學生利用所學的知識解決工程實際問題的能力。使學生了解、掌握化工容器及設(shè)備設(shè)計的基本程序和方法，對主要元件（筒體、封頭）能夠進行強度、剛度和穩(wěn)定性計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計；使用設(shè)計手冊能夠?qū)Ω郊M行正確的選型；掌握化工容器及設(shè)備質(zhì)量的檢驗方法；能夠正確地表達設(shè)計結(jié)果。為學生今后的工程實踐奠定良好的基礎(chǔ)。 課程設(shè)計的基本要求 通過本課程設(shè)計應達到以下要求： 了解、掌握典型化工容器及設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理； 熟悉化工容器及設(shè)備常用金屬材料的牌號、意義及用途；,第一頁,掌握主要元件（筒體、封頭）的強度

3、、剛度和穩(wěn)定性計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計； 了解、掌握化工容器及設(shè)備質(zhì)量的檢驗方法; 熟悉化工容器及設(shè)備附件的結(jié)構(gòu)及有關(guān)標準，能夠正確的選型； 了解、掌握工具書的使用方法，能夠根據(jù)有關(guān)的基本參數(shù)進行選型； 掌握設(shè)計說明書的編寫方法及體式等。 本課程設(shè)計與其他相關(guān)課程的關(guān)系 本設(shè)計必須是在學生完成了機械制圖、化工原理、化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程的教學，并且與設(shè)計相關(guān)教學內(nèi)容已經(jīng)講授的前提下組織進行。 課程設(shè)計內(nèi)容及學時分配 課程設(shè)計內(nèi)容 通過選擇有典型意義的一至兩個典型化工容器及設(shè)備（如反應釜、貯罐）進行設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容主要有：（1）筒體、封頭的強度、剛度和穩(wěn)定性計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計；（2）化工容器及設(shè)備的壓力試驗； （

4、3）附件的選型與定位；（4）化工容器及設(shè)備的開孔補強設(shè)計計算：（5）裝配圖的設(shè)計。 時間安排 1周，在化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程結(jié)束的當學期進行。,第一頁,課程設(shè)計內(nèi)容及學時分配 課程設(shè)計內(nèi)容 通過選擇有典型意義的一至兩個典型化工容器及設(shè)備（如反應釜、貯罐）進行設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容主要有：（1）筒體、封頭的強度、剛度和穩(wěn)定性計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計；（2）附件的選型與定位；（3）化工容器及設(shè)備的壓力試驗；（4）化工容器及設(shè)備的開孔補強設(shè)計計算：（5）裝配圖的設(shè)計。 時間安排 1周，在化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程結(jié)束的當學期進行。,第一頁,巢湖學院課程設(shè)計（論文）任務書,院系 教研室 學號 學生姓名 專業(yè)（班級） 設(shè)計題目

5、設(shè)計技 術(shù)參數(shù) 設(shè) 計 要 求 工作量 注：可填寫說明書（論文）的字數(shù)要求或要完成的圖紙數(shù)量 工 作 計 劃 參 考 資 料 指導教 教研室主 師簽字 任簽字,第一頁,液氨儲罐 設(shè) 計 要 求 單,設(shè)備名稱：15m3液氨貯罐 技術(shù)特性指標 簡 圖 壓力 16.0Kgf/cm2 溫度 40 工藝接管 介質(zhì) 液氨 腐蝕情況 微弱 c d e f g 操作容積 13.5 m3 設(shè)備容積 15 m3 b2 使用年限 10 建議采用材料 16MnR 管 口 表 編號 名稱 管徑DN/mm a 液氨出口 80 b1 b1、 b2 液面計接口 20 c 液氨進口 80 a h d 放空口 50 e 安全閥口

6、 50 f 壓力表接口 40 g 人 孔 400-600 h 排污口 100 備注 罐體上裝有安全閥,第一頁,設(shè) 計 內(nèi) 容,第一章 罐體的設(shè)計 第一節(jié) 罐體的PN、DN確定 第二節(jié) 筒體壁厚的設(shè)計 第三節(jié) 封頭壁厚的設(shè)計 第四節(jié) 筒體長度的設(shè)計 第二章 罐體的壓力試驗 第一節(jié) 罐體的水壓試驗 第二節(jié) 罐體的氣壓試驗 第三章罐體附件的選型及尺寸設(shè)計 第一節(jié) 工藝接管的設(shè)計 第二節(jié) 支座的設(shè)計 第三節(jié) 人孔的設(shè)計 第四節(jié) 液面計的設(shè)計,第一頁,第四章 罐體的開孔及補強的計算 第一節(jié) 容許開孔的范圍 第二節(jié) 開孔補強的設(shè)計計算 第三節(jié) 補強圈的設(shè)計 第五章 焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計 第一節(jié) 筒體上的焊縫結(jié)構(gòu)

7、的設(shè)計 第二節(jié) 接管焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計 第六章 液氨貯罐的裝配圖 鳴謝 參考文獻,第一頁,液氨貯罐的設(shè)計及計算實例,第一章 貯罐筒體與封頭的設(shè)計 一、罐體DN 、 PN的確定 1、罐體DN 的確定 液氨貯罐的長徑比L/Di一般取33.5，本設(shè)計取L/Di3.3，由V(Di2/4) L15 、 L/Di3.2得：Di =( 60/ 3.2)1/3 =1.814m 1814mm 因圓筒的內(nèi)徑已系列化，由Di1814mm可知： DN1800mm 2、釜體PN 的確定 因操作壓力P16Kgf/cm2，由文獻 1可知：PN1.6MPa 二、筒體壁厚的設(shè)計 1、設(shè)計參數(shù)的確定 p=(1.05-1.1) pw，

8、p 1.11.6MPa=1.76MPa，pcpp液， p液 5 P ，可以 忽略p液 pc p1.76MPa ， t 100 ，1（雙面焊，100無損探傷）， c2mm（微弱 腐蝕） 2、筒體壁厚的設(shè)計 設(shè)筒體的壁厚Sn14mm，t170MPa ，c10.8mm 由公式SdPc Di/(2 t -Pc)+c 可得： Sd1.761800/(21701-1. 76) 2 0.812.17(mm) 圓整Sn 14mm Sn Sn =14mm 假設(shè)Sn 14mm是合理的. 故筒體壁厚取Sn 14mm,第一頁,3、剛度條件設(shè)計筒體的最小壁厚 Di1800mm 3800mm ，Smin2 Di /100

9、0且不小于3 mm 另加 C2 ， Sn5.6mm 按強度條件設(shè)計的筒體壁厚Sn14mm Sn5.6mm，滿足剛度條件的要求 三、罐體封頭壁厚的設(shè)計 1、設(shè)計參數(shù)的確定 p=(1.05-1.1) pw，p 1.11.6MPa=1.76MPa，pcpp液， p液 5 P ，可以忽略p液 pc p1.76MPa ， t 100 ，1（雙面焊，100無損探傷）， c2mm（微弱腐蝕） 2、封頭的壁厚的設(shè)計 采用標準橢圓形封頭，設(shè)封頭的壁厚Sn14mm，t170MPa ，c10.8mm 由公式SdPc Di/(2 t -0.5Pc)+c 可得： Sd1.761800/(21701-0.51. 76)

10、2 0.812.15(mm) 圓整Sn 14mm Sn Sn =14mm 假設(shè)Sn 14mm是合理的. 故封頭的壁厚取Sn 14mm 3、封頭的直邊、體積及重量的確定 因為是標準橢球形封頭，由文獻2可知：封頭的壁厚Sn 14mm，直邊高度h40mm ， 由Di1800 mm 、 Sn 14mm，由文獻2可知：封頭的體積V封0.866m3 、封 頭的深度h1=450mm,第一頁,3、封頭的直邊、體積及重量的確定 因為是標準橢球形封頭，由文獻2可知：封頭的壁厚Sn 14mm，直邊高度h40mm ， 由Di1800 mm 、 Sn 14mm，由文獻2可知：封頭的體積V封0.866m3 、封頭的深度h

11、1=450mm 封頭的重量: 四 筒體的長度設(shè)計及重量的確定 由V2V封V筒 可得：V筒1520.86613.268 m3 V筒Di2L/413. 268 可得：L5216mm 圓整：L5210mm 筒體的重量: Di1800 mm 、Sn 14mm的筒體1m 高筒節(jié)的重量為0.627(T) 5.210.627=3.27(T) 第二章 貯罐的壓力試驗 一 罐體的水壓試驗 1、液壓試驗壓力的確定 液壓試驗的壓力：PT=1.25P/t且不小于(P+0.1) MPa，當/t1.8時取 1.8PT=1.251.761= 2.2 (MPa),第一頁,2、液壓試驗的強度校核 由maxPT（DiSnc）/2

12、(Sn-c) 2.2（1800142.8）/2(14-2.8)=177.9(MPa) max177.9(MPa) 0.9 s =0.9345 1=310.5MPa 液壓強度足夠 3、壓力表的量程、水溫的要求 壓力表的量程：2PT=22.2=4.4 (MPa) 或3.3MPa8.8MPa ， 水溫15 4、液壓試驗的操作過程 在保持罐體表面干燥的條件下，首先用液體將罐體內(nèi)的空氣排空，再將液體的壓力 緩慢升至22Kgf/cm2,保壓10-30分鐘，然后將壓力緩慢降至17.6Kgf/cm2,保壓足夠長時 間（不低于30分鐘），檢查所有焊縫和連接部位，若無泄漏和明顯的殘留變形。則質(zhì) 量合格，緩慢降壓將

13、罐體內(nèi)的液體排凈，用壓縮空氣吹干罐體。若質(zhì)量不合格，修補 后重新試壓直至合格為止。 二 罐體的氣壓試驗 1、氣壓試驗壓力的確定 氣壓試驗壓力： PT=1.5P/t PT=1.151.761= 2.024(MPa),第一頁,2、氣壓試驗的強度校核 由maxPT（DiSnc）/2(Sn-c) 2.024（1800142.8）/2(14-2.8)=161.72(MPa) max163.7(MPa) 0.8 s =0.8345 1=276MPa 氣壓強度足夠 3、壓力表的量程、氣溫的要求 壓力表的量程：2PT=22.024=4.048 (MPa) 或3.306MPa8.096MPa ， 氣溫15 4、

14、氣壓試驗的操作過程 氣壓試驗時緩慢升壓至0.5Kgf/cm2，保持10分鐘并進行初檢，合格后繼續(xù)升壓至10.12 Kgf/cm2 ， 然后按級差為2.024 Kgf/cm2逐級升至20.24 Kgf/cm2 ，保持1030分鐘，然后再降至17.6 Kgf/cm2 ，至少保壓30分鐘，同時進行檢查。若無泄露和明顯的殘留變形。則質(zhì)量合格，若質(zhì)量不合格，修補后重新試壓直至合格為止。,第一頁,第四章 罐體的開孔與補強,一、開孔補強的設(shè)計準則 等面積設(shè)計法:起補強作用的金屬面積不小于被削弱金屬的面積 二、等面積補強設(shè)計計算 查得接管140MPa ，C21mm 設(shè)接管名義厚度Sn6mm ，C10.6mm

15、設(shè)計厚度SdPc Di/（2 Pc）C 0.3（21912）/（214010.3）1.61.9mm 圓整至 Sn2mm ，按標準取 Sn6mm 所以殼體開孔處計算厚度 S1.316mm 接管計算厚度 St1.91.60.3mm 殼體開孔處有效厚度 Se51.53.5mm 開孔直徑 d2191221.6210.2mm 1、釜體上封頭固體進料處開孔后被削弱的金屬面積A的計算 Ad S210.21.316276.7mm2 2、封頭起補強作用金屬面積A1的計算 A1（Bd）（SeS）210.2（3.51.316）459.07mm2 3、接管起補強作用金屬面積A2的計算 A22h1（SnStC）f2h2

16、（SnCC2）f 2（210.26）1/2（60.31.661.61）532.7mm2,第一頁,第三章 貯罐附件的選型及尺寸設(shè)計,一、接管法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計 1、接管法蘭密封面形式及墊片的設(shè)計 因為PN1.6MPa2.5MPa ，介質(zhì)溫度為40 ，由文獻12可知：接管法蘭密封面形式為凹凸形密封面、墊片選用表知形式為光滑型密封面、墊片為石棉橡膠墊片、墊片的材料為中壓石棉橡膠板。接管法蘭密封墊片的尺寸如下表： 表1 液氨出口 （DN80） 外徑D/mm 內(nèi)徑d/mm 厚度S/mm 表2 液氨進口 （DN80） 外徑D/mm 內(nèi)徑d/mm 厚度S/mm 表3 放空口 （DN50） 外徑D/mm 內(nèi)徑

17、d/mm 厚度S/mm,第一頁,表4 安全閥接口 （DN50） 外徑D/mm 內(nèi)徑d/mm 厚度S/mm 表5 壓力表接口 （DN50） 外徑D/mm 內(nèi)徑d/mm 厚度S/mm 表6 人孔接口 （DN500） 外徑D/mm 內(nèi)徑d/mm 厚度S/mm 表7 排污接口 （DN500） 外徑D/mm 內(nèi)徑d/mm 厚度S/mm,第一頁,2、接管長度的設(shè)計 根據(jù)接管的DN及罐體無保溫層的條件，由文獻1接管的長度如下表 編 名稱 管徑 保溫層 內(nèi)伸長度 接管長度 號 Dg/mm L/mm a 液氨出口 80無需內(nèi)伸 150 b 液面計接口 20無需內(nèi)伸 150 c液氨進口 80 無需內(nèi)伸150 0m

18、m d 溫度計接口 40 需內(nèi)伸50mm 150 e 回流冷凝器接口 100 無需內(nèi)伸 150 f 壓力表接口 40 無需內(nèi)伸 150 g 視鏡、 80 無需內(nèi)伸 150 j 導熱油出口 25 無需內(nèi)伸 150 hI 放料口 80 0mm 無需內(nèi)伸 150 三、支座的選型及設(shè)計 1、懸掛式支座的選型： 由于設(shè)備外部設(shè)置有50mm的保溫層，所以選懸掛式B型支座，支座數(shù)量為4個 2、懸掛式支座的尺寸的設(shè)計： 反應釜的總重量估算為537.235kg，物料的重量為1500kg， 則每個支座承受的重量約為：（537.2351500）9.81/29.993KN,第一頁,3、查文獻1P338表1619，支座的有關(guān)尺寸為： 尺寸 地腳螺栓尺寸 支座重量 H b s a c f S1 孔徑 直徑 kg 180 125 8 105 160 50 10 30 M24 4.2 4、懸掛式支座在夾套上的定位 為了降低峰值應力，支座距夾套彎曲處2（DjS/2)1/2 即2（13006/2)1/2=125mm,第一頁,第五章 焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計,一、釜體上的焊縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計 筒體縱向焊縫的結(jié)構(gòu) 法蘭與封頭焊縫的結(jié)構(gòu) 丙烯酸等物料進口接 回流冷凝器接口接 管與封頭焊縫的結(jié)構(gòu) 管與封