《工程设备机械基础》课程设计-10m3液氯储罐设计汇.doc

目录 1.前言 2 2.工艺设计 2 2.1 工艺计算 3 2.2 材料选择 4 2.3 容器类别的确定 6 2.4 设计条件表 7 3.机械设计 8 3.1 结构设计 8 3.2 接管及接口法兰设计 8 3.3 人孔、液位计设计 11 3.4 支座结构设计 13 3.5 焊接接头结构设计 14 3.6 焊接材料选择 16 4.强度计算 17 4.1 容器筒体壁厚设计 17 4.2 容器封头壁厚设计 17 4.3 开孔补强计算 18 4.4 压力试验 18 4.5 气密性试验 20 5.技术条件的编制 24 6.参考文献 24 7.结束语 25 1.前言 《工程设备机械基础》课程设计是一个教学实践环节，是学生对所学《机械基础》理论课知识的一次实际应用，锻炼学生利用所学知识解决实际问题的能力。 学生可以自己的实际情况，题目进行设计，设计过程中要结合课件和教学参考书及理论课教参。 通过课程设计，学生应该熟悉课程设计流程，熟练掌握相关标准的使用方法，能够自主完成完成相关计算、草图绘制和软件制图，加深对《化工设备机械基础》的认识，达到能够独立进行化工设备设计的能力。 2.工艺设计 2.1 工艺计算 （1）储罐筒体公称直径、储罐长度及封头结构形式与尺寸的确定 按照设计任务书的要求，本次设计的储罐容积为V=10。 为了使设计的卧式储罐趋于实用和美观，设长度和筒体内径之比为L:=3:1。 则 V=L×S=L××π／4=3×××π／4=10 解得=1600㎜ 经圆整后选用筒体内径为1600㎜。 为了使设计的储罐便于应用，本次设计采用标准椭圆形封头。 相应的标准椭圆形封头的内表面积及容积如下表： 公称直径DN／㎜ 总深度Ｈ／㎜ 内表面积A／㎡ 容积V／ 1600 425 2.9007 0.5864 筒体长度的确定：=1600㎜, =10， =0.5864 则L×π×/4=－2×； 代入数据得：L=4437㎜; 圆整到L=4400㎜； 则= +2× =10.1728 误差=0.02% 容积在误差允许范围之内，L、可以使用。 卧式容器总长=L+2H=5470mm 由于选用的是标准椭圆形封头，DN2000mm 那么封头直角边长度为=25 2.2 材料选择 a)壳体材料选择： 本次所设计储罐的Pw=1.286MPa,属于低压容器，所以选用以强度设计为主的普通低合金钢为宜。鉴于Q345R的屈服极限比碳素钢高出很多，如果采用的话，可以显著减少设备重量、降低制造成本，同时给设备的运输和安装也带来很多方便。而且Q345R的使用也较为普遍，市场上可以很方便的买到。本储罐的使用温度为≤50℃，在Q345R的使用温度范围之内，所以，本次设计筒体和封头的材料选用Q345R。 b)设计压力和设计温度的确定： 由上文2-（1）中对设计压力的选择可得，本次设计的设计压力为1.415 MPa。=0.9ρgh=0.02MPa 所以=0.02＜0.05 因此可以忽略，=P=1.415MPa。 设计温度采用容器工作的最高温度50℃。 c)筒体厚度的确定： 鉴于所设计储罐为低压容器，且介质毒性比较强，基于设计安全性的考虑，必须采用双面焊的形式以及进行全局无损检测，则设计储罐选用的焊接接头系数φ=1.0。 钢板许用应力选择条件如下表 钢 号 钢板 标准 使使用状态 厚度 /㎜ 常用强度指标 在下列温度(℃)下的许用应力/MPa Mpa Mpa ≤20 100 150 200 250 Q345 GB6654 热轧 6-16 510 345 170 170 170 170 156 16-36 490 325 163 163 163 159 147 假设设计应用的钢板厚度在＜16mm的范围内，则由上表得=170 MPa; δ==6.687㎜ 钢板厚度负偏差为0.3㎜，腐蚀余量取4㎜。 即C1=0.3㎜，C2=4㎜。 那么C=C1+C2=0.3㎜+4㎜=4.3㎜ 将已有钢板标准向上圆整到δn=11㎜ 那么设计储罐的有效厚度= -C=10.7㎜ 2.3 容器类别的确定 液氯的物理性质列表： 温度/℃ -15 10 30 50 饱和蒸汽压/Mpa 0.217 0486 0.843 1.386 饱和液密度kg/m3 1511 1441 1377 1307 设计任务书注明的最高工作温度为50℃，则可以根据50℃下液氯的物理性质来确定储罐的工作压力。 由上表可知，液氯在最高工作温度下的饱和蒸汽压为1.286MPa。 则可以取工作压力Pw=1.286MPa。 设计压力P=（1.05—1.10）Pw(有安全阀) 选取P=1.415MPa。 由于P=1.415MPa，该容器属于低压容器。 按照《压力容器安全技术监察规程》的规定，低压容器（仅限毒性程