1、 重庆化工职业学院 化工设备课程设计报告 题 目：一氧化碳立式储罐 院（系）：机械及自动化 专业班级： 1411 化工设备维修技术 学生姓名：黄 来 指导老师：胡晓琨 时 间： 2015 年 6 月 29 日 化工设备课程设计任务书 专业班级 1301 化工设备维修技术 学生姓名 黄来 同组学生 陈鹏、杜开华 系部 机自系 指导老师 胡晓琨 任务时间 一周 1课程设计题目：一氧化碳卧式储罐 2设计题目的原始资料（ 包括必要的原始数据、技术参数等） ： 试设计一台 一氧化碳立式储罐，其工作压力为 1.20Mpa，最高工作温度为 1000C，全容积约为 2.3m3，其工艺简图如图所示。 其管口要求
2、：液位计孔 DN20，进料口 DN25，回液孔 DN100，人孔 DN500，排 料口DN80 3课程设计具体内容与工作量： 1、根据要求，查阅国家相关标准，撰写计算说明书； 2、按照国家标准，绘制设备图； 3、准备答辩 PPT。 4课程设计成果（包括课程设计说明书、图纸、实物样品等） 1、设计计算说明书 2、设备图 (总装图一张 ) 5课程设计工作进度安排： 前三天查阅资料，进行强度设计及结构设计；第四天绘制设备图；第五天整理资料答辩。 6、课程设计参考资料与专业标准、规范 1、 GB150-2011 钢制压力容器 2、 GB6654-1996 压力容器用钢板 3、 HG20660-1991
3、 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类 4、 HG21588-1995 玻璃板液位计标准系列 5、 JB4708-2000 钢制压力容器焊接工艺评定 6、 JB4700 4703-2000 钢制压力容器法兰 7、 JB4704-2000 非金属软垫片 8、 JB4709-2000 钢制压力容器焊接 9、 JB4712.1-4712.4-2000 容器支座 10、 JB4736-2002 补强圈 11、 JB4746-2002 钢制压力容器用封头 12、 HG/T21514-21535-2005 钢制人孔和手孔 教研室审核意 见： 系部审核意见： 成绩评定 设计报告书 规范质量 30%
4、设计报告书 内容质量 30% 独立工作能力 与表现 30% 过程答疑 与出勤 10% 总成绩 设计过程 结果 一 、参数选择 1 计算压力 Lc PPP ghL MPaPaP L 0245.0245005.28.91000 1.32 0.05=0.066MPa0.0245MPa 因为液注静压力 小于设计压力的 5%所以忽略不计 2设计压力 给储罐加安全阀 MPaPw 2.1 wPP 1.105.1 1.12.1 P MPaPc 32.1 3.设计温度 已知最高工作压力 tw =100 设计温度等于最高工作温度加 20 Ct o12020100 4许用应力 取材料为 Q345 根据筒体金属材料和
5、设计温度查材料许用应力表 MPat 170 5焊接系数 因输送介质为一氧化碳为（中度有害物质）即所有焊缝均采用双面对接焊、 100%无损探伤 6钢板厚度附加量 PPc MPaPc 32.1 Ct o120 MPat 170 1 设计过程 结果 由于工作容器于工作介质接触需要考虑腐蚀余量 满足 国家标准 C2 不小于 1.5mm Q345 是低合金钢 需要考虑钢板负偏差 C1 取假设名义厚度（ 8mm-25mm） 7.压力容器的类别 根据查图表得该容器为类压力容器 二、计算筒体壁厚 Ct iC PDPt 2 32.111702 10001 .3 21 t mmt 9.3 21 CCttn 8.0
6、5.19.3nt mmtn 8 三、计算封头 取标准椭圆形封头即： k=1 标准椭圆形封头的毅力分布好，且封头的壁厚与相连的筒体体壁厚大致相当，便于焊接、经济合理。 Ct iC PDKP 5.02t 32.15.011702 100032.11 t mmt 9.3 21 CCttn 8.05.196.3 nt mmtn 8 四、液压试验计算 C= C1+ C2 mm5.12 C mm8.01 C mmt 9.3 mmtn 8 mmtn 8 设计过程 结果 1.确定试验温度下的材料许用应力 材料 Q345 在： mmt 8 Pc=P=1.32MPa t =170MPa =1.0 试验温度按 20
7、考虑则 =170MPa 2 确定试验压力 因为液注静压力小于设计压力的 5%所以忽略不计 tT PP 25.1M P aPT 17017032.125.1 PT=1.65MPa 3.液压试验时应满足的条件是 2.09.02 seeiLTT DPP mm7.53.28 ctt ne 查表得 Q345 在试验温度时 MPaS 345 Cne 不计液注静压力取 0LP 1 4 5 . 5 6 M P a7.52 7.5100065.12 eeiTT DP 3 0 1 . 5 M Pa13459.09.0 s 145.56MPa310.5MPa 即 T0.9 s所以液压试验时容器强度满足要求 五、零部
8、件的选择 1选择人孔 已知： DN=500、 Pc=1.32、 t=120 根据标准 HG21514 21534-2005 选择回转盖带颈平焊法人孔、凹凸面、 MFM、最高工作压力 PT=1.65MPa mm7.5e t T=145.56MPa 0.9 s =310.5MPa 设计过程 结果 1.6MPa、级、选用材料为 Q345、工作温度 120 人孔 b-8.8 350XBNM 500-1.6 HG/T21517-2005 人孔的尺寸： 10530 sdw d=506 D=715 2601 H 1112H b=34 391b 442b 6501D A=390 B=200 24 300L 0
9、 d补强计算 为了保证压力容器开孔后能安全运行除筒体上游排空 或封头上开孔数目较多时采取增大整个筒体或封头壁厚外常采用开孔补强、和整锻件补强 rF 强度削弱系数等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力比 接管与壳体都选择的是 Q3Q345 2 . 3 m m1 . 50 . 821 CCC mm6.5143.22102530=2C+ d=d 计算有效宽度 mmdmmdtn 6.550102826.514222.102926.5142B2d=1029.2mm 与 D2+2te+tat=550.6mm 两者取大值 B=1029.2mm 有效高度 外侧有效高度 接管实际外伸高度mm74.71106.
10、514h 1ntdt两者取小值 h1 =71.74mm 内侧有效高度 0.1rf C=2.3mm d=514.6mm B=1029.2mm h1 =71.74mm 设计过程 结果 mm0H 2接管实际内伸高度ntdt两者取小值 H2=0mm 有效补强面积 A1 =（ B-d）（ ） -2 et （ e ） fr1 A1 =（ 1029.2-514.6）（ 5.7-3.9） -0 mm2 A1 =926.28mm2 A2 =2h1 frtet +2h2 ret fC2 A2 =271.74（ 7.7-1.99） 1+0 mm2 A2 =819.3mm2 A3 =2 mm 64=8821 2 Ae
11、 =A1+A2+A3 Ae =926.28+819.3+64 mm2 Ae =1809.6mm2 frd et 12A A=514.6 3.9+2 3.9 7.7（ 1-1） mm2 A=2006.94 mm2 A- Ae 0 2006.94-1809.6 0 所以需要补强 补强圈的厚度 A4 =A-Ae A4 =2006.94-1809.6 mm2 H2=0mm A1 =926.28mm2 A2 =819.3mm2 A3 =64mm2 Ae =1809.6mm2 A=2006.94 mm2 需要补强 接管计算厚度 Ct iC PDP 2t32.111702 51032.1 tt=1.99mm
12、 设计过程 结果 A4=197.34 mm2 12/4 DDAc c =197.34/(840-534) mm 0.65mmc查表得4mmc质量 10.4kg 补强圈标记 补强圈 M nREDN 164500 JB/T4736-2002 2.选择回流孔接管 DN=100、 Pc=1.32、 t=120 根据 GB8163-87输送流体用无缝钢管查表得 DN100 的管道 D=108mm、 t=4mm、材料为 Q345 mmD i 10042108 管道最小承压厚度 Ct iC PDPt 2 32.111702 10032.1 t t=0.39mm 钢板负偏差 C1 =0.3mm 腐蚀余量 C2
13、 =1.5mm 补强计算 为了保证压力容器开孔后能安全运行除筒体上游排空 或封头上开孔数目较多时采取增大整个筒体或封头壁厚外常采用开孔补强、和整锻件补强 rF 强度削弱系数等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力比 接管与壳体都选择的是 Q345 21 CCC A4 =197.34 mm2 mmc 4 质量 10.4kg Di =100mm tn =4mm t=0.39mm C1 =0.3mm C2 =1.5mm 0.1rf 设计过程 结果 C=0.3+1.5=1.8mm 2Cdd imm4.1128.1242108d 计算有效宽度 mmdmmdtn 4.13642824.112228.224
14、24.1122B两者取大值 B=224.8mm 有效高度 外侧有效高度 接管外伸高度mm2.2144.112h 1ntdt两者取小值 h1 =21.2mm 内侧有效高度 mm0H 2接管实际内伸高度ntdt两者取小值 H2=0mm 有效补强面积 A1 =（ B-d）（ ） -2 et （ e ） fr1 A1 =（ 224.8-112.4）（ 2.2-0.39） -0 A1 =203.44mm2 A2 =2h1 frtet +2h2 ret fC2 A2=221.2（ 2.2-0.39） 1+0 A2=76.74mm2 55212A 3 C=1.8mm d=112.4mm B=224.8mm
15、h1 =21.2mm H2=0mm A1 =203.44mm2 A2 =76.74mm2 设计过程 结果 A3 =25 mm2 Ae =A1+A2+A3 Ae =203.44+76.74+25 Ae =305.18mm2 frd et 12A A=122.4 0.39 A=47.74 mm2 A-Ae 0 47.74-305.18 0 所以该孔不需要补强 3.选择排料口的接管 已知： DN80、 Pc=1.32、 t=120 根据 GB150钢制压力容器对开孔限制的规定 （ 1） 设计压力小于 2.5MPa； （ 2） 两相邻开孔中心距应不小于两孔之和的两倍； （ 3） 接 管外径小于或等于
16、89mm； （ 4） 接管最小壁厚应满足附表规定。 同时满足以上条件就无需另行补强 根据以上条件规定该接管满足上述要求 查表得选用的管道规格为： 89 6、材料 Q345 4.进料口的选择 已知： DN=25、 Pc=1.32、 t=120 根据以上条件可知该接管满足于 GB150钢制压力容器 对开孔容器限制的规定 查表得选用的管道规格为 32 3.5、材料 Q345 5.液位计孔的选择 已知： DN=20、 Pc=1.32、 t=120 A3 =25 mm2 Ae =305.18mm2 A=47.74 mm2 A-Ae 0 不需要补强 材料 Q345 规格 89 6 材料 Q345 规格 3
17、2 3.5 设计过程 结果 根据以上条件可知该接管满足于 GB150钢制压力容器 对开孔容器限制的规定 查表得选用的管道规格为 25 3.5、材料 Q345 6.液位计的选择 根据 QB776 80液面计用玻璃和玻璃管标准 选用的液位计为：玻璃管液面计 标记：液面计 AG1.6 W 800 基本参数： 公称长度 L=800mm 645 mmL 1 透光尺寸重量为 39.02Kg 7.管道法兰选择 根据公称直径 DN 初步确定法兰的公称压力 PN和结构形式 介质腐蚀情况 .工作压力和工作温度高低确定法兰材料 确定法兰密封面形式 液位计孔 DN20 HG/T20592 法兰 SO 20-1.6 M
18、FM 16 Q345 HG/T20606 垫片 RF-E 20-1.6 1.5 XB350 进料口 DN25 HG/T20592 法兰 SO 25-1.6 MFM 16 Q345 HG/T20606 垫片 25-1.6 1.5 XB350 排料口 DN80 HG/T20592 法兰 SO 80-1.6 MFM 20 Q345 HG/T20606 垫片 80-1.6 3 XB350 回液孔 DN100 HG/T20592 法兰 SO 100-1.6 MFM 22 Q345 HG/T20606 垫片 100-1.6 1.5 XB350 人孔 DN500 HG/T20592 法兰 SO 500-1.
19、6 MFM 46 Q345 材料 Q345 规格 25 3.5 HG20592-20635 GB/T4704-2000 设计过程 结果 HG/T20606 垫片 500-1.6 3 XB350 法兰质量（ Kg）分别为： 1.0、 1.0、 3.5、 4.5、 64 法兰总质量 G=74Kg 6.支座的选择 支座用来支撑容器的重量，固定容器的位置并使容器在操作中保持稳定。在设计中由于是立式容器，故采支承式支座 储罐总质量 =筒体 +封头 +水 +附件 查得 Q345 的材料密度为37850kg/m筒体重量： 筒体gvG V=3.14 1000 8 2500 33 0.0 628 m628000
20、00mmV G 筒体 =0.0628 7850 9.8 G=4831N 封头重量： 查表 3-3 得到封头内表面积 1.16252m封头 V=1.1625 0.008=0.0093 3m 封头gvG 封头 G=0.0093 7850 9.8 封头 G=715.45N 附件重量： 附件重量 =法兰 +接管 水的重量： 封头的容积 查表 3-3 得到 v=0.1505 3m 筒体的容积 筒体 V=0.0628 3m 筒体 G=4831N 封头 V=0.0093 3m 封头 G=715.45N 设计过程 结果 V 水 =2.5 0.5 0.5 3.14+0.15=2 3m 容器总容积 V=2.150
21、5 3m 容器中盛水的质量 G 水 =gVG 水 =（ 2+0.1505） 1000 9.8 G 水 =21075N 储罐总质量 储罐总质量 =筒体 +封头 +水 +附件 Q=4831+715.45+21075+74 2 9.8 Q=28100.45N 由以上条件查表得 选用 B 型支撑式支座 支座标记 JB/T4712.4-2007,支座 B 2 支座参数 高度 h=330 底板 b=160 12t1 底板108d2钢管4t2 钢管150d3 垫板8t3垫板180d 4 地脚螺栓205地脚螺栓16M地脚螺栓规格630rD支座 本体允许载荷 150KN 容器总容积V=2.1505 3m G 水 =21075N Q=28.1KN
