1、,压力容器课程设计 Pressure Vessel Course Project,主讲：沈阳航空航天大学 程乃伟,程乃伟 ,课程设计设置,课程设计题目：夹套罐设计 课程设计共2周，2学分 2013年11月18日2013年11月29日 开课模式：必修 授课 2 学时 上机 4050学时 课程设计结束方式：考查 总成绩由平时成绩、报告成绩和答辩成绩组成,程乃伟 ,1.容器外形,程乃伟 ,2.主要工艺参数,程乃伟 ,3.设备管口表(见附图),程乃伟 ,一、设计说明书内容,1 设计说明压力容器泛指承受介质压力的密闭容器。本次课程设计中的压力容器是高效酒精回收装置中的夹套罐。夹套罐由内外两个容器套在一起
2、构成，内置容器是由竖直圆筒和上下两个椭球封头组成的罐体；在罐体的外面有一个比罐体稍大的夹套容器，夹套下部是一个椭球封头，上部在适当高度采用圆弧过渡结构与罐体连接。在罐体和夹套之间形成一个约50mm左右的间隔。,程乃伟 ,工作原理：,罐体盛装酒精溶液，罐体上部安装有搅拌装置，使酒精溶液在加热过程中得到均匀搅拌。在内置容器上设置有进料口、出料口、搅拌器口、压力表口、安全阀口、观察口等工艺接口。 在夹套上设置两个蒸汽入口，夹套的下部设有一个冷凝水出口。蒸汽进入夹套后，对罐体内的酒精溶液进行加热，蒸汽冷凝成水后从冷凝水出口流出。,设备的开孔情况：,压力容器设备上共开有11个孔，连接有不同的接管。a孔位
3、于内置容器上封头的中心，用于连接搅拌器；b、e孔为安全阀孔，同样位于内置容器上封头上； c、d同样位于内置容器上封头上， c孔用于设置温度表，d孔用于设置压力表；,程乃伟 ,2.设计参数选择,2.1 设计压力 p247p248 工作压力(pw)：在正常工作情况(开车、操作或停车)下，容器顶部可能达到的最高表压力。 设计压力(p)：设定的容器顶部允许达到的最高表压力，它与相应的设计温度一起作为容器的设计载荷条件，其值不得低于工作压力(ppw)。 计算压力(pc)：在相应设计温度下，用以确定元件在计算截面处厚度的表压力，其中包括液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于设计压力5时，可忽略不计。,程
4、乃伟 ,设计压力p的选取： 当容器上装有安全阀时，pp0，即取等于或略高于安全阀的开启压力p0 。 而取p0 1.051.10pw亦成立。,程乃伟 ,2.2 设计温度 容器在正常工作中，在相应设计压力下，壳壁或元件金属可能达到的最高或最低温度(指温度0)，如各部位温度不同，可分段计算。见p52p53 (注意绝对压力和表压力的换算) 附表9 饱和水蒸气表(以压强计)。,程乃伟 ,2.3 焊缝系数的确定，p261。,程乃伟 ,2.4 材料的选择及许用应力确定，p252。,建议采用的材料Q235-B、Q235-C、16MnR,程乃伟 ,程乃伟 ,2.5 厚度附加量确定，p250。,程乃伟 ,3.几何
5、参数的确定,3.1罐体封头各参数 封头结构尺寸参见p315 椭圆形标准封头(JB/T4737-95)。,程乃伟 ,3.2罐体的高度及体积 罐体(圆筒体)高度按罐体直径的23倍确定3.3夹套的高度计算 按罐体酒精填充系数0.8计算。3.4传热面积计算 按罐体内表面积计算。,程乃伟 ,3.5搅拌口法兰尺寸确定(p1006) DJ=0.20DN,程乃伟 ,3.6视孔尺寸确定(p713),程乃伟 ,3.7其他法兰、接管尺寸确定 HG 20593-1997 板式平焊钢制管法兰 PDF文件 无缝钢管 GB816387 (p125) 进气管口径按水蒸气在管内2030m/s流速确定。疏水管口径(j)按水蒸气凝
6、结成水量确定。 统一：蒸汽进口Dn40、疏水管口径Dn65 压力表采用M20X1.5外螺纹。 进料出料管径(i、k)： Dn300-50;Dn400-65; Dn500Dn600-80; Dn700Dn800-100 Dn900Dn1000-125; Dn1200Dn1400-150; Dn1600-200,3.8 夹套与容器罐体部分的连接 请参见P1003-P1004,程乃伟 ,程乃伟 ,4.罐体强度设计,4.1 罐体封头壁厚设计 4.1.1 按内压罐体封头壁厚设计(p314-p319) 4.1.2 按外压罐体封头壁厚设计(p367-p368)4.2 罐体筒体壁厚设计 4.2.1 按内压罐体
7、筒体壁厚设计(p310-p314) 4.2.2 按外压罐体筒体壁厚设计 (p351-p366),程乃伟 ,5.夹套强度设计,5.1 夹套封头壁厚设计 按内压罐体封头壁厚设计(p314-p319) 。5.2夹套筒体壁厚设计 按内压罐体筒体壁厚设计(p310-p314) 。,程乃伟 ,6.罐体与夹套连接处的剪切应力校核,6.1 罐体质量计算 包括筒体、封头。 6.2 罐体内介质质量计算 按全部被水充满计算。 6.3 罐体上法兰及其它附属件质量计算 法兰、接管、视镜等 6.4 总负荷计算 6.1+6.2+6.3 6.5 焊缝连接处环形面积计算 罐体外表面周长X(夹套壁厚焊角高度) 6.6 焊缝连接处
8、剪切应力强度校核 =0.8,程乃伟 ,7.开孔补强设计,7.1 搅拌器连接口补强计算 7.2 窥镜口补强计算 7.3 其他接口补强计算 不需另行补强的最大开孔直径p576。 补强计算及补强圈结构见p576p583。,程乃伟 ,8.水压试验压力确定,8.1 罐体水压试验压力计算 水压试验压力计算参见p262。 8.2 罐体筒体在水压试验压力下强度校核 8.3 罐体封头在水压试验压力下强度校核 8.4 夹套水压试验压力计算 8.5 夹套筒体在水压试验压力下强度校核 8.6 夹套封头在水压试验压力下强度校核 8.7 罐体筒体在水压试验外压力下稳定性校核 8.8 罐体封头在水压试验外压力下稳定性校核,
9、程乃伟 ,9.支座的选取,根据整个容器的重量和直径确定支撑式支座。 参见p623，也可选取其他型式的支座。,程乃伟 ,10.安全阀设计计算,安全阀的计算：参看教科书2的有关章节。 容器的安全泄放量 p170-p172 安全阀排量 p175-p178 按罐体内充满水蒸气计算，水蒸气参数与夹套内的水蒸气相同。运行“安全阀电子样本.exe”程序选取安全阀型号，根据型号确定连接法兰的尺寸。,程乃伟 ,二、图纸设计要求,1.总装配图一张（1号图）要求图面布局合理，表达清晰，图面字迹工整，要求有标题栏，技术要求，技术特性表，管口表等。2.法兰零件图一张（3号图，其他要求同上）。,程乃伟 ,主要参考书籍,贺匡国 化工容器及设备简明设计手册 化学工业出版社 2002 孟燕华 锅炉压力容器安全 中国劳动社会保障出版社 2008 刘清方 锅炉压力容器安全 首都经济贸易大学出版社 2000 王非 化工压力容器设计 化学工业出版社 2005 陈凤棉 压力容器安全技术 化学工业出版社 2004 范钦珊 压力容器的应力分析与强度设计 原子能出版社 1979 李建国 压力容器设计的力学基础及其标准应用机械工业出版社 2004 注：参考文献不少于8篇。,程乃伟 ,主要存在的问题,1、蒸汽冷凝成氺后从冷凝水出口流出。 2、要有数值计算表达式。,
