化工设备课程设计计算书板式塔文档格式.docx
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(3)设备法兰的型式及尺寸选用;
管法兰的选型。
(4)裙式支座的设计验算。
(5)水压试验应力校核。
2.3完成塔设备装配图
(1)完成塔设备的装配图设计,包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。
(2)编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。
3、原始资料
3.1《化工原理》课程设计塔工艺计算数据。
3.2参考资料:
[1]董大勤.化工设备机械基础[M].北京:
化学工业出版社,2003.
[2]全国化工设备技术中心站.《化工设备图样技术要求》2000版[S].
[3]GB150-1998.钢制压力容器[S].
[4]郑晓梅.化工工程制图化工制图[M].北京:
化学工业出版社,2002.
[5]JB/T4710-2005.钢制塔式容器[S].
4、文献查阅要求
设计说明书中公式、内容等应明确文献出处;
装配图上应写明引用标准号
5、设计成果
1、提交设计说明书一份。
2、提交塔设备(填料塔、板式塔)装配图一张(A1)
精馏塔设计例题)
二.设计参数与结构简图
1、设计参数
精馏塔设计的工艺条件由化工原理课程设计计算而得
工作压力
MPa:
0.1
设计压力
0.11
塔体内径
mm:
1800
塔板数
块:
38
介质:
苯-甲苯混合物
2、结构简图(根据自己的设计题手画)
图1精馏塔结构简图
三.精馏塔的总体设计及结构设计
1、根据《化工原理》课程设计,确定塔设备的型式(填料塔、板式塔)本设计的精馏塔型式为板式塔
2、根据化工工艺计算,确定塔板数目(或填料高度)。
由化工工艺计算塔板数目为30块
3、根据介质条件的不同,拟定管口方位。
4、结构设计,设备法兰的型式及尺寸选用,管法兰等零部件选型。
1)零部件材料的选取根据精馏塔工艺条件(介质的腐蚀性、设计压力、设计温度)、材料的焊接性能、零件的制造工艺及经济合理性进行选材:
封头:
16MnR
塔体:
接管:
20塔盘、底座:
Q235-B
容器法兰:
16MnR管法兰:
16MnII(材料的许用应力按照《化工设备机械基础》表8-7查并列表)
材料
许用应力[]t(MPa)
Q345R(16MnR)
170
Q235-B
113
16MnII
20
133
2)塔盘结构
根据工艺条件、塔体直径,
塔盘结构选为单液流分块式塔盘,
具体塔盘结构
及尺寸的选取见第十七章第三节
(p430-438)。
(自选)
3)工艺接管
接管的选取根据介质流量,参照GB12771-91,接管的选取如下表:
名称
进料管
塔顶回流管
塔底出料管
塔顶蒸汽管
再沸器回流管
公称直径
80
450
500
(mm)
4)压力容器法兰和接管法兰
压力容器法兰的选取按照《化工设备机械基础》选JB/T4700~4707-2000标准。
(按照《化工设备机械基础》(p263)写出选取过程)
设计条件:
工作温度
°
C:
120
设计温度
150
0.1
0.11
1800
(a)法兰类型DN=1800,p=0.11MPa,表10-1选甲型平焊;
(b)p=0.11MPa,t=150℃,查表10-10
材料为16MnR,定PN=0.25MPa,150℃时
允许[p]=0.25MPa>
p,所以PN=0.25MPa。
(c)确定结构尺寸(p254)。
(d)法兰标记
法兰-RF1800-0.25JB/T4701-2000
选取结果如下表:
设备法兰
MFM1800-0.25JB/T4703-2000
材料Q345R(16MnR)
管法兰选取结果汇总:
进料管法兰
HG20594法兰SO80-1.0MFM18
塔顶回流管法兰
塔顶蒸汽管法兰
塔底出料管法兰
HG20594法兰SO450-1.0MFM28
在沸器回流管法兰
HG20594法兰SO500-1.0MFM28
5)法兰密封垫片的选取
法兰密封垫片的选取参照《化工设备机械基础》表10-30法兰密封垫片选非金属软垫片PN=0.25MPa(JB/T4704-2000)P265垫片1800-0.25JB/T4704-2000
6)裙座选取裙座的选取根据参照《化工设备机械基础》图17-21确定裙座各尺寸。
支座选取裙式支座
7)人孔设置
人孔的选取根据筒体直径和公称压力参照《化工设备机械基础》表11-1和表11-6,
本设计中选用带颈平焊法兰人孔,公称压力1.0MPa,公称直径500mm,标准号为HG20594-95。
8)手孔设置
手孔选取同上,
本设计中选用不锈钢板式平焊人孔(仅限凸面),公称压力0.6MPa,公称直径150mm,标准号为HG20597-95。
9)视镜和液位计的选取
视镜和液位计的选取根据《化工设备机械基础》表11-9、表11-11选取
10)焊接接头形式和和焊接材料的选取
焊接接头形式的选取参照《化工设备机械基础》第十四章第二节(p367-377),焊接接头形式按HG20583-1998,A、B类焊接接头按照HG20583-1998中DU4,D类焊接接头按照HG20583-1998中G2,带补强圈D类焊接接头按照JB/T4736-2002中C,
焊接材料的选取参照第十四章《化工设备机械基础》第四节(p379-382),标准GB/T5117-95、GB/T5118-95GB/T983-95
焊接接头的检验《化工设备机械基础》第十四章第三节(p378)
11)压力容器类别的划分
压力容器类别的划分按《压力容器安全技术监察规程》,《化工设备机械基础》p386本设计塔器为低压分离设备,介质为易燃、中毒危害介质,故划分为一类压力容器。
四、强度计算
1、塔体壁厚计算(筒体的设计参照第八章第二节p172-185)。
塔体圆筒体壁厚计算按照GB150-1998《钢制压力容器》式5-1
计算壁厚:
ptcDi(4-1)
2[]tpc
式中:
塔体的理论计算壁厚,mmpc:
塔体的计算压力,MPaDi:
塔体内径,mm
[]t:
钢板在设计温度下的许用应力,MPa
:
焊接接头系数;
名义厚度:
nC;
(4-2)
C1C2;
C;
式中n:
名义厚度;
C1:
腐蚀裕量;
C2:
钢板负偏差;
圆整量;
e:
有效厚度;
查表《化工设备机械基础》表8-7[]t=170MPapc:
取塔体的设计压力,0.11MPa
焊缝为双面焊,局部射线检测,=0.85
pcDi=0.111800
2[]tpc=21700.850.11
C1=1mm
C2=0mm
2)封头的强度计算
(封头的设计参照第八章第二节p175-185)。
塔体封头壁厚计算按照GB150-1998《钢制压力容器》式7-1
焊缝为双面焊,
100%射线检测,取=1
代入数据到式(4-3)得:
pcDi
2[]t0.5pc
0.111800
==0.59mm
217010.50.11
代入数据到式(4-2)得:
nC=2mm
按标准椭圆封头最小厚度min〉0.15%Di要求取n=6mm
查《化工设备机械基础》(p196)
选标准椭圆形封头JB/T4746-2002封头直边高度h0取25mm
封头高度h取450mm
3)开孔补强计算
开孔补强结构选用JB/T4736-2002补强圈结构,补强圈尺寸按照《化工设备机械基础》p327(列出所选尺寸),焊接坡口尺寸选《化工设备机械基础》第十四章第二节p375C型。
开孔补强计算采用等面积补强法,其公式参照第十二章第一节(p326-p335)例:
人孔开孔补强计算:
人孔选公称压力1.0MPa,公称直径500mm,标准号为HG20594-95接管¢5308(p302)材料:
a.开孔所需补强面积;
A=d+2et(1-fr)(4-4)
式中fr:
强度削弱系数
d:
开孔直径mm
塔体的计算壁厚mm
et:
接管的有效厚度mmd=di+2Ct=(530-16)+2(1+0)=518mmet=nt-Ct=8-1=7mm塔体材料:
16MnR[]t=170MPa接管材料:
20[]tt=130MPatt130
frt==0.78
t170
=5180.69+20.697(1-0.78)
2
=359.5mm2
b.有效补强范围内的补强面积:
1有效补强范围
有效宽度:
B=2d=2518=1036mm
外伸高度:
h1=dnt=5188=64.4mm
内伸高度:
h2=0mm
2壳体多余截面积
A1=(B-d)(e-)-2et(e-)(1-fr)(4-5)
代入式(4-5)
A1=(1036-518)(7-0.69)-27(7-0.69)(1-0.78)
=1211.2mm2
3接管多余截面积
A2=2h1(et-t)fr+2h2(et-C2)fr(4-6)
式中di:
接管内直径mmdi=530-16=514mm
代入式(4-6)A2=2h1(et-t)fr+2h2(et-C2)fr
2=264.4(7-0.22)0.78=681mm2
4焊缝金属截面积
A3=66=36mm2
A1+A2+A3>
A满足不另行补强条件,所以不需补强。
其它开孔直径比人孔直径要小,故不需再进行开孔计算
如计算结果需要补强,还需对其他接管进行补强计算)
4)筒体的稳定性校核因圆筒不受外压,所以此处不必对圆筒的周向稳定进行校核。
如筒体工作压力为真空,筒体的轴向稳定性校核参照第九章第六节(p242-244)。
5)裙座的轴向稳定性校核
裙座的轴向稳定性校核:
参照《化工设备机械基础》p442图17-21确定裙座各项尺寸,查取相关许用应力。
根据《化工设备机械基础》p242进行裙座的轴向稳定性校核。
6)座圈的压应力校核
m封头=1202=240kg(p197)
m筒体=26726.5=240kg(p195)
m塔盘=n(Aa+Af+Ai)ρ=6995.4kg
m水=v筒26.2ρ水+v封2ρ水=2.54526.21000+0.82621000
=68331kg(p195、197)
Q设备=m封头+m筒体+m塔盘=88445N
Q附件=10%Q设备=8844.5N
Q水=m水g=683319.81=670327N
A=π(1.8162-1.82)/4=0.034m2
PT1.25P[]t=1.25x0.11=0.14MPa
T[]t
卧置水压试验压力:
PTPT+h=0.14+0.23=0.37MPa
水压试验压力下的应力校核:
焊接接头系数=0.85
S:
塔体材料的屈服极限(p168)S=345MPa
PT:
水压试验压力
T:
圆筒水压试验压力下的应力
[]:
试验温度下材料的许用应力
设计温度下材料的许用应力
Di:
圆筒内直径代入数据到式(3-8)
0.9
PT[Die]
2e
满足水压试验压力下的应力校核条件
五.设计小结
约300字左右)
六.参考文献
[1]董大勤.化工设备机械基础[M].北京:
[2]全国化工设备技术中心站.《化工设备图样技术要求》2000版[S].
[4]郑晓梅.化工工程制图化工制图[M].北京:
[5]JB/T4710-2005.钢制塔式容器[S].