碱液贮罐的课程设计Word格式文档下载.docx
《碱液贮罐的课程设计Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碱液贮罐的课程设计Word格式文档下载.docx（26页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
2.2
筒体和附件材料的选择.............................................................................................................
2.3
其他设计参数.............................................................................................................................
2.3.1
封头的选择.....................................................................................................................
2.3.2
许用应力.........................................................................................................................
3
2.3.3
焊接接头系数......................................................................................................................
工艺计算................................................................................................................................................
4
3.1
筒体壁厚的计算.........................................................................................................................
3.2
封头壁厚的计算.........................................................................................................................
3.3
强度检验及水压试验.................................................................................................................
5
3.4
选择人孔....................................................................................................................................
3.4.1
人孔的选择.....................................................................................................................
3.5
支座
............................................................................................................................................
7
3.5.1
支座的选取.....................................................................................................................
3.5.2
鞍座的计算.....................................................................................................................
3.5.3
安装位置.........................................................................................................................
8
选配工艺接管......................................................................................................................................
10
4.1
碱液进料管..............................................................................................................................
4.2
碱液出料管..............................................................................................................................
4.3
排污管......................................................................................................................................
4.4
液面计接管..............................................................................................................................
4.5
放空管接口管............................................................................................................................
11
4.6
安全阀接口管............................................................................................................................
设计结果一览表..................................................................................................................................
12
6
碱液贮罐装配图..................................................................................................................................
13
总结
......................................................................................................................................................
14
1前言
碱液是一种具有很强腐蚀性的碱性化学品，这意味着它能够溶解脂肪等粘性物质，并且对其他物质存在很高的化学反应能力。
碱液有片状，粒状或液体形式，它很危险，
会给物体表面和人体造成损害。
在现代碱液生产之前，人们只能从原始材料加工获得它。
几千年来，人类一直使用碱液制作香皂和制革。
他们在极高的温度下焦化特定硬木产生
白灰。
苹果树，橡树，海草都是理想的燃料。
然后添加水，并混合一些小苏打渗透进灰质清除它们包含的碱液。
当灰质过滤出去以后，留下的水就含有足够的碱液一溶解动物皮草上的脂肪，或与其他成分混合制成香皂。
为能够进行连续的生产，需要有储存碱液的容器，因此设计碱液贮罐是制造贮罐的必备步骤，是化工生产能够顺利进行的前提。
本次课程设计是在我们学完《化工设备机械基础》这门课程后开的课程设计，目的就是设计一台碱液贮罐。
根据设计任务书的要求，贮罐形式为圆筒形，由于立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏的能力较弱，故选用圆筒形卧式容器。
设计内容主要包括，设计所需参数的确定，贮罐材料的选取，筒体和封头壁厚的计算以及相关校核，另外还有支座以及一些附件的选取与安装。
最后汇出碱液贮罐的装配图。
由于本人能力有限，设计过程中难免出现错误，还请老师指出。
2碱液贮罐设计参数的确定
2.1设计温度与设计压力的确定
根据设计任务书的要求，所设计碱液贮罐的最高使用温度为50℃，查表可知50℃
[1]
时液氨的饱和蒸汽压为1.87MPa。
容器的设计压力应该高于其最大工作压力，对于装
有安全阀的容器，其设计压力不得低于安全阀的开启压力，安全阀的开启压力是根据容
器最大工作压力调定，据此，取最大压力的1.1倍作为容器的设计压力，故设计压力为，
p1.1（1.870.1）1.95MPa，取p1.95MPa。
2.2筒体和附件材料的选择
碱液是一种具有很强腐蚀性的碱性化学品，贮罐可选用低合金钢，压力容器专用钢
板为16MnR。
16MnR是345MPa级的低合金钢，具有良好的机械性能、焊接性能、工艺性能及
低温冲击韧性。
中温及低温的机械性能均优于Q235-A、15、20等碳素钢，是使用十分
成熟的钢种，质量稳定、可使用-40～475℃场合。
所以在此选择16MnR钢板作为制造
筒体的材料。
16MnR的含碳量为0.12%～0.20%，含Mn量较低，伸长率为19-21%，是
目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。
优质低碳钢的强度较低，塑性好，焊接性能好，因此在化工设备制造中常用作热交
换器列管、设备接管、法兰的垫片包皮。
优质中碳钢的强度较高，韧性较好，但焊接性
能较差，不宜用作接管用钢。
由于接管要求焊接性能好且塑性好。
故选择10号优质低碳钢的普通无缝钢管制作
各型号接管。
由于法兰必须具有足够大的强度和刚度，以满足连接的条件，使之能够密
封良好，故选用20号钢。
2.3其他设计参数
2.3.1封头的选择
几何方面，就单位容积的表面积来说，以半球形封头为最小。
椭圆形和蝶形封头的
容积和表面积基本相同，可以近似认为相等。
力学方面，在直径、厚度和计算压力相同的条件下，半球形封头的应力最小，二向薄膜应力相等，而沿经线的分布式均匀的。
如果与壁厚相同的圆筒体连接，边缘附近的最大应力与薄膜应力并无明显不同。
椭圆形封头的应力情况就不如半球形封头均匀。
由应力分析可知，椭圆形封头沿经线各点的应力是变化的，顶点处应力最大，在赤道上可能出现环向内压应力，对于标准椭圆形封头与壁厚相等的圆筒体相连接时，其可以达到与筒体等强度。
从制造方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是浓度大，冲压较为困难；
椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。
因此，从几何、力学和制造方面综合考虑，采用标准椭圆形封头最为合理。
椭圆形封头的型式及尺寸按JB/T4737-95《椭圆形封头》的规定标准椭圆形封头的长短轴比值为2。
封头材料与筒体一样为16MnR。
2.3.2许用应力
制造容器所用的钢板，其在设计温度下许用应力值的大小，直接决定着容器强度，
是主要设计参数之一[2]。
在GB150《钢制压力容器》中，对钢板、锻件、紧固件均规定
了材料的许用应力，16MnR的许用应力见表2-1。
表2.1
压力容器用16MnR钢板的许用应力
厚度
常温强度指标
在下列温度（℃）下的需用应力/MPa
钢号
钢板标准
使用状态
σ
mm
b
s
≤20
100
150
MPa
6～16
510
345
170
16MnR
GB6654
热轧，正火
＞16～36490
325
163
＞36～60
470
305
157
2.3.3焊接接头系数
焊缝区是容器上强度比较薄弱的地方。
焊缝区强度降低的原因在于焊接时可能出现
缺陷而未被发现；
焊接热影响区往往形成出大晶粒区而使强度和塑性降低；
由于结构刚
性约束造成焊接内应力过大等。
焊缝区的强度主要决定于熔焊金属、焊缝结构和施焊质量。
设计所需的焊接街头系
数大小主要根据焊接接头的型式和无损检测的长度比率确定。
容器筒体的纵向焊接接头
和封头的拼接接头基本上都采用双面焊，所以取焊接接头系数1（双面焊，全部无损
探伤）。
3工艺计算
3.1筒体壁厚的计算
筒体的理论计算壁厚公式为[2]：
pcDi
（
3.1）
t
p
式中
δ——筒体的理论计算壁厚，mm；
pc——筒体计算压力，MPa；
Di——筒体内径，mm；
[σ]——钢板在设计温度下的许用应力，MPa;
——焊接接头系数，其值为1。
取计算压力pc
，筒体内径
i
=DN=2200mm
L=3400mm
，查
=p=1.95MPa
D
，将这些数值代入公式
表2.1知16MnR在设计温度为50℃时的许用应力为[σ]
=163MPa
（3.1）计算出筒体的计算厚度为：
1.95
2200
13.239mm
2163
11.95
由于液氨对金属有一定的腐蚀，取腐蚀裕量C2=2mm，故筒体的设计厚度为：
δdδC213.239215.239mm
由钢板厚度负偏差表查得C1=0.8mm，故名义壁厚为：
δnδdC115.2390.816.039mm圆整后取δn=17mm。
3.2封头壁厚的计算
采用的是标准椭圆形封头，各参数与筒体相同，其厚度计算式为[2]：
13.199mm
0.5p
21631
0.5
设计厚度为：
δd
δ
C2
13.199
215.
199mm
名义厚度为：
δn
δd
C1
15.199
0.8
15.999mm
圆整后取δn=16mm。
查得标准椭圆形封头的直边高度（JB/T4737-95）为h0=40mm。
3.3强度检验及水压试验
强度检验指的是容器制成后，经过热处理及焊缝处的无损检验合格的容器要做液压
试验或气压试验来检验容器的强度，因为在压力下充以气体的容器，它具有是裂纹扩展
的内能要比充以不可压缩液体的相同容器要大得多，万一当受压容器或管道在受气压下
破坏时，其危险性远比液压试验大。
所以通常采用液压试验。
以水为液压试验的介质。
GB150-1998《钢制压力容器》规定液压试验压力如下[3]：
PT
1.25[
]p
3.2）
[
]t
PT——试验压力，
；
p——设计压力，MPa；
MPa。
[σ]、[σ]——分别为液压试验温度和设计温度下壳壁材料的许用应力，
代入式
得液压试验的试验压力为：
将p=1.95MPa，[σ]=[σ]
（3.2）
1.25[]
1.25163
2.438
[]t
试验时器壁的应力为：
T
PT（Di
e）
3.3）
2e
其中有效厚度e
n
C1C2
17
0.82
14.2mm，故
PT（Di
2.44
（2200
14.2）
190.23
14.2
查表2.1可知22mm的16MnR钢板的常温强度指标σs
=325MPa。
所以0.9s
0..96
3251
292.5MPa，则
0.9s，故所设计的器壁厚度满
足水压试验要求。
3.4选择人孔
3.4.1人孔的选择
在化工设备中，为了便于内部附件的安装，修理和村里，防腐以及对设备内部进行
检查、清洗，往往开设人孔和手孔。
人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。
一般人
孔有两个手柄。
贮罐的工作温度为常温，设计压力为1.95MPa，故人孔的标准按公称压
力为2.5MPa等级选取。
由于人孔盖直径较大且质量较重，故选用水平吊盖带颈对焊法
兰人孔（HG21524-95），公称直径为450mm，突面法兰密封面（RF型）。
该人孔结构中有
吊钩和销轴，在检修时只需松开螺栓将盖板绕销轴旋转，即可轻松进入，而不必将其取下以节约维修时间。
查得该人孔的有关数据如下[2]：
表3.1
水平吊盖带颈对焊法兰人孔
（突面）标准尺寸
（mm）
公称压力
公称
dW×
S
D1
升级会员 