课设机械仪表工程科技专业资料.docx

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1、课程设计说明书18/浓硫酸储罐专业班级：姓名：畅杰学号：1303014222中北高校材料科学与工程学院任务书一、设计题目：卧式贮罐结构设计（18m3,浓硫酸，常温）二、设计目的1. 综合应用所学基础课和专业基础课“焊接结构”的理论学问与技能，去分析和解决工程实际问题，使理论深化，学问拓宽，专业技能得到进一步延长。2. 通过课程设计，使学生学会依据设计任务进行资料收集和整理，能正确运用工具书，驾驭焊接结构设计程序、方法和技术规范，提高工程设计计算、理论分析、技术文件编写的实力，提高计算机的应用实力。3. 学习工程设计中技术方案的论证和选择的思想方法。4. 培育学生独立思维和思索的实力。三、设计的

2、任务及要求1. 设计前具体探讨和分析设计任务书和指导书，明确设计要求和设计内容，依据原始数据和工作条件，复习有关课程，参考有关资料，对所设计项目进行方案比较选出最优方案，确定一个较全面合理的设计方案。2. 依据已经制订的设计方案进行主要结构件的强度计算，要计算精确，步骤完整,理论依据全面，并且写出设计说明书，设计说明书依据统一封面，统一格式撰写装订。说明书内容包括任务书、书目、正文（设计方案、具体设计步骤及计算）、参考文献几部分。3. 依据设计方案和计算数据绘制结构装配图1张和主要零件图，绘图要求考虑周到，仔细全面；各种标注精确标准。书目绪论O第一章设计参数的选择11.1筒体材料的选择112公

3、称直径的确定11.3设计压力11.4设计温度21. 5焊接接头系数2其次章设备的结构设计31.1 圆筒厚度的设计31.2 封头的设计32. 2.1封头厚度的设计32. 2.2封头的结构尺寸（封头结构如下图1）42. 3鞍座选型和结构设计52. 3.1鞍座选型53. 3.2鞍座位置的确定62.4卧式贮罐的附件及其选用71.1.1 4.1接管和法兰71.1.2 垫片的选用91.1.3 螺栓（螺柱）的选择92. 2.5人孔的选择103. 6液面计的选择1027平安阀的选择错误!未定义书签。第三章容器强度的校核103.1. 压试验应力校核103.2. 筒体轴向弯矩计算113.3. 筒体轴向应力计算及校

4、核123.4. 筒体和封头中的切向剪应力计算与校核133.5. 封头中附加拉伸应力133.6. 筒体的周向应力计算与校核1437.鞍座应力计算与校核154. 7.1应力及强度校核155. 7.2断面应力校核166. 7.3板组合截面应力计算及校核153.8地震引起的地脚螺栓应力173,9开孔补强设计3 .9.1补强设计方法判别184 .9.2有效补强范围183.10 有效补强面积193.11 补强面积20第四章：卧式贮罐的焊接204.1 焊缝布置201 .1.1接头的选择204 .12焊缝的布置214.2焊接方法224.3.焊接依次2243.1焊前清理224.3.2焊接过程和依次22特殊鸣谢2

5、4参考文献25绪论近年，压力容器被广泛应用于现代的工业、民用及军用等部门。压力容器在社会各行各业的生产、储存、运输等方面具有不行取代的地位，在发展国民经济、巩固国防、解决人们衣食住行等方面起着极为重要的作用。目前我国普遍采纳常温压力贮罐，常温贮罐一般有两种形式：球形贮罐和圆筒形贮罐。球形贮罐和圆筒形贮罐相比：前者具有投资少，金属耗量少，占地面积少等优点，但加工制造及安装困难，焊接工作量大，故安装费用较高。一般贮存总量大于500或单罐容积大于200N时选用球形贮罐比较经济；而圆筒形贮罐具有加工制造安装简洁，安装费用少等优点，但金属耗量大占地面积大，所以在总贮量小于500/,单罐容积小于IoOJ时

6、选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。一般选用卧式圆筒形贮罐，只有某些特殊状况下（站内地方受限制等）才选用立式。本文主要探讨卧式圆筒形浓硫酸贮罐的设计。本储罐的焊接结构主要设计了筒体壁厚，支座，封头，法兰，加强圈等。依据储存介质的要求来进行储罐的选材，本次设计的介质为浓硫酸，储体选用Q-235B。依据施工现场的环境要求及罐体厚度等选择合适的焊接方法。设计的封头为标准椭圆形封头，设计的支座为鞍式支座。卧式浓硫酸贮罐设计的特点，应按GB150钢制压力容器进行制造、试验和验收;并接受劳动部颁发压力容器平安技术监察规程（简称容规）的监督。贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各

7、种接管组成。贮罐上设有排污管以及平安阀、压力表、温度计、液面计等。第一章设计参数的选择1.1筒体材料的选择依据GB150-1998表4-1并结合实际状况，选用筒体材料为碳素合金钢Q235C（钢材标准为GB6654压力容器用钢板）。Q-235C适用范围规定如下：容器设计压力pW2.5MPa;钢板运用温度为0-400C;用于壳体时，钢板厚度不大于30mm。1. 2公称直径的确定1 .设筒体直径为D,简体长度为1=2D,选用标准椭圆封头，则其体积可表示为：Vz=X+匕=吟/2+2/x2。=焉由此可求得D=2218mm所以粗定D=2000?。1. 3设计压力设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，与相应

8、的设计温度一起作为设计载荷，其值不得低于工作压力。液柱静压力：6=加=1.83XCX9.8X2.0=0.0359MPa依据化学化工物性分析手册表3.6.5查饱和蒸汽压：Pc=0.0118Mpa工作压力：PW=Po+Pc=0101+0.0118=0.28掰%设计压力：P=11PW=I.1x0.1128=0.1241MPa计算压力：p=0.1241+0,0359=0.16Mpa1.4设计温度设计温度指容器在正常工作状况下，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。设计温度取24。1. 5焊接接头系数焊接接头系数是以焊接强度与母材强度之比值”表示的。

9、它与焊缝位置焊接方法以及检验等因素有关。JB4732标准中要求受压元件焊缝必需100%无损检测，取焊缝系数1OOo设计参数总结如下表1.5表1.5设计数据序号项目数值单位备注1名称18m3浓硫酸卧式贮罐2筒体材料Q-235C3设计压力0.1241MPa4设计温度24CC5公称直径2000mm6公称容积18I17充装系数0.98工作介质浓硫酸9其他要求100%无损检测其次章设备的结构设计2.1 圆筒厚度的设计查GB150-1998中表4-1,可得：在设计温度50下，屈服极限强度，6=235MRZ许用应力IcrT=I25MPa查标准HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定表7-1知，钢板厚

10、度负偏差为0.25mm,而有GB150-1998中知，当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm,且不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽视不计，故取G=0。查标准HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定表7-5知,在无特殊腐蚀状况下，腐蚀裕量C.不小于Imm,本例取C:=2mm则筒体的设计厚度=J+C1+C2=3.2808mm圆整后，取名义厚度，=8mz筒体的有效厚度C=n-C1-C2=6mm2.2 封头的设计封头厚度的设计查标准JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表1,得公称直径。=2=2000/加选用标准椭圆形封头,型号代号为EHA,则2=2,依据GB15(M998中椭圆形封头

11、计2%算中式7-1计算:PCR2,-0.5Pc0.16x200021125-0.5x0.16=1.2804nn同上，取C：=2mm,C1=0o封头的设计厚度=+C,+C2=3.2804mm圆整后，取封头的名义厚度bf,=8,有效厚度%=讥-G-G=Smm2.2.1 封头的结构尺寸(封头结构如下图1)由a2,得力=H2=525500=25相加2(H-z)4查标准JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表B.1EHA椭圆形封头内表面积、容积，如下表2.1表2.1EHA椭圆形封头内表面积、容积公称直径DNmm曲面高度himm直边高度h/mm总深度Hmm内表面积A/m容积,24.49301.12

12、572.3鞍座选型和结构设计2.3.1 鞍座选型该卧式容器采纳双鞍式支座，材料选用Q235C。=v1+2v2=d1+21.12571=3.5293m储罐总质量筒体质量：w1=p=3.142.03.52930.0067.85IO3=1043.9246kg川：单个封头的质量：查标准JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表B.2EHA椭圆形封头质量，可知，2=275.6必m3充液质量：g=Q72s67=1.83x1O3x12=21961附件质量：人孔质量为302kg,其他接管质量总和估为400kg,即ZVe综上所述，tn=w1+2n2+m3+m4=24257.1246kgG=mg=24257

13、.12469.8=237719.82I1N则每个鞍座承受的重量为118.8599kN由此查JB4712.1-2007容器支座，选取轻型，焊制为A,包角为120,有垫板的鞍座。查JB4712.1-2007表8设计鞍座结构尺寸如下表2.2：表2.2鞍式支座结构尺寸单位mm公称直径DN2000腹板10h430允许载荷QZkN300330垫板G1鞍座高度h2501.190e筋板1420Ii260螺栓间距10801260底板I22038螺孔/孔长D/128/6012垫板弧长2330鞍座质量Kg1603. 3.2鞍座位置的确定因为当外伸长度A=0.2071时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩

14、肯定值相等，从而使上述两截面上保持等强度，考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷，面且支座截面处应力较为困难，故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩，通常取尺寸A不超过0.21值，为此中国现行标准JB4731钢制卧式容器规定A0.21=0.2(1+2h),A最大不超过0.251.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。由标准椭圆封头由-T=2,得力=H-区=525-500=25mm2(H-h)4故A0.2(1+2h)=0.2(3259.3+225)=715.S6mm鞍座的安装位置如图2.2所示：此外，由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局部的加强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。因此，JB4731还规定当满意AW0.21时，最好使AgO.5Ra,即R,=+=1000+4=1004mma22AO.57=502mm，取A=500mm综上有：A=500mm（A为封头切线至封头焊缝间距离，1为筒体