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

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