2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  化學(xué)化工學(xué)院</b></p><p><b>  課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>  設(shè)計(jì)題目: 壓 力 容 器 課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>  (40m3)液氨儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì) </p><p>  學(xué)院、系: 化學(xué)工程與工藝系 </p>

2、;<p>  專業(yè)班級(jí): 化工1203班 </p><p>  學(xué) 號(hào): 2012002386 </p><p>  學(xué)生姓名: 王美鑫 </p><p>  指導(dǎo)教師: 張銥鈖 </p><p> 

3、 成 績(jī): </p><p>  2015年1月21日</p><p><b>  目錄</b></p><p>  第一章 工藝設(shè)計(jì) </p><p><b>  1.1存儲(chǔ)量</b></p><p>  1.2設(shè)備的選

4、型及輪廓尺寸</p><p><b>  第二章 機(jī)械設(shè)計(jì)</b></p><p><b>  2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>  2.1.1筒體及封頭設(shè)計(jì)</p><p><b>  材料的選擇</b></p><p><b>  

5、筒體壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p><b>  封頭壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>  2.1.2接管及接管法蘭設(shè)計(jì)</p><p><b>  接管尺寸選擇</b></p><p><b>  管口表及連接標(biāo)準(zhǔn)</b></p><

6、;p><b>  接管法蘭的選擇 </b></p><p><b>  墊片的選擇 </b></p><p><b>  緊固件的選擇 </b></p><p>  2.1.3人孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p><b>  密封面的選擇 </b>&l

7、t;/p><p><b>  人孔的設(shè)計(jì)</b></p><p>  2.1.4 核算開孔補(bǔ)強(qiáng)</p><p>  2.1.5支座的設(shè)計(jì) </p><p><b>  支座的選擇</b></p><p><b>  支座的位置</b></p>

8、<p>  2.1.6液面計(jì)及安全閥選擇</p><p><b>  2.1.7總體布局</b></p><p>  2.1.8焊接接頭設(shè)計(jì)</p><p><b>  2.2強(qiáng)度校核</b></p><p><b>  參考文獻(xiàn) </b></p>&l

9、t;p><b>  第一章工藝設(shè)計(jì)</b></p><p><b>  存儲(chǔ)量</b></p><p>  盛裝液化氣體的壓力容器設(shè)計(jì)存儲(chǔ)量</p><p>  式中:W——儲(chǔ)存量,t;</p><p><b>  f----裝量系數(shù)</b></p><

10、;p>  V——壓力容器容積;</p><p>  ——設(shè)計(jì)溫度下的飽和溶液的密度,;</p><p><b>  根據(jù)設(shè)計(jì)條件=</b></p><p>  設(shè)備的選型及輪廓尺寸</p><p>  查表《容器參數(shù)》得:筒體計(jì)算體積:V計(jì)=40.3m3 公稱直徑D=2400mm 長(zhǎng)度L=8000mm&

11、lt;/p><p><b>  第二章 機(jī)械設(shè)計(jì)</b></p><p><b>  2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>  2.1.1筒體及封頭設(shè)計(jì)</p><p><b>  .材料的選擇</b></p><p>  常見的壓力容器用碳素鋼和低合金

12、鋼鋼板有Q245,Q345R,Q370R等;無縫鋼管材料有10,20, 16Mn等??紤]到該容器的內(nèi)徑為2400mm,所以選用筒體由鋼板卷制而成,由于低合金鋼有較高的強(qiáng)度,良好的塑性,價(jià)格相對(duì)較低,所以選用Q345R。</p><p><b>  .筒體壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p><b>  I.設(shè)計(jì)壓力</b></p>

13、<p>  液氨儲(chǔ)罐的工作溫度-20℃——50℃,故選取設(shè)計(jì)溫度t=50℃,由本次的《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書查得,該溫度下液氨的絕對(duì)飽和蒸汽壓為2.030MPa。由于通常的設(shè)計(jì)壓力在沒有說明的情況下,均指表壓在本次設(shè)計(jì)中的液氨儲(chǔ)罐上裝有安全閥,通常認(rèn)為設(shè)計(jì)壓力為工作壓力的1.05-1.10倍,所以安全閥的開啟壓力為pb=1.1×(2.03-0.10)=2.123MPa,因?yàn)閜>pb,所以p=2.2MP

14、a,公稱壓力選2.2MPa。</p><p><b>  II.液柱靜壓力</b></p><p>  由《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書查得,液氨的密度為658㎏/,內(nèi)徑2400mm由《各地區(qū)重力加速度表》查的太原地區(qū)的,則根據(jù)公式可得p=0.01547MPa。</p><p><b>  III.計(jì)算壓力</b>&l

15、t;/p><p>  因?yàn)?,所以可忽略靜壓力的影響。即pc=p=2.20MPa</p><p>  IV.設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力</p><p>  為,假設(shè)筒體厚度為16~36mm,由《材料許用應(yīng)力表》可得的=185MPa。</p><p><b>  V.焊接接頭系數(shù)</b></p><p> 

16、 本次液氨儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)采用雙面對(duì)接焊的全焊透對(duì)接接頭,而液氨的臨界溫度為132.4℃,p﹥1.6MPa,為毒性中度危害的液體,所以為第一類介質(zhì),PV=8.8×103 ,屬于第三類壓力容器,因此=1。</p><p>  VI.內(nèi)壓容器的計(jì)算厚度</p><p>  根據(jù)內(nèi)壓容器的計(jì)算厚度公式【2】: </p><p>  取腐蝕裕量C2=2mm, 所以設(shè)計(jì)厚

17、度 。</p><p>  由于GB 713《鍋爐和壓力容器用鋼鋼板》和GB 3513《低溫壓力容器用低合金鋼板》中列舉的鍋爐和壓力容器專用鋼板的厚允許偏差按GB/T 709中的B類要求,即厚度負(fù)偏差。</p><p>  另外取負(fù)偏差, 所以名義厚度 ,經(jīng)過圓整后為18mm,在16~36mm之間,故假設(shè)是成立的。</p><p>  .封頭壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算&

18、lt;/p><p>  取腐蝕裕量C2=2mm,,另外取負(fù)偏差, 所以名義厚度 ,經(jīng)過圓整后為18mm,在16~36mm之間,故假設(shè)是成立的。</p><p><b>  封頭參數(shù):</b></p><p>  取公稱直徑DN=2400mm,總深度H=640mm,內(nèi)表面積A=6.5453m2 ,容積V封=1.9905m3,直邊高度h=40mm&

19、lt;/p><p>  2.1.2接管及接管法蘭設(shè)計(jì)</p><p>  1,本次設(shè)計(jì)所用的接管的尺寸表如下所示:</p><p>  2,本次設(shè)計(jì)所用的接管及管口表如下</p><p><b>  表2管口表</b></p><p><b>  3接管法蘭的選澤</b><

20、/p><p>  查《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危害程度分類》HG-20660-2000得:液氨的毒性為中等危害,故采用帶頸對(duì)焊法蘭(WN),密封面為凹面(FM),帶加強(qiáng)環(huán)的纏繞式墊片和專用級(jí)緊固件結(jié)合。根據(jù)設(shè)計(jì)壓力為p=2.20MPa,操作溫度為—20~50℃,故采用鍛件,材料選16Mn,類別為1C1,由于設(shè)計(jì)壓力為p=2.20MPa,查《中華人民共和國(guó)化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).》HG/T 20592-2009得,PN2

21、5材料16Mn為的鋼制管法蘭材料的最大允許工作壓力25.0bar,因此該法蘭的公稱壓力為PN25,由于PN≤40,但介質(zhì)有毒,所以采用專用級(jí)全螺紋螺柱和型六角螺母</p><p>  接管的法蘭結(jié)構(gòu)如下:</p><p>  表3 接管法蘭結(jié)構(gòu)尺寸表【3</p><p>  表5 接管法蘭標(biāo)記</p><p>  2.1.3人孔的結(jié)構(gòu)設(shè)

22、計(jì)</p><p><b> ?、?.密封面的選擇</b></p><p>  由于本次設(shè)計(jì)的介質(zhì)是中度危害的,所以本次設(shè)計(jì)采用凹凸法蘭密封面(MFM)。</p><p><b>  ② .人孔的設(shè)計(jì)</b></p><p>  本次設(shè)計(jì)的儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力為2.20MPa,根據(jù)《鋼制人孔和手孔》【3】,

23、采用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔。</p><p>  該人孔標(biāo)記為:人孔 </p><p>  人孔和手孔統(tǒng)稱為檢查孔。壓力容器開設(shè)檢查孔是為了檢查壓力容器在使用過程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕等缺陷以及裝拆設(shè)備的內(nèi)部零件。人孔有圓形和長(zhǎng)圓形兩種。壓力容器設(shè)人孔是為了檢查設(shè)備內(nèi)部空間以及裝拆設(shè)備的內(nèi)部零部件。人孔大小的設(shè)置原則是方便人的進(jìn)出。因此人孔的公稱直徑規(guī)定為400~600mm,可根據(jù)容

24、器直徑及所處地區(qū)的冷暖程度來選擇。當(dāng)人孔需要經(jīng)常打開時(shí),可選用快開人孔。</p><p>  容器的公稱直徑大于等于1000mm且筒體于封頭為焊接連接時(shí),容器應(yīng)至少設(shè)置一個(gè)人孔。由于長(zhǎng)度L=8000mm,故要開設(shè)兩個(gè)人孔。</p><p>  圖3.1 人孔結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>  表3.1 人孔結(jié)構(gòu)尺寸【3】</p><p>  

25、2.1.4人孔的開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算</p><p>  按照GB150殼體開孔滿足以下要求時(shí),可不另行</p><p>  1,設(shè)計(jì)壓力小于等于2.5MPa;</p><p>  2,兩相鄰開孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍;</p><p>  3,接管的公稱外徑小于等于89mm;</p><p>  4,接管厚度滿

26、足下表:</p><p><b>  mm</b></p><p>  由于除人孔外,其他接管的外徑均小于89mm,故我們需要對(duì)人孔進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)。GB150采用等面積補(bǔ)強(qiáng).。補(bǔ)強(qiáng)圈的寬度取為人孔寬度的2倍,補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度為殼體的壁厚,材料與殼體相同,為Q345R,考慮到液氨的毒性程度為中度危害,補(bǔ)強(qiáng)圈的坡口形式選為D型,查JB/T 4736-2002知:DN450,=

27、18mm時(shí),該補(bǔ)強(qiáng)圈的質(zhì)量為38.1㎏,可確定補(bǔ)強(qiáng)圈為: JB/T4736</p><p>  2.1.5支座的設(shè)計(jì)</p><p><b> ?、?支座的選擇</b></p><p><b>  鞍座結(jié)構(gòu)</b></p><p>  該臥式容器采用雙鞍式支座,材料選用Q235B。</p&g

28、t;<p>  估算鞍座的負(fù)荷: </p><p><b>  儲(chǔ)罐總質(zhì)量</b></p><p>  —筒體質(zhì)量:=π×(2.4+18×10-3)×8×7850×18×10-3=8586.9kg —單個(gè)封頭的質(zhì)量:=911.3kg&l

29、t;/p><p>  —充液質(zhì)量:ρ水﹥?chǔ)岩喊?,m3=(1.9905×2+π/4×2.42×8) × 103=40172.1kg</p><p>  —附件質(zhì)量:人孔質(zhì)量為245kg,有兩個(gè)人孔,其他接管質(zhì)量總和527.5+19.1981+20=566.7kg</p><p><b>  綜上所述,</b>&

30、lt;/p><p>  G=mg=501.3kN,每個(gè)鞍座承受的重量為250.65kN.</p><p>  由此查JB4712.1-2007容器支座,選取重型,包角為150°,有墊板的鞍座。查JB4712.1-2007得鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表4:</p><p>  表4:鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸 單位:mm</p><p><

31、;b>  ②.鞍座位置的確定</b></p><p>  通常取尺寸A=0.207L的值,考慮到支座截面處除彎矩以外的其他載荷,且支座截面處應(yīng)力較為復(fù)雜,故常取支座處圓筒的彎矩略小于跨距中間圓筒的彎矩,通常取尺寸A≦0.2L.否則由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應(yīng)力過大。</p><p>  L=8000+40×2=8080mm,則A≦0.2L=0.2

32、15;8080=1616mm</p><p>  由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度,故封頭對(duì)于圓筒的抗彎鋼度具有局部的加強(qiáng)作用。若支座靠近封頭,則可充分利用罐體封頭對(duì)支座處圓筒截面的加強(qiáng)作用。因此,JB 4731還規(guī)定當(dāng)滿足A≤0.2L時(shí),最好使A≤0.5R m(),即 </p><p><b>  ,取A=600mm</b></p><

33、;p>  綜上有:A=600mm。</p><p><b>  鞍座標(biāo)記為: </b></p><p>  2.1.6液面計(jì)及安全閥選擇</p><p>  本次設(shè)計(jì)采用磁性液位計(jì),普通型,壓力等級(jí)為2.5MPa。根據(jù)實(shí)際要求,選用液位計(jì)的長(zhǎng)度為1700mm。標(biāo)記HG/T21594-95Z-2.5FM-1700-LS。</p>

34、;<p>  根據(jù)公稱壓力PN=2.5</p><p>  和適用介質(zhì),選擇型號(hào)為A41H-16C的安全閥。</p><p><b>  2.1.7總體布局</b></p><p>  液氨進(jìn)氣管外伸度110mm,內(nèi)伸高度1450mm。液氨溫度計(jì),排氣口,壓力表管外伸高度110mm,內(nèi)伸高度0mm。排污口管外伸度110m,內(nèi)伸高度

35、0m。排液口管外伸度110m,內(nèi)伸高度0m。安全閥外伸高度110mm,內(nèi)伸高度0mm。人孔外伸406mm,內(nèi)伸0mm。</p><p>  接管與接管間距600mm,進(jìn)液口接管與左側(cè)人孔間距600mm,加強(qiáng)圈外側(cè)與焊縫距離等于300mm,鞍座距封頭切線1132mm。</p><p>  2.1.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及焊條的選擇</p><p>  綜合考慮各種因素,針對(duì)本

36、次設(shè)計(jì)儲(chǔ)存的介質(zhì)是中度毒性介質(zhì),所以本次設(shè)計(jì)的殼體A、B類焊接接頭應(yīng)為X型的如圖。而對(duì)于法蘭與殼體、接管連接的接頭,應(yīng)采用全焊透接頭。</p><p>  回轉(zhuǎn)殼體的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>  回轉(zhuǎn)殼體的拼接接頭必須采用對(duì)接接頭。殼體上的所有縱向及環(huán)向接頭、凸形接頭上的拼接接頭,即A、B類接頭,必須采用對(duì)接焊(如下圖)。對(duì)接焊易于焊透,質(zhì)量容易保證,易于作無損檢測(cè),可獲得最好的焊接接

37、頭質(zhì)量。</p><p>  接管與殼體的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>  接管與殼體及補(bǔ)強(qiáng)圈之間的焊接一般只能采用角焊和搭焊,具體的焊接結(jié)構(gòu)還與對(duì)容器的強(qiáng)度與安全的要求有關(guān),涉及到是否開坡口、單面焊與雙面焊、焊透與否等問題。設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)壓力高低、介質(zhì)特性、是否低溫、是否需要考慮交變載荷與疲勞問題等來選擇合理的焊接結(jié)構(gòu)。</p><p> ?、贌o補(bǔ)強(qiáng)圈接管的焊接結(jié)

38、構(gòu)。</p><p> ?、趲аa(bǔ)強(qiáng)圈接管的焊接結(jié)構(gòu)。</p><p><b>  焊條的選用</b></p><p><b>  2.2強(qiáng)度校核</b></p><p>  水壓試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算并校核。</p><p>  試驗(yàn)壓力: =1.25P =1.25×2.20

39、×(185÷185)=2.75MPa.</p><p>  有效厚度=δn——C1——C2 =18-0.3-2=15.7mm</p><p>  校核圓筒應(yīng)力:= (D+)/2 =187.8MPa</p><p>  ﹤0.9φ[] = 0.9×0.85×345 =263.9MPa.</p><p>&

40、lt;b>  校核合格。</b></p><p>  由于液氨為中度危害的介質(zhì)且沒有易燃易爆的特性,故不需要進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。</p><p>  主要參考文獻(xiàn)(資料):</p><p>  過程裝備基礎(chǔ).太原理工大學(xué).2011</p><p>  TSG R0004-2009 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程.國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)

41、檢疫總局頒布,2009.8.31</p><p>  HG 20660-2000 壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險(xiǎn)程度分類 北京:全國(guó)化工工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)編輯中心,2011</p><p>  GB150-1998鋼制壓力容器 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1998</p><p>  JB/T4736-2002,JB/T4746-2002.補(bǔ)強(qiáng)圈 鋼制壓力容器用封頭 國(guó)家

42、經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì),2002</p><p>  HG20592~20635-2009鋼制管法蘭 中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部,2009</p><p>  JB/T5117-1995碳鋼焊條和JB/T5118~1995低合金鋼焊條</p><p>  JB4700~4707-2000.壓力容器法蘭.昆明:云南科技出版社,2000</p><p>

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