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ag8F22卧式储罐设计过程设备设计课程

发布时间:2020-07-23 13:24

  长春理工大学课程设计过程设备设计课程设计说明书 F22 储罐设计 机电工程学院2013 年07 长春理工大学课程设计过程设备课程设计任务书 一、F22 储罐设计(18) 二、技术特性 序号 名称 指标 最高工作压力MPa1.2 工作温度35 15-20 工作介质F22 冷却水 12.0三、设计内容 1.强度计算和校核 2.选择合适的零部件材料 3.焊接结构选择及设计 4.安全阀主要零部件的选型 5.绘制装配图和主要零部件图 四、设计说明书要求 1.字数不少于5000 2.内容包括:设计参数的确定、结构分析、材料选择、强度计算及校核、焊接结构设计、标准零部件的选型、制造工艺及制造过程中的检验、设计体会、参考书 3.设计说明书按照学校毕业设计规范要求长春理工大学课程设计 目录第一章、绪论 长春理工大学课程设计II 4.2.3、内侧有效高度 第一章、绪论F22 制冷剂,主要用途是用作致冷剂及气溶杀虫药发射剂。毒性低,但用其制 备四氟乙烯所发生的裂解气,毒性较大,可引起中毒。吸入高浓度裂解气,初期仅 有轻咳、恶心、发冷、胸闷及乏力感,但经24-72 小时潜伏期后出现明显症状,发 生肺炎、肺水肿,呼吸窘迫综合征,后期有纤维增生征象。可引起聚合物烟热。 1.1、介绍 国标编号 22039 CAS 75-45-6中文名称:氯二氟甲烷 英文名称:monochlorodifluoromethane;Freon-22 别名:R22;一氯二氟甲烷;氟利昂 22 分子式 CHClF2 外观与性状 无色气体,ag8!有轻微的发甜气味 分子量 86.47 蒸汽压 13.33kPa(-76.4) 熔点-146沸点:-40.8 溶解性溶于水 密度相对密度(水=1)1.18;相对密度(空气=1)3.0 稳定性稳定 危险标记5(不燃气体) 1.2、对环境的影响 1.2.1、健康危害 侵入途径:吸入。 1.2.2、毒理学资料及环境行为 急性毒性:LD501000000mg/m3,2 小时(大鼠吸入)。 亚急性和慢性毒性:兔、大鼠、小鼠吸入0.2%浓度,6 小时/天,共10 个月, 均无毒性反应;1.4%浓度,体重减轻,血清蛋白降低,球蛋白升高。剖检肺见肺泡 间质增厚、肺水肿,心肝、肾及神经系统退行性变。 致突变性:微生物致突变:鼠伤寒沙门氏菌 33pph(24 小时),连续。微粒体诱 变:鼠伤寒沙门氏菌33pph(24 小时)(连续)。 生殖毒性:大鼠吸入最低中毒浓度(TCL0):50000ppm(5 小时,雄性56 前列腺、精囊、Cowper氏腺、附属腺体、尿道产生影响。 危险特性:若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。 燃烧(分解)产物:一氧化碳、二氧化碳、氟化氢。 1.3、现场应急监测方法:仪器法 1.4、实验室监测方法 气相色谱法《空气中有害物质的测定方法》(第二版),杭士平主编。 1.5、环境标准 前苏联 车间空气中有害物质的最高容许浓度 3000mg/m3 前苏联(1975) 水体中有害物质的最大允许浓度 10mg/L 1.6、应急处理处置方法 1.6.1、泄漏应急处理 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。建议应急处 理人员戴自给正压式呼吸器,穿一般作业工作服。尽可能切断泄漏源。合理通风, 加速扩散。如有可能,即时使用。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。 1.6.2、防护措施 呼吸系统防护:一般不需特殊防护。高浓度接触时可佩戴自吸过滤式防毒面具 (半面罩)。 眼睛防护:一般不需特殊防护。 身体防护:穿一般作业工作服。 手防护:戴一般作业防护手套。 其它:避免高浓度吸入。进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业,须有人监 1.6.3、急救措施吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。 如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。 灭火方法:本品不燃。切断气源。喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至 空旷处。 长春理工大学课程设计 第二章、设计参数的选择1、设计压力:1.26MPa(内筒),常压(夹套) 2、设计温度:50 3、介质名称及特性:F22(不燃气体)4、全容积:12.0 5、焊接接头系数:0.856、腐蚀裕量:2mm(内筒),1.5mm(夹套) 7、容器类别:第二类 8、公称直径:根据筒体全容积,粗定筒体公称直径为1800mm。 9、主要元件材料的选择:根据 GB150-1998 4-1,选用筒体材料为16MnR(钢 材标准为 GB6654)。根据 JB/T4731 鞍座选用材料为Q235-B,其许用应力 MPasa 147 。地脚螺栓选用符合GB/T 700 规定的 Q235,Q235 的许用应力 MPabt 147 。夹套材料选用Q235-A长春理工大学课程设计 第三章、容器的结构设计3.1、圆筒厚度的设计 假设圆筒的厚度在6~16mm范围内,查GB150-1998 中表4-1,可得: 疲劳极限强度 MPa ,屈服极限强度MPa 50下的许用应力 mmmm 17085 180026 表7-1知,钢板厚度负偏差为0.25mm,而由[1]中3.5.5.1 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 忽略不计,故取 由已知,腐蚀裕量mm 则筒体的名义厚度mm mm mm 圆整后取为mm 3.2、封头厚度的计算查标准JB/T4746-2002 中表1,得公称直径mm 180026 则封头的名义厚度为mm mm mm 圆整后取为mm 3.3、筒体和封头的结构设计由封头长短轴之比为2,即 mmmm 查标准[4]中表B.1EHA 和B.2 EHA 表椭圆形封头内表面积、容积,质量,见 表3-1 和图3-1。 取装料系数为0.9,则长春理工大学课程设计 表3-1封头尺寸表 公称直径 DN /mm /mm内表面积 质量/Kg 1800 475 3.6535 0.8270 281.2 图3-1 椭圆形封头 3.4、夹套的选择与计算 3.4.1、夹套形式的选择 由于已知给出夹套最高压力为常压,最高温度为20,查《过程设备设计》中 表8-6 可知,选用整体夹套形式中的圆筒形夹套。 因为内筒公称直径为 mm 可取与公称直径相等的值,即L=1800mm,则夹套内径为1900mm。 3.4.2、夹套壁厚的计算 利用中径公式计算夹套壁厚: 查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-2知,钢板厚度负偏差为 0.85mm。已知给出数据中腐蚀裕量 mm 夹套设计厚度:mm 夹套名义厚度:mm 由于钢板厚度范围,故圆整后取 mm 夹套的有效厚度:mm ,圆整后取mm 3.5、人孔的选择根据HG/T 21517-2005 ,查表3-3,选用突面RF型的法兰,其明细尺寸见表 3-2: 表3-2 人孔尺寸表 单位:mm 密封面型式 24公称压力PN 2.5 20螺柱数量 20 公称直径DN 500 365螺母数量 40 175螺柱尺寸 M24x125 250总质量kg 154 3.6、接管、法兰、垫片和螺栓(柱) 3.6.1、接管和法兰 图3-2 各管口方位 长春理工大学课程设计 该F22贮罐应设置液相口、气相口、压力表口、安全阀口、液面计口、放水阀 口和人孔。初步确定各口方位如图3-2: 查HG/T 20592-2009 中表8.23-1 PN 带颈对焊钢制管法兰,选取各管口公称直 径,查得各法兰的尺寸。 查[6]中附录D 中表D-3,得各法兰的质量。查[6]中表3.2.2,法兰的密封面均采 用RF。 将查得的各参数整理如表3-3 长春理工大学课程设计 表3-3各管口法兰尺寸表 名称 公称直 径DN 钢管外 径法兰 螺栓孔中心圆 直径K 螺栓孔 直径L 螺栓孔 数量 螺栓Th 法兰厚 法兰颈法兰 高度 法兰 质量 6576.1 185 145 18 M1622 104 3.2 10 384.0 液位计口 25 33.7 115 85 14 M1216 52 3.2 10 281.23 冷却水出口 25 33.7 1115 85 14 M1216 52 3.2 10 281.23 安全阀口 80 88.9 200 160 18 M1624 118 2.6 404.96 2533.7 115 85 14 M1216 52 2.3 281.23 500508 755 670 42 20 M39 57 562 14.2 20 12 140 冷却水进口 25 33.7 115 85 14 M1216 52 3.2 10 281.23 长春理工大学课程设计 3.6.2、垫片查HG/T 20609-2009 ,得各管口的垫片尺寸如表3-4:表3-4 垫片尺寸表 表3-4 垫片尺寸表 管口名称 公称直径 内径D1 外径D2 6597.5 127 液位计 25 54 71 压力表口 20 45.5 61 安全阀口 80 109.5 142 2554 71 500561 624 冷却水进出口 25 54 71 注:1:包覆金属材料为纯铝板,标准为GB/T 3880,代号为L3。 2:填充材料为有机非石棉纤维橡胶板,且垫片厚度均为3mm。 3.6.3、螺栓(螺柱)的选择 查HG/T 20613-2009 中表5.0.7-11和附录中表A.0.1,得螺柱的长度和平垫圈尺 寸如表3-5: 表3-5 螺栓及垫片 名称 紧固件用平垫圈 mm 公称直径 螺纹 65M16 92 17 30 液位计口25 M12 75 13 24 2.5 冷却水出 25M12 75 13 24 2.5 安全阀口 80 M16 92 17 30 25M12 75 13 24 2.5 500M33 185 34 60 25M12 75 13 24 2.5 长春理工大学课程设计 3.7、鞍座选型和结构设计3.7.1、鞍座选型 该卧式容器采用双鞍式支座,初步选用轻型鞍座,材料选用Q235-B。 估算鞍座的负荷:储罐总质量 —筒体质量:kg DL 204110 85 —单个封头的质量,kg 138270 kgkg 13354354 131000 —附件质量:人孔质量为kg 194 ,其他接管总和为200kg,即 kg 综上所述,kg 16351394 13354 则每个鞍座承受的质量为kg 8175,即为 kN 757 表1,优先选择轻型支座。查[9]中表2,得出鞍座尺寸如表3-6: 表3-6 鞍座尺寸表 DN1800 腹板 10垫板 kN295 80底板 260螺栓间距 鞍座质量Kg 162 12垫板 2100增加 100mm 增加 的高度 Kg 16 长春理工大学课程设计 3.7.2、鞍座的安装位置根据[2]中6.1.1 规定,应尽量使支座中心到封头切线 当无法满足A小于等于0 为圆筒的平均内径。mm 450475 452905 鞍座的安装位置如图3-3所示: 图3-3 鞍座安装位置 3.8、焊接接头的设计 3.8.1、筒体和封头的焊接 查标准得知:δ=6~20 α=60~70 型对接接头和手工电弧焊,综合考虑材料选用16MnR。焊条类型:E5018 ——铁粉低氢钾型。 图3-4 3.8.2、接管与筒体的焊接经查标准知:β=45+5 b=20.5 p=20.5 =10图3-5 带补强圈焊接接头结构 长春理工大学课程设计 第四章、开孔补强设计4.1、补强设计方法判别 根据[1]中式8.3,知该储罐中只有人孔需要补强。 故可采用等面积法进行补强计算接管材料选用16MnR,其许用应力 根据GB150-1998中式8-1: 壳体开孔处的计算厚度mm 接管的有效厚度mm ntet 10 4.2、有效补强范围4.2.1、有效宽度B 按[1]中式8-7,得: mm 1008504 54812 4.2.2、外侧有效高度根据[1]中式8-8,得: mm 7712 504 接管实际外伸高度mm 4.2.3、内侧有效高度根据[1]中式8-9,得: mm 7712 504 4.3、有效补强面积根据[1]中式8-10 至式8-13,分别计算如下: 5041008 1010 18736 151mm ,所以开孔需另行补强另行补强面积为 3981mm 第五章、强度计算5.1、水压试验应力校核 试验压力 MPa 圆筒的薄膜应力为MPa 263345 85 ,所以水压试验合格5.2、圆筒轴向弯矩计算 圆筒的平均半径为 mm 5.2.1、圆筒中间截面上的轴向弯矩根据[2]中式7-2,得: mm 1063 4650400 4650450 450905 465081757 5.2.2、鞍座平面上的轴向弯矩根据[2]中式7-3,得: 长春理工大学课程设计 1043 4650400 450905 4650 400 40081757 图5-1筒体受剪力、弯矩图 5.3、圆筒轴向应力计算及校核 5.3.1、圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的轴向应力 根据[2]中式7-4 至式7-7 计算 最高点处: MPa 1063 90510 26 最低点处:MPa 1063 90510 26 5.3.2、由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核鞍座平面上,由压力及轴向弯矩引起的轴向应力,按下式计算: a).当圆筒在鞍座平面上或靠近鞍座处有加强圈或被封头加强(即 1043 90510 26 1043 90510 26 5.3.3、圆筒轴向应力校核00083 905094 查图4-8[10] 1000 MPaEA 11000083 MPa01 ac5.4、切向剪应力的计算及校核 5.4.1、圆筒切向剪应力的计算 根据[2]中式7-9 计算,查[2]中表7-2,得: 880

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