課件13-14容器設(shè)計舉例

1、第十八章第十八章 容器設(shè)計舉例容器設(shè)計舉例一、學(xué)習(xí)容器設(shè)計的目的一、學(xué)習(xí)容器設(shè)計的目的 1、培養(yǎng)學(xué)生把所學(xué)的理論知識綜合地加以運(yùn)培養(yǎng)學(xué)生把所學(xué)的理論知識綜合地加以運(yùn)用，把化工工藝條件與化工設(shè)備有機(jī)地結(jié)合用，把化工工藝條件與化工設(shè)備有機(jī)地結(jié)合起來，鞏固和強(qiáng)化有關(guān)機(jī)械課程的理論知識。起來，鞏固和強(qiáng)化有關(guān)機(jī)械課程的理論知識。 2、培養(yǎng)學(xué)生對化工工程設(shè)計的基本技能以及培養(yǎng)學(xué)生對化工工程設(shè)計的基本技能以及獨(dú)立分析問題解決問題的能力。獨(dú)立分析問題解決問題的能力。 3、培養(yǎng)學(xué)生熟悉、查閱并綜合運(yùn)用各種有關(guān)培養(yǎng)學(xué)生熟悉、查閱并綜合運(yùn)用各種有關(guān)的設(shè)計手冊、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、圖標(biāo)等設(shè)計資料，的設(shè)計手冊、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、圖標(biāo)

2、等設(shè)計資料，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立識圖、制圖、運(yùn)算、編進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立識圖、制圖、運(yùn)算、編寫設(shè)計說明書等基本技能，完成作為工程技寫設(shè)計說明書等基本技能，完成作為工程技術(shù)人員再機(jī)械設(shè)計方面所必備的設(shè)計能力的術(shù)人員再機(jī)械設(shè)計方面所必備的設(shè)計能力的基本訓(xùn)練?；居?xùn)練。二、容器設(shè)計的內(nèi)容與步驟二、容器設(shè)計的內(nèi)容與步驟 下面就以液氨儲罐為例進(jìn)行容器設(shè)計的舉例。 容器設(shè)計是在工藝設(shè)計之后進(jìn)行的，設(shè)計依據(jù)是工藝提出的要求和條件。工藝條件一般包括：全容積、最大工作壓力、工作溫度、介質(zhì)腐蝕性、工藝接管尺寸方位等。 1、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)工藝條件并考慮制造、安裝和維修的方便，確定各部分結(jié)構(gòu)形式、如封頭形式和各種附件

3、的結(jié)構(gòu)形式。 2、容器主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。主要包括罐體選材及幾何尺寸（罐徑、高度、壁厚等）的計算。 3 3、封頭的選材及壁厚設(shè)計、封頭的選材及壁厚設(shè)計（包括壁厚的設(shè)計及水壓試驗強(qiáng)度校核（包括壁厚的設(shè)計及水壓試驗強(qiáng)度校核).). 4 4、鞍座設(shè)計、鞍座設(shè)計。根據(jù)總重量（筒體、封頭、。根據(jù)總重量（筒體、封頭、充液、附件等）計算每個鞍座的承載量，查充液、附件等）計算每個鞍座的承載量，查標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 5 5、人孔設(shè)計、人孔設(shè)計（根據(jù)工作壓力及溫度在標(biāo)準(zhǔn)（根據(jù)工作壓力及溫度在標(biāo)準(zhǔn)中選?。Ｖ羞x?。?。 6 6、人孔補(bǔ)強(qiáng)確定。、人孔補(bǔ)強(qiáng)確定。 7 7、接口管設(shè)計。（、接口管設(shè)計。（包括各接管公稱直徑、包括各接管

4、公稱直徑、接管長度法蘭標(biāo)準(zhǔn)及是否需要加強(qiáng)。接管長度法蘭標(biāo)準(zhǔn)及是否需要加強(qiáng)。 8 8、液面計、液面計、安全閥的安全閥的設(shè)計。設(shè)計。 9 9、繪制設(shè)、繪制設(shè)備總裝配備總裝配圖。圖。設(shè)計一液氨貯罐。工藝尺寸：貯罐內(nèi)設(shè)計一液氨貯罐。工藝尺寸：貯罐內(nèi)徑徑D Di i=2600mm=2600mm，貯罐，貯罐( (不包括封頭不包括封頭) )長度長度L L4800mm4800mm。使用地點(diǎn)：天津。使用地點(diǎn)：天津。解：解：1. 1.罐體壁厚設(shè)計罐體壁厚設(shè)計 根據(jù)第二篇第八章選材所作的分析，根據(jù)第二篇第八章選材所作的分析，本貯罐選用本貯罐選用16MnR16MnR制作罐體和封頭。制作罐體和封頭。設(shè)計壁厚設(shè)計壁厚d

5、dd d根據(jù)根據(jù)(10-12)(10-12)式計算：式計算： 22CppDtidd設(shè)計壓力設(shè)計壓力: :夏季最高溫度可達(dá)夏季最高溫度可達(dá)4040，氨，氨飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓1.555MPa1.555MPa（絕壓（絕壓) )故取故取p=1.1x1.455=1.6MPa (p=1.1x1.455=1.6MPa (表壓表壓) )；D Di i=2600mm=2600mm； t t170MPa(170MPa(附錄附錄6)6)； 1.O(1.O(雙面對接焊雙面對接焊100100探傷，表探傷，表(10-9)(10-9)C C2 2=1mm=1mm 22CppDtidd取取C Cl l0.8mm0.8mm（

6、表（表10-1010-10），圓整），圓整取取d dn n16mm16mm厚的厚的16MnR16MnR鋼板制作鋼板制作罐體。罐體。3 .130 . 16 . 10 . 1170226006 . 1dd2 2封頭壁厚設(shè)計封頭壁厚設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。設(shè)計壁厚設(shè)計壁厚d dd d按按(10-12)(10-12)式計算：式計算： 1.0 (1.0 (鋼板最寬鋼板最寬3m3m，直徑，直徑2.6m2.6m，封，封頭需焊后沖壓頭需焊后沖壓) )。 考慮鋼板厚度負(fù)偏差及沖壓減薄量，圓考慮鋼板厚度負(fù)偏差及沖壓減薄量，圓整后取整后取d dn n16mm16mm厚厚16MnR16MnR鋼板制

7、作鋼板制作 mmCppDtid2 .136 . 15 . 00 . 1170226006 . 15 . 022d校核罐體與封頭水壓試驗強(qiáng)度式校核罐體與封頭水壓試驗強(qiáng)度式(10-19)(10-19) s s=345 MPa=345 MPa （附錄表（附錄表6 6）水壓試驗滿足強(qiáng)度要求。水壓試驗滿足強(qiáng)度要求。 ddseeiTTDp9 . 02)(MPappT0 . 26 . 125. 125. 1mmCne2 .148 . 116ddMPaseT5 .3103450 . 19 . 09 . 02 .142)2 .142600(0 . 23 3鞍座鞍座 先粗略計算鞍座負(fù)荷。先粗略計算鞍座負(fù)荷。 貯罐

8、總質(zhì)量：貯罐總質(zhì)量：mm=mm1 1+ +mm2 2+ +mm3 3+ +mm4 4 式中式中 : :mm1 1- -罐體質(zhì)量；罐體質(zhì)量； mm2 2- -封頭質(zhì)量；封頭質(zhì)量； mm3 3- -液氨質(zhì)量；液氨質(zhì)量； mm4 4- -附件質(zhì)量。附件質(zhì)量。（1 1）罐體質(zhì)量）罐體質(zhì)量mm1 1 , ,筒節(jié)筒節(jié)DNDN=2600mm=2600mm，d dn n=16mm=16mm，q q1 1=1030Kg/m=1030Kg/m（附錄（附錄7 7），）， mm1 1=q q1 1L L=4944(Kg) =4944(Kg) （2 2）封頭質(zhì)量）封頭質(zhì)量mm2 2 , ,橢圓形封頭橢圓形封頭DNDN=

9、2600mm=2600mm，d dn n=16mm=16mm，h h=40mm =40mm q q2 2=1100Kg/m=1100Kg/m（附錄（附錄1919）mm2 2=2=2q q2 2=2200(Kg)=2200(Kg) （3 3）充水質(zhì)量）充水質(zhì)量mm3 3 mm3 3=V Vg gV V=V V對對+ +V V筒筒=30.42m=30.42m3 3, , mm3 330420 Kg 30420 Kg （4 4）附件質(zhì)量）附件質(zhì)量mm4 4人孔約人孔約200Kg200Kg，其它接管總和按，其它接管總和按300Kg300Kg計，計，mm4 4=500Kg =500Kg 設(shè)備總重量設(shè)備總

10、重量mm=mm1 1+ +mm2 2+ +mm3 3+ +mm4 4=4950+2200=4950+2200+30420+500=38070=38.1 t +30420+500=38070=38.1 t 每個鞍座承約受每個鞍座承約受190KN190KN負(fù)荷，選負(fù)荷，選用輕型帶墊板，包角為用輕型帶墊板，包角為120120的的鞍座。即鞍座。即JBJBT4712-92T4712-92鞍座鞍座 A2600A2600一一 F FJBJBT4712-92T4712-92鞍座鞍座 A2600A2600一一 S S 4.4.人孔人孔常溫及最高工作壓力常溫及最高工作壓力1.6MPa1.6MPa，按，按公稱壓力公

11、稱壓力1.6MPa1.6MPa的等級選取。的等級選取?？紤]人孔蓋直徑較大較重，采用考慮人孔蓋直徑較大較重，采用水平吊蓋人孔。水平吊蓋人孔。人孔標(biāo)記：人孔標(biāo)記： HG21523-95 HG21523-95 人孔人孔RF RF （A AG G）450-1.6 450-1.6 RFRF指突面密封，指突面密封，指接管與法蘭指接管與法蘭的材料為的材料為20R20R，A AG G是指用普通石棉橡膠板墊片，是指用普通石棉橡膠板墊片，450-1.6450-1.6是指公稱直徑為是指公稱直徑為450mm450mm、公稱壓力為公稱壓力為1.6 MPa1.6 MPa。 5 5人孔補(bǔ)強(qiáng)確定人孔補(bǔ)強(qiáng)確定筒節(jié)不是無縫鋼管不

12、能直接用補(bǔ)筒節(jié)不是無縫鋼管不能直接用補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)。人孔筒節(jié)內(nèi)徑人孔筒節(jié)內(nèi)徑d d450mm450mm，壁厚壁厚d dn n10mm10mm。補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑D D1 1=484mm=484mm，外徑，外徑D D2 2=760mm=760mm，補(bǔ)強(qiáng)金屬面積應(yīng)大于等于開孔減少補(bǔ)強(qiáng)金屬面積應(yīng)大于等于開孔減少截面積，截面積，補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度故補(bǔ)強(qiáng)圈取故補(bǔ)強(qiáng)圈取24mm24mm厚。厚。mmDDCdi3 .234847608 . 116) 8 . 12450(212dd補(bǔ)6 6接口管接口管 (1)(1)液氨進(jìn)料管：液氨進(jìn)料管：用用f f57573.5mm3.5mm無縫鋼管無縫鋼管( (

13、強(qiáng)度驗算略強(qiáng)度驗算略) )。一端切成。一端切成4545。配用具有突面密封的平焊管法蘭，配用具有突面密封的平焊管法蘭，法蘭標(biāo)記：法蘭標(biāo)記：HG20592 HG20592 法蘭法蘭SO50-1.6 RF 16MnRSO50-1.6 RF 16MnR。 殼體名義壁厚殼體名義壁厚d dn n16mm12mm16mm12mm，接，接管公稱直徑小于管公稱直徑小于80mm80mm，不用補(bǔ)強(qiáng)。，不用補(bǔ)強(qiáng)。 (2)(2)液氨出料管：液氨出料管：可拆壓出管可拆壓出管f f25253mm3mm，用，用法蘭套在接口管法蘭套在接口管f f38383.5mm3.5mm內(nèi)。內(nèi)。罐體接口管法蘭：罐體接口管法蘭：HG20592

14、 HG20592 法蘭法蘭SO32-1.6 RF SO32-1.6 RF 16MnR16MnR。連接尺寸和厚度與連接尺寸和厚度與HG20592 HG20592 法法蘭蘭SO32-1.6 RF 16MnRSO32-1.6 RF 16MnR相同，相同，但內(nèi)徑但內(nèi)徑25mm25mm。 液氨壓出管端部法蘭液氨壓出管端部法蘭( (與氨輸送與氨輸送管相連管相連) )用用HG20592 HG20592 法蘭法蘭SO20-1.6 RF 16MnRSO20-1.6 RF 16MnR。都不必。都不必補(bǔ)強(qiáng)。壓出管伸入貯罐補(bǔ)強(qiáng)。壓出管伸入貯罐2.5m2.5m。(3)(3)排污管：排污管：貯罐右端最底部安設(shè)排污管，貯罐

15、右端最底部安設(shè)排污管，f f57573.5mm3.5mm，管端焊有一與截止，管端焊有一與截止閥閥J41W-16J41W-16相配的管法蘭：相配的管法蘭：HG20592 HG20592 法蘭法蘭SO50-1.6 RF SO50-1.6 RF 16MnR16MnR。排污管與罐體聯(lián)接處焊有一厚度排污管與罐體聯(lián)接處焊有一厚度為為10mm10mm的補(bǔ)強(qiáng)圈。的補(bǔ)強(qiáng)圈。 (4)(4)液面計接管液面計接管本貯罐采用兩支玻璃管液面計本貯罐采用兩支玻璃管液面計BIW PN1.6BIW PN1.6，L L1000mm1000mm，HG5-HG5-227-80 227-80 與液面計相配的接管與液面計相配的接管f f

16、18183mm3mm，管法蘭為管法蘭為HG20592 HG20592 法蘭法蘭SO15-1.6 RF 16MnRSO15-1.6 RF 16MnR。(5)(5)放空管接管放空管接管用用f f32323.5mm3.5mm無縫鋼管，無縫鋼管，法蘭法蘭HG20592 HG20592 法蘭法蘭SO25-1.6 RF SO25-1.6 RF 16MnR16MnR。(6)(6)安全閥接管安全閥接管 安全閥接管尺寸由安全閥泄放量決安全閥接管尺寸由安全閥泄放量決定。定。本貯罐選用本貯罐選用f f32322.5mm2.5mm的無縫鋼管，的無縫鋼管，法蘭為法蘭為HG20592 HG20592 法蘭法蘭 SO25-

17、1.6 RF 16MnRSO25-1.6 RF 16MnR。7 7設(shè)備總裝配圖設(shè)備總裝配圖附有貯罐的總裝配圖，技術(shù)特性表，附有貯罐的總裝配圖，技術(shù)特性表，接管表，各零部件的名稱、規(guī)格、接管表，各零部件的名稱、規(guī)格、尺寸、材料等見明細(xì)表。尺寸、材料等見明細(xì)表。 本貯罐技術(shù)要求本貯罐技術(shù)要求1 1本設(shè)備按本設(shè)備按GBl50-1998GBl50-1998鋼制壓力鋼制壓力容器容器進(jìn)行制造、試驗和驗收進(jìn)行制造、試驗和驗收 2 2焊接材料，對接焊接接頭型式及焊接材料，對接焊接接頭型式及尺寸可按尺寸可按GB985-80GB985-80中規(guī)定中規(guī)定( (設(shè)計焊設(shè)計焊接接頭系數(shù)接接頭系數(shù) 1.0) 1.0) 3

18、 3焊接采用電弧焊，焊條型號為焊接采用電弧焊，焊條型號為E4303 E4303 本貯罐技術(shù)要求本貯罐技術(shù)要求4 4殼體焊縫應(yīng)進(jìn)行無損探傷檢查，殼體焊縫應(yīng)進(jìn)行無損探傷檢查，探傷長度為探傷長度為100100 5 5設(shè)備制造完畢后，以設(shè)備制造完畢后，以2MPa2MPa表壓表壓進(jìn)行水壓試驗進(jìn)行水壓試驗 6 6管口方位按管口方位按接管表接管表技技 術(shù)術(shù) 特特 性性 表表名名 稱稱指指 標(biāo)標(biāo)設(shè)計壓力設(shè)計壓力1.6MPa工作溫度工作溫度40物料名稱物料名稱液氨液氨容積容積30.52m3 接接 管管 表表符號符號連接法蘭標(biāo)準(zhǔn)連接法蘭標(biāo)準(zhǔn)密封面形式密封面形式 用途用途a1-2HG20592 SO15-1.6 RF突面突面液面計接口管液面計接口管b1-2HG20592 SO15-1.6 RF突面突面液面計接口管液面計接口管cHG20592 SO45