锅炉与压力容器,课程设计夹套设计

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1、夹套罐设计夹套罐设计目录1设计说明３2设计参数的选取４2.1设计压力４2.2设计温度４2.3材料的选择及许用应力确定４2.4焊缝系数４2.5附加厚度４3几何参数的确定６3.1描述设备的总体结构６3.2确定各封头参数６3.3筒体高度(含设备容积的计算)７3.4夹套高度（含传热面积的计算）７3.5搅拌口法兰尺寸的确定（确定法兰标准及型号）８3.6窥镜规格的确定（确定窥镜标准及型号）９3.7其他法兰接口尺寸的确定１０4罐体强度设计１１4.1罐体筒体内压强度设计１１4.2罐体封头内压强度设计１２5夹套强度设计１４5.1夹套筒体内压强度设计１４

2、5.2夹套封头内压强度设计１４6罐体与夹套连接处的剪切强度设计１５6.1罐体质量计算１５6.2罐体内介质质量计算１５6.3罐体上法兰及其他附属件质量计算１５6.4总负荷计算１６6.5焊缝连接处环形面积计算１６6.6焊缝连接处剪切应力校核１７7开孔补强计算１８第２７页夹套罐设计7.1搅拌器连接口补强计算１８7.2蒸汽入口补强计算１９8水压实验压力确定２１8.1罐体水压实验校核２１8.2夹套水压实验校核２２9支座的选取２５9.1容器总质量的计算２５9.2支座选取２５参考文献２７第２７页夹套罐设计1设计说明本次设计的压力容器为夹套罐，是由内

3、外两个容器套在一起构成，内置容器是由竖直圆筒和上下两个椭球封头组成的罐体；在罐体的外面有一个比罐体稍大的夹套容器，夹套下部是一个椭球封头，上部在适当高度采用圆弧过渡结构与罐体连接。在罐体和夹套之间形成一个50mm左右的间隔。罐体盛装酒精溶液，罐体上部安装有搅拌装置，使酒精溶液在加热过程中得到均匀搅拌。在内置容器上设置有进料口、出料口、搅拌器口、压力表口、安全阀口、观察口等工艺接口。在夹套上设置两个蒸汽入口，夹套的下部设有一个冷凝水出口。蒸汽进入夹套后，对罐体内的酒精溶液进行加热，蒸汽冷凝成氺后从冷凝水出口流出。压力容器设备上共开有11

4、个孔，连接有不同的接管。a孔位于内置容器上封头的中心，用于连接搅拌器；b、e孔为安全阀孔，同样位于内置容器上封头上；c、d同样位于内置容器上封头上，c孔用于设置温度表，d孔用于设置压力表。第２７页夹套罐设计2设计参数的选取2.1设计压力由于本次设计的夹套罐容器上安装有安全阀，所以根据《化工容器及设备简明手册》中的表1.2.4可知设计压力P应取值等于或略高于安全阀的开启压力Po,而取Po≥1.05~1.10Pw,其中Pw是工作压力1.1MPa,所以安全阀的开启压力约是1.3MPa，则设计压力P的取值可以是1.4MPa。2.2设计温度此夹

5、套罐在夹套上设置有两个蒸汽的入口，通过蒸汽进入夹套对罐体内酒精进行加热，因此，设计温度可以根据表1.2.5来判断，即其设计温度取蒸汽的温度,即饱和蒸汽温度。根据饱和蒸汽温度和压力的关系表可以查出在设计压力下的设计温度是194.1℃.2.3材料的选择及许用应力确定对于此夹套罐材料的选择，根据手册中表—常用钢板需用应力，可以选择，本次要设计的压力容器选材为Q235—C号，标准是GB3274的钢板，其厚度范围在4.5~16mm。并且可以查到这种材料的钢板抗拉强度和屈服强度分别是375MPa和235MPa。从而确定出在设计温度下的许用应力[]

6、t为125MPa。2.4焊缝系数焊缝系数应根据容器受压元件的焊接接头的焊接工艺特点（单面焊或双面焊；有无垫板）以及无损检测的长度比例确定。假设接头的形式是双面焊或相当于双面焊的对接焊缝，并且100%全部无损检测，又因为该压力容器选材为钢，所以根据这些可以确定出焊缝系数为1.0。2.5附加厚度附加壁厚是考虑部件在用材第２７页夹套罐设计，加工和使用期间器壁有可能减薄而需要增加的厚度。附加厚度包括三个部分：钢板负偏差C1，腐蚀余度C2，加工减薄量C3。由于所选钢板的厚度范围在4.5~16mm，则选钢板厚度为10mm,于是可以根据表11—4查

7、出该厚度钢板的负偏差C1为0.8mm，腐蚀余度C2取1.5mm，由于夹套罐为椭球封头，所以加工减薄量C3一般小于0.1，即小于1mm,本次设计中取C3为0.8mm。所以附加厚度为3.1mm。第２７页夹套罐设计3几何参数的确定3.1描述设备的总体结构此次设计的夹套罐是高效酒精回收装置中的夹套罐。此压力容器由内外两个容器套在一起构成，内置容器是由竖直圆筒和上下两个椭球封头组成的罐体；在罐体的外面有一个比罐体稍大的夹套容器，夹套下部是一个椭球封头，上部在适当高度采用圆弧过渡结构与罐体连接，在罐体和夹套之间形成一个50mm左右的间隔。在内置容

8、器上设置有进料口、出料口、搅拌器口、压力表口、安全阀口、观察口等工艺接口，在夹套上设置两个蒸汽入口，夹套的下部设有一个冷凝水出口。3.2确定各封头参数该容器的上下分别是标准的椭球封头，即封头内径与两倍的封头内曲面高度的比