锅炉与压力容器_课程设计

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1、长江大学焊接结构设计大作业（2013-2014学年第一学期）学院机械工程学院专业班级材料11002班学生姓名王超学号/序号201000882/25II压力容器结构设计目录1设计说明12设计参数选择23几何参数的确定34罐体强度设计55夹套强度设计76罐体与夹套连接处的剪切应力校核87开孔补强设计98水压实验压力确定129支座的选取149.1容器总质量计算149.2支座选取1410总结15参考文献15II1设计说明压力容器泛指承受介质压力的密闭容器。本次课程设计中的压力容器是高效酒精回收装置中的夹套罐。夹套罐由内外两个容器套在一起构成，内置容器是

2、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个孔，连接有不同的接管。a孔位于内置容器上封

3、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。具体工艺参数见表1.1表1.1主要工艺参数　　　　　位　置项　目参　数罐内夹套内介　　质酒精水溶液水蒸汽操作压力(MPa)0.30.4操作温度(℃)100饱和蒸汽温度公称直径（mm）12001300容积(m3)3.130.16传热面积(m2)4.01使　用　年　限15第16页1设计参数选择1.1设计压力选择设计压力是指设定的容器顶部允许达到的最高表压力，它与相应的设计温度一起作为容器的设计载荷条件，其值

4、不得低于操作压力。本次课程设计，罐体和夹套内的操作压力分别是0.3MPa和0.4MPa。根据《化工容器及设备简明设计手册》，查得设计压力（有安全阀）按照大于1.05-1.10倍的操作压力选取，这里取1.10倍的操作压力，所以罐体和夹套的设计压力Pc分别为0.32MPa和0.43MPa。1.2设计温度选择设计温度是指容器在正常工作中，在相应设计压力下，金属可能达到的最高或最低温度。罐内的操作温度是100℃，夹套内是饱和蒸汽温度，考虑存在传热现象，按饱和蒸汽温度确定设计温度。夹套内设计压力Pc为0.43MPa。由于1kgf=0.1MPa，压力择算为

5、4.3kgf/cm2，圆整为5kgf/cm2，根据《化工容器及设备简明设计手册》，查得10kgf/cm2下饱和水蒸汽的温度是1500℃。1.3材料的选择及许用应力确定材料选择碳素钢钢板，钢号为Q235-B，假设厚度为4.5～16mm，许用应力根据《化工容器及设备简明设计手册》，在温度150℃下的许用应力确定为113MPa。1.4焊缝系数选择焊缝系数根据接头形式、无损检测情况和材料进行确定。本次课程设计，设：（1）接头形式是双面焊或相当与双面焊全熔透的对接焊缝；（2）无损检测情况为100%无损检测；（3）材料为钢。根据《化工容器及设备简明设计手册

6、》，确定焊缝系数为1.0。1.5厚度附加量确定厚度附加量的值等于钢板厚度负偏差（C1）与腐蚀裕度（C2）、制造减薄量（C3）之和，这里制造减薄量的值不加以考虑，假设钢板厚度在4.5～5.0mm范围内，厚度负偏差C1确定为0.5，腐蚀裕度C2的取值不应小于1.0mm，这里取为1.0mm。第16页1几何参数的确定1.1罐体封头各参数罐体封头为标准椭圆形封头，公称直径DN=1200mm，根据《化工容器及设备简明设计手册》，可得封头曲面高度hi=300mm，直边高度h2=25mm，内表面积Fi=1.65㎡,容积V=0.255m3。1.2罐体的高度及体积

7、罐体的高度由筒体的高度和两个封头的高度两部分组成。罐体筒体的高度取罐体公称直径（1200mm）的两倍，即H1=2000mm，罐体封头的高度是罐体椭圆形封头曲面高度hi和直边高度h2之和为H2=hi+h2=325mm。得出罐体的高度为罐体筒体的高度与二倍的罐体封头的高度：H=H1+2H2=为2650mm。罐体的体积由筒体的体积和两个封头的体积两部分组成。公称直径为1200mm，高为2m的筒体体积，根据《化工容器及设备简明设计手册》，查得筒体的体积为V1=1.31m3，封头的体积为V2=0.26m3，罐体的体积V可以计算出为V=2V1+2V2=3.

8、13m3。1.3夹套高度计算夹套的高度计算按酒精填充系数0.8倍计算。（1）夹套筒体高度的计算按照公式：（3.1）式中h’—夹套筒体高度（mm）；V封