压力容器课程设计.ppt

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1、压力容器课程设计压力容器课程设计Pressure Vessel Course Project 主讲：主讲：xxx程乃伟程乃伟 课程设计设置课程设计题目：夹套罐设计课程设计题目：夹套罐设计 课程设计共课程设计共2周，周，2学分学分2011年年12月月5日日2011年年12月月18日日开课模式：必修开课模式：必修 授课授课 2 学时学时上机上机 2030学时学时课程设计结束方式：考查课程设计结束方式：考查总成绩由平时成绩、报告成绩和答辩成绩组成总成绩由平时成绩、报告成绩和答辩成绩组成 程乃伟程乃伟 虚拟结构虚拟结构程乃伟程乃伟 1.容器外形容器外形程乃伟程乃伟 2.主要工艺参数主要工艺参数位置位置

2、项目项目参数参数罐罐 内内夹夹 套套 内内介质介质酒精水溶液酒精水溶液水蒸汽水蒸汽操作压力操作压力(Mpa)0.20.3操作温度操作温度()100饱和蒸汽温度饱和蒸汽温度公称直径（公称直径（mm）10001100容容 积积(m3)计算得到计算得到计算得到计算得到传热面积传热面积(m2)计算得到计算得到使用年限使用年限15程乃伟程乃伟 3.设备管口表设备管口表(见附图见附图)符符 号号 公称尺寸公称尺寸 用用 途途 a Dn搅拌器连接口搅拌器连接口 b Dn安全阀口安全阀口 c Dn温度表口温度表口 d Dn压力表口压力表口 e Dn安全阀口安全阀口 f Dn蒸汽入口蒸汽入口 g Dn蒸汽入口蒸

3、汽入口 h Dn窥镜口窥镜口 i Dn进料口进料口 j Dn冷凝水出口冷凝水出口 k Dn出料口出料口程乃伟程乃伟 一、设计说明书内容一、设计说明书内容n1 设计说明设计说明 压力容器泛指承受介质压力的密闭容器。本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，内置容器是由竖直圆筒和上下两个椭球构成，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

4、个椭球封头，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。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约在罐体和夹套之间形成一个约50mm左右的间左右的间隔。隔。程乃伟程乃伟 工作原理：工作原理：n罐体盛装酒精溶液，罐体上部安装有搅拌装置，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、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。压力表口、安全阀口、观察口等工艺接口。n在夹套上设置两个蒸汽入

5、口，夹套的下部设有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，蒸汽冷凝成水后从冷凝的酒精溶液进行加热，蒸汽冷凝成水后从冷凝水出口流出。水出口流出。程乃伟程乃伟 设备的开孔情况：设备的开孔情况：n压力容器设备上共开有压力容器设备上共开有11个孔，连接有不同个孔，连接有不同的接管。的接管。a孔位于内置容器上封头的中心，用孔位于内置容器上封头的中心，用于连接搅拌器；于连接搅拌器；b、e孔为安全阀孔，同样位于孔为安全阀孔，同样位于内置容器上封头上；内置容器上封头上；c、d同样位于内置容器同样位于内置容器上封

6、头上，上封头上，c孔用于设置温度表，孔用于设置温度表，d孔用于设孔用于设置压力表；置压力表；程乃伟程乃伟 2.设计参数选择设计参数选择n2.1 设计压力设计压力 p247p248n工作压力工作压力(pw)：在正常工作情况在正常工作情况(开车、操作或停开车、操作或停车车)下，容器顶部可能达到的最高表压力。下，容器顶部可能达到的最高表压力。n设计压力设计压力(p)：设定的容器顶部允许达到的最高表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，其值不得低于工作压力。载荷条件，其值不得低于工作压力。n计算压力计算压力(pc)：

7、在相应设计温度下，用以确定元件在相应设计温度下，用以确定元件在计算截面处厚度的表压力，其中包括液柱静压在计算截面处厚度的表压力，其中包括液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于设计压力力。当元件所承受的液柱静压力小于设计压力5时，可忽略不计。时，可忽略不计。程乃伟程乃伟 n设计压力设计压力p的选取：的选取：n当容器上装有安全阀时，当容器上装有安全阀时，pp0，即取等于或略高，即取等于或略高于安全阀的开启压力于安全阀的开启压力p0。n而取而取p0 1.051.10pw亦成立。亦成立。程乃伟程乃伟 n2.2 设计温度设计温度n容器在正常工作中，在相应设计压力下，壳壁或容器在正常工作中，在相应设计压

8、力下，壳壁或元件金属可能达到的最高或最低温度元件金属可能达到的最高或最低温度(指温度指温度0)，如各部位温度不同，可分段计算。，如各部位温度不同，可分段计算。n见见p52p53 (注意绝对压力和表压力的换算注意绝对压力和表压力的换算)n附表附表9 饱和水蒸气表饱和水蒸气表(以压强计以压强计)。程乃伟程乃伟 n2.3 焊缝系数的确定，焊缝系数的确定，p261。程乃伟程乃伟 n2.4 材料的选择及许用应力确定，材料的选择及许用应力确定，p252。程乃伟程乃伟 程乃伟程乃伟 n2.5 厚度附加量确定，厚度附加量确定，p250。程乃伟程乃伟 3.几何参数的确定几何参数的确定n3.1罐体封头各参数罐体封

9、头各参数n封头结构尺寸参见封头结构尺寸参见p315n椭圆形标准封头椭圆形标准封头(JB/T4737-95)。程乃伟程乃伟 n3.2罐体的高度及体积罐体的高度及体积n3.3夹套的高度计算夹套的高度计算n按罐体酒精填充系数按罐体酒精填充系数0.8计算。计算。n3.4传热面积计算传热面积计算程乃伟程乃伟 n3.5搅拌口法兰尺寸确定搅拌口法兰尺寸确定(p1006)nDJ=0.25DN程乃伟程乃伟 n3.6视孔尺寸确定视孔尺寸确定(p713)程乃伟程乃伟 n3.7其他法兰、接管尺寸确定其他法兰、接管尺寸确定nHG 20593-1997 板式平焊钢制管法兰板式平焊钢制管法兰nPDF文件文件n无缝钢管无缝钢

10、管 GB816387(p125)n进气管口径按水蒸气在管内进气管口径按水蒸气在管内2030m/s流速确定。疏水流速确定。疏水管口径管口径(j)按水蒸气凝结成水量确定。按水蒸气凝结成水量确定。n压力表采用压力表采用M20X1.5外螺纹。外螺纹。n进料出料管径：进料出料管径：nDn300-50;Dn400-65;nDn500Dn600-80;Dn700Dn800-100nDn900Dn1000-125;Dn1200Dn1400-150;Dn1600-200程乃伟程乃伟 4.罐体强度设计罐体强度设计n4.1 罐体封头壁厚设计罐体封头壁厚设计n4.1.1 按内压罐体封头壁厚设计按内压罐体封头壁厚设计(

11、p314-p319)n4.1.2 按外压罐体封头壁厚设计按外压罐体封头壁厚设计(p367-p368)n4.2 罐体筒体壁厚设计罐体筒体壁厚设计n4.2.1 按内压罐体筒体壁厚设计按内压罐体筒体壁厚设计(p310-p314)n4.2.2 按外压罐体筒体壁厚设计按外压罐体筒体壁厚设计(p351-p366)程乃伟程乃伟 5.夹套强度设计夹套强度设计n5.1 夹套封头壁厚设计夹套封头壁厚设计n按内压罐体封头壁厚设计按内压罐体封头壁厚设计(p314-p319)。n5.2夹套筒体壁厚设计夹套筒体壁厚设计n按内压罐体筒体壁厚设计按内压罐体筒体壁厚设计(p310-p314)。程乃伟程乃伟 6.罐体与夹套连接处

12、的剪切应力校核罐体与夹套连接处的剪切应力校核n6.1 罐体质量计算罐体质量计算n包括筒体、封头。包括筒体、封头。n6.2 罐体内介质质量计算罐体内介质质量计算n按全部被水充满计算。按全部被水充满计算。n6.3 罐体上法兰及其它附属件质量计算罐体上法兰及其它附属件质量计算n法兰、接管、视镜等法兰、接管、视镜等n6.4 总负荷计算总负荷计算n6.1+6.2+6.3n6.5 焊缝连接处环形面积计算焊缝连接处环形面积计算n罐体外表面周长罐体外表面周长X(夹套壁厚焊角高度夹套壁厚焊角高度)n6.6 焊缝连接处剪切应力强度校核焊缝连接处剪切应力强度校核n=0.8 程乃伟程乃伟 7.开孔补强设计开孔补强设计

13、n7.1 搅拌器连接口补强计算搅拌器连接口补强计算n7.2 窥镜口补强计算窥镜口补强计算n7.3 其他接口补强计算其他接口补强计算n不需另行补强的最大开孔直径不需另行补强的最大开孔直径p576。n补强计算及补强圈结构见补强计算及补强圈结构见p576p583。程乃伟程乃伟 8.水压试验压力确定水压试验压力确定n8.1 罐体水压试验压力计算罐体水压试验压力计算n水压试验压力计算参见水压试验压力计算参见p262。n8.2 罐体筒体在水压试验压力下强度校核罐体筒体在水压试验压力下强度校核n8.3 罐体封头在水压试验压力下强度校核罐体封头在水压试验压力下强度校核n8.4 夹套水压试验压力计算夹套水压试验

14、压力计算n8.5 夹套筒体在水压试验压力下强度校核夹套筒体在水压试验压力下强度校核n8.6 夹套封头在水压试验压力下强度校核夹套封头在水压试验压力下强度校核n8.7 罐体筒体在水压试验外压力下稳定性校核罐体筒体在水压试验外压力下稳定性校核n8.8 罐体封头在水压试验外压力下稳定性校核罐体封头在水压试验外压力下稳定性校核程乃伟程乃伟 9.支座的选取支座的选取n根据整个容器的重量和直径确定根据整个容器的重量和直径确定支撑式支座支撑式支座。n参见参见p623，也可选取其他型式的支座。，也可选取其他型式的支座。程乃伟程乃伟 10.安全阀设计计算安全阀设计计算n安全阀的计算：参看教科书安全阀的计算：参看

15、教科书2的有关章节。的有关章节。n容器的安全泄放量容器的安全泄放量 p170-p172n安全阀排量安全阀排量 p175-p178n按罐体内充满水蒸气计算，水蒸气参数与夹套内按罐体内充满水蒸气计算，水蒸气参数与夹套内的水蒸气相同。的水蒸气相同。n运行运行“安全阀电子样本安全阀电子样本.exe”程序选取安全阀程序选取安全阀型号，根据型号确定连接法兰的尺寸。型号，根据型号确定连接法兰的尺寸。程乃伟程乃伟 二、图纸设计要求二、图纸设计要求n1.总装配图一张（总装配图一张（1号图）号图）要求图面布局合理，表达清晰，图面字迹工整，要求图面布局合理，表达清晰，图面字迹工整，要求有标题栏，技术要求，技术特性表，管口要求有标题栏，技术要求，技术特性表，管口表等。表等。n2.法兰零件图一张（法兰零件图一张（3号图，其他要求同上）。号图，其他要求同上）。程乃伟程乃伟 主要参考书籍贺匡国 化工容器及设备简明设计手册 化学工业出版社 2002孟燕华 锅炉压力容器安全 中国劳动社会保障出版社 2008刘清方 锅炉压力容器安全 首都经济贸易大学出版社 2000王非 化工压力容器设计 化学工业出版社 2005陈凤棉 压力容器安全技术 化学工业出版社 2004范钦珊 压力容器的应力分析与强度设计 原子能出版社 1979李建国 压力容器设计的力学基础及其标准应用 机械工业出版社 2004注：参考文献不少于8篇。