现代过程装备与控制工程 概论 第一章 魏新利

中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 号： 学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 过程装备与控制工程 题 目： 〔〕M 3液氯储罐设计指导教师：职称:2021年06月08日陆辉山 闫宏伟 高 强魏秀业 刘 波 崔宝珍中北大学课程设计任务书2021/2021 学年第二学期学院：机械工程与自动化学院专业：学生姓名：学号：课程设计题目：〔45〕M3液氯储罐设计起迄日期：06 月08 日～06月22日课程设计地点：校内指导教师：陆辉山闫宏伟高强系主任：姚竹亭下达任务书日期: 2021年06月08日压力容器的用途十分广泛。

它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。

压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大局部构成容器本体。

此外，还配有平安装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。

压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的平安及污染环境的事故。

目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。

本次课程设计目的主要是使用国家最新压力容器标准、标准进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程；掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证；掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用；掌握工程图纸的计算机绘图。

1 工艺设计 (1) (1) (1)2筒体及封头设计 (2) (2) (2) (3)3接管及接管法兰设计 (4) (4) (4) (5) (6) (7)4人孔的结构设计 (8) (8) (8) (9)5支座的设计 (12) (12) (13)6液面计及平安阀选择 (14)7总体布局 (14)8焊接结构设计及焊条的选择 (14)9强度校核 (17)10参考文献 (35)1 工艺设计1.1 存储量盛装液化气体的压力容器设计存储量t V W ρφ=式中：W ——储存量,t ； φ——装载系数； V ——压力容器容积；t ρ——设计温度下的饱和溶液的密度，3m t ；根据设计条件t V W ρφ==0.945 1.31453.22t t ⨯⨯=1.2 设备的选型及轮廓尺寸粗略计算内径： 32454m L D i =π一般2=DL，取4=DL得2429i D mm =，圆整得：mm D i 2500=选用EHA 椭圆封头，查?EHA 椭圆形封头内外表积及容积表?可得：深度mm B 665=，内外表积20861.7m A =，容积32417.2m V =封根据32g 45242m V L D V V V i =+=+=封封筒πm m D V V L i g 8254422=-=π封，圆整得:mm L 8300=32223.452417.223.85.24242m V L D V V V i =⨯+⨯⨯=+=+=ππ封封筒计误差100%0.51%ggV V V -⨯=计3m 70.4023.459.0=⨯==计工V V φ所以，筒体的公称直径mm D i 2500=,长度mm L 8300=2 筒体及封头设计2.1 材料的选择液氯属于高危害性的介质，但其腐蚀性小,使用温度为C 。

第一章答案1-1 试求图1-27系统的模拟结构图，并建立其状态空间表达式。

图1-27系统方块结构图解：系统的模拟结构图如下：图1-30双输入--双输出系统模拟结构图系统的状态方程如下：u K K x K K x K K x X K x K x x x x J K x J x J K x J K x x J K x x x pp p p n pb1611166131534615141313322211+--=+-==++--===∙∙∙∙∙∙令y s =)(θ，则1x y =所以，系统的状态空间表达式及输出方程表达式为[]⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-----=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∙∙∙∙∙∙654321165432111111112654321000001000000000000010010000000000010x x x x x x y uK K x x x x x x K K K K K K J K J J K J K J K x x x x x x p p pp npb1-2有电路如图1-28所示。

以电压)(t u 为输入量，求以电感中的电流和电容上的电压作为状态变量的状态方程，和以电阻2R 上的电压作为输出量的输出方程。

U图1-28 电路图解：由图，令32211,,x u x i x i c ===，输出量22x R y =有电路原理可知：∙∙∙+==+=++3213222231111x C x x x x R x L ux x L x R 既得22213322222131111111111x R y x C x C x x L x L R x u L x L x L R x =+-=+-=+--=∙∙∙写成矢量矩阵形式为：[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡----=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡32121321222111321000*********x x x R y u L x x x CCL L R L L R x x x 。

魏新利:潜心耕耘,,努力创新他作为一名教学科研一线人员，默默无闻地耕耘在化工教育的三尺讲台上，创新在他热爱的科研领域里，服务在他带领的团队里近三十个春秋。

他就是郑州大学化工与能源学院院长，博士生导师魏新利教授。

全国高等学校教学名师，全国化工系统首批跨世纪优秀拔尖人才，享受国务院政府特殊津贴专家。

兼任“教育部高等学校高职高专能源类专业教学指导委员会”主任委员，“教育部高等学校机械学科教学指导委员会过程装备与控制工程专业教学指导分委员会”委员等职。

开拓创新为节能减排做贡献随着科学技术的进步，地球的资源也面临着枯竭的局面，能源危机、环境恶化，种种问题困扰着人类，魏新利教授对此十分忧心，多年来，他也一直以自己的能力致力解决这样的问题。

魏新利教授有针对性地研发出多项新型、高效、节能的装置，尤其在新型高效节能换热器研发方面更是获得多项专利。

比如研发出的新型换热设备结构紧凑、重量轻、成本低、运行可靠，节省钢材高达40%，其传热效率提高35%，壳程阻能力减少了40%，并且有效防止了因流体诱导震动而引起的断裂、泄漏等故障，使设备寿命延长了不止2～4倍，这项成果荣获了国家科技进步二等奖。

魏新利教授还针对我国冷喂料橡胶挤出水平较低，研发出销钉机筒冷喂料橡胶挤出装置。

该装置结构简单新颖、自动化标准化程度高、维修方便、运转可靠、噪音小、功耗及制造成本低，被推广到数十家企业，取得良好的社会和经济效益。

其挤出机和与之配套的温控装置分别获得中国石化协会科技进步二等奖、河南省科技进步二、三等奖。

二十一世纪，生物油因含硫、氮等有害成分少，被视珍贵的绿色燃料，因此，魏新利教授研发出生物质热解液化装置，该装置由温控加热系统、进料系统、流化床反应系统、旋风分离系统、冷凝收集系统组成。

在实验室阶段取得良好试验效果，获得了两项国家专利。

曾经有材料指出，我国各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%～67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的50%，目前我国的余热利用一直处于很低的水平。