化工设备课程设计任务书解析

化工设备课程设计说明书学生：马维指导教师：梅丽班级：2013级6班专业：应用化学化工原理与化工设备课程设计任务书专业应用化学班级2013级 6班设计人一.设计题目69m3浓硫酸储罐二.设计要求编制一份设计说明书，主要内容包括：1.标题页；2.设计任务书；3.目录；4.设计方案简介；5.储罐设备设计；6.储罐设备强度设计和结构设计；7.设计结果概要或设计一览表；8.对本设计的评述；9.附图（储罐设备装配图）；10.参考文献；11.主要符号说明。

三.设计时间：1周设计基本要求《化工设备课程设计》是化工设备与机械课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。

通过课程设计，应该训练学生提高如下几个方面的能力：1.熟悉查阅文献资料、搜集有关数据、正确选用公式。

2.在兼顾技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设计任务要求，确定储罐设备附件的选择。

3.准确而迅速地进行设备的机械设计计算。

4.用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果。

设计基本内容课程设计包括如下内容：1.设计方案简介：根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有生产现场调查或对现有资料的分析对比，选定适宜的设备附件类型。

2.设备的机械设计计算：包括强度设计和结构设计。

3.设备结构装配详图，按化工设备装配图的要求绘制完成。

完整的课程设计报告由说明书和图纸两部分组成。

目录第一部分设计方案简介 (V)第二部分储罐设备设计............................................................................................................... V I2.2设计参数的选择............................................................................................................... V I2.2.1筒体材料的选择.................................................................................................... V I2.2.2公称直径的确定.................................................................................................... V I2.1.3设计压力................................................................................................................ V I2.1.4设计温度 (VII)2.1.5焊接接头系数 (VII)2.1设备的初步选型及轮廓尺寸的确定............................................................................ V III2.1.1设备的初步选型................................................................................................. V III2.1.2设备的轮廓尺寸的确定..................................................................................... V III 第三部分储罐设备强度设计和结构设计 (X)3.1储罐的结构设计 (X)3.1.1 封头设计 (X)3.1.2接管与法兰设计.................................................................................................... X I3.1.3液面计的选择 (XII)3.1.4人孔的结构设计................................................................................................. X III3.1.5螺栓（螺柱）的选择......................................................................................... X III3.1.6垫片的选用......................................................................................................... X IV3.1.7鞍座设计............................................................................................................. X IV3.1.8焊接结构设计 (XVII)3.2设备强度设计................................................................................................................ X IX3.2.1壁厚设计............................................................................................................. X IX3.2.2设备的应力校核................................................................................................. X IX 第四部分设计结果概要或设计一览表 (XXIII)4.1设计材料 (XXIII)4.2设计附件选择 (XXIII)4.3设计尺寸 (XXIII)对本设计的评述....................................................................................................................... X XVI 附图（储罐设备装配图）.. (XXVII)参考文献 (XXVIII)主要符号说明........................................................................................................................... X XIX第一部分设计方案简介本设计是针对《化工设备设计》这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。

本设计的液料为浓硫酸。

浓硫酸，俗称坏水，化学分子式为H2SO4，是一种具有高腐蚀性的强矿物酸。

常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98%，其密度为1.84g·cm-3，其物质的量浓度为18.4mol·L-1。

98%时，熔点：10℃；沸点：338℃。

硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。

浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅”。

浓硫酸在浓度高时具有强氧化性，这是它与普通硫酸或普通浓硫酸最大的区别之一。

同时它还具有脱水性，强氧化性，强腐蚀性，难挥发性，酸性，稳定性，吸水性等。

设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。

设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。

各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。

第二部分 储罐设备设计2.2设计参数的选择 2.2.1筒体材料的选择根据文献[1]表1-1并结合实际情况，选用筒体材料为碳素合金钢Q-235C(钢材标准为文献[1])。

Q-235C 适用范围规定如下： 容器设计压力 2.5P MPa ≤； 钢板使用温度为0-400℃； 用于壳体时钢板厚度不大于30mm 。

2.2.2公称直径的确定设筒体直径为D ， 筒体长度为L=2D ， 选用标准椭圆封头， 则其体积可表示为:321269222440.9DDV V V D ππ=+=⨯+⨯=由此可求得3472.06D mm =，查文献[12]得标准封头里面没有直径3500D mm =所以粗定3400D mm =。

2.1.3设计压力设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的温度一起作为设计载荷，其值不得低于工作压力。

液柱静压力31 1.84109.8 3.40.0613ρ==⨯⨯⨯=P gh MPa根据化学化工物性分析手册表3.65查饱和蒸汽压：0.0118C P MPa=工作压力：00.1010.01180.1128W C P P P MPa =+=+=设计压力：1.1 1.10.11280.1241W P P MPa==⨯=计算压力：0.12410.06130.1854=+=P MPa2.1.4设计温度设计温度指容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。

设计温度 与设计压力一起作为设计载荷条件。

设计温度去50℃2.1.5焊接接头系数焊接接头系数是以焊接强度与母材强度之比值φ表示的。

它与焊缝位置焊接方法以及检验等因素有关。

文献[9]中要求受压元件焊缝必须100%无损检测，取系数1.00。

设计参数总结如下表1.1表2-1设计数据2.1设备的初步选型及轮廓尺寸的确定 2.1.1设备的初步选型主体结构采用卧式圆柱形储罐 筒体采用圆柱形筒体 封头采用标准椭圆形封头2.1.2设备的轮廓尺寸的确定设备容积计算[1]2V 24D LV π=+封试算:取D ＝3400mm ，封头的结构尺寸（封头结构如下图1）由()22iD H h =-，得h=H-Di ／4=900-850=50 mm查文献[2]中表B.1 EHA 椭圆形封头内表面积、容积，如下表1： 查得封头尺寸为:表2-2：EHA 椭圆形封头内表面积、容积表1查得Ｖ封头＝5.6 由23692240.9π=+=+=V V V D L V m 筒封封 得L=7214.3mm 圆整得 L=7300mm则2233.14 3.47.3222 5.677.4444π⨯⨯=+=+=+⨯=V V V D L V m 筒封封误差计算：100% 1.01%<5%-⨯=ggV V V 计，符合要求.工作容积为377.440.969.70==⨯=V ФV m ， 最终，取液氨储罐的公称直径DN=3400mm ，筒体长度L=7300mm ； 选取EHA 椭圆形封头：封头EHA3400×20第三部分 储罐设备强度设计和结构设计3.1储罐的结构设计 3.1.1 封头设计(1)封头的厚度设计查文献[10]中表1，得公称直径3400==i n D D mm 选用标准椭圆形封头,型号代号为EHA ，则2iiD h [2]，根据GB150-1998中椭圆形封头计算中式7-1计算：[]0.185434002.52211250.18542δϕσP ⨯===⨯⨯--c tcD mm P同上，取，。