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压力容器课程设计—Pressure Vessel Course Project 主讲：沈阳航空航天大学 程乃伟 课程设计设置 课程设计题目：夹套罐设计 课程设计共2周，2学分 2011年12月5日~2011年12月18日 开课模式：必修 授课 2 学时 上机 20~30学时 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 虚拟结构 1.容器外形 2.主要工艺参数 3.设备管口表(见附图) 一、设计说明书内容 1 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约50mm左右的间隔。 工作原理： 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，蒸汽冷凝成水后从冷凝水出口流出。 设备的开孔情况： 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；…… 2.设计参数选择 2.1 设计压力 p247~p248 工作压力(pw)：在正常工作情况(开车、操作或停车)下，容器顶部可能达到的最高表压力。 设计压力(p)：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，其值不得低于工作压力。 计算压力(pc)：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。 设计压力p的选取： 当容器上装有安全阀时，p≧p0，即取等于或略高于安全阀的开启压力p0 。 而取p0 ≧1.05~1.10pw亦成立。 2.2 设计温度 容器在正常工作中，在相应设计压力下，壳壁或元件金属可能达到的最高或最低温度(指温度≦0℃)，如各部位温度不同，可分段计算。 见p52~p53 (注意绝对压力和表压力的换算) 附表9 饱和水蒸气表(以压强计)。 2.3 焊缝系数的确定，p261。 2.4 材料的选择及许用应力确定，p252。 2.5 厚度附加量确定，p250。 3.几何参数的确定 3.1罐体封头各参数 封头结构尺寸参见p315－ 椭圆形标准封头(JB/T4737-95)。 3.2罐体的高度及体积 3.3夹套的高度计算 按罐体酒精填充系数0.8计算。 3.4传热面积计算 3.5搅拌口法兰尺寸确定(p1006) DJ=0.25DN 3.6视孔尺寸确定(p713) 3.7其他法兰、接管尺寸确定 HG 20593-1997 板式平焊钢制管法兰 PDF文件 无缝钢管 GB8163－87 (p125) 进气管口径按水蒸气在管内20~30m/s流速确定。疏水管口径(j)按水蒸气凝结成水量确定。 压力表采用M20X1.5外螺纹。 进料出料管径： Dn300--50;Dn400--65; Dn500~Dn600--80; Dn700~Dn800--100 Dn900~Dn1000--125; Dn1200~Dn1400--150; Dn1600--200 4.罐体强度设计 4.1 罐体封头壁厚设计 4.1.1 按内压罐体封头壁厚设计(p314-p319) 4.1.2 按外压罐体封头壁厚设计(p367-p368) 4.2 罐体筒体壁厚设计 4.2.1 按内压罐体筒体壁厚设计(p310-p314) 4.2.2 按外压罐体筒体壁厚设计 (p351-p366) 5.夹套强度设计 5.1 夹套封头壁厚设计 按内压罐体封头壁厚设计(p314-p319) 。 5.2夹套筒体壁厚设计 按内压罐体筒体壁厚设计(p310-p314) 。 6.罐体与夹套连接处的剪切应力校核 6.1 罐体质量计算 包括筒体、封头。 6.2 罐体内介质质量计算 按全部被水充满计算。 6.3 罐体上法兰及其它附属件质量计算 法兰、接管、视镜等 6.4 总负荷计算 6.1+6.2+6.3 6.5 焊缝连接处环形面积计算 罐体外表面周长X(夹套壁厚＋焊角高度) 6.6 焊缝连接处剪切应力强度校核 [?]=0.8[?] 7.开孔补强设计 7.1 搅拌器连接口补强计算 7