计量罐机械设计.docx
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1、目录第一章概述31.1 计量罐背景 31.2 计量罐简介 31.3 主要工作 4第二章工艺设计 42.1 物料简介 4 2.2、设计参数 4第三章机械设计 53.1 封头厚度的设计 53.1.1 椭圆形封头厚度计算公式 5 3.2、圆筒厚度设计 63.2.1 单层圆筒厚度计算式 63.3 压力计和液面计的选择 63.4 开孔补强设计 73.5 强度校核实验 7第四章零部件设计 84.1 法兰的设计84.2 支座的设计84.3 垫片的设计 84.4 人孔的选择 8第五章总结 9第六章参考文献 105 / 10第一章 概述1.1 计量罐背景所谓容器是指用于储存气体、液化气体、液体和固体原料、中间产
2、品或成品的设备。压力容器是容器的一种,是指最高工作压力P0.1MPa,容积 V 25L,工作介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点液体的容器。而计量槽也属储罐的一种,其主体是压力容器,计量槽按计量介质分为液体计量、粉末颗粒固体计量两大类。 按计量精度等级分为普通计量、精确计量两个等级。随着化工和石油化学工业的发展,压力容器的工作温度也越来越宽;新工作介质的出现,还要求压力容器能耐腐蚀。对此,各国均投入了大量的人力物力从事相关的研究工作。目前,压力容器用材料的主要研究成果和技术进步表现在以下几个方面:材料的高纯净度:冶金工业整体技术水平和装备水平的提高,极大地提高了材料的纯净度,提
3、高了压力容器用材料的力学性能指标,提高了压力容器的整体安全性;材料的介质适应性:针对各种腐蚀性介质和操作情况,已研究开发出超级不锈钢、双相钢、特种合金等金属材料,使之适合各种应用条件,给容器设计者以更多选择的空间,为长期安全生产提供了保证;材料的应用界限:针对高温蠕变、回火脆化、低温脆断所进行的研究,准确地给出材料的适用范围;更高强度材料的应用。它广泛地用于化工、炼油、机械、动力、轻工、纺织、冶金、核能及运输等工业部门,是生产过程中必不可少的设备。1.2 计量罐简介 采用液位计、超声波检测仪、压力测量仪等检测仪器测量物料在容器中高低差,计算出物料储存量,根据生产工艺和技术要求,取得检测仪器得到
4、的物料高低位差信号、通过信号放大自动控制物料进出口执行部件如泵、阀等),对物料进行有效的计量和控制。它的特点是结构简单、操作方便、可实现自动化控制。适用于物料储存、计量精度要求不高场合使用。精确计量有定量检测、和称重检测两种计量方式。定量检测计量:它是在普通计量方法和原理基础上、通过对容器结构改进,最大限度地放大最终液体在测量管中的液位高底差而达到对物料高精度 0.5%计量,它有两种产品适用不同的场所使用,一种是每只计量罐只能计量一种容量规格。适用检验、检测部门和人员对液体流量装置、设备检验使用准确性,和生产工艺中定量不变的场合使用。另一种为了达到生产过程中需要改变定量数而改进的一种产品,它是
5、通过对计量罐内部结构改造达到一只计量罐有几种定量计量功能,适用于对液体高精度计量。1.3 主要工作容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准,设计时可直接选用。本次设计主要工作介绍计量罐的的筒体、封头的设计计算,以及零部件的选用。第二章 工艺设计2.1 物料简介HCFC-123,其实是 R-123 制冷剂,别名 R123、氟利昂 123、F-123,中文名称三氟二氯乙烷2,2 二氯化 1,1,1 三氟乙烷) , 英文名称Dichlorotrifluoroethane。R-123 主要用途 R-123 制冷剂良好的综合性能使之成为在大型中央空
6、调离心式冷水机组)中成为 R-11R11、氟利昂 11、F-11、CFC-11、一氟三氯甲烷、Freon 11)制冷剂的最有效和安全的替代制冷剂;三氟二氯乙烷还用于泡沫塑料的发泡、清洗剂、化工溶剂等。虽然 R123 制冷剂曾经是新装制冷设备上替代氟利昂 R11 最常见的选择,但是由于 R123 与 R11 物化性能、理论循环性能以及压缩机用油等均不相同,因此对于初装为 R11 制冷剂的制冷设备的售后维修, 如果需要再添加或更换制冷剂,仍然只能添加 R11,通常不能直接以 R123 替代R11。2.2 、设计参数 设计压力:3.6MPa设计温度:60工作温度:2040 全容积:3.8m3公称直径
7、:根据筒体全容积,按原化工部 1985 年颁布实施的有关贮罐尺寸和质量的行业标准文献,取 Di=1100mm。材料选择:容器用钢:一般中低压设备可采用采用屈服极限为 245Mpa345Mpa 级的钢材, 16MnR 钢是屈服强度 350Mpa 级的普通低合金高强度钢,具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。选用筒体材料为 16MnR钢材标准为 GB6654)。支座材料:根据 JB/T4731,支座选用材料为 Q235-A。螺栓:选用符合 GB/T 5783 规定的 Q235-A。法兰材料:由于法兰必须具有足够大的强度和刚度,以满足连接的条件,使之能够密封良好,故选用 Q23
8、5-A 的普通碳素钢。接管材料:由于接管要求焊接性能好且塑性好。故选择 10 号优质低碳钢的普通无缝钢管制作各型号接管。第三章机械设计3.1 封头厚度的设计压力容器封头种类较多,分为凸形封头、锥壳、变径段、平盖及紧缩口等,其中凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、蝶形封头和球冠形封头。椭圆形封头是由半个椭球面和短圆筒组成,直边段的作用是避免封头和圆筒的连接焊缝处出现经向曲率半径突变,以改善焊缝的受力状况。由于封头的椭球部分经线曲率变化平滑连续,故应力分布比较均匀,且椭圆形封头深度较半球形封头小得多,易于冲压成型,是目前中,低压容器中应用较多的封头之一。本设 计 取 公 称 直 径 DN=Di=1
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