1、课 程 设 计学 院：化学工程学院专 业：化学工程与工艺班 级：姓 名： 目 录前言 - 11 设计方案的确定 - 32 选择材料 - 43 筒体设计 - 43.1 筒体高度的确定 - 43.2 液体重度的计算 - 43.3 槽底压力的计算 - 53.4 壁厚的计算 - 53.5 水压试验压力校核验算 - 74 底盖、顶盖的设计 - 75 人孔选择与补强计算 - 8 5.1 人孔的选择 - 85.2 补强计算 - 86 接管的选择 - 117 焊缝形式的选择 - 128 设备质量的计算 - 14设计小结 - 17符号表 - 19参考文献 - 20昆明理工大学设计说明书- 1 -前言纸是我国古代
2、科学技术的四大发明之一，它与指南针，火药，印刷术一起，给我国古代文化的繁荣提供了物质技术的基础。早在西汉，蔡伦组织并推广了高级麻纸的生产和精工细作，促进了造纸术发展。纸在人类的文明发展中有极其重大的意义。通过纸的应用，人类的各种知识得到迅速地传播、妥善地保存，使悠久的历史遗产得到继承，从而推动了人类文化和科技技术的不断发展。造纸工业已经成为关系到国民经济的许多部门，服务面很广的一个行业，在国民经济中占有一定的地位。随着我国和谐社会建设的发展，人民物质文化上水平的不断提高，纸和纸板所需的品种和数量将日益增长。我国纸产品中大约 80用于生产消费，20用于生活消费。一般印刷纸的生产分为纸浆和造纸两个
3、基本过程，制浆就是用机械的方法、化学的方法或者两者相结合的方法把植物纤维原料离解变成本色纸浆或漂白纸浆。造纸则是把悬浮在水中的纸浆纤维，经过各种加工结合成合乎各种要求的纸页。造纸的原料主要是植物纤维，原料中除含有纤维素、半纤维素、木素三大主要成分外,尚有其他含量较少的组分,如树脂、灰份等。此外还有硫酸钠等辅助成分。昆明理工大学设计说明书- 2 -纸张中除了植物纤维，还需要根据不同纸材添加不同的填料。进入生产阶段，工艺总要和设备相结合，因此需要设计出适合的设备。制浆造纸中，硫酸盐法或烧碱法制纸浆过程中，洗涤蒸煮后的纸浆的洗涤液为黑液，黑液直接排入江河会造成污染，应进行处理。处理方法是先蒸发浓缩，
4、再经燃烧，可回收纯碱。燃烧生成的热以蒸汽形式回收。大部分无机物在燃烧过程中成为熔融状态，溶解后即成绿液。绿液经石灰乳苛化，澄清后成为白液，可用于配制蒸煮液制纸浆。黑液处理前需要储存的地方，本次设计中我选择设计贮存黑液的贮槽。昆明理工大学设计说明书- 3 -1.设计方案的确定图 1-1参照上图结构，设计该筒体、顶盖、底盖的材料、厚度、强度以及焊接等技术参数和接管、法兰人孔合理选择，使得该筒体达到贮罐设计要求，保证安全，经济，使本槽具有贮存黑液的作用。昆明理工大学设计说明书- 4 -本槽用于造纸工艺的蒸煮工段，用以贮存黑液。2.材料选择设计一台用于贮存黑液的贮槽，由于最高工作压力仅为常压，最高工作
5、温度为 70，且黑液对设备腐蚀性不大。根据1，一般可选 Q245R 或 Q345R，其中 Q245R 价格便宜，Q345R 价格适中且材料综合性能较好。所以选用 Q345R 制作筒体，同时，顶盖、底盖、封头、接管都选用 Q345R 合金钢。3. 筒体设计3.1 筒体高度的确定根据储罐的内直径，有效容积。求筒体的高度：V= 4D2ihmmh=4V D2i= 485109 45004500=5347.17为方便制造，选取 。标准 =54003.2 液体重度 的计算根据2 黑液比重按工程要求可取为 1.07-1.10，在本设计中为了安全起见取为 1.10。根据3附录 2 查得，水的密度： 70水 =
6、977.8kgm3黑液比重 = 黑液 水昆明理工大学设计说明书- 5 -所以 70黑液 =黑液比重 70水 =1.10977.8=1075.58kgm3因此，黑液重度 = 70黑液 g=1075.589.807=10548.21Nm33.3 槽底压力的计算图 3-1因为贮罐的顶盖直接与黑液接触，且又是在常压下工作，所以 0P0=p =P+ 标 准 =0+10548.215400109=0.057MPa3.4 壁厚计算3.4.1 仅考虑强度，进行设计计算P0Ph昆明理工大学设计说明书- 6 -根据1可知： = pcDi2（1）设计参数确定 计算压力 根据1，可知pc=p+ h=p=0.057设计
7、温度下圆筒材料许用应力 t由于使用的钢板材料为 Q345R，根据1附录 2查得 170MPa。 t= 70 =焊接接头系数根据1，选单面焊接，局部探伤，随机检测 25%，此情况费用低且符合本设计要求，则 0.8。=（2）代入计算 = pcDi2= 0.057450021700.8-0.057=0.943mm腐蚀余量 ：根据工程实际， =2mm;2 2钢板厚度负偏差 :根据 GB150 查得， =0.3mm;1 1厚度附加量 C + 2.3mm。=12=2.943mm= +C2=0.943+2=设计厚度 加上钢板负偏差量 C1后向上圆整得。=43.4.2 考虑刚度影响对壁厚进行修正昆明理工大学设
8、计说明书- 7 -在常压下，按照强度公式计算的厚度很薄，会给焊接带来困难。同时，大型容器的厚度不够，会导致刚度不够，易变形。因此设计容器时需保证一个不包括腐蚀裕量的最小厚度来满足刚度的要求。根据工程实际经验， 3mm。 min可 得 min=8.50.3mm=8.5+2=10.5 1=加上钢板负偏差量 C1后向上圆整得 。 =123.4.3 综合考虑强度和刚度，取 。=123.5 水压试验压力校核验算壁厚根据1，可知1.25pt= p t根据1附录 2，200以下均为 170MPa1.25pt= p t=1.250.057170170=0.071MPa根据1，可知 水压实验强度条件 =pT+2
9、 0.9 =+2 =+（ )2（ )=0.0714500+(122.3)2(122.3)0.8=20.6MPa根据1附录 2，查得 ReL=345MPa昆明理工大学设计说明书- 8 -0.9 0.9 310.5MPa= 345=所以 0.9 ,水压实验时安全。 所以设计壁厚是合适的。4. 底盖、顶盖的设计由于贮罐为常压设备，顶盖仅与液面相接触，没有内压力作用，而顶盖也仅受液面接触，没有其他压力作用，考虑便于制造，因此可取顶盖，底盖为与筒体相同厚度。5. 人孔选择与补强计算5.1 人孔的选择由于贮罐工作压力为常压，工作温度为 70是低压，根据4表 23-1-4 选择公称尺寸为 DN500 的人孔比较合适列表如下：表 5-1公称直径 DNdw D D1 B b b1 b2 H1 H2 螺栓、螺母数量总质量/kg500 5306 620 585 300 14 12 12 160 90 20 50.7容器开孔之后，在孔边附近的局部区域，应力会急速上升到很高数值，这种局部的应力增加现象叫做“应力集中” ，压力容器开孔接管后，除了有应力集中现象，再加上接管有时还有其他的外载荷，又由于材质和制造缺陷等各种因素综合作用，开孔接管处就可能成为裂纹源，从而引起裂纹扩展，直至压力容器发生破坏，从而工作时易发生
