化工设备设计计算
华东理工大学
第一届化工设备计算机辅助概念设计
比赛说明书
设计者:
高一聪（过程012）
杜鼎（机设015）
孙英策（机设011）
2003年11月6日
目录
一.设计要求 (3)
二.设计思路概述 (3)
三.设计尺寸 (4)
四.设计建模过程 (4)
塔体 (4)
裙座 (4)
接管 (6)
法兰 (6)
人孔 (6)
吊柱 (7)
操作平台 (7)
梯子 (8)
五.椭圆形封头钣金展开 (9)
六．心得体会 (13)
七．参考书目 (14)
一．设计要求
1 塔设备三维造型
2设计平台、扶梯、并与塔组装。
a除了图中已注尺寸，其余部分形状大小由设计而定。
b塔筒体内零件忽略不作，只作塔设备外形。
c接管、人孔、支座等方位由设计而定。
d平台与扶手形状、大小自行设计。
e 支座数量为4个。
f 支座与法兰大小应由有关系列标准而定。
3 画出塔设备椭圆封头的展开图。展开方法合理，所用材料最省。
二．设计思路概述
塔设备是化工，炼油生产中最重要的设备之一。它主要分为板式塔和填料塔两大类。我们设计的塔设备就是以板式塔为模板的。我们通过查看实物图片，查阅相关塔设备资料和设计标准手册研究除了一套较合理的方案。我们的设计主要分为以下几部分：
1、塔体：塔设备的外壳。它由等直径、等厚度的圆筒和作为头盖和低盖的椭圆形
封头组成。
2、塔体支座：塔体安放在基础上的连接部分。它用以确定塔体的位置。本题中塔
设备采用的是最常用的支座形式——裙座。
3、除沫器：用于捕集夹带在气流中的液滴。对于回收物料，减少污染非常重要。
4、接管：用以连接工艺管道，把塔设备与其他设备连成系统。安用途可分为进液
管、除液管、进气管、出气管等。
5、人孔：为安装、检修、检查的需要而设置的。
6、平台：为安装、检修、检查的需要而设置的。一般设在经常需要检修、拆装的
地方。
7、扶梯：为方便工人上下塔体检修、填料而设。
三．设计尺寸
设计要求尺寸：
全塔高：34525mm
基础环板直径：2600mm
裙座直径：2200mm
塔体上半部直径：1800mm
设计尺寸列表（详见附录设计图纸）
四．设计建模过程
一）塔体：本设计以浮阀塔为蓝本。
二）裙座：因为其它是塔体常用的支撑形
式。
考虑到实际制造方便,又因为（塔
高）H／（塔直径）Dg≈16＜30，其结构
主要分为一下几个部分:
1．础环外径已知2600mm,内径
2000mm，厚32mm
2．筋板高h ＝220mm，宽b＝159mm，厚δ＝16mm
3．压紧环δ＝32mm
4．人孔裙座上必须设有人孔以方便检修.人孔的结构尺寸及开设个数见下表(mm)
,开设两个人孔D=450,M=200,H=900
5．排气孔
其作用是排出塔运行中溢出的气体,以免可燃或腐蚀性气体损伤设备、危害检修人员安全。排气管结构尺寸及数量见下表。（mm）
层厚度ts＋50mm。由于裙座直径大于1800小于3600，所以选取的三组数据。
6．引出管通道
当塔釜内物料易堵或塔体与塔釜管内有防腐衬里时，考虑到检修方便和更换裙座引出管的需要，塔釜须用法兰连接。
7．防火层与保温层
一般操作条件下，塔体的保温延伸到裙座与塔体的连接焊缝以下四倍保温层厚度的距离为止。裙座的其余部分不需保温。防火层可起到防止裙座因温度升高而丧失强度，以致倒塌。通常裙座直径＜1500mm时仅外测设防火层；直径≥1500mm时，两侧均须敷设厚度50mm的石棉水泥层。
8、裙座与封头的连接
裙座直接焊在塔釜封头上，可采用用对接。即裙座的外周与塔体外侧平齐。我们的设计中裙座的壁厚与封头壁厚相等，则封头切线到裙座顶端的距离h参考下表选取
∵D＝2200；th=ts我们选取20mm；
∴查表得h＝111mm
9、地脚螺栓及螺栓数（略）
三）接管
本设计中所设计到的接管有直管进料管与
弯管进料管。
四）法兰
法兰的设计参照《化工容器及设备简明设计手
册》P517（法兰密封手册）所规定的参数设计。
五）人孔的设置和选用
人孔的设置应便于人员进入任何一级塔板，但
由于设置人孔处的塔板间距要增大，且人孔设置过
多会使制造时塔体的弯曲度难以达到要求，所以一
般板式塔每隔10～20层塔板或5～10m塔段才设一个人孔。我们设计的板式塔，塔高h为Amm。所以们设置了6个人孔。在设人孔处，塔板间距至少应比人孔尺寸大150mm，且不许小于600mm在设置平台操作的地方，人孔中心
高度一般比操作平台高0.8～1m，不易超过1.5m。所以我们选择了1.2m。我们根据JB标准将人孔选为RFⅡ450-1.6。
六）吊柱
在塔顶设置吊柱，对补
充和更换填料，安装和拆卸
内件，是既方便又经济的一
项措施。在高度15m以上
的塔都设有吊柱。
七）操作平台
1．操作平台的设计及尺寸
2．操作平台应设置在人孔、吊柱、液面计等需要经常检修和操作的地方。我们设计的平台是圆形和矩形的组合体。园直径D＝Amm，矩形A*B。
3．由于平台下的地面往往是通道，所以底层平台的净空高度我们选取了
2.0m。各层平台之间距离不得小于2.0m，所以我们取了1.8m 。
4．平台宽度应根据检修需要而定，一般为0.8～1.2m，最小不得小于0.6m当平台设有人孔时，净款不小于0.9。
5、平台边缘与塔壁之间应留一定间隙。
八）梯子
梯子的设计采用
斜梯为45度，护栏高度
为1.2m，笼梯之间的间
隔为0.15m。详细图纸如
下：
五．“椭圆形封头”展开法
化工塔设备的顶部封头为椭圆形，为保证其强度及密封性能，所以加工时常采用整块钢板冲压而成，为节约材料需要精确的计算冲压时所需要的钢板面积，以下就是“椭圆形封头”的几何展开法，以及其计算机程序实现。
如图a为一椭圆封头（其正面投影半个椭圆用三段圆弧代替，各段弧见图中所作），它是不可展曲面，其近似展开的步骤为：
1.顶部的展开。
一般取
12 5 D
D ,展开后为一圆，其直径d=2a’o’，见图b，落料后经模压成封头
的顶部。
2.本体的展开
b 顶部展开图
c 一块本体得展开图
a 封头投影图
d 数学模型参考图
将本体N 等份，现作出其中一块的展开图，见图c 。将o ’e ’展开成一直线OA=o ’a ’,
AB=a ’b ’…DE=d ’e ’等，再分别以o 为中心,OA,OB …OE 为半径画圆弧，取在俯视图上相应的圆弧长度，然后光滑连接各点，即得一块展开图。
3．复制N 块完成封头展开图。
数学模型的建立
1．求两圆弧1R ，2R 以圆心1C ，2C
由图d 可知I 点是AC 上连线上自C 点起减去长、短半轴之差后的中点，
其表达式为: a c 11x x x +=+λλ a c
1z z z 1+=+λλ
式中：AI =IC λ，IC AI =。
由此得：λ式中a 、b 为椭圆长、短半轴，AC 方程为：
b z x b a =-+ 1C I 方程为：11a a z x+z x b b
=-
由1C I 方程得：1C 、2C 圆心坐标：当x ＝0时，1c x ＝0，1c 11a
z z x b
=-；z
＝0是：211c a
(x z )b
b x a -=，2
c z ＝0。并可得两圆弧半径：
1111a R C C b (z x )b ==+-，2211a b
R C A a-(x z )b a
==-
2．求展开图中得ρ，φ值
由图c 可知，当1l 1x 0sin R ?? ???-1≤β≤时，111R sin R R ?=?
??=?βαφβρβ
当1l 1x sin R ?? ???-1β≤时，21111c 2l 1l l 2
1l l 2l
l 1l (x R cos )R ()R ()R 0x sin 2R R -+?=?
+-??+-??<
????
ααφβααρ=βααααπα
上面的两式中的β，α的值均与两圆弧连接点l1的坐标xl1有关，此值可
由2222
c 2l l
(x x )z R a a z x z x b b ?-+=??=+-??
求得111122l l l l l c 22c 22
c l l 222
x E a a z x +z x b b a (x )b E a
1b a x (z x )R b F a 1b ?=-??=-??
?-??=
?+??
?+--?=
??+??
3．展开曲线方程为L L x cos y sin =??=?ρφ
ρφ
Autolisp 语言的实现
(defun c:zhankai() ;椭圆钣金开
(setq p0(getpoint "\n 输入起始点pO:")) (setq R (getreal "输入a:")) (setq H (getreal "输入c:")) (setq N (getreal "输入N:"))
(setq Nmax (getreal "输入Nmax:")) (setq X0 (car p0))
(setq Z0(cadr p0))
(setq RAD 0.0174532)
(setq XA a)
(setq ZA 0)
(setq XC 0)
(setq ZC c)
(setq LAMD (/ (- (sqrt (+ (* a a) (* c c))) (- a c)) (+ (sqrt (+ (* a a) (* c c))) (- a c))))
(setq XI (/ (+ XA (* LAMD XC)) (+ 1 LAMD)))
(setq ZI (/ (+ ZA (* LAMD ZC)) (+ 1 LAMD)))
(setq XC2 (/ (* (- (* a (/ XI c)) ZI) c) a))
(setq R2 (- a XC2))
(setq R1 (+ c abs(- ZI (* a (/ XI c)))))
(setq ALF (* 2 (/ PI N)))
(setq AFLFI atan(/ a c))
(setq BETD (- (/ pi 2) asin(* 0.4 (/ a R1)))) ;asin函数未义
(setq U (* a (/ ALF (* 2 (+ (* R1 (- (/ pi 2) ALFI)) (* R2 ALFI))))))
(setq LE (+ (* R1 (- (/ pi 2) ALFI)) (* R2 ALFI)))
(setq D (* 2 (* LE sin(U))))
(setq BET ALFI)
(setq P1 (list XI ZI))
(setq N 0)
(while (<= N Nmax)
(while (<= BET BETD)
(setq PHI1 (/ (* ALF sin(- (/ pi 2) BET)) (* 2 (- (/ pi 2) BET))))
(setq LO1 (* R1 (- (/ pi 2) BET)))
(setq XL (+ (+ 50 (* LO1 sin(PHI1))) (* N D)))
(setq YL (+ 200 (* LO1 cos(PHI1))))
(setq P2(list XL YL))
(if (= BET ALFI)
(setq P1 (list XL YL)))
(command "line" p1 p2 "")
(setq P1 (list XL YL))
(setq BET (+ BET RAD))
)
(setq N (+ N 1))
)
(setq N 0)
(while (<= N Nmax)
(setq PUSE 0)
(while (<= PUSE ALFI)
(setq PHI2 (/ (+ (* R2 cos(PUSE)) XC2) (* 2 (+ (* R1 (- (/ pi 2) ALFI)) (* R2 (- ALFI PUSE)))))) (setq LO2 (+ (* R1 (- (/ pi 2) ALFI)) (* R2 (- ALFI PUSE))))
(setq XL(+ (+ 50 (* LO2 sin(PHI2))) (* N D)))
(setq YL(+ 200 (* LO2 cos(PHI2))))
(if (= PUSE 0)
(setq PL(list XL YL)))
(command "line" p1 p2 "")
(setq p1(list XL YL))
(setq PUSE (+ PUSE RAD))
)
(setq N (+ N 1))
)
(setq N 0)
(while (<= N Nmax)
(setq BET ALFI)
(while (<= BET BETD)
(setq PHI1 (/ (* ALF sin(- (/ PI 2) BET)) (* 2 (- (/ PI 2) BET))))
(setq LO1 (* R1 (- (/ PI 2) BET)))
(setq XL (+ (- 50 (* LO1 SIN(PHI1))) (* N D)))
(setq YL (+ 200 (* LO1 SIN(PHI1))))
(if (= BET ALFI)
(setq PL(list XL YL)))
(command "line" p1 p2 "")
(setq p1(list XL YL))
(setq BET (+ BET (* 0.1 RAD)))
)
(setq N (+ N 1))
)
(setq N 0)
(while (<= N Nmax)
(setq PUSE 0)
(while (<= PUSE ALFI)
(setq PHI2 (/ (+ (* R2 cos(PUSE)) XC2) (* 2 (+ (* R1 (- (/ pi 2) ALFI)) (* R2 (- ALFI PUSE))))))
(setq LO2 (+ (* R1 (- (/ pi 2) ALFI)) (* R2 (- ALFI PUSE))))
(setq XL (+ (- 50 (* LO2 sin(PHI2))) (* N D)))
(setq YL (+ 200 (* LO2 cos(PHI2))))
(if (= PUSE 0)
(setq PL(list XL YL)))
(command "line" p1 p2 "")
(setq p1(list XL YL))
(setq PUSE (+ PUSE RAD))
)
(setq N (+ N 1))
)
(setq PHI2 (/ (* (+ R2 XC2) ALF) (+ (* R1 (- (/ PI 2) ALFI) (* R2 ALFI)))))
(setq LE (+ (* R1 (- (/ PI 2) ALFI)) (* R2 ALFI)))
(setq STANG (* -90 (+ 1 (/ PHI2 PI))))
(setq ETANG (* -90 (- 1 (/ PHI2 PI))))
(setq N 0)
(while (<= N Nmax))
(setq arc(50+N*D,200,SANG,EANG,LS)) ;
(setq R(* R1 asin(* 0.4 (/ a R1))))
(setq circle(200,100,R)) ;
)
)
六．心得体会
中华民族曾经在人类历史上创造过灿烂的文明，有力地显示了中华民族优秀的智慧和卓越的创新才能。但是到了近现代以后，中国的创新能力明显逊色于发达国家。原因有很多，但此中有一点可以肯定就是：我国的传统的教育体制在培养学生创新能力方面还存在着严重的问题。我们还缺乏适合培养学生的创新人才的土壤，还没有形成系统的有效的创新人才培养机制。
但是我们不能就因此而停止不前，要努力在各个方面充实自己。参加创新实践活动是我们拓展自己知识面的一个重要的方法，在比赛的过程中我们接触到了和多课堂上接触不到的知识，培养了我们团体协作的能力。
七．参考书目
《化工设备设计全书－<塔设备设计>》
上海科学技术出版社化工设备设计全书编辑委员会
《化工容器及设备简明设计手册》
化学工业出版社贺匡国主编
《Autocad二次开发技术》
清华大学出版社郭朝涌等编著
《Autocad2000高级应用技巧》
科学出版社刘韬等编著
附录
——————完——————
化工设备基础总复习
《化工设备设计基础》综合复习资料 一、填空题 1. 力的合成与分解法则有和两种。 2. 作用在梁上的载荷一般可分为集中力、和；根据梁的约束及支 承情况可以分为简支梁、和三种。 3. 钢材中含有杂质硫会造成钢材的性增加，含有杂质磷会造成性增加。 4. 两物体之间的机械作用称之为力。力的三要素是、和。 5. 材料破坏的主要形式有和。 6. 平面力偶系平衡的充要条件是。 7. 设计温度在压力容器的壁厚计算公式中尽管没有直接出现，但它是和确 定时不可缺少的参数。 8. 压力容器制造完成之后必须进行压力试验，按照压力试验的介质种类可以分为和 两种方法。 9. GB 150-1998《钢制压力容器》是我国压力容器标准体系中的标准。 10. 在压力容器的四个壁厚中，图纸上所标注的厚度是厚度，用来承担外载荷强度 的厚度是厚度。 11. 法兰联接结构，一般是由、和三部分组成。 12. 为使薄壁回转壳体应力分析过程简化除假定壳体是的之外，还作 了、和。 13. 塔设备的裙座与筒体搭接结构焊缝受应力作用；对接结构焊缝承受应力作用。 14. 内压操作的塔设备其最大组合轴向拉应力出现在工况时设备侧。 二、判断题 1. 轴力图可以确定最大轴力的值及横截面危险截面位置，为强度计算提供依据。 2. 有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和钢板厚度负偏差，其数值等于计算厚度。 3. 法兰联接中，预紧密封比压大，则工作时可有较大的工作密封比压，有利于保证密封， 所以预紧密封比压越大越好。 4. 使梁变成凹形的弯矩为负弯矩，使梁变成凸形的弯矩为正弯矩。 5. 外压容器采用的加强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，则容器的总重量就愈轻。
《化工设备机械基础》习题解答 3
《化工设备机械基础》习题解答 第三篇: 典型化工设备的机械设计 第七章管壳式换热器的机械设计 一、思考题 1．衡量换热器好坏的标准大致有哪些？ 答：传热效率高，流体阻力小，强度足够，结构可靠，节省材料；成本低；制造、安装、检修方便。 2．列管式换热器主要有哪几种？各有何优缺点？ 3．列管式换热器机械设计包括哪些内容？ 答：①壳体直径的决定和壳体壁厚的计算； ②换热器封头选择，压力容器法兰选择； ③管板尺寸确定； ④管子拉脱力的计算； ⑤折流板的选择与计算； ⑥温差应力计算。 此外还应考虑接管、接管法兰选择及开孔补强等。 4．我国常用于列管式换热器的无缝钢管规格有哪些？通常规定换热管的长度有哪些？ 答：我国管壳式换热器常用无缝钢管规格（外径×壁厚），如下表2所示。换热管长度规定为：1500mm, 2000mm, 2500mm, 3000mm, 4500mm, 5000mm, 6000mm, 7500mm, 9000mm, 12000mm。 换热器的换热管长度与公称直径之比，一般在4~25之间，常用的为6~10。立式换热器，其比值多为4~6。 表 2 换热管规格（mm）
5．换热管在管板上有哪几种固定方式？各适用范围如何？ 答：固定方式有三种：胀接、焊接、胀焊结合。 胀接：一般用在换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力不超过 4.0MPa，设计温度在350℃以下，且无特殊要求的场合。 焊接：一般用在温度压强都较高的情况下，并且对管板孔加工要求不高时。 胀焊结合：适用于高温高压下，连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用，工作环境极其苛刻，容易发生破坏，无法克服焊接的“间隙腐蚀” 和“应力腐蚀”的情况下。 6．换热管胀接于管板上时应注意什么？胀接长度如何确定？ 答：采用胀接时，管板硬度应比管端硬度高，以保证胀接质量。这样可避免在胀接时管板产生塑性变形，影响胀接的紧密性。如达不到这个要求时，可将管端进行退火处理， 降低硬度后再进行胀接。另外，对于管板及换热器材料的线膨胀系数和操作温度与室 温的温差△t，必须符合表3的规定。 1212 △α=∣α1-α2∣，1/℃。 △t等于操作温度减去室温（20℃）。 7．换热管与管板的焊接连接法有何优缺点？焊接接头的形式有哪些？ 答：焊接连接比胀接连接有更大的优越性：在高温高压条件下，焊接连接能保持连接的紧密性；管板孔加工要求低，可节省孔的加工工时；焊接工艺比胀接工艺简单；在压力 不太高时可使用较薄的管板。 焊接连接的缺点是：由于在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀和破裂；同时 管子与管板间存在间隙，这些间隙内的流体不流动，很容易造成“间隙腐蚀”。 焊接接头的形式有：①管板孔上不开坡口； ②管板孔端开60o坡口； ③管子头部不突出管板； ④孔四周开沟槽。 8．换热管采用胀焊结合方法固定于管板上有何优点？主要方法有哪些？ 答：胀焊结合方法的优点：由于焊接连接产生应力腐蚀及间隙腐蚀，尤其在高温高压下，连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用下，工作环境极其苛刻， 容易发生破坏，无论采用胀接或焊接均难以满足要求。而胀焊结合法能提高连接处的 抗疲劳性能，消除应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。 主要方法有：先强度焊后贴胀、先强度焊后强度胀、先强度胀后密封焊等多种。 9．管子在管板上排列的标准形式有哪些？各适用于什么场合？ 答：排列的标准形式有：①正三角形和转角正三角形排列，适用于壳程介质污垢少，且不 需要进行机械清洗的场合。 ②正方形和转角正方形排列，一般可用于管束可抽出清洗管间的 场合。 10．《钢制管壳式换热器设计规定》中换热器管板设计方法的基本思想是什么？ 答：其基本思想是：将管束当作弹性支承，而管板则作为放置于这一弹性基础上的圆平板，然后根据载荷大小、管束的刚度及周边支撑情况来确定管板的弯曲应力。由于它比较
化工设备设计大赛说明书
华东理工大学 第一届化工设备计算机辅助概念设计 比赛说明书 设计者： 高一聪（过程0１2) 杜鼎（机设015） 孙英策（机设011) ２0０3年1１月6日
目录 一.设计要求???? (3) 二.设计思路概述?? (3) 三.设计尺寸??? (4) 四.设计建模过程???………………４ 塔体???? (4) 裙座??? (4) 接管??? (6) 法兰??? (6) 人孔??? (6) 吊柱????………………７ 操作平台??? (7) 梯子??? (8) 五.椭圆形封头钣金展开???………………９ 六.心得体会????? (13) 七.参考书目???………………１4
一.设计要求 1塔设备三维造型 2设计平台、扶梯、并与塔组装。 ａ除了图中已注尺寸,其余部分形状大小由设计而定。 b塔筒体内零件忽略不作,只作塔设备外形。 c接管、人孔、支座等方位由设计而定。 d平台与扶手形状、大小自行设计。 e支座数量为4个。 f 支座与法兰大小应由有关系列标准而定。 3画出塔设备椭圆封头的展开图。展开方法合理，所用材料最省。 二．设计思路概述 塔设备是化工,炼油生产中最重要的设备之一。它主要分为板式塔和填料塔两大类。我们设计的塔设备就是以板式塔为模板的。我们通过查看实物图片,查阅相关塔设备资料和设计标准手册研究除了一套较合理的方案。我们的设计主要分为以下几部分: １、塔体：塔设备的外壳。它由等直径、等厚度的圆筒和作为头盖和低盖的椭圆形封头组成。 2、塔体支座：塔体安放在基础上的连接部分。它用以确定塔体的位置。本题中塔 设备采用的是最常用的支座形式——裙座。 3、除沫器：用于捕集夹带在气流中的液滴。对于回收物料，减少污染非常重要。 4、接管：用以连接工艺管道,把塔设备与其他设备连成系统。安用途可分为进液 管、除液管、进气管、出气管等。 5、人孔：为安装、检修、检查的需要而设置的。
化工设备设计
Yi b i n U n i v e r s i t y 设计说明书 题目用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计 系别化学与化工学院 专业应用化工技术 学生姓名雷静 学号110706028 年级2011级6班2013 年 6 月13 日
化工11级6班 雷静 110706028 - - - 1 - 化工设备设计基础课程设计 设计题目：用水冷却煤油产品的列管式换热器的设计 一、 设计任务及条件 (1) 使煤油从140℃冷却到40℃，压力1bar ； 处理量为21万吨/年 (2) 冷却剂为水，水压力为3bar 。 二、 设计内容 1. 主体设备和零部件材料选择； 2. 主体设备尺寸和零部件尺寸计算及选择规格； 3. 设备壁厚以及封头壁厚的计算和强度校核； 4. 各种接管以及零部件的设计选型； 5. 设备支座的设计选型； 6. 法兰的设计选型； 7. 设备开孔及开孔补强计算； 8. 设计图纸一张，包括设备总装配图，至少画三个重要构件的局部图；技术特性表，接管表和总图材料明细表。要求比例适当，字体规范，图纸整洁。 三、 设计成果 （1） 设计说明书一份； （2） A 1设计图纸包括：换热器的设备尺寸图及机械设计。
化工11级6班 雷静 110706028 - - - 2 - 目 录 设计任务........................................................................................................................................... 1 第1章 绪论 . (4) 1．1 概述 ................................................................................................................................. 4 1.2 换热器设计依据 .............................................................................................................. 4 1.3 几种管式换热器的介绍 . (4) 1.3.1 固定管板式换热器 ............................................................................................... 4 1.3.2 浮头式换热器 ........................................................................................................ 4 1.3.3 U 形管式换热器 ..................................................................................................... 4 1.3.4 外填料函式换热器 ............................................................................................... 5 1.3本文研究的主要内容 ....................................................................................................... 5 第2章 确定设计方案 . (5) 2.1 换热器类型的选择 .......................................................................................................... 5 2.2 管程安排 ........................................................................................................................... 5 2.3 流向的选择 ..................................................................................................................... 6 第3章 确定物性参数 ................................................................................... 错误！未定义书签。 第4章 工艺计算 (6) 4.1 估算传热面积 ................................................................................................................... 6 4.1.1 热流量 ..................................................................................................................... 6 4.1.2 平均传热温差 ........................................................................................................ 6 4.1.3 冷却水用量 ............................................................................................................ 7 4.1.4 总传热系数 ............................................................................................................ 7 4.2 主体构件的工艺结构尺寸 (7) 4.2.1 管径和管内流速 ................................................................................................... 7 4.2.2 管程数和传热管数 ............................................................................................... 8 4.2.3 传热管的排列和分程方法 .................................................................................. 8 4.2.4 壳体内径 ................................................................................................................ 8 4.2.5 折流板 ..................................................................................................................... 8 4.2.6 接管 ......................................................................................................................... 9 4.2.7 换热管的结构基本参数 ...................................................................................... 9 4.3 换热器主要传热参数核算 . (9) 4.3.1 热流量核算 ............................................................................................................ 9 4.3.2 壁温核算 .............................................................................................................. 11 4.3.3 换热器内流体的流动阻力（压强降） . (12) 第5章 结构设计 (14) 5.1 壳体直径、长度、厚度设计....................................................................................... 14 5.2 换热器封头尺寸 ............................................................................................................ 14 5.3 法兰及各连接材料的选择 . (15) 5.3.1 选定法兰结构 ...................................................................................................... 15 5.3.2 选定垫片结构 ...................................................................................................... 15 5.4 管箱 .................................................................................................................................. 16 5.5 开孔补强 . (16) 5.5.1 壳体接管的开孔补强 (16)
化工机械设备基础
第一章 刚体的受力分析及平衡规律 一、基本概念 1、刚体：在任何情况下都不发生变形的物体。 约束：限制非自由体运动的物体。（三种约束） 二、力的基本性质 三、二力平衡定律 三力平衡定理 三力平衡定理：如果一物体受三个力作用而处于平衡时，若其中两个力的作用线相交于一点，则第三个力的作用线必交于同一点。 四、平面汇交力系、平面一般体系 五、力的平移定理 力的平移定理: 作用在刚体上的力可以平移到刚体内任意指定点，要使原力对刚体的作用效果不变，必须同时附加一个力偶，此附加力偶的力偶矩等于原力对新作用点的力矩，转向取决于原力绕新作用点的旋转方向。 第二章 金属的力学性质 一 基本概念 弹性模量：材料抵抗弹性变形的能力 ???? ???===∑∑∑0 00o m Y X
拉伸试件的横向线应变与纵 向线应变之比的绝对值。 线应变：反应杆的变形程度，杆的相对伸长值。 蠕变：金属试件在高温下承受某已固定的应力时，试件会随着时间的延续而不断发生缓慢增长的塑性形变。 应力松弛：总变形量保持不变，初始的弹性变形随时间的推移逐渐转化为塑性变形并引起构件内应力减小的现象 二 拉伸曲线 (重要，看书！！！) 第四章 直 梁 的 弯 曲 中性层：梁内纵向长度既没有伸长也没有缩短的纤维层。 中性轴：中性层与横截面的交线 。 剪力与弯矩的计算 剪力：抵抗该截面一侧所有外力对该截面的剪切作用，大小应该等于该截面一侧所有横向外力之和。 弯矩：抵抗该截面一侧所有外力使该截面绕其中性轴转动，大小应等于该截面一侧所有外力对该截面中性轴取距之和。 剪力的符号约定 ε εμ'= με ε-='泊松比 横向线应变
介绍一本设计工具书_化工设备设计手册_(1)
67 方方面面 Department 2004.3 介绍一本设计工具书—— 由朱有庭、曲文海、于浦义主编，化工出版社出版的“化工设备设计手册”将于２００４年下半年出版。这本书是一本化载作者实用的工具书。该书的编写宗旨是为从事化工、石油、轻工、医药等行业的化工设备和化工机械专业设计人员进行工程设计而用。本手册具有下列特点。 （１） 压力容器等化工设备的设计准则和强度计算方法、公式均以我国现行的国家和行业标准规范（ＧＢ、ＪＢ、ＨＧ）及国际通用的标准规范（ＡＳＭＥ、ＴＥＭＡ）为依据，并汇集了作者多年的工程设计经验，以满足压力容器等化工设备的工程设计、制造。 （２） 对泵、压缩机和通风机的类型、结构、技术性能和适用范围等作了简明扼要的介绍；对这些化工机械的选型和选用设计亦以我国现行的国家和行业标准规范（ＧＢ、ＪＢ）及通用的国际标准规范如ＡＰＩ等为依据，并汇集了大量的选型计算用工程数据、图表等资料，能满足泵、压缩机和通风机的选型、询价、采购和现场安装、调试等的需要。 全书共分１５章和一个附录（腐蚀与防腐蚀），各章的主要内容如下所述。 （１） 第１章“常用资料”的主要内容 ① 工程计量单位及不同计量单位制的单位换算。② 常用物料、材料的物理性质，包括密度、线膨胀系数、导热系数、弹性模量、泊桑系数、磨擦系数、不同黏度单位制的黏度单位换算表和公式及常用液体的黏度等。 ③ 平面几何图形的力学参数如面积、惯性矩、断面模数等计算公式。 ④ 立体几何图形的体积计算公式及诺谟图。⑤ 常用力学、材料力学公式。⑥ 常用流体力学准数。 （２） 第２章“化工设备用材料”的主要内容 ① 压力容器用钢材（钢板等）的品种、牌号、规格及物理、力学性能。 ② 化工设备常用结构材料（碳素钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢、耐蚀合金、有色金属、铸钢和铸铁的物理、力学性能。 ③ 常用结构钢（角钢、槽钢等）的品种、规格、材料和力学性能。 （３） 第３章“焊接”的主要内容① 常用焊接方法简介。 ② 焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）的品种、规格、力学性能、焊接特性和适用范围。 ③ 各种金属焊接用焊接材料的选用。④ 焊接结构设计（焊缝坡口型式、尺寸）。 ⑤ 各种金属材料的焊接如低碳钢、不锈钢、复合钢板、镍和镍合金、金属钛及异种金属材料的焊接方法、焊条（丝）选择等。 ⑥ 焊接缺陷和质量检验及评定。⑦ 焊接工艺评定。 （４） 第４章“紧固件”的主要内容① 专用紧固件 ? 管法兰用紧固件（螺、栓、螺母、垫片）规格系列、螺栓和螺母的材料匹配（ＨＧ标准）。 ? 设备法兰用紧固件（双头螺柱、螺母、垫片）规格系列（ＪＢ标准）。 ② 通用紧固件（ＧＢ标准）（５） 第５章“压力容器”的主要内容① 压力容器受力分析基础知识。 ② 内压容器（圆筒体、锥体、封头等）强度计算（ＧＢ １５０）。③ 外压容器（圆筒体、锥体、封头）稳定计算（ＧＢ １５０）。④ 压力容器开孔补强计算（ＧＢ １５０）。⑤ 法兰计算（ＧＢ １５０）。 ⑥ 设备法兰标准规格压力系列（ＪＢ ４７００～４７０７）。⑦ 设备法兰用紧固件（双头螺柱、螺母、垫片）双头螺柱和螺母的材料匹配力学性能和许用应力。 ⑧ 压力容器用钢板的力学性能和许用应力。⑨ 低温压力容器设计准则。 （６） 第６章“球形容器（球罐）设计”的主要内容① 球罐设计用标准规范。 ② 球罐用材料（碳素钢、不锈钢等）。 ③ 球罐结构设计（球壳瓣结构类型、瓣片下料尺寸计算、球罐容积系列及其各构件参数、支柱及拉杆、球罐附件等）。 ④ 球罐强度计算及局部应力计算。⑤ 球罐的制造、检验与验收。（７） 第７章“大型储罐设计”的主要内容 ① 大型储罐结构设计，包括容积系列（最大至１０万产方米），筒体、罐顶（拱顶、内外浮顶、网架顶结构）、罐底及防火、消防设施设计。 ② 大型储罐用材料。 ③ 大型储罐构件的强度和稳定计算。④ 大型储罐设计用标准规范。⑤ 大型储罐的制造、检验和验收。 《化工设备设计手册 》 新书推荐
化工设备课程设计计算书(板式塔)
《化工设备设计基础》 课程设计计算说明书 学生姓名：学号： 所在学院： 专业： 设计题目： 指导教师： 2011年月日 目录 一.设计任务书 (2)
二.设计参数与结构简图 (4) 三.设备的总体设计及结构设计 (5) 四.强度计算 (7) 五.设计小结 (13) 六.参考文献 (14) 一、设计任务书 1、设计题目 根据《化工原理》课程设计工艺计算内容进行填料塔（或板式塔）设计。
设计题目： 各个同学按照自己的工艺参数确定自己的设计题目：填料塔（板式塔）DNXXX设计。 例：精馏塔（DN1800）设计 2、设计任务书 2.1设备的总体设计与结构设计 （1）根据《化工原理》课程设计，确定塔设备的型式(填料塔、板式塔)； （2）根据化工工艺计算，确定塔板数目(或填料高度)； （3）根据介质的不同，拟定管口方位； （4）结构设计，确定材料。 2.2设备的机械强度设计计算 （1）确定塔体、封头的强度计算。 （2）各种开孔接管结构的设计，开孔补强的验算。 （3）设备法兰的型式及尺寸选用；管法兰的选型。 （4）裙式支座的设计验算。 （5）水压试验应力校核。 2.3完成塔设备装配图 （1）完成塔设备的装配图设计，包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。 （2）编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。 3、原始资料 3.1《化工原理》课程设计塔工艺计算数据。 3.2参考资料： [1] 董大勤.化工设备机械基础[M].北京：化学工业出版社，2003. [2] 全国化工设备技术中心站.《化工设备图样技术要求》2000版[S]． [3] GB150-1998.钢制压力容器[S]． [4] 郑晓梅.化工工程制图化工制图[M]．北京：化学工业出版社，2002. [5] JB/T4710-2005.钢制塔式容器[S]． 4、文献查阅要求
化工设备的计算
一般化工和设备的设计及其计算 编辑： 二00四年＋月＋八日
目录 1、目录-----------------------------------------------2 2、筒体和封头设计的参数选择---------------------------3 （一）、设计压力 P---------------------------------3 （二）、设计温度 T---------------------------------3 （三）、许用应力[σ]和安全系数 n-------------------4 （四）、焊接接头系数 ----------------------------6 （五）、壁厚附加量 C ------------------------------7 （六）、直径系列与钢板厚度-------------------------7 （七）、最小壁厚-----------------------------------8 3、筒体与封头的设计及计算-----------------------------9 （一）、受内压薄壁园筒的计算公式-------------------9 （二）、半球形封头的计算公式（凹面受压）----------11 （三）、椭圆形封头的壁厚计算----------------------11 （四）、锥形封头的壁厚计算------------------------13 （五）、平板封头的壁厚计算------------------------13 4、化工计算公式及举例--------------------------------16 （一）、热位移和热--------------------------------16 （二）、热应力产生的轴向推力----------------------16 （三）、流体管径的计算----------------------------17 （四）、流体管子壁厚计算--------------------------18 （五）、泵的功率和效率计算------------------------19 5、传热学的有关公式及举例----------------------------21 （一）、热量衡算----------------------------------21 （二）、传热方程式--------------------------------26 （三）、传热温度差--------------------------------27 （四）、导热方程式和导热系数----------------------30 （五）、给热方程式和给热系数----------------------34 （六）、传热系数----------------------------------40 （七）、污垢热阻----------------------------------48 （八）、管路与设备的热损失和热绝缘----------------50 （九）、加热、冷却和冷凝--------------------------54 （＋）、蒸发--------------------------------------64 6、有关参数------------------------------------------75
华东《化工设备设计基础》2016年秋学期在线作业(二)
中石油华东《化工设备设计基础》2016年秋学期在线作业（二） 一、判断题（共20 道试题，共100 分。） 1. 基本风压值是以一般空旷平坦地面、离地面10m高处，统计得到的30年一遇10分钟平均最大风速为标准计算而得。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 2. 假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想，制造精度绝对保证，则在任何大的外压下也不会发生弹性失稳。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 3. 由于容器的公称直径和管子的公称直径所代表的具体尺寸不同，所以，同样公称直径的容器法兰和管法兰，他们的尺寸亦不相同，二者不能互相代用。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 4. 受外压作用的长圆筒其临界压力与圆筒的长度、直径、壁厚及材料种类有关。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 5. 外压容器采用的加强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，则容器的总重量就愈轻。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 6. 假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想，制造的精度绝对保证，则在任何大的外压下也不会发生失稳。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 7. 内压薄壁圆筒形压力容器的壁厚公式是按照弹性失效设计准则利用第三强度理论推导出来的。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 8. 安全系数是一个不断发展变化的数据，按照科学技术发展总趋势，安全系数将逐渐变小。 A. 错误
B. 正确 正确答案： 9. 不论是压力容器法兰还是管法兰，在我国现行的标准都是一个。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 10. 强度设计准则是保证构件不发生强度破坏并有一定安全余量的条件准则。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 11. 有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和钢板厚度负偏差，其数值等于计算厚度。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 12. 法兰联接中，预紧密封比压大，则工作时可有较大的工作密封比压，有利于保证密封，所以预紧密封比压越大越好。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 13. 当短圆筒的长度增加到某一值，封头对筒体能起到的支撑作用，开始完全消失，该短圆筒的临界压力将下降到与长圆筒的临界压力相等，这个长度值称为临界长度。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 14. A. 错误 B. 正确 正确答案： 15. 对内压容器，考虑其刚性需要，要规定其相应的最小厚度。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 16. 压力容器设计中规定最小厚度的原因主要是考虑低压薄壁容器在制造、运输及安装过程中的强度需要。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 17. 压力容器壁厚计算公式中的焊缝接头系数取决于主要取决于焊缝的接头形式和无损检测的比例，无损检测的比例越大，焊缝接头系数就越小。 A. 错误 B. 正确 正确答案： 18. 法兰联接密封的原理是：借助螺栓的压紧力，压紧法兰间的垫片并使之填满法兰密封
第二章 化工设备强度计算基础
第二章 化工设备强度计算基础 第一节 典型回转薄壳应力分析 一、回转薄壳的形成及几何特性。 1、形成：任一平面曲线绕同平面内的一直成旋转而成的曲面称之为回转曲面。 其中：直成称为回转曲面的轴；侥轴旋转而成平面曲线称为母线。 对于回转壳体： 壳体外径i o D D —内径≤1.2时，称回转薄壁壳体（只讨论薄壳的 应力分析）。 二、第一曲半径、第二曲率半径。 R1为第一半径。R2为第二曲毕半径。 同一点的第一曲毕半径与第二曲毕半径都在该点的法线上。 通过图a 可得r=R2sin4 i 当所示半径为R 的圆筒形壳体，经线条体直其上任一点M 处的第一曲毕半径R1=20，与径线垂直的平面切割中间面形成曲线也是一个平行圆，故第二曲毕半径与平行圆半径相等。 所以R2= r =R R1=∞,与径线垂直的平面切割中间而形成曲线也是一个平行圆，故第二曲毕半径与平行圆半径相等。 所以R2= r =R R1=∞ 圆筒形 ii 当所示贺锥形壳体，径线为与旋转轴相交的直线，其第一曲毕半径R1=∞，R2的曲毕径如图求得：R2=x r cos =Ltacnx
iii 当图示半径R 的圆球形壳体，其半径成为半圆曲线，与径线垂直的平面就是半径所在平面，所以：R1=R2=R 三、承受气压回转薄壳的受力分析 1、先根跟工程力学的基本方法对圆筒形壳体和球形壳体进行应力分析，再研究圆锥形壳体和隋圆形壳体。 假设壳体材料连续、均匀、名向同性；受力后的变形是强性小变形。 以圆筒形壳体为例分析受力对于薄壁圆筒形壳体是由圆筒和封头组成，有内压使用时其直径必增大，长度也会增加在远离圆筒封头的壳体中取一数圆弧进行分析，发现受压前后圆周方向的变形等弧疫和AB 弧疫和B A ''弧疫是不相等的，如下图，说明左圆周的切线方向有拉应力存在。即环向应力2同时，由于内压作用于两端封头，使圆筒体交长沿轴向必存在拉应力；即轴向（径向）应力1表除了上述的应力之外，壳体沿壁厚方向还有径向应力r 和弯曲应力，组在薄壁壳体中忽略不计。∴主伙圆筒壳体上任一点仍是二向应力状态。 1）分析轴向应力1 依垂直于圆筒轴线横面，留下圆筒左半部分，设内压力个，中间面直径D ，壁厚为δ，内压作用下产生轴向合力24D P π （压强*投影面积），方向指左方，∴圆筒器壁的横截面上必然产生轴向向右的轴向拉应力与其平衡，合力δπD 1（应力*面积）14 2δππ D p D =?∴ δ41D P ?=∴
《化工设备设计基础》综合复习资料
1．外压容器 容器内外的压力差小于零叫外压容器。 2．边缘应力 由于容器的结构不连续等因素造成其变形不协调而产生的附加应力为边缘应力。 3．基本风压值 以一般空旷平坦的地面、离地面10米高处，统计得到的30年一遇10分钟平均最大风速为标准计算而得的值叫基本风压值。 4．计算厚度 由计算公式而得的壁厚叫计算壁厚。 5．低压容器 对内压容器当其设计压力为 1.6MPa P 1MPa 0<≤.时为低压容器。 6．等面积补强法 在有效的补强范围内，开孔接管处的有效补强金属面积应大于或等于开孔时减小的金属面积。 7．回转壳体 一平面曲线绕同一平面的轴旋转一周形成的壳体为回转壳体。 8．公称压力 将压力容器所受到的压力分成若干个等级，这个规定的标准压力等级就是公称压力。 9．计算压力 在相应设计温度下，用以确定容器壁厚的压力为计算压力。 10．20R 20表示含碳量为0.2%，R 表示容器用钢。 11．设计压力 设定在容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷，其值不低于工作压力。 12．强制式密封 完全依靠螺栓力压紧垫片使之密封为强制式密封。 13．强度 构件在外力作用下不至发生过大变形或断裂的能力。 14．临界压力 导致外压圆筒失稳的外压为临界压力。 15．主应力 在单元体的三对相互垂直的平面上只作用有正应力而无剪应力，这样的平面为主平面。在主平面上作用的正应力为主应力。 二、判断是非题（正确的划√，错误划×） 1．内压圆筒开椭圆孔时，其长轴应与轴线平行。 （×） 2．设计压力为4MPa 的容器为高压容器。 （×） 3．容器的名义厚度与计算厚度的差值是壁厚附加量。 （×） 4．受内压作用的容器必须按强度计算进行壁厚设计。 （√） 5．一常压塔最大压应力应发生在安装检修时的设备迎风侧。 （×） 6．在补强圈上开有一个M10的小螺纹孔。 （√） 7．压力容器无论制造完毕后或检修完毕后，必须进行压力试验。 （√） 8．边缘应力具有自限性和局限性。 （√） 9．当焊缝系数一定时，探伤比例随焊缝系数的增加而减小。 （×） 10．容器的强度反映了外压容器抵抗失稳的能力。 （×） 11．压力容器的设计寿命是从腐蚀裕量中体现出来 （√） 12．法兰密封中，法兰的刚度与强度具有同等重要的意义。 （×） 13．当材质与压力一定时，壁厚大的容器的应力总是比壁厚小的容器应力小（×） 14．塔的最大质量出现在其水压试验时 （√） 15．塔的稳定性计算也可用计算法进行计算。 （×） 16．从管理角度出发，低压容器一定是一类容器。 （×） 17．内、外压容器的壁厚设计均是按强度设计方法进行设计。 （×） 18．以无缝钢管制成的压力容器其公称直径为钢管的内径。 （×） 19．按无力矩理论求得的应力为薄膜应力，薄膜应力是沿壁厚均匀分布的。（√）
化工设备设计基础复习资料
《化工设备设计基础》复习资料 一、单项选择题（每题2分，共24分） 1．内压操作的塔设备，最大组合轴向压应力出现在（）。 A．正常操作 B．停车情况 C．检修情况 D．以上答案都不对 2．目前，裙座与塔体连接焊缝的结构型式有（）。 A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 3．塔盘在结构方面要有一定的（）以维持水平。 A．强度 B．刚度 C．稳定性 D．其它 4．搅拌器罐体长径比对夹套传热有显著影响，容积一定时长径比越大，则夹套的传热面积（）。A．越大 B．越小 C．不变 D．以上答案均不对 5．与填料密封相比，机械密封的（）大约为填料密封的百分之一。 A．泄漏率 B．密封性 C．磨损率 D．使用率 6．列管换热器的传热效率（）板式换热器，且金属消耗量大。 A．不如 B．高于 C．等同 D．以上答案均不对 7．在高温高压条件下，换热器的管板与管子一般采用（）连接保持紧密性。 A．胀焊结合 B．胀接 C．搭接 D．对接 8．膨胀节是装在固定管板换热器上的挠性元件，其作用是（）。 A．消除壳体薄膜应力B．消除或减小不利的温差应力 C．消除管子中的拉脱力 D．增大换热器的换热能力 9．塔设备设计中最需要设置地脚螺栓的工况是（）。 A．空塔检修 B．水压试验 C．满负荷操作 D．其它 10．列管式换热强度焊的连接方式适用的条件范围为（）。 A．较高压力和较大振动场合 B．较高温度和较大振动场合 C．较大振动和间隙腐蚀场合 D．较高压力和较高温度场合
11．塔节的长度取决于（）。 A．工艺条件 B．塔径 C．操作情况 D．塔板数 12．在塔和塔段最底一层塔盘的降液管末端设置液封盘，其目的是（）。 A．防止液沫夹带B．保证降液管出口处的密封 C．防止淹塔D．防止液泛 二、填空题（每题2分，共12分） 1、塔设备按操作压力分为塔、常压塔和。 2．填料塔所用填料有鲍尔环、拉西环、阶梯环等填料；而随着金属丝网及金属板波纹等填料的使用，使填料塔效率大为提高。 3．管子与管板胀接时，除外，近年来已出现液压胀管 与胀管的方法。 4．搅拌反应器的传动装置包括：、、及机座等。 5．搅拌器转轴密封型式很多，有、液封、 和迷宫密封等。 6．正常操作的带夹套的反应器，其筒体和下封头的壁厚应按 和分别计算。 三、判断说明题（每题4分，共24分） 1．塔体压力试验时，不论水压试验或气压试验，限制条件都是相同的。 2．对易起泡的物料和具有腐蚀性的介质，已采用填料塔为好。 3．列管换热器温差应力只与换热器的类型及管壳程论热介质的温差有关，而与其它因素无关。 4．折流板与换热器壳体一般采用点焊固定连接。 5．填料密封中的液膜又使搅拌轴润滑和实现密封的双重作用。 6．安装在混凝土框架内的塔设备，不宜作轴向变形的限制。 ． 四、简答题（每题4分，共20分）
化工设备设计
东华理工大学 课程设计 题目：压力容器设计 院系：化学生物与材料科学学院专业：化学工程与工艺 班级：1121001 姓名：朱晓琳 学号：201120100116
设计说明书 1.设计课题：液氨储罐的机械设计 2.已知工艺参数如下： 公称直径：DN=2500㎜； 筒体长度（不含封头）：Lo=4600㎜。 取最高使用温度：50℃ 查表可知50℃时液氨的饱和蒸汽压为P=2.033Mpa（绝对压力）此压力即为容器的最大工作压力。容器的设计压力应该高于其最大工作压力，对于装有安全阀的容器，其设计压力不得低于安全阀的开启压力，安全阀的开启压力是根据容器最大工作压力调定，据此，取最大压力的1.10倍作为容器的设计压力，则设计压力p=1.1×（2.033-0.101）=2.1252Mpa（表压）， 取p=2.2Mpa（表压）。 3.材料结构的选择与论证 3.1 材料的选择 钢材根据化学成分，压力容器用钢可分为碳素钢、低合金钢和高合金钢。 在设计和制造化工容器时，选择容器用钢必须综合考虑：容器的操作条件，材料的使用性能，材料的加工工艺性能，经济的合理性。并且必须符合GB150-1988《钢制压力容器》的要求。 由于设计要求最高使用温度：T=50℃，设计压力P=2.2Mpa（表压），液氨低腐蚀，该容器属于中压、低温范畴，同时温度和压力有波动。对材料的要求应是耐压，耐低温，且抗压力波动。根据选材原则优先考虑16MnR、15MnVR、15MnTi等钢材。再考虑到经济性选择16MnR为设计容器筒体和封头所用钢材。在GB 150《钢制压力容器》中，对钢板、锻件、紧固件均规定了材料的许用应力，16MnR的许用应力见表3-1。 表3.1压力容器用16MnR钢板的许用应力 钢号钢板标准使用状态厚度 mm 常温强度指标在下列温度(℃)下的需用应力/MPa σb MPa σs MPa ≤20 100 150 16MnR GB 6654 热轧，正火 6～16 510 345 170 170 170 ＞16～36 490 325 163 163 163 ＞36～60 470 305 157 157 157 优质低碳钢的强度较低，塑性好，焊接性能好，因此在化工设备制造中常用
化工设备设计基础课程设计计算说明书
化工设备设计基础课程设计计算说明 书 1
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<化工设备设计基础>课程设计计算说明书 学生姓名:学号: 所在学院: 专业: 设计题目: 指导教师: 月日 目录
一.设计任务 书 (2) 二.设计参数与结构简 图 (4) 三.设备的总体设计及结构设 计 (5) 四.强度计 算 (7) 五.设计小 结 (13) 六.参考文 献 (14) 1
一、设计任务书 1、设计题目 根据<化工原理>课程设计工艺计算内容进行填料塔(或板式塔)设计。 设计题目: 各个同学按照自己的工艺参数确定自己的设计题目:填料塔(板式塔)DNXXX设计。 例:精馏塔(DN1800)设计 2、设计任务书 2.1设备的总体设计与结构设计 (1)根据<化工原理>课程设计,确定塔设备的型式(填料塔、板式 塔); (2)根据化工工艺计算,确定塔板数目 (或填料高度); (3)根据介质的不同,拟定管口方位; (4)结构设计,确定材料。 2
2.2设备的机械强度设计计算 (1)确定塔体、封头的强度计算。 (2)各种开孔接管结构的设计,开孔补强的验算。 (3)设备法兰的型式及尺寸选用;管法兰的选型。 (4)裙式支座的设计验算。 (5)水压试验应力校核。 2.3完成塔设备装配图 (1)完成塔设备的装配图设计,包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。 (2)编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。 3、原始资料 3.1<化工原理>课程设计塔工艺计算数据。 3.2参考资料: [1] 董大勤.化工设备机械基础[M]. 北京:化学工业出版社, . [2] 全国化工设备技术中心站.<化工设备图样技术要求> [S]． [3] GB150-1998.钢制压力容器[S]． [4] 郑晓梅.化工工程制图化工制图[M]．北京:化学工业出版社, . [5] JB/T4710- .钢制塔式容器[S]． 4、文献查阅要求 设计说明书中公式、内容等应明确文献出处;装配图上应写明引用标准号。 3