1、 Xinjiang Institute of Engineering課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目： 氯氣緩沖罐設(shè)計(jì) 班級(jí): 姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 汪 遠(yuǎn) 陽(yáng) 日期：2014 年 1月 2日目錄一、前言3二、符號(hào)說(shuō)明4三、緩沖罐設(shè)計(jì)6四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)74.1圓桶的設(shè)計(jì)74.2封頭設(shè)計(jì)84.3支腿的設(shè)計(jì)104.5接管設(shè)計(jì)12五、參考文獻(xiàn)15六、結(jié)束語(yǔ)16 一、前言 緩沖罐被廣泛應(yīng)用于中央空調(diào)、鍋爐、熱水器、變頻、恒壓供水設(shè)備中，其緩沖系統(tǒng)壓力波動(dòng)，消除水錘起到穩(wěn)壓卸荷的作用，在系統(tǒng)內(nèi)水壓輕微變化時(shí)，緩沖罐氣囊的自動(dòng)膨脹收縮會(huì)對(duì)水壓的變化有一定緩沖作用，能保證系統(tǒng)的水壓穩(wěn)定，水泵不會(huì)因壓力的改變而頻繁的

2、開(kāi)啟。緩沖水箱在工程中應(yīng)用非常廣泛，而且不同的場(chǎng)合有不同的名稱，比如中間存儲(chǔ)容器、滯留罐、平衡罐、儲(chǔ)液器、混合罐、中和容器等等。其實(shí)基于以上的說(shuō)法，我們可以下一個(gè)通用的定義。緩沖罐就是這樣一種裝置，它能夠使得運(yùn)行更平穩(wěn)。它的介質(zhì)可以是液體，也可是氣相或固相的物質(zhì)。名義上，可以將它分為兩類：I)擾動(dòng)衰減類；II）獨(dú)立運(yùn)行類。本文介紹的應(yīng)用在空調(diào)閉式水系統(tǒng)中冷凍水緩沖水箱，它的介質(zhì)是水，屬于II 類。本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是氯氣緩沖罐，其設(shè)計(jì)分析包括圓筒的設(shè)計(jì)、封頭設(shè)計(jì)、支腿的設(shè)計(jì)、容器法蘭的設(shè)計(jì)、接管設(shè)計(jì)。其中以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最為重要，氯氣緩沖罐為內(nèi)壓容器（PN=1.45MPa），綜合各種因素得出結(jié)論：本

3、罐設(shè)計(jì)三個(gè)接管，分別為：進(jìn)料管a、出料管b、排事故接管c。根據(jù)罐內(nèi)氣體氯氣的腐蝕性及其它特性來(lái)選擇材料，根據(jù)材料的加工性能、檢修清洗的要求等因素決定采用哪種類型的壓力容器。由于我們水平和能力有限，設(shè)計(jì)時(shí)間倉(cāng)促，存在不妥之處在所難免，懇請(qǐng)老師給予批評(píng)指正。二、符號(hào)說(shuō)明罐內(nèi)徑，mm L罐長(zhǎng)度，mm計(jì)算壓力圓筒材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，鋼板厚度的負(fù)偏差，mm腐蝕裕量，mm試驗(yàn)壓力圓筒的有效厚度圓筒的名義厚度圓筒材料在設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算應(yīng)力，M容器的總質(zhì)量封頭內(nèi)壁曲面高度P設(shè)計(jì)壓力F每一支座承受的負(fù)荷鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度G重力加速度圓筒的外徑接管有效厚度C厚度附加量圓筒的計(jì)算厚度圓筒設(shè)計(jì)厚度焊接接頭系數(shù)

4、強(qiáng)度消弱系數(shù)B有效寬度，mm d開(kāi)孔直徑，mm三、緩沖罐設(shè)計(jì)筒壁設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)溫度最高工作壓力工作溫度介質(zhì)名稱氯氣設(shè)備主要材質(zhì)Q345R設(shè)備容積管口表符號(hào)公稱壓力公稱尺寸法蘭形式角封面形式用途伸出長(zhǎng)度 氯氣入口氯氣出口排污口四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1圓桶的設(shè)計(jì)a.材料：由于工作介質(zhì)為氯氣（有毒）以及容器的使用條件，中和經(jīng)濟(jì)等選材料為Q345R。b.壁厚根據(jù)式設(shè)計(jì)溫度T=100，設(shè)計(jì)壓力，（采用雙面焊接接頭和相當(dāng)于雙面焊全焊透對(duì)接接頭）；取c.厚度計(jì)算計(jì)算厚度 =2.36（mm）設(shè)計(jì)厚度 =2.36+2=4.36（mm）根據(jù)mm，查表12-9得mm。名義厚度 圓整后，取名義厚度為。復(fù)驗(yàn)=6×6%

5、=0.36mm0.25mm，故最后取mm。該塔體可用6mm厚的Q345R鋼板制作。d.校核罐體氣壓試驗(yàn)強(qiáng)度根據(jù)式（12-18） .0（） （mm） 則 而 可見(jiàn)，所以氣壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。4.2封頭設(shè)計(jì)（1） 若采用半球形封頭，其厚度按式（12-12）計(jì)算 其中 取于是=根據(jù)mm，由表12-9查的mm，則（mm）圓整后采用厚的鋼板，復(fù)驗(yàn)mm0.25mm，故最后確定，則，仍取。（2） 若采用橢圓形封頭，其厚度按式（12-21）計(jì)算 ，式中。其他參數(shù)同前。于是（mm）（mm）根據(jù)mm，由表12-9查的（mm），則（mm）圓整后采用厚的鋼板，復(fù)驗(yàn)mm0.25mm，最后確定，故該橢圓形封頭可用6mm厚的Q

6、345R鋼板制作。校核封頭氣壓試驗(yàn)強(qiáng)度根據(jù)式12-18 =107.17 可見(jiàn)，所以氣壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。（3） 若采用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)蝶形封頭，其厚度按式（12-24）計(jì)算=（mm）（mm）根據(jù)，由表12-9查的，則圓整后采用厚的鋼板。復(fù)驗(yàn)，最后確定，故該蝶形封頭可用6mm厚的Q345R鋼板制作。校核封頭氣壓試驗(yàn)強(qiáng)度根據(jù)式12-18 0.8=0.8×1×345=276可見(jiàn)，所以氣壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。4.3支腿的設(shè)計(jì)首先粗略計(jì)算負(fù)荷貯罐總質(zhì)量式中：罐體質(zhì)量 ：封頭質(zhì)量 ：氯氣質(zhì)量 附件質(zhì)量（1） 罐體質(zhì)量 （2） 封頭質(zhì)量 =0.35×3.14×806×6

7、5;1300×7850=54kg（3） 0（4） 附件質(zhì)量 取所有接管質(zhì)量總和按10Kg計(jì) 于是貯罐總質(zhì)量 =154.96+108+0+10 =272.96kg 每個(gè)支腿只承受0.67KN負(fù)荷，根據(jù)壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)表3320A.AN型腿式支座系列參數(shù)表 可以選用帶加強(qiáng)板的角鋼作支腿即JB/T 47131992 A3 4.4容器法蘭設(shè)計(jì)a.法蘭的形式：根據(jù)本設(shè)計(jì)使用的介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)溫度，公稱直徑確定，法蘭的結(jié)構(gòu)形式為襯環(huán)榫密封面乙型平焊法蘭中的榫面法蘭法蘭CT 8001.6 JB/T 47022000若采用Q345R板材應(yīng)按公稱壓力為1.6MPa來(lái)查取它的尺寸由于操作壓力不高，由

8、表141，采用榫面密封面，墊片材料選用石棉橡膠板，從表143查得墊片寬度為14mm榫面法蘭的各部件尺寸可以從附表102中查得 連接螺栓為M24共24個(gè)，材料由表146查得為螺柱材料為40MB，螺母材料為40Mn4.5接管設(shè)計(jì)本緩沖罐設(shè)有以下接管a. 氯氣進(jìn)料管采用無(wú)縫鋼管 管的一端切成45 ，伸入貯罐內(nèi)少許。配用帶頸對(duì)焊法蘭HG 20595 法蘭 WN501.6 WFW 16MnR因?yàn)樵摻庸転椋穸刃∮?mm，故該接管開(kāi)孔需要補(bǔ)強(qiáng)。根據(jù)該緩沖罐的工藝條件,溫度,壓力,介質(zhì)確定采用帶頸對(duì)焊法蘭，在根據(jù)工作溫度，設(shè)計(jì)壓力從表144可知，所要選用的帶頸對(duì)焊法蘭若采用Q345R板材，應(yīng)按公稱壓力1.6

9、MPa，來(lái)查取它的尺寸。由于操作壓力不高，由表141可采用平面型密封面，墊片材料選用聚四氯乙烯，從表143中科查得墊片寬度為22mm。 帶頸對(duì)焊法蘭的各部可以沖壓力容器的設(shè)計(jì)手冊(cè)表3213 帶頸對(duì)焊 ，帶頸平焊和螺紋法蘭尺寸與質(zhì)量中查表得, 由附表116查得連接螺栓為M24，共24個(gè)，材料由表146查得螺柱材料為40MB，螺母材料為40Mnb氯氣出料管 采用無(wú)縫鋼管 管的一端切成45 ，伸入貯罐內(nèi)少許。配用帶頸對(duì)焊法蘭HG 20595 法蘭 WN501.6 WFW 16MnR應(yīng)為該接管為，厚度小于5mm，故該接管開(kāi)孔需要補(bǔ)強(qiáng)。根據(jù)該緩沖罐的工藝條件,溫度,壓力,介質(zhì)確定采用帶頸對(duì)焊法蘭，在根基

10、工作溫度，設(shè)計(jì)壓力從表144可知，所要選用的帶頸對(duì)焊法蘭若采用Q345R板材，應(yīng)按公稱壓力1.6MPa，來(lái)查取它的尺寸。由于操作壓力不高，由表141可采用平面型密封面，墊片材料選用聚四氯乙烯，從表143中可查得墊片寬度為22mm。 帶頸對(duì)焊法蘭的各部可以從壓力容器的設(shè)計(jì)手冊(cè)表3213 帶頸對(duì)焊 ，帶頸平焊和螺紋法蘭尺寸與質(zhì)量中查表得 , , 由附表116查得連接螺栓為M24，共24個(gè)，材料由表146查得螺柱材料為40MB，螺母材料為40Mnc. 事故接管采用無(wú)縫鋼管 管的一端切成45 ，伸入貯罐內(nèi)少許。配用帶頸對(duì)焊法蘭HG 20595 法蘭 WN501.6 WFW 16MnR因?yàn)樵摻庸転椋穸?/p>

11、小于5mm，故該接管開(kāi)孔需要補(bǔ)強(qiáng)。根據(jù)該緩沖罐的工藝條件,溫度,壓力,介質(zhì)確定采用帶頸對(duì)焊法蘭，在根基工作溫度，設(shè)計(jì)壓力從表144可知，所要選用的帶頸對(duì)焊法蘭若采用Q345R板材，應(yīng)按公稱壓力1.6MPa，來(lái)查取它的尺寸。由于操作壓力不高，由表141可采用平面型密封面，墊片材料選用聚四氯乙烯，從表143中科查得墊片寬度為22mm。 帶頸對(duì)焊法蘭的各部可以從壓力容器的設(shè)計(jì)手冊(cè)表3213 帶頸對(duì)焊 ，帶頸平焊和螺紋法蘭尺寸與質(zhì)量中查表得, , 由附表116查得連接螺栓為M24，共24個(gè)，材料由表146查得螺柱材料為40MB，螺母材料為40Mn 五、參考文獻(xiàn) 1.董大勤。化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)。北京：中央

12、廣播電視大學(xué)出版社，1993 2.張康達(dá)，洪起超。壓力容器手冊(cè)。北京：勞動(dòng)人事出版社，2002 3.余國(guó)宗。化工機(jī)械手冊(cè)。天津：天津大學(xué)出版社，1991 4.吳澤燴。化工容器設(shè)計(jì)。北京：北京化學(xué)工業(yè)出版社，1983 5.刁玉瑋，王立業(yè)，喻健良。化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)。6版。大連：大連理工大學(xué)出版社，2006 6.化工部設(shè)備設(shè)計(jì)中心站。化工設(shè)備結(jié)構(gòu)圖冊(cè)。上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1979 7.匡國(guó)柱，史啟才。化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002六、結(jié)束語(yǔ)這次設(shè)計(jì)是查閱了相關(guān)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是一次理論較強(qiáng)的訓(xùn)練練。一個(gè)星期以來(lái)，我們?cè)谥笇?dǎo)教師的熱心指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)團(tuán)隊(duì)的努力，順利完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。本次設(shè)計(jì)大致分四個(gè)步驟，首先進(jìn)行的是工藝部分的計(jì)算，確定筒體的壁厚、封頭結(jié)構(gòu)、支腿結(jié)構(gòu)、接管結(jié)構(gòu)、容器法蘭等，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)已知條件及工藝計(jì)算的結(jié)果選定氯氣緩沖罐，其中涉及到一系列零部件的設(shè)計(jì)和選擇，這步工作需要參照«壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)»進(jìn)行設(shè)計(jì)；接著進(jìn)行各部件的強(qiáng)度校核，用以保證各零部件的強(qiáng)度，這也是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。這三步