过程设备设计F22储罐设计解析.doc

过程设备课程设计任务书过程设备课程设计任务书 一、F22 储罐设计（2） 二、技术特性技术特性 指标 序号名称 內筒夹套 1最高工作压力 MPa0.9常压 2工作温度℃4015-20 3工作介质F22冷却水 4全容积 m316.5 三、设计内容设计内容 1.强度计算和校核 2.选择合适的零部件材料 3.焊接结构选择及设计 4.安全阀主要零部件的选型 5.绘制装配图和主要零部件图 四、设计说明书要求设计说明书要求 1.字数不少于 5000 字 2.内容包括：设计参数的确定、结构分析、材料选择、强度计算及校核、焊接 结构设计、标准零部件的选型、制造工艺及制造过程中的检验、设计体会、参考 书目等 3.设计说明书按照学校毕业设计规范要求 2 目录目录 第一章第一章 绪论绪论 2 第二章第二章 设计参数的选择设计参数的选择 4 第三章第三章 容器的结构设计容器的结构设计 5 3.1 圆筒厚度的设计.5 3.2 封头厚度的计算.5 3.3 筒体和封头的结构设计.5 3.4 夹套的选择与计算.6 3.5 人孔的选择.7 3.6 接管、法兰、垫片和螺栓（柱）.7 3.7 鞍座选型和结构设计.11 3.8 焊接接头的设计：.13 第四章第四章 开孔补强设计开孔补强设计 14 4.1 补强设计方法判别.14 4.2 有效补强范围.14 4.3 有效补强面积.15 4.4 补强面积.15 4.5 补强圈设计.16 第五章第五章 强度计算强度计算 17 5.1 水压试验应力校核.17 5.2 圆筒轴向弯矩计算.17 5.3 圆筒轴向应力计算及校核.18 5.4 切向剪应力的计算及校核.19 5.5 圆筒周向应力的计算和校核.20 5.6 鞍座应力计算及校核.21 5.7 地震引起的地脚螺栓应力.24 第六章第六章 结论结论 26 2 第一章第一章 绪论绪论 F22 制冷剂，主要用途是用作致冷剂及气溶杀虫药发射剂。

毒性低，但用其制 备四氟乙烯所发生的裂解气，毒性较大，可引起中毒吸入高浓度裂解气，初期 仅有轻咳、恶心、发冷、胸闷及乏力感，但经 24-72 小时潜伏期后出现明显症状， 发生肺炎、肺水肿，呼吸窘迫综合征，后期有纤维增生征象可引起聚合物烟热 一．介绍 国标编号 22039 CAS 号 75-45-6 中文名称： 氯二氟甲烷 英文名称：monochlorodifluoromethane；Freon-22 别 名 R22；一氯二氟甲烷；氟利昂 22 分子式 CHClF2 外观与性状 无色气体，有轻微的发甜气味 分子量 86.47 蒸汽压 13.33kPa(-76.4℃) 熔 点 -146℃ 沸点：-40.8℃ 溶解性 溶于水 密 度 相对密度(水=1)1.18；相对密度(空气=1)3.0 稳定性 稳定 危险标记 5(不燃气体) 二．对环境的影响 1、健康危害 侵入途径：吸入 2、毒理学资料及环境行为 急性毒性：LD501000000mg/m3，2 小时(大鼠吸入) 亚急性和慢性毒性：兔、大鼠、小鼠吸入 0.2%浓度，6 小时/天，共 10 个月， 均无毒性反应；1.4%浓度，体重减轻，血清蛋白降低，球蛋白升高。

剖检肺见肺 泡间质增厚、肺水肿，心肝、肾及神经系统退行性变 致突变性：微生物致突变：鼠伤寒沙门氏菌 33pph(24 小时)，连续微粒体 诱变：鼠伤寒沙门氏菌 33pph(24 小时)(连续) 生殖毒性：大鼠吸入最低中毒浓度(TCL0)：50000ppm(5 小时，雄性 56 天)，对前列腺、精囊、Cowper 氏腺、附属腺体、尿道产生影响 3 危险特性：若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险 燃烧(分解)产物：一氧化碳、二氧化碳、氟化氢 三．现场应急监测方法: 仪器法 四．实验室监测方法 气相色谱法《空气中有害物质的测定方法》(第二版)，杭士平主编 五．环境标准 前苏联 车间空气中有害物质的最高容许浓度 3000mg/m3 前苏联(1975) 水体中有害物质的最大允许浓度 10mg/L 六．应急处理处置方法 1、泄漏应急处理 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入建议 应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿一般作业工作服尽可能切断泄漏源合 理通风，加速扩散如有可能，即时使用漏气容器要妥善处理，修复、检验后 再用 2、防护措施 呼吸系统防护：一般不需特殊防护高浓度接触时可佩戴自吸过滤式防毒面 具(半面罩)。

眼睛防护：一般不需特殊防护 身体防护：穿一般作业工作服 手防护：戴一般作业防护手套 其它：避免高浓度吸入进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业，须有人 监护 3、急救措施 吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处保持呼吸道通畅如呼吸困难，给输 氧如呼吸停止，立即进行人工呼吸 灭火方法：本品不燃切断气源喷水冷却容器，可能的话将容器从火场 移至空旷处 4 第二章第二章 设计参数的选择设计参数的选择 1、设计题目：卧式 F22 储罐 2、原始数据：设计压力：1.04 a MP 3、设计温度：50C  4、介质名称及特性：F22（不燃气体） 5、全容积：16.5 3 m 6、焊接接头系数：0.85 7、腐蚀裕量：2mm 8、容器类别：第二类 9、公称直径：根据筒体全容积，粗定筒体公称直径为 1800mm 10、主要元件材料的选择：根据 GB150-1998[1]表 4-1，选用筒体材料为 16MnR（钢材标准为 GB6654） 根据 JB/T4731[2],鞍座选用材料为 Q235-B，其许用 应力地脚螺栓选用符合 GB/T 700 规定的 Q235，Q235 的许用应 MPa sa 147 力。

夹套材料选用 Q235-A MPa bt 147 5 第三章第三章 容器的结构设计容器的结构设计 3.1 圆筒厚度的设计圆筒厚度的设计 假设圆筒的厚度在 6~16mm 范围内，查 GB150-1998 中表 4-1，可得： 疲劳极限强度，屈服极限强度，下的许用应MPa b 510MPa s 345C  50 力为，利用中径公式 MPa t 170 （3-   mmmm p pD t i 5 . 6 04 . 1 17085 . 0 2 180004 . 1 2         1） 查标准 HG20580-1998[3]表 7-1 知，钢板厚度负偏差为 0.25mm，而由[1]中 3.5.5.1 知，当钢材的厚度负偏差不大于 0.25mm，且不超过名义厚度的 6%时，负 偏差可以忽略不计，故取 𝐶1= 0 由已知，腐蚀裕量mmC2 2  则筒体的名义厚度mmmmmm n 5 . 8205 . 6 圆整后取为mm n 10 3.2 封头厚度的计算封头厚度的计算 查标准 JB/T4746-2002[4]中表 1，得公称直径mmDDN i 1800 选用标准椭圆形封头，长短轴比值为 2，根据[1]中椭圆形封头计算中式（7- 1） (3-2)   mm p Dp c t ic 5 . 6 04 . 1 5 . 085 . 0 1702 180004 . 1 5 . 02         同上，取，0 1 CmmC2 2  则封头的名义厚度为mmmmmm n 5 . 8205 . 6 圆整后取为mm n 10 3.3 筒体和封头的结构设计筒体和封头的结构设计 由封头长短轴之比为 2，即，得2 2  i i h D mmmm D h i i 450 4 1800 4  查标准[4]中表 B.1 EHA 和 B.2 EHA 表椭圆形封头内表面积、容积，质量，见 表 3-1 和图 3-1。

封 VLDV i 2 4 0   取装料系数为 0.9，则 封 VLD V i 2 49 . 0 0   6 即8270 . 0 28 . 1 49 . 0 5 . 16 0 2 L  算得mL55 . 6 0  圆整后取为mL6 . 6 0  表表 3-1 封头尺寸表封头尺寸表 公称直径 DN mm 总深度 H mm 内表面积 A 2 m 容积 3 m 质量 Kg 18004753.65520.8270281.2 图 3-1 椭圆形封头 3.4 夹套的选择与计算夹套的选择与计算 3.4.1 夹套形式的选择夹套形式的选择 由于已知给出夹套最高压力为常压，最高温度为 50℃，查《过程设备设计》 中表 8-6 可知，选用整体夹套形式中的圆筒形夹套 因为内筒公称直径为，所以夹套长度 L=4800mm，则夹套mmDDN i 1800 内径为 1900mm 3.4.2 夹套壁厚的计算夹套壁厚的计算 利用中径公式计算夹套壁厚：   mm p Dp c t ic 53 . 0 1 . 05 . 085 . 0 1702 18001 . 0 5 . 02         查标准 HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表 7-2 知，钢板厚度负偏差 为 0.85mm。

已知给出数据中腐蚀裕量mmC5 . 1 2  夹套设计厚度：mmC d 03 . 2 5 . 153 . 0 2  7 夹套名义厚度：由于钢板厚度范mmCC n 88 . 2 5 . 185 . 0 53 . 0 ' 21  围，故圆整后取mm n 4' 夹套的有效厚度：，圆整后取mmCC ne 65 . 1 5 . 185 . 0 4'' 21  mm2'  e  3.5 人孔的选择人孔的选择 根据 HG/T 21517-2005[5]，查表 3-3，选用突面 RF 型的法兰，其明细尺寸见表 3-2： 表表 3-2 人孔尺寸表人孔尺寸表 单位：mm 密封面型式突面 RF 型 D640 1 b34 0 d24 公称压力 PN MPa 1.6 1 D585 2 b36螺柱数量20 公称直径 DN 450 1 H240A350螺母数量40 w ds 480×10 2 H116B175螺柱尺寸M27x145 d24b34L250总质量 kg 176 3.6 接管、法兰、垫片和螺栓（柱）接管、法兰、垫片和螺栓（柱） 3.6.1 接管和法兰接管和法兰 该 F22 贮罐应设置液相口、气相口、压力表口、安全阀口、液面计 口、放水阀口和人孔。

初步确定各口方位如图 3-2： 8 图 3-2 各管口方位 查 HG/T 20592-2009[6]中表 8.2 3-3 PN25 带颈对焊钢制管法兰，选取各管口公 称直径，查得各法兰的尺寸 查[6]中附录 D 中表 D-5,得各法兰的质量查[6]中表 3.2.2，法兰的密封面均采 用 RF 将查得的各参数整理如表 3-3 9 表表 3-33-3 各管口法兰尺寸表各管口法兰尺寸表 法兰颈名称公称 直径 DN 钢管外 径法兰 焊端外 径 1 A 法兰外 径 D 螺栓孔 中心圆 直径 K 螺栓 孔直 径 L 螺栓 孔数 量 n（个） 螺栓 Th 法兰厚 度 C N S  1 H  R 法兰 高度 法兰 质量 液相口 6576.1185145188M1622902.9106524.0 液位计口 2533.711585144M1218462.664401.0 冷却水出 口 2533.711585144M1218462.664401.0 安全阀口 8088.9200160188M16241053.266585.0 气相口 2533.711585144M1218462.6124401.0 人孔 450 冷却水进 口 2533.711585144M1218462.664401.0 10 3.6.2 垫片垫片 查 HG/T 20609-2009[7]，得各管口的垫片尺寸如表 3-4： 表表 3-4 垫片尺寸表。