苯基苯酚甲醛树脂成套装置设计—过滤罐的设计.doc

《苯基苯酚甲醛树脂成套装置设计—过滤罐的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《苯基苯酚甲醛树脂成套装置设计—过滤罐的设计.doc（27页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、毕业设计苯基苯酚甲醛树脂成套装置设计过滤罐的设计Phenyl phenol formaldehyde resin complete sets ofequipment designthe design of the filtering tank班级 过程装备与自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 副教授/高级工程师 导师单位 机电工程技术学院 论文提交日期 2013年11月30日 徐州工业职业技术学院毕业设计任务书课题名称： 苯基苯酚甲醛树脂成套装置设计 过滤罐的设计 课题性质： 工程设计类 系 名 称： 机电工程系 专业： 过程装备与自动化 班级： 过程装备与自动化 指导教师： 学生姓名：

2、一 选题意义及背景对于目前的酚醛树脂的生产和使用有可能因为甲醛处理不完全，影响生态环境，然而注意或加强治理，包括废水处理和废旧酚醛树脂产品及其复合材料的循环利用，可使酚醛树脂健康而快速发展。而对于今后有关酚醛树脂的开发和研究工作，主要围绕着增强、阻燃、低烟以及成型适用性方面开展，向功能化、精细化发展，各国科学家部以高附加值的酚醛树脂材料为研究开发对象。 而对于整个合成树脂的装置中计量的工作必不可少。二.毕业设计（论文）主要内容：生产合成树脂生产装置设计过滤罐的结构设计三计划进度：1.第一周：查阅资料，完成论文的绪论，完成初步方案论证2.第二周：完成过滤罐筒体封头壁厚及接管法兰的选用3.第三周和

3、第四周：完成过滤罐基本结构的设计制作4.第五周：查缺补漏，修改论文和图纸，并提交毕业设计相关资料，准备答辩四毕业设计（论文）结束应提交的材料：.毕业设计（论文）报告.毕业设计论文评阅表和交叉评阅表.答辩评分表.论文真实性承诺及指导教师声明.设计计算书.图纸.其它相关资料指导教师 教研室主任 年 月 日年 月 日论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集

4、体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签名： 日 期： 指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。指导教师签名： 日 期： 摘 要针0.212m3过滤罐设计、制造中的几个关键技术：罐体选材、结构设计等方面进行了研究，完成了如下工作：（1）阅读查找大量国内外文献，在系统了解过滤罐结构设计及制造方法的基础上，并对比国内和国外球罐技术和发展趋势，完成绪论的撰写。（2）对罐体选材

5、进行分析比较，对罐体进行工艺结构设计和尺寸计算；根据GB150-1998钢制压力容器对罐体进行结构与强度设计计算。根据罐体的要求选出相关附件，并根据技术要求对罐体进行制造安装。（3）进行过滤罐图纸绘制，完成罐体装配图及各主要零部件图。 关键词：过滤罐 容器用钢 结构 强度计算Abstract Several key techniques of 0.212m3 design, manufacturing needle filter tank in tank: material, structure design and so on, the following work is done: (1)

6、 find reading massive domestic and foreign literature, in the system to understand the basis of design and manufacturing method of structure of filter tank, domestic and foreign technology and development trend of spherical tank and contrast, completed the writing. (2) for the analysis and compariso

7、n of material, process design and size calculation of the tank; according to GB150-1998 steel pressure vessel structure and the strength calculation of tank design. According to the requirements for related accessories, and according to the technical requirements of the tank manufacturing installati

8、on. (3) for drawing filtering tank to complete the drawing, assembly drawing and the main parts diagram.Keywords: filter tank Vessel steel structure strength calculation目录第一章 绪论11.1 过滤罐11.1.1 过滤罐简介11.1.2 过滤罐结构型式11.1.3 过滤罐选型原则11.1.4 过滤器的前景发展11.2 生产介质的特性1第二章 结构设计参数的确定32.1设计参数32.2焊缝系数选择3第三章 筒体与夹套几何参数的确

9、定43.1确定筒体的直径和高度43.2确定夹套的直径和高度4第四章 过滤罐结构设计54.1 夹套强度设计54.1.1夹套筒体的厚度设计54.1.2夹套封头的厚度设计54.2罐体强度设计54.2.1罐体筒体的厚度设计54.2.2罐体封头的厚度设计64.3筒体封头夹套的结构设计64.3.1筒体结构设计64.3.2封头结构设计74.3.3夹套结构设计74.4罐体应力校核74.4.1夹套筒体的应力校核：74.4.2夹套封头的应力校核：74.4.3罐体筒体的应力校核：84.4.4罐体封头的应力校核：84.5水压试验应力校核：84.5.1夹套的水压试验84.5.2罐体的水压试验84.6接管、法兰结构设计9

10、4.6.1出料口（a）94.6.2蒸汽进出口（b1-2）94.6.3测温口（c）104.6.4备用口（d）104.6.5进料口（c）104.6.6真空口（c）104.6.7真空表口（c）114.7 液面计的设计选择114.8压力容器法兰的选用11第五章 开孔与补强125.1开孔与补强设计12第六章 支座的设计136.1支座总重量计算136.2支座强度校核13第七章 焊接结构设计157.1总的计算要求157.1.1焊接结构要求157.1.2焊接结构要求157.1.3焊接残余应力15总结17致谢18参考文献19第一章 绪论1.1 过滤罐1.1.1 过滤罐简介过滤器可去除水中大颗粒悬浮物，从而降低水

11、的SDI值，满足深层净化的水质要求。设备具有造价低廉，运行费用低，操作简单；滤料经过反洗，可多次使用，滤料使用寿命长等特点。且广泛用于水处理工艺中，主要用于水处理除浊、软化水、电渗析、反渗透的前级预处理，也可用于地表水、地下水的除泥沙等。1.1.2 过滤罐结构型式 按控制类型可分为手动型和全自动型。手动型主要是通过阀门的调节来控制过滤器的运行、正洗、反洗；而全自动型是通过FLECK控制器来进行对过滤器运行，正洗、反洗等状态的控制，按罐体材质可分为玻璃钢罐、碳钢罐、不锈钢罐，罐内壁可根据用户要求做内涂环氧涂层或衬胶防腐。1.1.3 过滤罐选型原则过滤器选型的一般原则：1、进出口通径：原则上过滤器

12、的进出口通径不应小于相配套的泵的进口通径，一般与进口管路口径一致。2、公称压力：按照过滤管路可能出现的最高压力确定过滤器的压力等级。3、孔目数的选择：主要考虑需拦截的杂质粒径，依据介质流程工艺要求而定。各种规格丝网可拦截的粒径尺寸查下表“滤网规格”。4、过滤器材质：过滤器的材质一般选择与所连接的工艺管道材质相同，对于不同的服役条件可考虑选择铸铁、碳钢、低合金钢或不锈钢材质的过滤器。5、过滤器阻力损失计算水用过滤器，在一般计算额定流速下，压力损失为0.521.2kpa1.1.4 过滤器的前景发展过滤器的迅速发展是与军事工业和电子工业的发展紧密相关的。在第一次世界大战期间,由于各种化学毒剂的使用,

13、以石棉纤维过滤纸作为滤烟层的军用防毒面具应运而生。过滤器本身的设计也取得了显著进展,其中最重要的是分隔板的去除,即无隔板过滤器的发展。无隔板过滤器不仅消除了分隔板损坏过滤介质的危险,而且有效地增加了过滤面积,提高了过滤效率,并降低了气流阻力,从而减少了能量消耗。此外,过滤器在去除水中大颗粒悬浮物方面也取很大的进展,达到大部分企业的需求。而将来的发展趋向主要是向多功用、精细化发展。近期出现的一种多介质过滤器（又称机械过滤器）是以成层状的无烟煤、砂、细碎的石榴石或其他材料为床层，床的顶层由最轻和最粗品级的材料组成，而最重和最细品级的材料放在床的低部。其原理为按深度过滤-水中较大的颗粒在顶层被去除，

14、较小的颗粒在过滤器介质的较深处被去除。从而使水质达到粗过滤后的标准。1.2 生产介质的特性酚醛树脂也叫电木，又称电木粉。原为无色或黄褐色透明物，市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色，有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱，遇强酸发生分解，遇强碱发生腐蚀。不溶于水，溶于丙酮、酒精等有机溶剂中。苯酚醛或其衍生物缩聚而得。而此次生产制作的则是其中的一种用新型催化法得到的名为苯基苯酚甲醛树脂的产品。第二章 结构设计参数的确定2.1设计参数设计参数参数名称设备内夹套内工作压力/MPa-0.090.6设计压力/MPa0.10.66工作温度/60164设计温度/100168介质树脂水蒸气介质特性易燃无

15、毒，非易燃主要受压元件材料0Cr18Ni90Cr18Ni9焊接接头系数 筒体/封头0.85/10.85/1腐蚀裕量/ mm00全容积/m30.2122.2焊缝系数选择（1）焊缝系数根据接头形式、无损检测情况和材料进行确定。本次课程设计，设：筒体接头形式是双面焊或相当与双面焊全熔透的对接焊缝，局部无损探伤；（2）夹套接头形式是双面焊或相当与双面焊全熔透的对接焊缝；全部无损探伤；（3）根据文献1，确定筒体焊缝系数为0.85；夹套焊缝系数为1.0。2.3材料选用及许用应力确定筒体封头材料：设备为实验室且设备轻小根据文献2故取其材料为不锈钢0Cr18Ni9。其在常温下的许用应力=0.85, t =13

16、7MPa，筒体内径为600mm,高度为600mm；封头根据文献1表2-1知取封头的直边高度h=25mm。夹套材料：由于夹套内介质为水蒸汽，介质对材料的腐蚀轻微且为小型，故选用不锈钢0Cr18Ni9为夹套材料，设计温度在168时，0Cr18Ni9的许用应力t =130MPa。支座材料：根据JB/T4712.3,支座选用材料为0Cr18Ni9。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，也可使用不锈钢0Cr18Ni9。接管材料：接管要求焊接性能好且耐腐性好。选0Cr18Ni9制作各型号接管。表2-1 椭圆形封头直边高度h的选用封头材料碳素钢、普通低合金钢、复合

17、钢板不锈钢、耐酸钢封头厚度n/mm4810182039101820直边高度h/mm254050254050第三章 筒体与夹套几何参数的确定3.1确定筒体的直径和高度选取过滤器装料系数=0.85，由V=V0/，可得: V0=V=0.2120.85=0.1802m3选取H/D1=1，估算筒体内径为： 将计算结果圆整至公称直径标准系，选取筒体直径D1=600,查文献4JB/T74746-2011(钢制压力容器用封头）标表3-1。表3-1 EHA椭圆形封头内表面积、容积序号公称直径DN(mm)总深度H(mm)内表面积A（m2)容积V(m3)65501630.37110.027776001750.437

18、40.035386501880.50900.0442公称直径DN=600时的标准椭圆封头曲面高度hi=300,直边高度h=25mm,封头容积Vh=0.0424m3,表面积Fh=0.4524m2。计算得每一米高的筒体容积V1=0.2826m3,表面积F1=1.89m2。筒体高度圆整为H=600mm于是H/Di=1，复核结果符合原定值。3.2确定夹套的直径和高度对于筒体内径Di=500600mm,查文献2(化工设备）表3-2 夹套的内径Dj=700mm,符合压力容器公称直径系列。按公式估算夹套的高度为：选取夹套高度Hj=500mm。验算夹套传热面积为F=F1Hj+Fh=1.890.5+0.452=

19、1.397m21.23m2故夹套传热面积符合设计要求。第四章 过滤罐结构设计4.1 夹套强度设计4.1.1夹套筒体的厚度设计夹套筒体的材料选用0Cr18Ni9，,知道夹套内设计温度为168时，0Cr18Ni9的许用应力t=130MPa，夹套筒体与内筒的检查，从安全考虑，夹套上所有焊缝均取焊缝系数=1.0，钢板厚度负偏差C1=0.3mm，（假设其名义厚度34mm)，因材料是不锈钢，所以腐蚀余量C2=0。厚度附加量C=C1+C2=0.3mm。 夹套的筒体的壁厚按公式：式中 d套圆筒的设计厚度，mm； P夹套内设计压力，MPa； Dj夹套内径，mm； t夹套材料在设计温度下的许用应力，MPa； C厚

20、度附加量，mm。圆整后n =3mm。4.1.2夹套封头的厚度设计夹套的封头的壁厚按公式式中 d-夹套封头的设计厚度，mm； P-夹套内设计压力，MPa； Dj-夹套内径，mm； t -夹套材料在设计温度下的许用应力，MPa； C-厚度附加量，mm。圆整后n =3mm。圆整至钢板规格厚度并查封头标准，选取夹套的封头和筒体壁厚均为：n =3mm。4.2罐体强度设计4.2.1罐体筒体的厚度设计解：用图算法进行计算。因为是真空外带夹套容器，筒体和下封头按外压设计，设计压力等于真空容器的设计压力加上夹套内的设计压力，故取计算外压力Pc=0.76MPa。(1)假设罐体名义厚度n =6mm,则e=n-C=6

21、-（0.6+0）=5.4mm D0=Di+26=612mmL=l+h+(13)=500+25+50=575mmL/D0=575/612=0.9488 D0/e =612/5.4=113.33(2)查图，根据图3-5，L/D0与D0/e在图中交点处对应的A值为0.00125。(3)因所用材料为0Cr18Ni9,故选图3-8，读图得系数B=95MPa，用式(3-7),计算，得：P=B/( D0/e)=95/(612/5.4)=0.84MPa (4)因PPc且接近，故筒体厚度为4mm,符合设计要求。综上所述得，罐体筒体的厚度为6mm。4.2.2罐体封头的厚度设计1).罐体上封头的厚度设计按外压薄壁圆

22、筒计算解：用图算法进行计算。（1）假设上封头名义厚度n =3mm，得e=n-C-0.3=2.7mm，上封头曲面深度hi=150mm,故h0=hi+n=150+3=153mm,D0=Di+2n=600+23=606mm。（2）由D0/2h0=606/(2153)=2,查表3-1知K1=0.9,计算可得R0=K1D0=0.9606=545.4mm,R0/e =545.4/2.7=202；（3）用式（3-14）计算系数A，得：（4）查图3-8得系数B=78MPa，由式（3-15）得（5）因PPC且接近PC，故椭圆形上封头壁厚为3mm,符合设计要求。2). 罐体下封头的厚度设计2. 按外压薄壁圆筒计算

23、因为是真空外带夹套容器，设计压力等于真空容器的设计压力加上夹套内的设计压力，故取计算外压力Pc=0.76MPa。解：用图算法进行计算。假设下封头名义厚度n =6mm,得e=n -C=6-0.6=5.4mm,上封头曲面深度hi=150mm,故h0=hi+n =150+6=156mm,D0=Di+2n =600+26=612mm。（2）由D0/2h0=612/(2156)=2,查表3-1知K1=0.9,计算可得：R0=K1D0=0.9612=550.8mm,R0/e =550.8/5.4=102；（3）用式（3-14）计算系数A，得：（4）查图3-8得系数B=90MPa，由式（3-15）得（5）因

24、PPC且接近PC，故椭圆形下封头壁厚为6mm,符合设计要求。为了选购等需要，罐体封头壁厚确定为6mm。4.3筒体封头夹套的结构设计4.3.1筒体结构设计由筒体的结构为长圆柱形，具体见厚度设计。需要指出的是筒体材料性能对装置的影响，由于外压圆筒有因刚度不够造成的失稳和强度不够造成的破坏，可见对外压筒体强度和刚度要求至高，所以校核期间应特别注意。而对于椭圆形长短轴之比为2，即Di/2hi=2，得hi150mm。4.3.2封头结构设计封头查文献4可知椭圆形封头内表面积、容积，质量，见表4-1。 表4-1 封头尺寸表公称直径Di/mm曲面高度hi/mm直边高度h/mm内表面积AF/容积V/600150

25、250.4360.0353700150250.58410.05454.3.3夹套结构设计夹套就是用焊接或法兰连接的方式在容器外侧装蛇各种形式的结构，使其与容器外壁形成密闭的空间，在此空间内通入载荷体，加热或冷却容器内的物料，以维持物料的温度在预定的范围。夹套的主要结构型式有整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和蜂窝夹套等，整体夹套又分为U形和圆筒形，过滤罐的夹套选用U形不可拆式整体夹套结构。4.4罐体应力校核4.4.1夹套筒体的应力校核：为避免刚性圆筒不会失稳破坏，故进行强度校验。(1)由应力校核公式则(2)设计温度下圆筒的最大应许工作压力校核,即:则即筒体强度校核成功。4.4.2夹套封头的应力校核

26、：设计温度下封头的最大应许工作压力校核,即:则即封头强度校核成功。4.4.3罐体筒体的应力校核：为避免刚性圆筒不会失稳破坏，故进行强度校验。(1)由应力校核公式 则(2)设计温度下圆筒的最大应许工作压力校核，即：则即筒体强度校核成功。4.4.4罐体封头的应力校核：设计温度下封头的最大应许工作压力校核,即:则即封头强度校核成功。4.5水压试验应力校核：4.5.1夹套的水压试验(1)按以下公式确定水压试验压力Pt为：故由上式得0.825MPa作为水压试验的压力。(2)水压试验压力校核：（3）查文献7（不锈钢热轧钢板屈服强度统计表）得厚度3mm的0Cr18Ni9的屈服极限为310，故在常温水压试验时

27、的许用应力为：0.9s=0.9310=279MPa故t0.9s，因此满足水压试验要求。筒体厚度即可确定为3mm。4.5.2罐体的水压试验根据GB150，真空容器必须进行1.25P的液压试验，只要按规范设计，容器在设计压力作用下不会产生失稳，此时进行液压试验，主要检查渗漏情况，用内压试验来代替外压试验来检漏，也可以通过内压试验来检漏。(1)按以下公式确定水压试验压力Pt为：故由上式得0.125MPa作为水压试验的压力。(2)水压试验压力校核：（3）查文献7（不锈钢热轧钢板屈服强度统计表）得厚度6mm的0Cr18Ni9的屈服极限为310，故在常温水压试验时的许用应力为：0.9s=0.9310=27

28、9MPa故t0.9s，因此满足水压试验要求。筒体厚度即可确定为3mm。4.6接管、法兰结构设计本次设计中，设备上主要接管类型有出料口、蒸汽进出口、测温口、备用口、进料口、真空口、真空表口、液位计口。接管材料均选16MnR,结构选型参照文献3与文献8，接管的伸出长度均为150mm。具体选型如下：表4-1 板式平焊钢制管法兰尺寸公称通径DN管子外径 A连接尺寸法兰厚度C法兰内径B坡口宽度b法兰理论重量kg法兰管径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓、螺柱数量n螺纹Th20259065114M1014260.6253210075114M1014330.734.6.1出料口（a）设备为真空容器确定出料

29、口公称直径为25mm,查文献9得其接管尺寸为323.5mm。由接管尺寸为323.5选取法兰a、已知323.5接管法兰公称直径为25mm,即DN=25mm；b、根据接管材料为16MnR，查文献1得16MnR最高无冲击压力0.25Mpa定管法兰公称压力PN=0.25 Mpa，c、根据PN=0.25Mpa，DN=25mm，查文献8确定法兰类型为板式平焊法兰，突面密封面；表4-14确定垫片为柔性石墨复合垫片，确定螺栓为A2-50，螺母为I型六角螺母；d、查标准HG20593-1997知法兰结构尺寸。综上所知：HG20593-1997 法兰 PL 25-0.25 16MnR。 。4.6.2蒸汽进出口（b

30、1-2）该接管在夹套处开孔，选型时应特别注意，确定蒸汽进出口公称直径为25mm,查文献3得其接管尺寸为323.5mm。由接管尺寸为323.5选取法兰a、已知323.5接管法兰公称直径为25mm,即DN=25mm；b、根据接管材料为16MnR，查文献8得16MnR最高无冲击压力1.0 Mpa,确定管法兰公称压力PN=1.0 Mpac、根据PN=1.0Mpa，DN=25mm，查文献8表4-6确定法兰类型为板式平焊法兰，突面密封面；表4-14确定垫片为柔性石墨复合垫片，表4-15和4-16确定螺栓为A2-50，螺母为I型六角螺母；d、查标准HG20593-1997知法兰结构尺寸。综上所知：HG205

31、93-1997 法兰 PL 25-1.0 0Cr18Ni9。4.6.3测温口（c）1)选用传感器为Pt100铂热电阻，型号WZP-035，测量温度范围0-300；2)确定测温口查文献10得表口以内螺纹连接尺寸标准为M272.5mm，伸出长度为50mm。4.6.4备用口（d）确定出料口公称直径为25mm,查文献9得其接管尺寸为323.5mm。由接管尺寸为323.5mm选取法兰a、已知323.5mm接管法兰公称直径为25mm,即DN=25mm；b、根据接管材料为16MnR，查文献8得16MnR最高无冲击压力0.25Mpa,确定管法兰公称压力PN=0.25Mpa；c、根据PN=2.5Mpa，DN=2

32、5mm，查文献8确定法兰类型为板式平焊法兰，突面密封面；表4-14确定垫片为柔性石墨复合垫片，确定螺栓为A2-50，螺母为I型六角螺母；d、查标准HG20593-1997知法兰结构尺寸。综上所知：HG20593-1997 法兰 PL 25-0.25 RF 0Cr18Ni9。4.6.5进料口（c）确定出料口公称直径为25mm,查文献9得其接管尺寸为323.5mm由接管尺寸为323.5选取法兰a、已知323.5接管法兰公称直径为25mm,即DN=25mm；b、根据接管材料为0Cr18Ni9，查文献8得16MnR最高无冲击压力0.25Mpa,确定管法兰公称压力PN=0.25Mpa；c、根据PN=0.

33、25Mpa，DN=25mm，查文献8表4-6确定法兰类型为板式平焊法兰，突面密封面；表4-14确定垫片为柔性石墨复合垫片，表4-15和4-16确定螺栓为A2-50，螺母为I型六角螺母；d、查标准HG20593-1997知法兰结构尺寸。综上所知：HG20593-1997 法兰 PL 25-0.25.RF 16MnR。4.6.6真空口（c）确定出料口公称直径为25mm,查文献9得其接管尺寸为323.5mm。由接管尺寸为323.5mm选取法兰a、已知323.5mm接管法兰公称直径为25mm,即DN=25mm；b、根据接管材料为0Cr18Ni9，查文献8得16MnR最高无冲击压力0.25Mpa,确定管

34、法兰公称压力PN=0.25Mpa；c、根据PN=0.25Mpa，DN=25mm，查文献8表4-6确定法兰类型为板式平焊法兰，突面密封面；表4-14确定垫片为柔性石墨复合垫片，表4-15和4-16确定螺栓为A2-50，螺母为I型六角螺母；d、查标准HG20593-1997知法兰结构尺寸。综上所知：HG20593-1997 法兰 PL 25-0.25.RF 16MnR。4.6.7真空表口（c）1)选用Z-50Z轴向无边型真空压力表（精确度为正负2.5）；2)确定出料口公称直径为20mm,查文献10得表口以内螺纹连接尺寸标准为M201.5mm，伸出长度为50mm。综上可得，16MnR满足要求，通过与

35、不锈钢性能比较，选择0Cr18Ni9也满足设计，所以选用0Cr18Ni9。4.7 液面计的设计选择液面计是用来观察设备内部液位变化的一种装置，液面计其类型大体上可分为四类，有玻璃板液面计、玻璃管液面计、浮子液面计和浮标液面计。而应用最多的即是玻璃板液面计。液面计的选用标准：根据工作条件和环境条件，选择玻璃板液面计。考虑到计量罐内液位高度变化，用一只液面计不能满足要求，故需选用两只液面计L1、L2。4.8压力容器法兰的选用1).由罐体设计压力Pc=0.1MPa,确定法兰公称压力为0.25MPa。2).根据容器法兰公称直径等于与其相连的筒体内径，可得法兰的公称直径DN=600mm,同时由设计温度t

36、=100和选定的公称直径，查文献133).根据介质特性和罐体材料确定法兰材料为16MnR,并根据t=100和PN=0.25MPa,查文献5的其最大允许工作压力为0.26MPa。4).因为法兰最大允许工作压力大于设计压力，所以确定选择公称直径DN=600mm,公称压力PN=0.25MPa,因为材料16MnR满足设计要求，综合设备尺寸，所以材料选择A2。5）.由于工作介质易燃，查文献1选全密封形式（O型密封圈），材料为氯橡胶，确定支耳、销、带孔销、环形螺母材料为0Cr18Ni9。6）.查文献6JB/T4701-2000，确定法兰结构尺寸。第五章 开孔与补强5.1开孔与补强设计考虑到容器开孔后承载面

37、积减小使整体强度削弱，同时由于开孔使器壁材料的连续性被破坏，在开孔处产生较大的附加应力，结果使开孔附近产生较大的附加应力，出现应力集中现象，故若容器需要进行开孔补强应综合考虑，采取合理的补强措施。工程中采用的补强方法有补强圈补强、厚壁接管补强及整体锻件补强。设计中常采用补强圈补强，此种补强方法在中低压容器中应用较多，补强圈贴焊在壳体和接管连接处并以全焊透将外部补强件与接管、壳体相焊接。为了便于检验焊接情况，在补强圈上开有小螺纹孔，以便焊后通压缩空气看有无不紧密之处，补强圈的结构如图5-1所示根据文献1中规定的可不另行补强的最大开孔直径，满足无需开孔的四个条件即：(1)设计压力小于或等于2.5M

38、pa；(2)两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍；(3)接管外径小于或等于89；(4)接管最小壁厚满足表5-1要求表5-1 不另行补强的接管外径及其最小厚度/mm接管公称外径253238454857657689最小厚度3.54.05.06.0注：1.钢材的标准抗拉强度下限值时，接管与壳体的连接宜采用全焊透的结构型式。2,.接管的腐蚀裕量为1mm。故综上所述，本设计中所有接管因满足以上四个条件故无需考虑开孔补强。第六章 支座的设计立式容器有耳式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座四种。 罐体内径DN=600mm,容器可选用耳式支座，查文献3表5-2、表5-3得，

39、耳式支座选用B型，2号耳式支座，支座材料为0Cr18Ni9,垫板材料为0Cr18Ni9,表6-1 支座材料代号材料代号IIIIIIIV支座的筋板和底板材料Q235-A16MnR0Cr18Ni915CrMoR6.1支座总重量计算容器支座的选用计算过滤罐因需外加保温，故选用B型悬挂式支座。过滤罐的总质量包括物料（或水压试验的水）质量W1,罐体和夹套的质量W2，法兰、接管等附件质量W3。当罐内、夹套内部充满水时的质量比物料重，因此计算得W1=310.385kg。罐体和夹套的质量计算得：W2=DH+DjHj+2M封头+M夹套式中M封头=90.5kg,M夹套=53.7计算得W2=192.294kg。罐体

40、法兰及接管等附件质量约为82kg,即：W3=82kg罐体总重量：W=W1+W2+W3=310.385+192.294+82=584kg及总重力约为58kg6.2支座强度校核1).安装四个支座，查文献3得可以选用承载能力为20KN的支座的支座B2 JB/T4712.3-2007。耳式支座实际承受载荷的近似计算： 式中 Q支座实际承受载荷，KN；D支座安装尺寸，mm；g重力加速度，取g=9.8m/s2；Ge偏心载荷，N；h水平力作用点至底板高度，mm；k不均匀系数，安装3个以上支座时，k=0.83；m0设备总质量（包括壳体及其附件，内部介质及保温层的质量），kg；n支座数量；Se偏心距，mm；P水

41、平力，取PW和Pc+0.25PW的大值，N。Pe水平地震力，N；,式中, 地震影响系数,此处为0.24；D0容器外径，mm,为夹套外径；fi风压高度变化系数,见表4-2H0容器总高度，mm；q010m高度处的基本风压值，N/m2。参数如下表4-2、表4-3表6-2 风压高度变化系数设备质心所在高度，m1520风压高度变化系数 ,fi1.001.141.25表6-3 B型支座系列参数支座号支座允许载荷Q.KN适用容器公称直径DN高度H底板筋板垫板盖板地脚螺栓支座质量kg0Cr18Ni9l1b1s1l2b2l3b3eb4dM2422050010001601258084018090620016062

42、450-24M204.3计算得Q=2.055KN，因为Q=20KN,所以满足支座本体允许载荷的要求。2）.支座处夹套筒体所受支座弯矩ML计算；计算得ML=0.2877（KN.m）根据e和P查文献3内插得:ML=2.08KN.m因为MLML,所以4个B2支座满足要求。第七章 焊接结构设计7.1总的计算要求7.1.1焊接结构要求焊接结构域其他连接结构（如相比具有结构重量轻、密封性好、受结构形状与尺寸限制小、受力均衡、制造成本低和生产周期短等令人注目的优点，但其优点也不可忽视，如各区组织及性能的不均一性、焊接变形与应力以及多种焊接缺陷等。过程设备中尤其压力容器等特种设备的设计应严格遵照我国相关管理条例规则特种设备安全监察条例2、TSG R1001-2008压力容器压力管道设计许可规则31和标准1,32等，设计者应重视上述缺点，在设计阶段采取有效措施，防止或减小其不利的影响，尽量避免在设备设计和制造阶段的“先天不足”，以确保设备的安全可靠性14,33,34。焊接结构总的设计要求是结构的整体和各部分在使用过程中达到要求的实用性能，并在服役周期内