课程设计任务书(酒精罐)

课程设计任务书(酒精罐)

生物工程设备课程设计任务书

设计题目100000t/a酒精发酵罐的设计学院、专业生命科学与工程学院班级08生工（2）学生姓名指导教师姓名方苏、林勤下发日期201*年06月27日

（任务起止日期：201*年06月27日至201*年7月2日）

设计任务一、操作条件：1.产量：100000t/a95%酒精2.罐公称体积：500M33.装液量：按90%计4.发酵周期：72h5.物料量：每天进入发酵罐的醪液体积为4800t,密度1080kg/M3二、设计内容及要求（一）发酵罐个数和结构尺寸的设计1.发酵罐罐数的确定2.发酵罐几何尺寸及全罐表面积的确定（二）酒精发酵罐的换热装置设计1.总发酵热的计算2.对数平均温度差的计算3.总传热系数K值的确定4.冷却面积和主要尺寸的计算5.冷却管设计（冷却水耗量的计算、冷却管组数、冷却管总长计算、管圈数、直径、高度）（四）设备材料的选择（五）发酵罐的壁厚计算1.发酵罐的壁厚2.封头壁的厚（六）接管设计1.接管长度2.接管直径（七）支座选择（八）根据所设计尺寸和结构绘制酒精发酵罐化工设备图三、编写设计说明书要求统一按给定格式编写，A4纸打印。装订顺序：封面、摘要、目录、设计内容（前言；计算、选型及说明等）、附录（CAD作图A4纸打印）、参考文献。主要参考文献：[1]吴思方.发酵工厂工艺设计概论[M].中国轻工业出版社，1995.7.[2]梁士中.生物工程设备.中国轻工业出版社，201*.1.[3]章克昌.酒精工业手册[M].中国轻工业出版社，1989.[4]中国石化集团上海工程有限公司编.化工工艺设计手册（上）[M].化学工业出版社，201*.8.同组设计者：系意见：签字：年月日

扩展阅读：维持罐课程设计

新疆工业高等专科学校课程设计

题目名称：维持罐设计

系部：

专业班级：

学生姓名：指导教师：完成日期：

新疆工业高等专科学校

课程设计评定意见

设计题目：维持罐设计学生姓名：评定意见：

指导教师（签名）：201*

2

评定成绩：

年12月30日

新疆工业高等专科学校

课程设计任务书

201*1201*学年第一学期201*年12月30日专业设计题目起止时间设计目的：应用化工班级09-4(3)班维持罐设计课程名称化工设备机械基础教室指导教师2周设计地点201*年12月15201*年12月30周数通过本次化工机械课程设计系统地验证学生本课程的基本专业理论和知识，培养学生具有初步分析与解决本专业课题技术问题的能力，具有化工机械系统与设备设计的初步能力，培养学生的专业意识、协作创新与专业开拓的基本素质。设计任务或主要技术指标：设计一个容积为1.33m的维持罐，设计压力为0.3Mpa，设计温度为150℃，设备主要材质为16MnR钢，布置强度计算，考虑结构设计，检查强度计算结果和布置出施工图设计进度与要求：1.12月20日完成计算2.12日25日完成电子板3.12月30日核对及交报告答辩主要参考书及参考资料：1.《化工设备机械基础》-----喻建良主编，大连理工大学201*.72.《压力容器的应力分析及强度计算》-----北京，原子能出版社，19793.《化工容器设计》北京，化学工业出版社，1983等指导教师（签名）年月日

摘要

本文扼要介绍了维持罐的特点以及在工业中的发展，详细的阐述了维持罐的结构以及强度设计计算以及维护。

参照参考文献及维持罐的特性，根据设计压力确定壁厚，使维持罐有足够的腐蚀欲度，从而使设计结果达到最优化组合。

一个完整的维持罐主要是由圆柱形罐体、气体进出口、排污管、安全阀、压力表口、法兰等部件组成，同时考虑到安装和检修的需要，罐体上还要设置人孔、平台扶梯和吊柱等部件，整个罐体采用立式支撑式。

关键词：圆柱罐体、管法兰、人孔、补强

目录

课程设计任务书.....................................错误！未定义书签。摘要..............................................................1目录..............................................................5符号说明............................................................6维持罐设计..........................................................8

1.罐体壁厚设计...................................................................................................................82.封头厚度设计...................................................................................................................9

2.1计算封头厚度.............................................92.2校核罐体与封头水压试验强度...............................93．鞍座.................................................................................................................................10

3.1罐体质量................................................103.2封头质量................................................103.3水质量..................................................103.4附件质量................................................114.人孔.........................................................125.人孔补强.....................................................13

5.1确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径......................135.2确定壳体和接管实际高度..................................135.3计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积..........136.接管.................................................................................................................................14

6.1水蒸气进料管............................................146.2出气管..................................................146.3排污管..................................................146.4压力表管................................................147.设备总装配图.................................................15

7.1CAD图（附最后）........................................157.2技术要求................................................157.3技术特性................................................16

参考文献...........................................................17致谢.............................................................18

符号说明

罐内径，mm罐长度，mm

计算压力，MPa

圆筒材料在设计温度下的许用应力，MPa钢板厚度的负偏差，mm

腐蚀裕量，mm

试验压力圆筒的有效厚度圆筒的名义厚度

圆筒材料在设计温度下的计算应力，MPa容器的总质量封头内壁曲面高度设计压力容器的体积

F每一支座承受的负荷钢材的标准抗拉强度

G重力加速度圆筒的外径接管有效厚度

C厚度附加量圆筒的计算厚度

圆筒设计厚度焊接接头系数

强度消弱系数B有效宽度，mmd开孔直径，mm

7

维持罐设计1.罐体壁厚设计

据分析，本维持罐选用16MnR(即Q345R)制作罐体和封头，壁厚根据公式计算：PcDi2pct

本维持罐取设计压力0.3MPa，设计温度为150℃，Di900mm，

t163MPa，s325MPa，1.0（双面焊对接接头）

查表12-11腐蚀程度不腐蚀轻微腐蚀腐蚀严重腐蚀取C22.0mm，于是：0.39000.83(mm)

21631.00.3筒体、封头的腐蚀裕量腐蚀速度（mm/a）腐蚀裕量（/mm）0.250≥1≥2≥3dC20.8322.83(mm)

根据d2.83mm，由表12-9查得C10.25mm，又该值小于名义厚度

的6%，所以钢板厚度负偏差，可以忽略不计dC12.8302.83mm

圆整后，取n3mm

确定选取n3mm厚的Q345R钢板制作罐体。

2.封头厚度设计

采用标准椭圆形封头

2.1计算封头厚度

厚度计算PcDi20.5pct

1.0于是0.39000.83mm

21631.00.50.3同前CC1C2022mmC0.8322.83mm圆整n3mm

确定选用n3mm厚的Q345R钢板制作封头

2.2校核罐体与封头水压试验强度根据公式T式中：pT1.25PPT(Pie)0.9s2e1.250.310.375(MPa)

tenC321(mm)s325MPa

则T0.3759001168.94MPa

21而0.9s0.91325292.5MPa因为T0.9S,所以水压试验度足够

3．鞍座

首先粗略计算鞍座负荷

贮槽总质量mm1m2m3m4式中：m1罐体质量m2封头质量

m3水质量m4附件质量

3.1罐体质量

DN900mmn3mmL1360mm的筒节

m1DiL3.1490031360785090.51Kg

3.2封头质量

DN900mmn3mm的标准椭圆形封头，

其质量m2"10kgJB4746201*

T所以m22m2"21020kg

3.3水质量

m3

其中，装量系数取0.9V=2V封+V筒

20.35Di234DiL

3.1490021360420.353.14900231.33(m3)

水的密度为1000kgm3，则：

m31.330.910001197kg

3.4附件质量

人孔质量约200kg，其他接管等质量总和按300kg计

于是m4500kg贮罐总质量mm1m2m3m490.51201*97500

1807.51kg

mg31087.519.81

3F5.9KN

每个鞍座只承受5.9KN负荷，根据附录12，可以选用带垫板，包角为120的鞍座，即

JB/T4712-92鞍座BI2600-F支座DNmm18002900310004110051201*1300714008150091600表3-1椭圆形封头16MnR的允许垂直载荷（F）封头有效厚度（mm）46810121623.440.059.080.5104.0158.521.537.154.975.297.9149.627.446.568.292.3118.6178.625.443.464.287.1112.4170.023.841.060.582.4107.0162.639.365.895.7128.5163.4240.837.162.591.0122.2155.7230.3-59.686.9116.8149.2220.0-57.183.2111.8143.1212.620221.6210.9247.6236.4227.4327.3314.0302.0291.4

4.人孔

因为设备内径500mmD21000mm时。因开设一个400的人孔根据罐的设计

温度，最高工作压力.材质.介质A使用要求等条件选用公称压力为0.6Mpa。垂直吊盖带领对法兰焊法兰人孔（HG1524-95）人孔公称直径选定为400mm，人孔各零件名称.材质及尺寸见下表。

该垂直吊盖带领对焊法兰人孔的标记为：

人孔TGVⅢ(AG)400-0.6HG21524-95

人孔PN0.6DN900明细表序数标准号名称材料尺寸/mm号量dw×δ=480×1GB/713-201*筒节1Q345R12,H1=32023456789101112HG20592HG20592HG20592HG20613HG20613GB/T95-201*GB/6170-201*法兰垫片法兰盖螺柱螺母吊环转臂垫圈20螺母M20吊钩环无缝钢管支撑板11120401112111116MnⅢ(锻件)石棉橡胶板Q345R35CrMoA30CrMoQ235-AFQ235-AF100HV5级Q235-AFQ235-AF20Q345Rδ=3(代号AG)b1=39,b2=44M33×2×175M33do=3613GB/T8163-201*14

5.人孔补强

5.1确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径

由已知可得壳体计算厚度3mm，接管计算厚度为3mm

tPcDO2Pct0.34000.37mm1mm

216310.3开孔直径为

dd12c40012222380mm5.2确定壳体和接管实际高度

开孔有效补强宽度B及外侧有效补强高度h,已知壳体名义厚度n3mm，补强部分厚度nt3mm，接管有效补强厚度为B2d2380760mm接管外侧有效补强高度为

h1dnt380333.8mm

5.3计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积

需要补强的金属面积为

Ad38031140mm2可以作为补强的金属面积

2A1Bde7603801032660mm

A22h1ettfr233.81011.0608.4mm2AeA1A22660608.43268.4mm2

比较Ae与A,Ae3268.4mm2＞A1140mm2同时考虑接管与壳体焊

缝面积之后，该开孔接管补强足够。

6.接管

本维持灌有以下接管

6.1水蒸气进料管

采用φ89mm×4mm无缝钢管（强度验算略），管的一端切成45°，伸入罐内少许。

配用带领平焊法兰HG20592-97法兰SO80-0.6RF16MnR.。因为该接管为φ89mm×4mm。厚度小于5mm。故该接管开孔需要补强。

6.2出气管

伸出长度180mm，采用可拆的压出管φ219mm×6mm将它套入罐体的固定接口管φ245mm×7mm内，并用一非标准法兰固定在接口管法兰上。

罐体的接口管法兰采用HG20592-97法兰SO245-7RF16MnR与该法兰相配并焊接在压出管的法兰上。其连接尺寸和厚度与法兰HG20592-97法兰SO245-0.6RF-16MnR相同但其内径为219mm。

6.3排污管

向下伸出140mm，贮罐右端最底部安设一个排污管。管子规则是φ89×4mm，管端装有一与截止阀J41W-16相配的管法兰。HG20592法兰SO76-0.6RF16MnR..

6.4压力表管

向外伸出100mm。采用45mm3.5mm无缝钢管。管法兰为“HG20592-97

法兰38mm0.3RF16MnR

（附）无缝钢管的公称直径DN与规格

DN101520253240D0141825323845厚度3333.53.53.514

DN150175201*25250300D0159194219245273325厚度4.56678

506580100125

5776891081333.5444435040045050037742648053099997.设备总装配图

7.1CAD图（附最后）7.2技术要求

技术要求1.本设备按GB150-1998钢制压力容器和HG20584-1998钢制化工容器制造技术要求进行制造、检验和验收，并接受国家质量技术监督局颁发的压力容器安全技术监察规程的监督；2.焊接采用电弧焊，焊条牌号Q345R间为J507，Q345R与碳钢间为J427；3.焊接接头型式及尺寸除图中注明外，按HG20583的规定，不带补强圈的接管与管体的焊接接头为G2，角焊缝的焊角尺寸按较薄板的厚度，法兰的焊接按相应法兰标准中的规定；4.设备简体的A、B类焊接接头应进行无损检测，检测长度为100%，射线检测不低于JB/T4730.2-201*RT为合格，且射线照相质量不低于AB级；5.设备制造完毕，以2.7MPa表压进行水压试验；6.管口方位按图14-47

7.3技术特性

技术特性

序号1234名称设计压力工作温度物料名称容积指标2.16MPa≤50℃液氨30.52m3

参考文献

[1]化工设备设计手册.上海：科学技术出版社；1982[2]钢制压力容器:GB150-1998.中国标准出版社出版

[3]中华人民共和国行业标准JB/T4700～4707-201*.压力容器法兰，201*[4]压力容器与化工设备使用手册.北京：化学工业出版社201*[5]化工原理.天津天津大学出版社1999

[6]过程设备设计.北京化学工业出版社201*

[7]化工设备机械基础.大连大连理工大学出版社201*

致谢

在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计商的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做课程设计的环境。最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学。

致谢人：李海涛

日期：201*.12.30

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