【正文】 個(gè)橢球封頭組成的罐體；在罐體的外面有一個(gè)比罐體稍大的夾套容器，夾套下部是一個(gè)橢球封頭，上部在適當(dāng)高度采用圓弧過(guò)渡結(jié)構(gòu)與罐體連接。 罐體盛裝酒精溶液，罐體上部安裝有攪拌裝置，使酒精溶液在加熱過(guò)程中得到均勻攪拌。 在夾套上設(shè)置兩個(gè)蒸汽入口，夾套的下部設(shè)有一個(gè)冷凝水出口。 壓力容器設(shè)備上共開有 11 個(gè)孔，連接有不同的接管。具體工藝參數(shù)見(jiàn)表 表 主要工藝參數(shù) 位 置 項(xiàng) 目 參 數(shù) 罐 內(nèi) 夾 套 內(nèi) 介 質(zhì) 酒精水溶液 水蒸汽 操作壓力 (MPa) 操作溫度 (℃ ) 100 飽和蒸汽溫度 公稱直徑（ mm） 600 700 容 積 (m3 ) 傳熱面積 (m2 ) 使 用 年 限 15 壓力容器課程 設(shè)計(jì) 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院 課程設(shè)計(jì)用紙 第 3 頁(yè) 2 設(shè)計(jì)參數(shù)選擇 設(shè)計(jì)壓力選擇 設(shè)計(jì)壓力是指設(shè)定的容器頂部允許達(dá)到的最高表壓力，它與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為容器的設(shè)計(jì)載荷條件，其值不得低于操作壓力。 根據(jù)《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》，查得 設(shè)計(jì)壓力（有安全閥）按照大于 倍的操作壓力選取， 這里取 倍的操作壓力 ， 所以罐體和夾套的設(shè)計(jì)壓力 Pc分別為 和 。罐內(nèi)的操作溫度是 100℃，夾套內(nèi)是飽和蒸汽溫度，考慮存在傳熱現(xiàn)象，按飽和蒸汽溫度確定設(shè)計(jì)溫度。由于 1kgf= MPa，壓力擇算為 kgf/cm2，圓整為 4kgf/cm2，根據(jù)《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》，查 得 4kgf/cm2下飽和水蒸汽的溫度是 179℃ , 圓整為 200℃ 。 這里假設(shè)接頭形式是雙面焊或相當(dāng)與雙面焊全熔透的對(duì)接焊縫；無(wú)損檢測(cè)情況為100%無(wú)損檢測(cè)，材料為鋼。 材料的選擇及許用應(yīng)力確定 材料選擇 為 碳素鋼鋼板，鋼號(hào)為 Q235B， 假設(shè) 厚度 為 3～ 4mm， 許用應(yīng)力根據(jù) 《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》， 在溫度 150℃下的許用應(yīng)力確定 為 113MPa。厚度負(fù)偏差 C1根據(jù)實(shí)際需要 確定 。 罐體的高度及體積 罐體高度 由筒體的高度和兩個(gè)封頭的高度兩部分組成。 罐體封頭的高度是罐體橢圓形封頭曲面高度 hi和直邊高度 h2之和 為H2=hi+h2=175mm。 罐體的體積 由筒體的體積和兩個(gè)封頭的體積兩部分組成。 夾套高度計(jì)算 夾套的高度計(jì)算按酒精填充系數(shù) 倍 計(jì)算 ，計(jì)算出溶液高度后，夾套筒體高度要約小于溶液高度的 10mm20mm。 ??? ）（ 封頭DN VVh ? （ ） 式中 h’ — 夾套筒體高度（ mm）； V 封頭 — 罐體封頭體積（ m3）； V— 罐體體積（ m3）； DN— 罐體的 公稱直徑（ mm）； 式中 V=， V 封頭 =， DN =600 mm，計(jì)算出夾套筒體高度 h’ =1020mm。 罐體夾套 DNDNhhhh i ????? （ ） 壓力容器課程 設(shè)計(jì) 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院 課程設(shè)計(jì)用紙 第 5 頁(yè) 式中 h— 夾套高度（ mm）； h’ — 夾套筒體高度（ mm）； hi — 罐體封頭曲面高度（ mm）； h2— 罐體封頭直邊高度（ mm）； DN 夾套 — 夾套的公稱直徑（ mm）； DN 罐體 — 罐體的公稱直徑（ mm）； 其中 h’ =1020mm， hi=175mm， h2=25mm， 計(jì) 算出夾套高度 h=1270mm。??? （ ） 式中 S— 傳熱面積（㎡）； S 封頭 — 罐體封頭內(nèi)表面積（㎡）； h’ — 夾套筒體高度（ mm）； DN 封頭 — 罐體公稱直徑（ mm）； 式中 S 封頭 = ㎡， h’ =1020mm， DN 封頭 =600 mm，計(jì)算出傳熱面積 S= ㎡。因此 DJ應(yīng)大于 120 mm。 根據(jù)《化 工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》，查得接管外徑 A=133mm，壁厚 Sn=4mm，長(zhǎng)度取為 L=100mm，理論質(zhì)量 M=。 法蘭管子外徑 A=89mm，法蘭外徑 D=200mm，螺栓孔中心圓直徑 K=160mm，螺栓孔直徑為 L=18mm，螺栓、螺柱 :數(shù)量年 n=4,羅紋Th:M16，密封尺寸 d=135mm,f=3mm,法蘭厚度 C=24mm，內(nèi)徑 B=135mm，法蘭理論質(zhì)量M=。 根據(jù)管子外徑確定 接管外徑 A=14mm，壁厚 Sn=2mm，長(zhǎng)度取為 L=100mm，理論質(zhì)量 M=。 壓力表口接管尺寸確定 壓力 表口開成一個(gè) M20 的螺紋口，接管尺寸 確定為 ： 管子 外徑 D=25mm，厚度 Sn=2mm，長(zhǎng)度 取為 L=100mm，質(zhì)量 M=。 蒸汽入口出口 法蘭、接管 尺寸確定 罐體公稱直徑 DN=600mm，查 《波接管殼式換熱器應(yīng)用手冊(cè)》 ， 可知蒸汽入口管道內(nèi)徑 DN/冷凝水出口 K，為 200/100。 因此 蒸汽入口內(nèi)徑 Di取 100mm， 根據(jù)《波接管殼式換熱器應(yīng)用手冊(cè)》，取壓力為（ 蒸汽入口 在夾套上， Pc=） ， 凸面版式平焊鋼制管法蘭， 法蘭 公稱通徑 DN=100mm，法蘭管子外徑 A=108mm，法蘭外徑 D=220mm， 螺栓孔中心圓直徑 K=180mm，螺栓孔直徑為 L=18mm，螺栓、螺柱 :數(shù)量年 n=8,羅紋 Th:M16，密封尺寸 d=150mm,f=3mm,法蘭厚度 C=22mm，法蘭內(nèi)徑 B=110mm，法蘭理論質(zhì)量 M=。 冷凝水出口法蘭、接管尺寸確定 按照上述原則， 確定冷凝水出口內(nèi) 徑 Di取 50mm，（冷凝水 出口 在夾套上， Pc=）取 法蘭 公稱通徑 DN=50mm，法蘭管子外徑 A=57mm，法蘭外徑 D=165mm， 螺栓孔中心圓直徑 K=125mm，螺栓孔直徑為 L=18mm，螺栓、螺柱 :數(shù)量年 n=4,羅紋 Th:M12，密封尺寸 d=100mm,f=3mm,法蘭內(nèi)徑 B=59mm，法蘭厚度 C=18mm，法蘭理論質(zhì)量 M=。 進(jìn)料口和出料口 法蘭、接管尺寸確定 進(jìn)料口和出料口的內(nèi)徑取 DN/10 左右，經(jīng)過(guò)計(jì)算取內(nèi)徑 Di=60mm， 根據(jù)《波接管殼式換熱器應(yīng)用手冊(cè)》，取壓力為 （ 進(jìn)料口和出料口 在罐體上， Pc=）， 選凸面版式平焊鋼制管法蘭，取法蘭尺寸： 公稱通徑 DN=65mm， 管子外徑 A=73mm，法蘭外徑 D=185mm， 螺栓孔中心圓直徑 K=145mm，螺栓孔直徑為 L=18mm，螺栓、螺柱 :數(shù)量年 n=4,羅紋 Th:M16，密封尺寸 d=120mm,f=3mm,法蘭內(nèi) 徑 B=75mm，法蘭厚度 C=20mm，法蘭理論質(zhì)量 M=。 壓力容器課程 設(shè)計(jì) 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院 課程設(shè)計(jì)用紙 第 7 頁(yè) 安全閥的選擇及法蘭、接管尺寸確定 安全閥選用全啟式安全閥，裝于罐體上封頭，排放介質(zhì)為飽和水蒸汽，排量計(jì)算按照公式： 4 )( 2 KpdG ?? ? () 式中 G— 安全閥排量（ Kg/h）； p— 安全閥入口處的蒸汽壓力（ MPa）； d— 安全閥的流通直徑（ mm）； K— 安全閥入口處蒸汽比容修正系數(shù) ， 1 安全閥排量理 論上等于蒸汽耗量， 根據(jù)壓力 p=.9MPa，換熱面積 S= ㎡ ， 查 《波接管殼式換熱器應(yīng)用手冊(cè)》 ， 可知蒸汽耗量為 600Kg/h， p=，由此可計(jì)算出安全閥的流通直徑 d=28mm。 選擇管道法蘭：公稱通徑 DN=32mm，管子外徑 A=38mm, 法蘭外徑 D=100mm， 螺栓孔中心圓直徑 K=75mm，螺栓孔直徑為 L=12mm，螺栓、螺柱 :數(shù)量年 n=4,羅紋 Th:M10，密封尺寸 d=60mm,f=2mm,法蘭內(nèi) 徑 B=39mm，法蘭厚度 C=12mm，質(zhì)量 M=。 壓力容器課程 設(shè)計(jì) 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院 課程設(shè)計(jì)用紙 第 8 頁(yè) 4 罐體強(qiáng)度設(shè)計(jì) 罐體封頭壁厚設(shè)計(jì) 按內(nèi)壓罐體封頭壁厚設(shè)計(jì) 罐體封頭是 標(biāo)準(zhǔn) 橢圓形封頭，壁厚計(jì)算按照公式： PcKP cDiS t ][2 ?? ?? () 式中 S— 計(jì)算壁 厚（ mm）； K— 系數(shù) ； Pc— 罐體設(shè)計(jì)壓力（ MPa）； Di— 封頭內(nèi)徑（ mm）； t][? — 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（ MPa） ,查表 ； ? — 焊縫系數(shù)； 式中 系數(shù) K=1， Pc=， Di=600mm， ? =， t][? =113MPa， 計(jì)算 得 S=。 假設(shè)名義壁厚為 Sn=8mm，鋼板厚度負(fù)偏差 C1=，腐蝕余量 C2=1mm。 封頭外直徑 Do=Di+2Sn=608mm。則 DO/2ho=2，查 《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》 得系數(shù) K1=。則 Ro/Se=。 許用外壓力 [P]= ）（ SeRiB/ =，因此 [P]Pc=，且較接近，故該外壓橢圓形封頭名義壁厚 Sn=8mm合適。 按外壓罐體筒體壁厚設(shè)計(jì) 罐體筒體 外壓力 Pc=，設(shè)計(jì)溫度 t=150℃，罐體內(nèi)徑 Di=600mm,封頭曲邊高度 hi=150 mm。 假設(shè)筒體名義壁厚為 Sn=6mm，鋼板厚度負(fù)偏差 C1=， 腐蝕裕量 C2=1mm，有效厚度 Se=Sn(C1+C2)=， 圓筒外徑 Do=Di+2Sn=612mm。 根據(jù) 《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ，查 得系數(shù) A=， B=78MPa。 壓力容器課程 設(shè)計(jì) 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院 課程設(shè)計(jì)用紙