压力容器课程设计说明书

1.设计说明

本次课程设计中的压力容器是高效酒精回收装置中的夹套罐。夹套罐由内外两个容器套在一起构成，内置容器是由竖直圆筒和上下两个椭球封头组成的罐体；在罐体的外面有一个比罐体稍大的夹套容器，夹套下部是一个椭球封头，上部在适当高度采用圆弧过渡结构与罐体连接；在罐体和夹套之间形成一个约50mm左右的间隔。

在内置容器上设置有进料口、出料口、搅拌器口、温度表口、压力表口、安全阀口、观察口等工艺接口，在夹套上设置两个蒸汽入口，夹套的下部设有一个冷凝水出口。蒸汽通过入口进入夹套后，对罐体内的酒精溶液进行加热，蒸汽冷凝成水后从冷凝水出口流出。

压力容器设备上共开有11个孔，连接有不同的接管。设备管口情况如表1.1所示：

表1.1 设备管口表

2.设计参数的选取

2.1设计压力

设计压力是指设定的容器顶部允许达到的最高表压力，对于装有安全阀的压力容器，设计压力P 等于或略高于安全阀的开启压力P 0，而P 0大于或等于1.05～1.10P w ，取P=1.1P w ，其中P w 为工作压力。

求得容器和夹套的设计压力分别为： 罐内的设计压力:

55.05.01.11.1=⨯==w P P MPa

夹套内的设计压力：

66.06.01.11.1=⨯==w P P MPa

2.2设计温度

设计温度是指容器在正常工作中，在相应设计压力下，壳壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。根据设计条件及上面计算结果可得：

罐内的工作温度为100℃；

夹套内饱和水蒸气的绝对压力2/6.71

.01

.01.066.01.01.01.0'cm kgf P P =+=+=

(其中MPa cm kgf 1.0/12≈;表压力与绝对压力相差MPa 1.0)；

查表得：t=167.4℃；圆整后得到t=200℃。

2.3材料的选择及许用应力确定

此压力容器选择Q —235B 号钢，该号钢材厚度为4.5—16mm ，钢板标准为GB3274，

MPa MPa s b 235,375==σσ，此号钢板在100℃时的许用应力MPa b 113=σ，在200℃时许用应力为MPa 105=σ。

2.4焊缝系数确定

焊缝系数ϕ表示由于焊接或焊缝中可能存在的缺陷对结构原有强度的削弱的程度。此处针对的压力容器为钢制容器，采用的接头形式为双面焊或相当于双面焊全熔透的对接焊缝，查表可得焊缝系数0.1=ϕ。.

2.5厚度附加量确定

附加壁厚包括钢板负偏差C 1、腐蚀裕度C 2、加工减薄量C 3，在压力容器设计中仅考虑C 1和C 2，故厚度附加量C=C 1+C 2。腐蚀裕度取12=C mm ，C 1根据第4、5部分内容具体计算情况选择。

3.几何参数的确定

3.1设备的总体结构

该设备由罐体和夹套两部分组成，底部采用支撑式支座。由内外两个容器套在一起构成，内置容器是由竖直圆筒和上下两个椭球封头组成的罐体；在罐体的外面有一个比罐体稍大的夹套容器，夹套下部是一个椭球封头，上部在适当高度采用圆弧过渡结构与罐体连接。在罐体和夹套之间形成一个50mm左右的间隔。

3.2罐体封头各参数

罐体封头和夹套封头均选标准椭圆形封头，根据罐体的公称直径1400 mm和夹套的公称直径1500mm查《化工容器及设备简明设计手册》可得封头各参数，详见表3.1。

表3.1罐体封头参数

3.3罐体的高度及体积

罐体的高度包括筒体的高度和两个封头的高度，筒体的高度取筒体公称直径的两倍，即2800 mm，封头的高度是曲面高度和直边高度之和为390 mm，算出罐体的高度为2800+390×2=3580 mm。

筒体的体积V2= r2H=3.14×0.72×2.8=4.308m3；

罐体的总体积V=V2+2V1=4.308+2×0.421=5.15m3。

3.4夹套的高度计算

根据酒精溶液的高度来确定夹套的高度，并按罐体酒精填充系数0.8来计算。实际的夹套位置要比酒精溶液液面略低10～20mm，此处取20mm。

筒体内酒精溶液体积V 3=0.8V-V 1=0.8×5.15-0.421=3.699m 3 筒体内酒精溶液高度H 1=m r V 404.27

.014.3699

.32

23=⨯=π=2404 mm 所以夹套筒体高度：

H 2=H 1-20=2404-20=2384mm 故夹套的高度：

H 3=H 2+ (375+40) =2384+375+40=2799mm 传热面积计算：

2H DN S S 罐体封头π+= (其中S 封头表示罐体封头内表面积㎡)

故77.12384.24.114.329.2=⨯⨯+=S m 2

3.5搅拌口法兰尺寸确定

根据罐体公称直径选择相应的搅拌器及相关数据，搅拌器的型式选桨式直叶。 搅拌器直径DJ=0.25DN=0.25×1400=350mm

根据《化工容器及设备简明设计手册》，取搅拌器直径DJ=360mm 。由此确定搅拌口尺寸应大于360mm ，根据《HG20593-1997板式平焊钢制管法兰》取法兰公称通径DN=350mm ，由于设计压力为0.55MPa ，为了安全起见取法兰压力为0.6MPa ，具体参数见下表3.2：

表3.2搅拌口法兰尺寸参数(mm)

根据《化工容器及设备简明设计手册》确定接管(无缝钢管)外径为377mm ，壁厚9mm ，长度设为100mm ，理论质量为8.167Kg 。

3.6视镜规格的确定

由于罐体内工作温度为100℃，设计压力为0.55MPa，根据《化工容器及设备简明设计手册》选用一般压力容器视镜，视镜规格参数见下表3.3：

表3.3视镜规格参数(mm)

视镜可标记为：视镜ⅠPN1.0 DN100 HGJ 501-86-7

3.7其他法兰接口尺寸的确定

(1).温度表、压力表尺寸确定

根据《HG20593-1997板式平焊钢制管法兰》和《化工容器及设备简明设计手册》取法兰公称通径DN=32mm和DN=15mm，压力选0.6MPa，具体参数见表3.4，接管参数见表3.5：

表3.4 温度表、压力表法兰尺寸

表3.5 接管参数(mm)