化工机械设备基础课程设计13m3液氨贮罐的设计.doc

设计任务书一、设计题目13m3液氨贮罐的设计二、设计任务设计一个容积为13m3液氨贮罐三、设计条件1.最高温度40，氨的饱和蒸汽压为1.55Mpa2.液氨的储量为13m3四、设计步骤1.确定容器的材质根据液氨贮罐的工作压力、工作温度和介质的性质可知该设备为一中压常温设备，介质对碳钢的腐蚀作用很小。故选材料时，主要考虑的强度指标（指s和b）和塑性指标适合的材料有：A3R、20g、16MnR、15MnVR。为了节省金属，高压设备应优先选取普通低合金钢、中强度。凡属强度计算为主要的中压设备亦以采用普通低合金钢为宜。因为屈服强度分别为343MPa 和392MPa的普通低合金钢，其材料价格与碳素钢差不多，但强度比碳素钢约高30%-60%，采用该类钢材制造压力容器，可以有效地减少设备质量，降低成本，给设备的制造、运输、安装带来很大的方便。其中16MnR的机械加工性能、强度和塑性指标都比较好，综合金属的强度、刚度、温度、抗腐蚀能力等方面考虑选用16MnR制作罐体和封头。2. 确定罐体的形状及内径（1）由于此容器为液氨贮存性容器，所以此容器选用罐身为圆筒形，两端均用标准椭圆形封头的卧式容器。 （2）内径的确定根据化工设备机械与基础中的表8-1压力容器的公称直径，由于V=13m3液氨贮罐，试选用Di=1600mm,设罐身的长度为L，则2V 1+V2 L= 26m3V 1标准椭圆形封头的容积查表为0.586 m3V2筒体每米的容积查表为2.017 m3求得L=2.40m.由L/Di=1.5 符合L/Di=2-9 所以次容器的罐身的长度L=2400mm，公称直径Di=1600mm3.罐体壁厚设计 设计壁厚d根据公式计算：40oC温度时，16MnR钢材的许用应力表 钢材厚度n(mm)许用应力t(MPa)屈服极限s(MPa)1617034516361633253660157305负偏差 查表：钢材厚度n(mm)6-78-2526-3032-34负偏差(mm)0.60.80.91.0式中 P-设计压力。本贮罐在夏季最高温度可达40，这时氨的饱和蒸气压为1.55MPa（绝对压力)，故取p=1.11.45=1.6 MPa (表压)；Di=1600mm；st170MPa(表8-7)；f1.O(双面对接焊缝，100探伤，表8-10)；C2=1mm 于是：d =+C2=+1=8.6mm取C10.8mm（见表8-11），圆整后取12mm厚的16MnR钢板制作罐体。e=n-Cl- C2=12-1.0-0.8=10.2mm4封头壁厚的设计采用标准椭圆形封头。设计壁厚dd按(8-8)式计算：dd =+C2=+1=8.5mm式中f1.0 (钢板最大宽度为2.0m，该贮罐直径为1.6m，故封头需将钢板并焊后冲压)；其它符号如前。 考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量，圆整后取dn12mm厚的16MnR钢板制作封头。校核罐体与封头水压试验强度根据（15-2）式： 式中： PT=1.25p=1.251.62.0Mpae=dn-C=12-1.8=10.2mm ss=345 MPa （表8-7）sT=157.86Mpa 0.9sf=0.91.0345=310.5 Mpa所以sT0.9sf 水压试验符合强度要求。 5鞍座 首先粗略计算鞍座负荷。 贮罐总质量：m=m1+m2+m3+m4 式中 m1-罐体质量； m2-封头质量； m3-液氨质量； m4-附件质量。（1）罐体质量m1 DN=1600mm，dn=12mm的筒节，每米质量为q1=477Kg/m（附表8-24），故 m1=q1L=4772.401144.8(Kg) （2）封头质量m2 DN=1600mm，dn=12mm，直边高度h=25mm的椭圆形封头，其质量为q2=270Kg/m（参考书），故 m2=2q2=2270540 (Kg) （3）充水质量m3 m3=Vg ， g-水的密度为1000Kgm3。 V= V封 + V筒 =1.62.40+0.586213.24m3m313240Kg （4）附件质量m4人孔约重200Kg，其它接管的总和按300Kg计，故 m4=500Kg 设备总重量 m=m1+m2+m3+m4=1144.8+540+13240+500=15424Kg15t 每个鞍座只承约受180KN负荷，所以选用轻型带垫板，包角为120的鞍座。即JBT4712-92鞍座 A2400一 FJBT4712-92鞍座 A2400一 S6.人孔的确定 根据贮罐是在常温及最高工作压力为16MPa的条件下工作，人孔标准应按公称压力为1.6MPa的等级选取。从人孔类型系列标准可知，公称压力为1.6MPa的人孔类型很多。本设计考虑人孔盖直径较大较重，故选用水平吊盖人孔。该人孔结构中有吊钩和销轴，检修时只须松开螺栓将盖板绕销轴旋转一个角度，由吊钩吊住，不必将盖板取下。 该人孔标记为： HG21523-95 人孔RF （AG）450-1.6 其中RF指突面密封，指接管与法兰的材料为20R，AG是指用普通石棉橡胶板垫片，450-1.6是指公称直径为450mm、公称压力为1.6 Mpa。 7人孔补强的确定 由于人孔的筒节不是采用无缝钢管，故不能直接选用补强圈标准。本设计所选用的人孔筒节内径d450mm，壁厚dn10mm。故补强圈尺寸确定如下：补强圈内径d=484mm，外径D=760mm，根据补强的金属面积应大于等于开孔减少的截面积，补强圈的厚度按下式估算：d补 =16.76mm故补强圈取17mm厚。 8接口管 本贮罐设有以下接口管。 (1) 液氨进料管：采用f453.5mm无缝钢管(强度验算略去)。管的一端切成45，伸入贮罐内少许。配用具有突面密封的平焊管法兰，法兰标记：HG20592 法兰SO50-1.6 RF16MnR。 因为壳体名义壁厚dn12mm10mm，接管公称直径小于或等于50mm，不需补强。(2)液氨出料管采用可拆的压出管f253mm，将它用法兰套在接口管f383.5mm内。罐体的接口管法兰采用法兰：HG20592 法兰SO32-1.6 RF 16MnR 。 。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HG2 SO32-1.6 RF 16MnR相同，但其内径为25mm。 液氨压出管的端部法兰(与氨输送管相连)采用HG20592 法兰SO20-1.6 RF 16MnR。这些小管都不必补强。压出管伸入贮罐2.5m。(3)排污管：贮罐右端最底部安设排污管一个，管子规格是f573.5mm，管端焊有一与截止阀J41W一16相配的管法兰HG20592 法兰SO50-1.6 RF 16MnR。排污管与罐体联接处焊有一厚度为10mm的补强圈。 (4)液面计接管本贮罐采用玻璃管液面计BIW PN1.6，L500mm，HG5-227-80两支。 与液面计相配的接管尺寸为f183mm，管法兰为HG20592 法兰SO15-1.6 RF 16MnR。 (5)放空管接管 采用f323.5mm无缝钢管，法兰HG20592 法兰SO25-1.6 RF 16MnR。 (6)安全阀接管 安全阀接管尺寸由安全阀泄放量决定。本贮罐选用f322.5mm的无缝钢管，法兰为HG20592 法兰SO25-1.6 RF 16MnR。五.参考文献1 董大勤主编.化工机械设备基础.北京:化学工业出版社,2002.122 王非编著.化工压力容器设计. 北京:化学工业出版社,2005.43 陈国桓主编. 化工机械设备基础. 第二版.北京:化学工业出版社,2006.14 潘红良,郝俊文主编.过程设备机械设计.上海:华东理工大学出版社,2006.7六.设计心得为期两周紧张而忙碌的课程设计马上结束了。忙碌的时间总是过得很快，回想刚开始设计的时候无从下手，再到后来的得心应手，自己的收获确实很多。在这整个设计期间，我对已经学过的化工机械设备基础书中的知识有了更深一步的了解，对液氨贮罐工作原理及其工作过程有了更全面的认识，同时也巩固加强了CAD制图方法，感受到了CAD制图的方便与快捷。 顺利完成此次设计离不开老师和同学们的帮助和关心，自己的设计不可避免的存在很多错误跟问题，期待老师的批评指正！技术特性表液氨贮罐指标设计压力1.55MPa工作温度40物料名称液氨容积13m3其它：焊缝采用双面对接焊缝，100探伤，表8-10 f1.O钢板负偏差： Cl0.8mm腐蚀裕量: C2=1mm液氨贮罐技术要求1本设备按GBl50-1998钢制压力容器进行制造、试验和验收 2焊接材料，对接焊接接头型式及尺寸可按GB985-80中规定(设计焊接接头系数f10) 3焊接采用电弧焊，焊条型号为E4303 4壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为100 5设备制造完毕后，以2MPa表压进行水压试验 6管口方位按接管表接 管 表符号连接法兰标准密封面形式 用途a1-2HG20592 SO15-1.6 RF突面液面计接口管b1-2HG20592 SO15-1.6 RF突面液面计接口管cHG20592 SO450-1.6 RF突面人孔dHG20592 SO32-1.6 RF突面出料口eHG20592 SO45-1.6 RF突面进料口fHG20592 SO25-1.6 RF突面安全阀接口管gHG20592 SO25-1.6 RF突面放空口hHG20592 SO50-1.6 RF突面排污口总 图 材 料 明 细 表22GB8163-87出料接管f383.5 L=2001010.521HB20592-95法兰SO 32-1.6 RF16MnR11.620HB20592-95法兰内径f35其它尺寸按SO32-1.6 16MnR11.8619GB8163-87压料接管f253 L=27501014.518HB20592-95法兰SO20-1.6 RF16MnR10.9417GB8163-87排污接管f573.5 L=2101011.016HB20592-95法兰SO50-1.6 RF16MnR12.7715JB/T4712-92JBT4712-92鞍座 A1600一 FJBT4712-92鞍座 A1600一 SQ235-AF242084014HB20592-95法兰SO25-1.6 RF16MnR11.1213GB8163-87放空管接管f323.5 L=2101010.5812HB20592-95法兰SO25-1.6 RF16MnR11.1211GB8163-87安全阀接管f323.5 L=2101010.5810HB20592-95法兰SO50-1.6 RF16MnR12.279GB8163-87 进料接管f453.5 L=4001011.858JB/T4736-95补强圈f760/f484 d=1016MnR133.97HG21523-95人孔RF （AG）450-1.6组合件11786GB9019-88罐体DN 160010 L=235016MnR118635JB4737-95 封头DN 160010 h=2516MnR22374744HG5-227-80玻璃管液面计BIW PN1.6， L500mm组合件212.625.23GB8163-87液面计接管f183 L=2101020.230.462HB20592-95法兰SO15-1.6 RF16MnR40.682.731GB8163-87液面计接管f183 L=4001020.440.88序号图号或标准号名称材料数量单重总重备注重量(Kg)