液氨储罐机械设计

广东石油化工学院 《化工机械基础》 课程设计说明书 二级学院：化工与环境 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院  专  业：                    姓    名：                  班    别：                 学    号                    指导教师：                  过程装备与控制工程教研室 2013年6月 广东石油化工学院 《化工机械基础》课程设计任务书 1. 设计题目：液氨储罐机械设计 2. 设计数据： 技 术 特 性 公称容积(m3) 8 公称直径Dg(mm) 1000 介 质 液氨 筒体长度L(mm) 9305 工作压力(MPa) 1.99 工作温度(0C) 40 厂 址 茂名 推荐材料 16MnR 管 口 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 编号 名称 公称直径(mm) 编号 名称 公称直径(mm) a1-2 液位计 20 e 安全阀 50 b 进料管 50 f 放空管 50 c 出料管 50 g 人孔 450 d 压力表 20 h 排污管 50             工艺条件图 3.计算及说明部分内容（设计内容）： 第一部分 绪论： （1）设计任务、设计思想、设计特点； （2）主要设计参数的确定及说明。 第二部分 材料及结构的选择与论证 （1）材料选择与论证； （2）结构选择与论证：封头型式的确定、人孔选择、法兰型式、液面计的选择、鞍式支座的选择确定。 第三部分 设计计算 （1）计算筒体的壁厚； （2）计算封头的壁厚； （3）水压试验压力及其强度校核； （4）选择人孔并核算开孔补强； （5）选择鞍座并核算承载能力； （6）、选择液位计 （7）、选配工艺接管 附设计参考资料清单 4．绘图部分内容： 总装配图一张（1#） 5．设计期限：1周（2013年 06 月 22日 —— 2013 年 06月 26 日） 6、设计参考进程： (1)设计准备工作、选择容器的型式和材料                      一天 (2)设计计算筒体、封头、选择附件并核算开孔补强等            两天 (3)绘制装配图                                              三天 (4)编写计算说明书                                          一天 (5)答辩                                                    半天 7．参考资料： [1] 《化工过程设备机械基础》，李多民、俞慧敏主编，中国石化大学出版社 [2] 《化工设备机械基础》，汤善甫 朱思明主编，华东理工大学出版社。 [3] 《化工设备机械基础课程设计指导书》，蔡业彬  宣征南主编。 [4] 《钢制压力容器》GB150-98 指导教师： 2013年 06 月 目录 第一部分 设计绪论    1 （1）设计任务、设计思想、设计特点    1 （2）主要设计参数的确定及说明    1 第二部分 材料及结构的选择与论证    3 （1）材料的选择与认证    3 （2）结构的选择与认证    3 第三部分 设计计算    5 （1）计算筒体的壁厚    5 （2）计算封头的壁厚    5 （3） 水压试验压力及其强度校核…………………………………………6     （4）选择人孔并核算开孔补强    6 （5）选择鞍座并核算承载能力    7 （6）选择液位计    7 （7）选配工艺接管………………………………………………………………………8 技术要求    8 技术特性表    8 接管表    9 参考资料    9 第四部分 设计心得    10 第一部分 设计绪论 1.设计任务、设计思想、设计特点 设计任务：根据储罐筒体公称直径D i = 1000mm ，罐体公称容积 V=8m3 ,设计一液氨储罐,  通过设计储罐的厚度，选择合适鞍座及封头，使其能满足工艺要求。 设计思想：通过图书馆和上网查找有关的书籍与资料，获取需要的数据，来完成所要求要设计的部分。液氨储罐是化工及炼油厂运输与储存液氨的一个常用设备，在设计液氨储罐时，要有利于成批生产，提高质量，便于互换，降低成本，提高劳动的生产率，要对容器的设计（如封头、法兰、支座、人孔、液面计等）进行 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化，且部件安装合理，除此之外还要尽量满足工艺的要求，密封性能要好。 设计特点：为了满足工艺过程的需要，必须做到如下要求： （1）强度：液氨储罐可以抵抗外力破坏能力，以保证生产安全。 （2）刚度：零部件应有抵抗外力使其变形的能力，以防止容器在使用、运输或安装的过程中发生不允许的变形。 （3）稳定性：容器或其零部件在外力作用下有维持其原型的能力，防止容器被压瘪或出现皱折。 （4）耐久性：容器有一定的抵抗介质及大气的腐蚀能力，保持一的使用年限。 （5）气密性：容器在承受压力或处理有毒介质时有可靠的气密性，提供良好的劳动环境及维持正常的操作。 （6）其他：节约材料、便于制造、运输、安装、操作、维修方便，符合有关的国家标准和行业标准等的规定。 2.主要设计参数的确定及说明 （1）.液氨贮罐的分类及选型及材料的确定 储罐的形状有圆形或球形。圆筒形储罐两端的封头有椭圆形、球形、锥形和平盖等形状。 在本设计中由于设计体积较小且工作压力较小，可采用卧式圆筒形容器，方形和矩形容器大多在很小设计体积时采用，因其承压能力较小且使用材料较多；而球形容器虽承压能力强且节省材料，但制造较难且安装内件不方便；立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏的能力较弱，故选用卧式圆筒形容器。 氨对钢材的腐蚀作用很小，但是，置于室外的液氨储罐，它的操作温度就是大气温度，它的操作压力就是操作温度对应的饱和蒸汽压。随着气温的变化，液氨储罐的操作温度和压力也随之变化，制造储罐的钢材应能承受这种变化。液氨储罐通常选择16MnR钢，它是屈服强度为350MPa级的普通低合金高强度钢，具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。 (2).设计温度和设计压力的确定 本储罐在夏季最高温度可达 ，这时液氨的饱和蒸气压为 （绝对压力）。选用16MnR制作罐体和封头，估计筒体厚度为4-6mm左右，应此许用应力[σ] =170MPa（查教材表5—3）；焊缝接头系数Ф=1.0（双面对接焊缝，100%探伤，教材表5--4）；腐蚀余量C =1mm（轻微腐蚀，教材表5--6），钢板厚度负偏差C =0.6mm（教材表5--5）。在40摄氏度下设计压力取工作压力的1～1.1倍，所以设计压力P=1.99又有筒体长为9305mm，筒体厚度可由公式核算得， ，液面计、进料管、压力表、安全阀、放空阀、人孔、排污管的公称直径确定参数参照各目的标准及筒体的公称直径确定其参数见下表 技 术 特 性 公称容积(m3) 8 公称直径Dg(mm) 1000 介 质 液氨 筒体长度L(mm) 9305 工作压力(MPa) 1.99 工作温度(0C) 40 厂 址 茂名 推荐材料 16MnR 管 口 表 编号 名称 公称直径(mm) 编号 名称 公称直径(mm) a1-2 液位计 20 e 安全阀 50 b 进料管 50 f 放空管 50 c 出料管 50 g 人孔 450 d 压力表 20 h 排污管 50             第二部分 材料及结构的选择与论证 1.材料的选择与认证 纯液氨腐蚀性很小，贮罐可选用一般钢材，但由于压力较大，可以考虑16MnR这种钢种。 16MnR钢板： 式中P—设计压力为1.99MPa；Di=1000mm; [σ] =170MPa; Ф=1.0（双面对接焊，100%无损探伤）；C =1mm 那么，代入数据得： =5.89 mm 取C =0.6mm，圆整后取δ =8mm 因此，选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。 2.结构的选择与认证 （1） 封头形式的确定 从受力与制造方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式。但缺点是深度大， 冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应 用较多的封头之一。平板封头因直径各厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。从 钢材耗用量来年：球形封头用材最少，比椭圆开封头节约，平板封头用材最多。因此，从强 度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。 （2） 人孔的选择 压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。人孔主要 由筒节、法兰、盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。选用时应综合考虑公称压力、公称 直径(人、手孔的公称压力与法兰的公称压力概念类似。公称直径则指其简节的公称直径)、 工作温度以及人、手孔的结构和材料等诸方面的因素。人孔的类型很多，选择使用上有较大 的灵活性。根据设计温度和压力表以及标准JB585-79查得人孔标准按压力为2.2MPa的等液 选取：选择碳钢水平吊盖人孔，密封压紧面采用C型，人孔筒节轴线垂直安装。 （3）法兰型式 法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。缺点是不能快速拆卸、制造成本较高。压力容器法兰分平焊法兰与对焊法兰。本设计中采用乙型平焊法兰。乙平焊法兰比甲型平焊法兰增加了百度大于筒体的短节，增加了法兰的刚度，适用于直径较大和压力较高的条件。 （4） 液面计的选择 液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，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。液面计与容器的连接型式有法兰连接、 颈部连接及嵌入连接，分别用于不同型式的液面计。液面计的选用： 1．玻璃板液面计和玻璃管液面计均适用于物料内没有结晶等堵塞固体的场合。板式液面计承压能力强，但是比较笨重、成本较高。 2．玻璃板液面计一般选易观察的透光式，只有当物料很干净时才选反射式。 3．当容器高度大于3m时，玻璃板液面计和玻璃管液面计的液面观察效果受到限制，应改用其它适用的液面计。 液氨为较干净的物料，易透光，不会出现严重的堵塞现象。所以，在此液面计选用玻璃板式PN1.6 DN15 GB9119.8-88 板式液面计用于较高压力，液面计上均设阀门，以防液面计破裂。 （5）鞍式支座的选择 容器支座有鞍座,圈座和支腿三种,用来支撑容器的重量。鞍式支座是应用最广泛的一种卧式支座。从应力分析看，承受同样载且具有同样截面几何形状和尺寸的梁采用多个支承比采用两个支承优越，因为多支承在粱内产生的应力较小。所以，从理论上说卧式容器的支座数目越多越好。但在是实际上卧式容器应尽可能设计成双支座，这是因为当支点多于两个时，各支承平面的影响如容器简体的弯曲度和局部不圆度、支座的水平度、各支座基础下沉的不均匀性、容器不同部位抗局部交形的相对刚性等等，均会影响支座反力的分市。因此采用多支座不仅体现不出理论上的优越论反而会造成容器受力不均匀程度的增加，给容器的运行安全带来不利的影响。而且，现在储罐等的支座已经标准化了，所以鞍座采用了双支座，一个S型，另外一个F型，为了充分利用封头对筒体的加强作用，支座应靠近封头，即A≤Ri ，A不大于0.2L，以便使筒体的中间部分截面与支撑部分截面的弯矩值相等或相近。