液氨储罐-课程设计

液氨储罐-课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 课 程 设 计 任 务 书 2(设计 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等): 1(原始数据 设计条件表 序号 项 目 数 值 单 位 备 注 1 名 称 液氨储罐 2 用 途 液氨储存 3 最高工作压力 2.059 MPa 由介质温度确定 4 工作温度 -20,48 ? 3 5 公称容积(V) 50 M g 6 工作压力波动情况 可不考虑 7 装量系数(φ) 0.88 V 8 工作介质 液氨(中度危害) 9 使用地点 室外 10 安装与地基要求 11 其它要求 管口表 接管代号 公称尺寸 连接尺寸标准 连接面形式 用途或名称 a DN65 HG/T20592-2009 FM 液氨进口管 b DN50 HG/T20592-2009 FM 安全阀接口 c DN500 HG/T21518-2005 FM 人 孔 d DN50 HG/T20592-2009 FM 空气进口管 e DN50 HG/T20592-2009 FM 空气出口管 f DN25 HG/T20592-2009 FM 压力表接口 g DN20 HG/T20592-2009 FM 液位计接口 h DN65 HG/T20592-2009 FM 液氨出口管 课 程 设 计 任 务 书 一 设计参数的选择 1、设计压力: 液氨在50?是的饱和蒸汽压为2.0325Mpa，由于按《压力容器安全技术监察 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 》规定，盛装液化气体无保冷设施的压力容器，其设计压力应不低于液化气50?时的饱和蒸汽压力P=2.0325Mpa，大气压Pa=0.1Mpa. 而最高工作压力指容v 器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压可取液氨容器的设计压力为最大工作压力的1.1倍。即P=(2.0325-0.1)×1.1=2.126Mpa。 2、设计温度: 设计温度系指容器在正常操作情况下，在相应设计压力下，设定受压元件的金属温度，其值不得低于元件金属可能达到的最高金属温度，对于0?以下的金属温度，则设计温度不高于元件金属可能达到的最低金属温度，容器的设计温度是指壳体的设计温度，可知器设计温度选取的依据是:其值不得低于最高金属温度或不得高于最低金属温度(0?以下) 最高工作温度为40?，则设计温度取50?。 3、主要元件材料的选择: 3.1 筒体材料的选择: 根据液氨的物性选择罐体材料，碳钢对液氨有良好的耐蚀性腐蚀率在0.1?/年以下，且又属于中压储罐，可以考虑20R和Q345R这两种钢材，综合考虑经济因素，根据GB150-1998表4-1，选用筒体材料为低合金钢Q345R(钢材标准 t为GB6654)=189Mpa。Q345R适用范围:用于介质含有少量硫化物，具有一,,, 定腐蚀性,壁厚较大()的压力容器。 ,8mm 3.2地脚螺栓的材料选择: 地脚螺栓选用符合GB/T 700规定的Q235，Q235的许用应力 ,,147MPa,,bt二、设备的结构与厚度设计 1、筒体和封头的结构设计 1.1筒体的长度计算 筒体直径一般由工艺条件决定，但是要符合压力容器的公称直径。标准椭圆型封头是中低压容器经常采用的封头形 式。封头公称直径必须与筒体的公称直径 相一致。 ,2DL,V 根据公式 i公称4 取 L/DN=4 封头结构示意图 得Di=1563mm,圆整得Di=1600mm. Di,2由得2(H,h) D1600i h,H,,425,,25mm44 查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.1 EHA椭圆形封头内表面积、容积，如下表1: 表1:EHA椭圆形封头内表面积、容积 32公称直径DN /mm 总深度H /mm / 容积mV内表面积A/ m封 1600 425 2.9007 0.5864 V,,22由，充装系数为0.88，得即VDLV,，，2,DL，2Vii封封0.8844 12,2 ,，1.6，L，2，0.58640.884 计算得L=5.3877，圆整得L=6m。 L6,,3.8(在3~6之间) 1.6Di ,,22,DL，2V,，，6，2，0.5864,13.2304由 i封V1.6实44 ,13.2304,12VV实公称,,1%,5% 12V公称 得符合要求。 2、筒体厚度的设计 P2.1计算压力 c 计算压力是指在相应的设计温度下，用以确定组件最危险截面厚度的压力，其中包括液柱静压力。通常情况下，计算压力等于设计压力与液柱静压力之和， 设计时，可忽略不计。 当组件所承受的液柱静压力小于5% 液柱静压力:,gh,562.871，9.8，1600,0.0088Mpa 0.0088,gh因为,,0.0056,0.41%,5%，故液柱静压力可以忽略。 2.16p设 P则计算压力与设计压力相等，即=2.16 Mpa c 2.2圆筒厚度 ,,1.0该容器需100%探伤，所以取其焊接系数为。 圆筒的厚度在16~36mm范围内，查GB150-1998中表4-1，可得:在设计温 t,,345MPa度下，屈服极限强度， 许用应力 ,,50:C,,189Mpas 利用中径公式， PD2.16，1600ci,C,0C,,,9.2mm计算厚度: 取.3 =2 12,,,,2t,P2，189，1.0,2.16c ,,,，C，C,11.2mm筒体的设计厚度 d21 ,n,,，C,11.2，0.3,11.5mm名义厚度d1 圆整到14mm ,e,,,C,C,11.7mm筒体的有效厚度 n12 2.3封头厚度的计算 查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1，得公称直径 Dn,Di,1600mm Di选用标准椭圆形封头,型号代号为EHA，则 ，根据GB150-1998中椭2,2hi圆形封头计算中式7-1计算: pD2.16,pa，1600ci,,,,9.17mm圆整得 ,,10mmt2，189，1.0,0.5，2.16,,2,,,0.5pc 腐蚀裕度C2=2mm，设计厚度δd=δ+C2=14+2=16mm. 对于Q345R,钢板负偏差C1=0,取名义厚度 ,，C,16.3mm1,,nd 有效厚度 ,,C,C,14.3mm12,,ne 由于筒体的名义厚度与封头的名义厚度相近，所以可以统一去名义厚度为 。 ,14mm,n 选择封头的数据:DN=1600mm 曲面高=425mm 直边高=25mm 内表面hh10 23积=2.9007,容积=0.5864m 名义厚度δn=14mm 质量=315kg。 m 3、水压试验 ,[],1.25,1.25，2.16,2.7Mpa 由 PtPCT,[] δe=11.7mm，Di=1600mm,σb=345Mpa, 得 ,(Di，e)2.7(1600，11.7)PT,,185.963Mpa,0.9,,0.9，345,310.5Mpa b2e2，11.7, 即筒体符合水压试验。 三、开孔补强设计 1、人孔的选用 根据HG/T 21518-2005《回转盖带颈对焊法兰人孔》，查表3-3尺寸表，选用凹凸面的法兰，其明细尺寸见下表: 表7 人孔尺寸表 单位:mm D 610 42 30 密封面凹凸面bd 10 MFM 型式 10 550 48 16 公称压螺柱通丝 Db 12 力PN MPa 400 280 A 332 32 公称直螺母数量 H 1 径DN 115 B 150 426×12 螺柱尺寸 M30×160 ds，H w2 d 400 b 44 L 100 203 总质量kg 根据GB150中8.3，当设计压力小于或等于2.5MPa时，在壳体上开孔，两 相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于89mm 时，接管厚度满足要求，不另行补强，故该储罐中只有DN=400mm的 人孔需要 补强。 2补强设计 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 判别 按HG/T 21518-2005,选用回转盖带颈对焊法兰人孔。 开孔直径d=di+2c=408+2×2.3=412.6mm D1600i d,412.6mm,,,800mm22 故可以采用等面积法进行开孔补强计算。 t接管材料选用Q345R，其许用应力 ,,,,189MPa A=d2(1),,,，,etf根据GB150-1998中式8-1， r其中:壳体开孔处的计算厚 ,,9.2mm ,,,,C,C,9,2.3,6.7mm接管的有效厚度 etnt12 强度削弱系数fr=0.65 所以开孔所需补强面积为 2 A,d,，2,,(1,f),412.6，9.2，2，9.2，6.7，0.335,3839.068mm,et 2有效补强范围 12.2.1有效宽度B的确定 按GB150中式8-7，得: B1=2d=2×412.6=825.2mm B2,d，2,，2,,412.6，2，14，2，9,458.6mmnnt 取最大B=825.2mm 12.2.2有效高度的确定 h(1)外侧有效高度的确定 1 根据GB150中式8-8，得: ' h,d,,412.6，9,60.9mmnt1 h,1651 取最小 h(2)内侧有效高度的确定 2 根据GB150-1998中式8-9，得: h''0,hhh,,min(','')0，， h,d,,412.6，9,60.9mm22222nt 3 有效补强面积 根据GB150中式8-10 ~ 式8-13，分别计算如下: AAAA,，， e123 A3.1 筒体多余面积 1 A,B,d,,2,1,f，，，，，，，，,,,,,1eete, 2，，，，，，,825.5,412.611.7,9.2,2，6.79.7,9.2，0.335,1029.155mm 3.2接管的多余面积 PcDi2.059，408,,,,3.444mm接管厚度: t,,2[],0.5Pc2，123,0.5，2.059 A,2h,f，2h,Cf，，，，,,,2122ett,et, 2，，,2，60.96.7,3.444，0.65，0,257.777mm3.3焊缝金属截面积 焊角取6.0mm 122 Amm,，，,623632 4补强面积 2 A,A，A，A,1029.155，257.777，36,1322.932mme123 A,A,3376mm因为，所以开孔需另行补强 e 2所需另行补强面积: A,A,A,3839.1,1322.932,2516.168mme4 补强圈设计:根据DN500取补强圈外径D’=680mm 。因为B>D’，所以在有效 +4=430mm 补强范围。补强圈内径d’=426 A2516.168‘4补强圈厚度:圆整取名义厚度为14mm。 ,,,,10.06mm''D,d680,430 四、鞍座选型和结构设计 1、 鞍座选型 ,该卧式容器采用双鞍式支座材料选用Q235-A.F，其许用应力[]=140 sa 3,,查得Q345R密度7900Kg/m 筒体总质量M=m1+m2+m3+m4 式中:m1筒体质量 ，m2封头质量，m3液氨质量，m4附件质量 m,,(，)L,,,3.14，(1.6，0.014)，9，0.014，7856Kg,5012.72kg1n,Din m,2，315kg,630kg 2 3m,,,V,0.88，19.2592，665kg/,11270.48kg 液氨3m m4为人孔及其它附件质量，总共估取300kg ，，G,mg,5012.72，630，11270.48，300,17213.2kg 总 每个鞍座承受的压力 F,G/2,172/2,86KN 2007，标准尺寸为:DN=2100mm,许用载荷400KN,包角?选鞍座JB/T4712.1- 120?，带垫板，A型。 由公称直径，查《压力容器与化工设备实用 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 》得 DN 1600 10 390 公称直腹板 ,b 24 径 垫板 Q/kN 275 255 8 允许载l, 34 荷 筋板 h 250 170 e 70 鞍座高b 2 度 1120 240 960 螺栓间距 lbl 123 200 8 D/l 24/40 螺孔/孔b, 13底板 M20 长/螺纹 12 1870 Kg 116 垫板 弧长 鞍座质, 1 量 2 鞍座位置的确定 双鞍座卧式容器的受力状态可简化为受均布载荷的外伸梁， 由材料力学知，当外伸长度A=0.207L时，跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，从而使上述两截面上保持等强度，所以一般近似取,其中L取两封A,0.2L头切线间距离，A为鞍座中心线至封头切线间距离。考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩，通常取尺寸A不超过0.2L值，为此中国现行标准JB 4731《钢制卧式容器》规定A?0.2L=0.2(L+2h)，A最大不超过0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。则可以取鞍座间距4350mm 由标准椭圆封头h=25mm A,0.2(L，2h),0.2(6000，2，25),1210mm故 鞍座的安装位置如图3所示: 图3-10鞍座 此外，由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局部的加强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。因此，JB 4731还规定当满足A?0.2L时，最好使A?0.5R m ,80014n(R),即 ,R，R,，,607mmmim222 A,0.5R,0.5，607,303.5mm，则可取A=303.5mm m 综上有:A=303.5mm(A为封头切线至封头焊缝间距离，L为筒体和两封头的总长) 五、接管，法兰，垫片和螺栓的选择 5.1、接管和法兰 液氨储罐液面计接口、人孔、压力表孔、空气进口、安全阀接孔、放空口、温度计口、液体进口、液体出口、排污口。根据各接口的大小选择相对应的法兰及垫片。 接管和法兰布置如图3所示，法兰简图如图所示: 查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表8.2 3-1 PN10带颈对焊钢制管法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸。 查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中附录D中表D-3PN10法兰的质量,得各法兰的质量。 查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表3.2.2，法兰的密封面均采用MFM (凹凸面密封) 表4:接管和法兰尺寸 序名称 公称钢管外法兰螺栓螺栓孔螺栓螺栓法兰法兰法兰质量 号 直径径法兰外径孔中直径L 孔数Th 厚度高度H DN 焊端外D 心圆量nC 径 直径(个) K a 液氨进80 89 195 160 18 8 M16 22 55 9.38 口管 b 安全阀25 32 115 85 14 4 M12 16 38 2.36 接口 c 人 孔 400 426 610 550 32 16 M30 40 240 203 d 排污管 25 32 115 85 14 4 M12 16 38 2.36 e 放空管 25 32 115 85 14 4 M12 16 38 2.36 f 压力表25 32 115 85 14 4 M12 16 38 2.36 接口 g 液位计25 32 115 85 14 4 M12 16 38 2.36 接口 h 液氨出80 89 195 160 18 8 M16 22 55 9.38 口管 5.2 垫片 查HG/T 20609-2009《钢制管法兰用金属包覆垫片》表4.0.1得: 表5 垫片尺寸表 符号 管口名称 公称直径 内径D1 外径D2 液氨进口管 80 a 89 120 安全阀接口 25 b 32 57 人 孔 400 c 400 480 排污口 25 d 32 57 放空管 25 e 32 57 压力表接口 25 f 32 57 液位计接口 25 g 32 57 液氨出口管 80 h 89 120 注:1:包覆金属材料为纯铝板，标准为GB/T 3880，代号为L3。 2:垫片厚度均为3mm。 5.3 螺栓(螺柱)的选择 查HG/T 20613-2009 《钢制管法兰用紧固件》中表5.0.7-9和附录中表A.0.1,得螺柱的长度和平垫圈尺寸: 表6 螺栓 紧固件用平垫圈 mm h 公称直径 螺纹 螺柱长 dd 12 16 M16 a 65 16 20 1.5 12 M12 b 50 12 15 1.5 32 M32 c 155 32 40 1.5 12 M12 d 50 12 15 1.5 12 M12 e 50 12 15 1.5 12 M12 f 50 12 15 1.5 12 M12 g 50 12 15 1.5 16 M16 h 65 16 20 1.5 六、液面计的选用 选择长度为1700mm液氨储罐常用玻璃液面计，由储罐的公称直径2000mm ,的液面计。查相关标准采用DAI/DAII玻璃管液位计，液氨用液位计，以下是该液面计附图: 图3-8 七、安全阀的选用 液氨:A44H-160对于高压容器和安全泄放量达的中低压容器，最好采用全启式安全阀，考虑泄放的介质质量是否易燃、有毒、污染环境，确定采用封闭式安全阀。所以选用弹簧封闭全启式(带扳手)安全阀。 图3-9安全阀 八、垫片及螺栓的选择 表3.1——垫片凹凸面用MFM型(mm) 公称通径 垫片内径 垫片外径 垫片厚度 20 27 50 1.5 1.5 80 89 120 1.5 100 115 149 500 530 560 3 九、焊接接头的设计 采用Y型对接接头和手工电弧焊，综合考虑材料选用Q345R. 焊条类型:E5018 ——铁粉低氢钾型 图3-11 Y型坡口 筒体和封头的焊接:δ=6~20 α=60~70 b=0~2 p=2~3 图3-12带补强圈焊接接头结构 b,接管与筒体的焊接:β=50?+5? ,30??2? b=2+0.5 ,5?1 1212 ,,,KK,δt =,?8, k,0.7 ccc112 十、校核 1) SW—6软件介绍 SW-6是一款过程设备设计软件，容易上手，在使用过程中只需输入部分参数即可得出设备在一般情况下的运行安全状况，与ANASY在静载荷处理部分有突出的优势。其中包含了U型管换热器，浮头式换热器，固定管板式换热器，填函式换热器，塔器，卧式容器，非圆形容器，高压设备，立式容器，球罐，我所使用的卧式容器软件中，校核了筒体，封头，支座，鞍座，各种法兰和开孔开孔补强。 十一、结束语 三个星期的实习让我学到了很多东西，有老师和同学的帮助我才顺利完成了课程设计，感谢他们对我的帮助。让我懂得了不光是学习书本知识，为人处事也很重要。希望自己以后走的越来越远～