第5章环境工程设备设计实例

第五章第五章 容器设计实例容器设计实例【设计依据设计依据】设计一】设计一卧式液氨贮罐卧式液氨贮罐。工艺尺。工艺尺寸：贮罐寸：贮罐内径内径D Di i=2600mm=2600mm，贮罐，贮罐圆筒长度圆筒长度( (不包括封头不包括封头) ) L L4800mm4800mm。 使用地点：天津。使用地点：天津。【解】先进行结构设计【解】先进行结构设计1. 1.钢板材料的选择钢板材料的选择 本贮罐接触介质为液氨，中度腐蚀。本贮罐接触介质为液氨，中度腐蚀。 设计压力设计压力: :夏季最高温度可达夏季最高温度可达4040，氨饱和蒸气压，氨饱和蒸气压为为1.455MPa1.455MPa（表压（表压) )故取故取p=1.1p=1.11.455=1.6MPa (1.455=1.6MPa (表压表压) )； 可选用一般合金容器钢板可选用一般合金容器钢板16MnR16MnR制作罐体和封头。制作罐体和封头。 由附录由附录1 1查得许用应力查得许用应力=170MPa=170MPa。2.2.罐体壁厚设计罐体壁厚设计 直径较大，采用双面对接焊，直径较大，采用双面对接焊，100100探伤，焊接接头系数探伤，焊接接头系数 =1.0=1.0（1 1）计算壁厚）计算壁厚ppDtic 2mmppDtic3 .126 . 10 . 1170226006 . 1 2（2 2）双面中度腐蚀，取腐蚀裕量）双面中度腐蚀，取腐蚀裕量C C2 2=2mm=2mmmmCcd3 .140 . 23 .122设计壁厚设计壁厚（3 3）由由d d=14.3mm=14.3mm查表（查表（P88P88）得钢）得钢板的负偏差板的负偏差C C1 1=0.8mm=0.8mm。由由d d+C+C1 1=14.3+0.8=15.1mm=14.3+0.8=15.1mm，向大处圆，向大处圆整为钢板系列厚度（整为钢板系列厚度（P24P24）为）为16mm,16mm,因此，选钢板时的名义壁厚为因此，选钢板时的名义壁厚为n n=16mm=16mm2.2.罐体壁厚设计罐体壁厚设计 3 3封头壁厚设计封头壁厚设计采用标准椭圆形封头。采用标准椭圆形封头。选用钢板与筒体相同。选用钢板与筒体相同。即由即由n n16mm16mm厚厚16MnR16MnR钢板制作。钢板制作。4 4鞍座鞍座 先粗略计算鞍座负荷。先粗略计算鞍座负荷。 贮罐总质量：贮罐总质量：mm=mm1 1+ +mm2 2+ +mm3 3+ +mm4 4 式中式中 : : mm1 1- -罐体质量；罐体质量； mm2 2- -封头质量；封头质量； mm3 3- -液氨质量；液氨质量； mm4 4- -附件质量。附件质量。4 4鞍座鞍座 （1 1）罐体质量）罐体质量mm1 1 ：筒节：筒节DNDN=2600mm=2600mm， L4800mm， n n=16mm=16mm，单位长度圆筒质量单位长度圆筒质量q q1 1=1030Kg/m=1030Kg/m（附录（附录1515），）， mm1 1=q q1 1L L=1030=10304.8=4944(Kg) 4.8=4944(Kg) （2 2）封头质量）封头质量mm2 2 ：椭圆形封头：椭圆形封头DNDN=2600mm=2600mm， n n=16mm=16mm，直边，直边h h=40mm =40mm ，单个封头质量单个封头质量q q2 2=975Kg=975Kg（P294P294）mm2 2=2=2q q2 2=2=2975=1950(Kg)975=1950(Kg) （3 3）氨水质量）氨水质量mm3 3 mm3 3=V V ，氨水密度，氨水密度=1000kg/m=1000kg/m3 3, , 总容积总容积V V=V V封封+ +V V筒筒由附录由附录1515查得查得V V筒筒=5.309=5.3094.8=25.48m4.8=25.48m3 3单个封头的容积为单个封头的容积为2.51m2.51m3 3V=2.51V=2.512+25.48=30.5m2+25.48=30.5m3 3 mm3 31000100030.5=30500 Kg 30.5=30500 Kg 4 4鞍座鞍座 （4 4）附件质量）附件质量mm4 4人孔约人孔约200Kg200Kg，其它接管质量总和按，其它接管质量总和按300Kg300Kg计计，mm4 4=200+300=500Kg =200+300=500Kg 设备总质量设备总质量mm=mm1 1+ +mm2 2+ +mm3 3+ +mm4 4=4944+1950+30500+500=37894=38 t =4944+1950+30500+500=37894=38 t 4 4鞍座鞍座 采用采用2 2个鞍座支承，每个鞍座约承受的负荷为个鞍座支承，每个鞍座约承受的负荷为Q=mg/2=38Q=mg/2=3810/2=190KN10/2=190KN，查鞍座标准确定鞍座型号查鞍座标准确定鞍座型号4 4鞍座鞍座 选用选用JBJBT4712.1-2007,T4712.1-2007,鞍座鞍座 A2600A2600一一 F F或或JBJBT4712.1-2007,T4712.1-2007,鞍座鞍座 A2600A2600一一 S S 即轻型带垫板，包角为即轻型带垫板，包角为120120的鞍座形式，自行的鞍座形式，自行焊制。焊制。鞍座的位置鞍座的位置：(p105)(p105)A=0.25D=0.25A=0.25D=0.252600=650mm2600=650mm两个鞍座对称焊接两个鞍座对称焊接4 4鞍座鞍座 5.5.人孔人孔因工作条件为常温及最高工作压力因工作条件为常温及最高工作压力1.6MPa1.6MPa，按公称压力，按公称压力1.6MPa1.6MPa的等级选取人孔。的等级选取人孔。考虑人孔盖直径较大较重，所以选取水平吊盖人孔。考虑人孔盖直径较大较重，所以选取水平吊盖人孔。 查人孔标准查人孔标准HG21523-95HG21523-95 选取：选取： 人孔人孔RF RF （A AG G）450-1.6450-1.6 HG21523-95 HG21523-95 RF RF指突面密封，指突面密封，指接管与法兰的材料为指接管与法兰的材料为16MnR 16MnR ，A AG G是指用普通石棉橡胶板垫片，是指用普通石棉橡胶板垫片，450-1.6450-1.6是指公称直径为是指公称直径为450mm450mm、公称压力为、公称压力为1.6 MPa1.6 MPa。6 6人孔补强确定人孔补强确定人孔筒节公称直径人孔筒节公称直径dNdN450mm450mm，外径，外径d dW W=480mm=480mm壁厚壁厚S S10mm10mm。由附录。由附录1414查得：补强圈外径查得：补强圈外径D Do o=760mm=760mm，内，内径径D Di i=485mm=485mm。按照补强原则：补强圈断面金属面积应大于等于开孔减少截按照补强原则：补强圈断面金属面积应大于等于开孔减少截面积。由此得补强圈的厚度面积。由此得补强圈的厚度故补强圈厚度取故补强圈厚度取28mm28mm。mmDDCdiow2848576016) 12480(2补6 6人孔补强确定人孔补强确定所以取补强圈外径所以取补强圈外径D Do o=840mm=840mm，即，即dNdN500mm500mm的外径。的外径。按照补强原则：补强圈断面金属面积应大于等于开孔减少截按照补强原则：补强圈断面金属面积应大于等于开孔减少截面积。由此得补强圈的厚度面积。由此得补强圈的厚度故补强圈厚度取故补强圈厚度取22mm1.522mm1.528mm1.5n n=24mm=24mm，不符合要求，不符合要求(p115)(p115)，7 7接口管接口管(1) (1) 液氨进料管：液氨进料管：查法兰标准查法兰标准HG20592HG20592用用 57575mm5mm无缝钢管，一端切成无缝钢管，一端切成4545。配用具有突面密封的平焊管法兰，配用具有突面密封的平焊管法兰，法兰标记：法兰标记：HG20592 HG20592 法兰法兰SO50-1.6 RF 16MnRSO50-1.6 RF 16MnR。 壳体名义壁厚壳体名义壁厚 n n16mm12mm16mm12mm，接管公称直径小于，接管公称直径小于80mm80mm，不用补强不用补强(p118)(p118)。 (2)(2)液氨出料管：液氨出料管：可拆压出管可拆压出管 25253mm3mm，用，用法兰套在接口管法兰套在接口管 38383.5mm3.5mm内。内。罐体接口管法兰：罐体接口管法兰：HG20592 HG20592 法兰法兰SO32-1.6 RF 16MnRSO32-1.6 RF 16MnR。连接法兰取与连接法兰取与HG20592 HG20592 法兰法兰SO32-1.6 RF 16MnRSO32-1.6 RF 16MnR相同，但内径为相同，但内径为25mm25mm。 液氨压出管端部法兰液氨压出管端部法兰( (与氨输送管相连与氨输送管相连) )用用HG20592 HG20592 法兰法兰SO20-1.6 RF 16MnRSO20-1.6 RF 16MnR。压出管伸入贮罐压出管伸入贮罐2.5m2.5m。都不必补强都不必补强(p118) (p118) 。(3)(3)排污管：排污管：贮罐右端最底部安设排污管，贮罐右端最底部安设排污管，钢管采用钢管采用57575mm5mm， 管端焊有一与截止阀管端焊有一与截止阀(P194)J41W-16(P194)J41W-16相配相配的管法兰：的管法兰：HG20592 HG20592 法兰法兰SO50-1.6 RF 16MnRSO50-1.6 RF 16MnR。(4)(4)液面计接管液面计接管本贮罐采用两支玻璃管液面计本贮罐采用两支玻璃管液面计BIW PN1.6，L1000mm，HG5-227-80 即即P115P115图图2-57(a)2-57(a)的形式。的形式。与液面计相配的接管采用与液面计相配的接管采用 18183mm3mm，不必补强。，不必补强。管法兰为管法兰为HG20592 HG20592 法兰法兰SO15-1.6 RF 16MnRSO15-1.6 RF 16MnR。(5)(5)放空管接管放空管接管钢管用钢管用 32323.5mm3.5mm无缝钢管。无缝钢管。法兰：法兰：HG20592 HG20592 法兰法兰SO25-1.6 RF 16MnRSO25-1.6 RF 16MnR。(6)(6)安全阀接管安全阀接管 安全阀接管尺寸由安全阀泄放量决定。安全阀接管尺寸由安全阀泄放量决定。本贮罐选用本贮罐选用 32323.5mm3.5mm的无缝钢管，的无缝钢管，法兰：法兰：HG20592 HG20592 法兰法兰 SO25-1.6 RF 16MnRSO25-1.6 RF 16MnR。都不必补强都不必补强(p118) (p118) 。8 8设备总装配图设备总装配图在设备总装配图上应包括贮罐的在设备总装配图上应包括贮罐的总装配图样总装配图样，技技术要求术要求，技术特性表技术特性表，接管表接管表，零部件明细表零部件明细表（包括各零部件的名称、规格、尺寸、材料等，（包括各零部件的名称、规格、尺寸、材料等，式样见式样见P266P266） 。图中要标出主要技术尺寸、焊图中要标出主要技术尺寸、焊接位置尺寸、装配尺寸、总体尺寸等。接位置尺寸、装配尺寸、总体尺寸等。对于一个对于一个主视图不能完全表达的，还要给出侧视图、俯视主视图不能完全表达的，还要给出侧视图、俯视图、局部视图等。图、局部视图等。液氨贮罐装配图液氨贮罐装配图（明细表略）（明细表略）技术要求技术要求1 1本设备按本设备按GBl50-1998GBl50-1998钢制压力容器钢制压力容器进行制造、试验进行制造、试验和验收。和验收。 2 2焊接材料，对接焊接接头型式及尺寸可按焊接材料，对接焊接接头型式及尺寸可按GB985-80GB985-80中中规定规定( (设计焊接接头系数设计焊接接头系数j j1.0) 1.0) 。3 3焊接采用电弧焊，焊条型号为焊接采用电弧焊，焊条型号为E4303 E4303 。4 4壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为100100 5 5设备制造完毕后，以设备制造完毕后，以2MPa2MPa表压进行水压试验表压进行水压试验 。6 6管口方位按接管表。管口方位按接管表。技技 术术 特特 性性 表表名名 称称指指 标标设计压力设计压力1.6MPa1.6MPa工作温度工作温度4040物料名称物料名称液氨液氨容积容积30.52m30.52m3 3 接接 管管 表表代号代号连接法兰标准连接法兰标准密封面形式密封面形式 用途用途a a1-21-2HG20592 SO15-1.6 RFHG20592 SO15-1.6 RF突面突面液面计接口管液面计接口管b b1-21-2HG20592 SO15-1.6 RFHG20592 SO15-1.6 RF突面突面液面计接口管液面计接口管c cHG20592 SO450-1.6 HG20592 SO450-1.6 RFRF突面突面人孔人孔d dHG20592 SO32-1.6 RFHG20592 SO32-1.6 RF突面突面出料口出料口e eHG20592 SO50-1.6 RFHG20592 SO50-1.6 RF突面突面进料口进料口f fHG20592 SO25-1.6 RFHG20592 SO25-1.6 RF突面突面安全阀接口管安全阀接口管g gHG20592 SO25-1.6 RFHG20592 SO25-1.6 RF突面突面放空口放空口h hHG20592 SO50-1.6 RFHG20592 SO50-1.6 RF突面突面排污口排污口