卧式液氨储罐设计

液氨储罐设计说明书 z 、.前言本说明书为?31m3 液氨储罐设计说明书?。 本文采用分析设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备构造设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、 封头、 鞍座、 人孔、 接收进展设计， 然后采用 1SW6-1998对其进展强度校核，最后形成合理的设计方案。目录附：设计任务书 .2第一章绪论 .3一设计任务 .3二设计思想 .3三设计特点 .3第二章材料及构造的选择与论证3一材料选择 .3二构造选择与论证 .3第三章设计计算5一计算筒体的壁厚 .5二计算封头的壁厚 .6三水压试验及强度校核 .6四选择人孔并核算开孔补强 .7五核算承载能力并选择鞍座 .9六选择液面计 .9七选择压力计 .10八选配工艺接收 .10第四章设计汇总 .11第五章完毕语 .12第六章参考文献 13第一章绪论一设计任务：针对化工厂中常见的液氨储罐， 完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，绘制总装配图和零件图，并编写设计说明书。二设计思想：综合运用所学的机械根底课程知识， 本着认真负责的态度， 对储罐进展设计。 在设计过程中综合考虑了经济性， 实用性， 平安可靠性。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准， 这样让设计有章可循，并考虑到构造方面的要求，合理地进展设计。三设计特点 ：容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍了液罐的的筒体、 封头的设计计算， 低压通用零部件的选用。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准， 这样让设计有章可循，并考虑到构造方面的要求，合理地进展设计。第二章材料及构造的选择与论证一材料选择：纯液氨腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,但由于压力较大,可以考虑20R、16MnR这两种钢种。如果纯粹从技术角度看，建议选用 20R类的低碳钢板， 16MnR 钢板的价格虽比 20R 贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价， 16MnR 钢板为比拟经济，且16MnR 机械加工性能、强度和塑性指标都比拟号，所以在此选择 16MnR 钢板作为制造筒体和封头材料。二构造选择与论证：1.封头的选择：从受力与制造方面分析来看，球形封头是最理想的构造形式。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 XX 头节约，平板封头用材最 多。因此，从强度、构造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。公称直径那么指其简节的公称直 径）、工作温度以及人、手孔的构造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， 其尺寸大小及位置以设备内 件安装和工人进出方便为原那么。通常可以根据操作需要 ,在这考虑 到人孔盖直径较大较重, 可选择回转盖对焊法兰人孔。3 .法兰的选择：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、制造本钱较高。压力容器法兰分平焊法兰与对焊法兰。平焊法兰又分为甲型与乙型两种。甲型平焊法兰有PN0.25 MPa 0.6MPa 1.0 MPa1.6 MPa 在较小范围内DN300 mm 2000 mm适用 温度范围为-20C300c。乙型平久?法兰用于 PN0.25 MPa 1.6 MPa 压力等级中较大的直径范围，适用的全部直径范围为DN300 mm3000 mm,适用温度范围为-20C350C。对焊法兰具有厚度更大的 颈，进一步增大了刚性。用于更高压力的范围PN0.6 MPa-6.4MPH 适用温度范围为-20C45C。法兰设计优化原那么：法兰设计应使 各项应力分别接近材料许用应力值， 即构造材料在各个方向的强度都 得到较充分的发挥。法兰设计时，须注意以下二点：管法兰、钢制管法兰、垫片、紧固件设计参照原化学工业部于1997年公布的?钢制管法兰、垫片、紧固件制准HG20592HG20635-199Z的规定。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。 在中低压容器中常用前两种。 玻璃板液面计有透光式和反射式两种构造，其适用温度一般在0250C。但透光式适用工作压力较反 射式高。玻璃管液面计适用工作压力小于 1.6MPa介质温度在0 250的范围。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，但是比拟笨重、本钱较高。 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，所以在此选用玻璃管液面计。4.鞍座的选择：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、 各支座根底下沉的不均匀性、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布。 因此采用多支座不仅表达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， 给容器的运行平安带来不利的影响。 所以一台 卧式容器支座一般情况不宜多于二个。在此选择鞍式双支座，一个 S型，一个F型。第三章设计计算一计算筒体的壁厚：因为液氨的储量为31m3,按原化工部1985年公布实施的有关贮罐尺寸和质量的行业标准?卧式椭圆形封头贮罐系列?HG5-1580-85 ,取 Di=2700mmPc一设计压力储罐的最高工作温度为40C ,此时氨的饱和蒸汽压为 1.55MPa ，取此压强的 1.10倍作为设计压力，故 Pc 1.10 1.55 1.705MPa在操作温度-540c的范围内，估计筒体壁厚大约为 16mm,在？ 常用容器钢板管许用应力表？中按设计温度40C,板厚616mm 间插值取得 t 200.75MPa焊接接头采用 V 坡口双面焊接,采用全部无损检测,其焊接接头系数由焊接接头系数表查得 =1.00钢板负偏差由保冈板厚度负偏差表？查彳C C1=0.8 mm;液氨为轻微 腐蚀，腐蚀裕量由(壳体、封头腐蚀裕量表)查得C2=2 mm。液氨储罐是内压薄壁容器，按公式计算筒体的设计厚度为：Pc Di2TTPcC21.705 27002 200.75 1.002 13.515mm考虑到钢板负偏差，所以筒体厚度应再加上 G,即13.515+0.8=14.315根据钢板的厚度规格，查 保冈板的常用厚度表？，圆整为Sn=16mm二计算封头的壁厚：采用标准椭圆形封头，各参数与筒体一样。封头的设计厚度 dPct DiC21.705 27002 13.515mm2 Pc2 200.75 1.00考虑到钢板负偏差，所以封头厚度应再加上G ,即 12.515+0.8=14.315 mm根据钢板的厚度规格，查 伟冈板的常用厚度表？，圆整为1=16mm,可见跟筒体等厚。三水压试验及强度校核：先按公式确定水压试验时的压力Pt为：Pt 1.25PcR 1.25 1.705 2.13MPa F； Pc 0.10 1.705 0.10 1.805MPa选取两者中压力较大值作为水压试验压力，即取 P 2.13MPa, 水压试验时的应力为t D 23 2700 (16 0.8 2) 218.91MPa2 e2 (16 0.8 2) 1345MPa查表得厚度为16mm的16MnR钢板的钢材屈服极限 故在常温水压试验时的许用应力为0.9 s 0.9 345 310.5MPa故t 0.9 s因此满足水压试验要求四选择人孔弁核算开孔补强:根据储罐是在常温下及最高工作压力为1.705 MPa的条件下工作，人孔的标准按公称压力为2.5 MPa等级选取，考虑到人孔盖直径较大 较重,应选用水平吊盖人孔(GH21524-2004)公称直径450mm,突面法 兰密封面。该人孔标记为：人孔 RF IV (A - G)450-2.5 GH21524-2004另外，还要考虑人孔补强，确定补强圈尺寸，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 内径为di 450mm，壁厚m =10mm查表得人孔的筒体尺寸为480X 10,由标准查得补强圈尺寸为：内径D =484外径Do=760开孔补强的有关计算参数如下：1 .筒体的计算壁厚：2 tPc11.515mm1.705 27002 200.75 1 1.7052 .计算开孔所需补强的面积A:开孔直径：d di 2C 450 2 (0.8 1) 453.6mm补强的面积：A d 453.6 11.515 5223.204mm23 .有效宽度：B 2 d 2 453.6 907.2mmB d 2 n 2 m 453.6 2 16 2 10 505.6mm取最大值B=907.2mm4 .有效高度：外侧高度 h1.,d m 453.6 10 67.35mm或 接管实际外伸高度250mm两者取较小值h1 67.35mm内侧高度 h2dm. 453.6 10 67.35mm或h2接管实际内伸高度 0mm两者取较小值h2 0mm5 .筒体多余面积Ai：筒体有效厚度：e n C 16 1.8 14.2mm选择与筒体一样的材料16MnR进展补偿，故fr=1,所以A (B d)( e ) 2 m( e )(1 f )(907.2 453.6)(14.2 11.515)1217.916mm22 10 (14.2 11.515)(1 1)6.接收多余金属的截面积 A2：接收计算厚度 tPc d1.705 453.61.93mm2 Pc2 200.75 1 1.705A 2 h1( et t)f 2 h2( et C2)f2 %( m Ct)f 02 67.35 (10 1.8 1.93)2844.569 mm7 .补强区内焊缝截面积A3：12A32 - 10 10 100mm28 .有效补强面积Ae:Ae_ _ 2A1 A2 A3 1217.916 844.569 100 2162.485mm因为AeA,所以需要补强9 .所需补强截面积A4： _2A A Ae 5223.204 2162.485 3060.719mm10.补强圈厚度：补强圈内径Di 484,外径Do760A 3060.7194- 11.09mmDo Di 760 484考虑钢板负偏差并圆整，实取补强厚度 12mm,补强材料与壳体 材料一样，制造时为便于备材，且补强圈耗材也不多，设计时可采 用与壳体一样的板厚，即取16mm五核算承载能力弁选择鞍座：详细D=W=G 图=纸:1爸爸五四0六宾瘠漫科储罐的总容积V 2V2 LV1 2 2.8055 4.5 5.73 31.396m3故水压试验时罐内水重W2 31396Kg3. 其他附件质量W3:人孔质量约为200Kg,其他接收总和按350Kg计4. 设备总质量W:W W1 W2 W3 9270 31396 550 41216Kg查?压力容器设计手册?得，公称直径为2800，高度H=250 的 A 型鞍座单个允许载荷447kN403.9168Kn故其承载能力足够。标记为：支座 Dg2008 A /T 4712-1992六选择液面计：液氨储罐常用玻璃液面计, 由储罐公称直径2700 选择长度为2000mm 液面计二支，体材料（针形阀）为碳钢,体温型 , 液面计接收为无缝钢管，液面计相配的接口管尺寸为：32 3.5mm平焊管法兰 HG5010-58 Pg16Dg25 液面计标记为：玻璃管液面计AIDL-1200 HG5-227-80七选择压力计：量程装在锅炉、压力容器上的压力表，其最大量程表盘上刻度极限值 应与设备的工作压力相适应。 压力表的量程一般为设备工作压力的1.53倍，最好取2倍。假设选用的压力表量程过大，由于同样精度的压力表， 量程越大， 允许误差的绝对值和肉眼观察的偏差就越大，那么会影响压力读数的准确性；反之，假设选用的压力表量程过小， 设备的工作压力等于或接近压力表的刻度极限， 那么会使压力表中的弹性元件长期处于最大的变形状态， 易产生永久变形， 引起压力表的误差增大和使用寿命降低。另外，压力表的量程过小，万一超压运行，指针越过最大量程接近零位，而使操作人员产生错觉，造成更大的事故。因此，压力表的使用压力范围，应不超过刻度极限的60 70%。测量精度压力表的精度是以允许误差占表盘刻度极限值的百分数来表示的。精度等级一般都标在表盘上，选用压力表时，应根据设备的压力等级和实际工作需要来确定精度。额定蒸汽压力小于2.45MPa的锅炉和低压容器所用的压力表，其精度不应低于2.5级；额定蒸汽压力大于2.45MPa的锅炉和中、高压容器的压力表，精度不 应低于1.5级。表盘直径为了使操作人员能准确地看清压力值，压力表的表盘直径不应过小。 在一般情况下， 锅炉和压力容器所用压力表的表盘直径不应小于100mm,如果压力表装得较高或离岗位较远， 表盘直径还应增大。考虑到液氨有一定腐蚀性，所以综合考虑选用隔膜压力表技术指 标为：精度等级：（1.6）公称直径：50接头螺纹：1.5G1测量范围：02.4MPa八选配工艺接收：本储罐设有如下接口管1液氨进料管采用无缝钢管YB231-70 76X 4mm，管的一端伸入罐切成45 , 管长400 mmio配用凸面式平焊管法兰 HG 5010-58 Pg16Dg252液氨出料管采用可拆的压出管 76X 4mm伸入到罐内离罐底约100 mm外套 无缝钢管89X 6mm（管壁加厚，具有补强作用）,都配用凸面板式平焊 管法兰HG 5010-58 Pg16Dg25,凸面管法兰盖GB9123.9-8和石 棉橡胶垫片GB9126.2-88。3 .排污管在罐的右端最底部设个排污管，规格是 76x 4mm,管端焊有与 截止阀相配的管法兰HG 5010-58 Pg16Dg70排污管与罐体连接处焊 有一厚度为10mm的补强圈.4 .平安阀接口管平安阀接口管尺寸由平安阀泄放量决定。本贮罐选用76X 4mm的无缝钢管,管法兰HG 5010-58 Pg16Dg705压力表接口管压力表接口管由最大工作压力决定 一因此选用采用57X 3.5mm无 缝钢管，管法兰采用HG 5010-58 Pg16Dg50各接收外伸高度都是 150mm。第四章设计汇总技术特性表名称指标设计压力1.705MPa工作温度w 40 c物料名称液氨容积31.396m3接收表符号连接法兰标准密封卸形式用途a1-2HG 5010-58 Pg16Dg25突卸液卸计接口管b1-2HG 5010-58 Pg16Dg50突卸压力计接口管cHG 5010-58 Pg16Dg25突卸人孔dHG 5010-58 Pg16Dg25突卸出料口eHG 5010-58 Pg16Dg25突卸进料口fHG 5010-58 Pg16Dg70突卸平安阀接口管gHG 5010-58 Pg16Dg70突卸排污口第五章完毕语经过两周的紧张忙碌终于把这次设计做完了。 两周以来虽然很累，尤其是画图，因为很久没有用 AUTO CAD 画图，所以感到特别生疏，但是在使用了一段时间后还是熟悉了， 又整天对着电脑， 眼睛感到特别的难受，不过凡事只要坚持就好了。在这次设计中我要感谢我们的教师， 他总是在我们感到困惑的时候给我们进展耐心的讲解， 正是因为他的耐心与细心， 才能够使我们的设计能够顺利的进展下去。谢谢你了。第六章参考文献1?压力容器设计手册?董大勤袁凤隐2005.72?化工设备设计全书?王非林英2003.123?化工设备机械根底?第二版潘永亮20074?化工制图?熊洁羽2007.1 化学工业5?钢制压力容器?GB150-896?化工机械根底课程设计?韩叶象化工学院7中华人民 XX 国行业标准/T 4746-20028?金属化工设备零部件?9?材料与零部件?3231885406,近U男19岁 鼻7月L3日E公历）巨颦座 国虎111杏LQ罚揶子树与茅心1的空间全套资料低拾10快起首先粗略计算鞍座负荷储罐总质量：W=W1 W2 W3,式中W1一罐体的质量，KgW2 水压试验时水的质量，KgW3一附件的质量，Kg1.罐体质量W1：储罐公称容积为31m* 3,筒体公称直径Dn=2700 mm,那么每米长3的容积为5.73m3,由附料与零部件殖得封头容积V2=2.8055m /m ,那么 V 2V2 LV1 2 2.8055 L 5.73 31解得 L=4.43,取 L=4.5 即取 L=4500罐体的自重由既力容器设计手册？可查得，公称直径DN=2700,壁厚 n 16的筒体的重量为7238Kg,封头自重为1016Kg,故罐体自重皿 7238 2 1016 9270Kg2.水压试验时水的质量W2: