立方米液氨储罐设计说明书.doc

一设计任务书 20液氨储罐设计说明书 摘要 本设计是针对过程装备基础这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。 本设计的液料为液氨，它是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛。分子式NH3，分子量17.03，相对密度0.7714g/L，熔点-77.7，沸点-33.35，自燃点651.11，蒸汽压1013.08kPa(25.7)。蒸汽与空气混合物爆炸极限为1625%（最易引燃浓度为17%）氨在20水中溶解度34%,25时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火，难以点燃而危险性极低，但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇火和燃烧或爆炸，如有油类或其它可燃物存在则危险性极高。 设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。 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，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。课程设计要求及原始数据（资料）一、 课程设计基本要求1、 按照国家压力容器设计标准、规范设计要求，掌握典型过程设备设计的过程。2、 设计计算采用手算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。3、 工程图纸要求计算机绘图。二、 独立完成。原始数据表1 设计条件表序号项目数值备注1名称液氨储罐2用途液氨储存3最高工作压力MPa由介质温度确定4工作温度-20505公称容积M6工作压力波动情况可不考虑7装置系数f0.858工作介质液氨（中毒危害）9使用地点太原市，室外课程设计主要内容1、 设备工艺设计2、 设备结构设计3、 设备强度设计4、 技术条件编制5、 绘制设备总装配图6、编制设计说明书 目 录设计任务书 1课程设计内容 5 工艺设计 5一、设计压力的确定 5二、设计温度的确定 6 机械设计 6一、结构设计 6 设计条件 6 结构设计 7 1、压力容器选择 7u 物料的物理化学性质u 压力容器的类型u 压力容器的用材 2、筒体和封头的结构设计 8u 筒体公称直径和筒体长度的确定u 椭圆形封头内表面积、容积 3、各个接管的位置及法兰的选择 9u 接管的设计u 法兰的设计u 垫片的选择 4、人孔的选取10 5液面计的设计12 6、鞍座的计算13u 筒体的质量u 封头的质量u 液氨的质量u 附件的质量u 确定鞍座类型u 鞍座安装位置确定 7、焊接接头设计14u 回转壳体的焊接结构设计u 接管与壳体的焊接结构设计u 带补强圈的接管的焊接结构2、 强度计算16 容器的筒体和封头壁厚的设计16 1、筒体名义厚度的初步确定16 2、封头壁厚的计算16 开孔补强计算17 强度校核17 1、容器的水压试验17 2、圆筒切向剪应力计算并校核17总结语35参考文献36 二、课程设计内容 课程设计内容包括工艺设计和机械设计两部分工艺设计 工艺设计的内容是根据设计任务提供的原始数据和生产工艺要求，通过计算和选型确定设备的轮廓尺寸。其中设计储量：式中，W储存量，t ； 装量系数 ；V压力容器容积，m3 ； 设计温度下饱和液体密度，t/m3 则设计储存量W=0.8520 m30.563kg/L=9.571t=9571kg表二 液化气体饱和蒸汽压及饱和液密度温度-15103050饱和蒸汽压MPa（绝压）氨0.2690.6031.1562.030饱和液密度Kg/m氨6586255955631、 设计压力的确定设计压力应根据最高工作压力来确定。对于盛装液化气体的压力容器，可根据固定式压力容器安全技术监察规程TSG R0004-2009中条例3.9.3来确定： 经查表2得50下液氨饱和蒸汽压（绝压）为2.030MPa。工作压力=（2.030.1）MPa=1.93MPa 设计压力为容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，而最高工作压力系指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。装设安全阀的容器，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力不得低于安全阀的开启压力，通常可取最高工作压力的1.051.10倍，所以设计压力P=2.2Mpa二、设计温度的确定 根据液氨储罐工作温度为-2050 选择设计温度t=50 机械设计机械设计包括结构设计和强度计算两部分 一、结构设计 设计条件计算容积表3 结构设计条件表项目内容备注工作介质液氨工作压力 MPa1.93由介质温度决定设计压力 MPa2.2工作温度 -2050设计温度 50公称容积（Vg）m20计算容积（V计）m20.5工作容积（V工）m 17.4装量系数f0.85介质密度（t）t/m0.563材质16MnR保温要求无其他要求无 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ADN80HG/T20592-2009FM液氨入口BDN25HG/T20592-2009FM压力表接口CDN25HG/T20592-2009FM放空口DDN40HG/T21518-2005FM气氨出口管EDN80HG/T20592-2009FM液氨出口FDN32HG/T20592-2009FM排污管SVDN80HG/T20592-2009FM安全阀接口MDN500HG/T20592-2009MFM人孔LDN20HG/T20592-2009FM磁性液位计接口 结构设计 化工设备的结构设计包括设备承压壳体（一般为筒体和封头）及其零部件的设计。设备零部件包括支座、接管和法兰、人孔和手孔、液面计、视镜等。我国已经制订了化工设备通用零部件的系列标准，设计时可根据具体设计条件按照附录中给出的相关标准进行选用。 1、压力容器选择 （a）物料的物理化学性质 氨作为一种重要的化工原料，应用广泛，为运输及储存便利，通常，将气态的氨气通过加压或冷却，得到液态氨。液氨，又称为无水氨，是一种无色液体，有强烈的刺激性气味，液氨在工业上应用广泛，而且具有腐蚀性，且容易挥发，采用钢瓶和槽车装运。 （b）压力容器的类型化工设备的主体是压力容器，容器的强度决定着设备的安全性，为了加强压力容器的安全监察，保护任命生命和财产的安全，国家质量监督局颁布了压力容器安全技术监察规程这是一部对压力容器安全技术监督提出基本要求的法规，压力容器设计、安装、使用、检验、修理和改造等单位必须遵守的法规，为了有利于安全技术监督和管理，压力容器安全技术监察规程将其管辖范围内的压力容器划分为三类，分别为第一类压力容器、第二类压力容器和第三类压力容器。本次设计压力容器中的介质为液态氨，属于中度危害，是第二组介质且设计压力为中压，所以将其划分为第二类压力容器。 （c）压力容器的用材 正确选择材料对于保护设备的安全使用和降低成本是至关重要的。压力容器用材料包括容器及压壳体用钢和设备零部件用材料，零部件有受压元件（如接管、法兰）和非受压元件（如支座），所用材料涉及钢板、钢管、锻件、型钢及钢棒等。 压力容器受元件用钢应符合GB150钢制压力容器中的有关规定，对于非受压元件用钢，当与受压元件焊接时，也应是焊接性能良好的钢材。压力容器通常采用钢板经过成型焊接而成，法兰视具体情况可采用钢板或锻件，螺栓和螺柱应采用钢棒，接管一般应采用无缝钢管，支座所用材料涉及钢板，型钢及钢管，因为使用温度在-2050，设计压力为2.2MPa，所以选用16MnR， 封头采用标准椭圆形封头，同样采用16MnR。16MnR的使用温度为-20475，设计压力p35MPa，对容器中的介质没有限制，是压力容器专用钢。 2、筒体和封头的结构设计 （a）筒体公称直径和筒体长度的确定：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。公称体积Vg=20m计算容积v = L/4= 18.2m（b） 椭圆形封头内表面积、容积： 查GB/T25198-2010压力容器用封头中EHA椭圆形封头内表面积、容积，如下表：表5 EHA椭圆形封头内表面积、容积公称直径DN/mm总深度H/mm内表面积A/m容积V封/m20005254.49301.1257计算容积v =2V +L/4=20.5m工作容积为V =V=0.8520.5=17.4m 3、各个接管的位置及法兰的选择 （a）接管的设计：各物料进出管及检测仪表等接管内伸形式为插入式。 开孔：液氨入口DN80，液氨出口DN80，气氨出口DN40，放空口DN25，排污管DN32，安全阀口DN80，压力表接口DN25。 由输送流体用无缝钢管查得各管的外径以及壁厚；外伸的尺寸由实际工程决定；对于液氨的入口管，其伸进的管长应大于筒体中心线的100-200mm,进料管伸进设备内部并将管口的一端切成450 ，为了是避免物料沿设备内壁流动,减少磨蚀和腐蚀并且为了在短时间内将物料注满容器。液氨入口液氨出口气氨出口放空口排污管安全阀接口压力表接口DN80804025328025外径（B系列）89894532388932壁厚664.54.54.564.5安装位置上部下部上部上部下部上部上部外伸尺寸200200200200200200200内伸尺寸14005000500 0数量1111111伸出量质量 Kg19.032.4530.6740.4580.7441.8420.458接管法兰型号HG/T 20592 WN80(B)-4.0 FM S=616MnHG/T 20592 WN80(B)-4.0 FM S=6 16MnHG/T 20592 WN40(B)-4.0 FM S=4.516MnHG/T 20592 WN25(B)-4.0 FM S=4.5 16MnHG/T 20592 WN32(B)-4.0 FM S=4.5 16MnHG/T 20592 WN80(B)-4.0 FM S=6 16MnHG/T 20592 WN25(B)-4.0 FM S=4.5 16Mn 表6 各接管设计表安全阀接口中心线与人孔中心线间距:气氨出口中心线与安全阀接口中心线的间距:放空口中心线与气氨出口中心线的间距:压力表接口中心线与放空口中心线的间距:液氨入口中心线与压力表接口中心线的间距:人孔中心线与液氨入口中心线间距:（b）法兰的设计：法兰设计可根据法兰标准进行选型设计，也可按GB150相关条款进行设计。法兰有压力容器法兰和管法兰，二者属相同的标准体系。表7 PN25带颈对焊钢制管法兰及密封面尺寸（mm）公称尺寸钢管外径连接尺寸法兰厚度法兰颈法兰高度DNA1DKLnThCNSH1RH202510575114M1018402.36440253211585114M1018462.664403238140100144M1218562.666424045150115148M1218642.676458089200160188M16241053.212858（c）垫片的选择：根据温度、压力及介质腐蚀性选择垫片材料 石棉橡胶垫片的使用条件 P4.0MPa t的范围为-40 0C290 0C 人孔的设置人孔即检查孔。压力容器开设检查孔目的是为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹，变形，腐蚀等缺陷以及装拆设备的内部零部件，一般设备的公称直径在900mm以下时可根据需要设置适当数量的手孔，超过900mm时应开设人孔。人孔有圆形和长圆两种。人孔大小的设置原则是方便人的进出，因此，圆形人孔的公称直径规定为400600mm，所以本次设计选择人孔公称直径为450 mm。 表9 回转盖带颈对焊法兰人孔明细表件号标准号名称数量材料1筒节116MnR2HG20613等长双头螺柱208.8级35CrMoA3螺母408.8级35CrMo4HG20595法兰116MnII5HG20606垫片1非金属平垫6HG20601法兰盖116MnR7把手1Q235 -AF8轴销1Q235 -AF9GB/T91销2Q21510GB/T95垫圈2100HV11盖轴耳（1）A1Q235 -AF12法兰轴耳（1）1Q235 -AF13法兰轴耳（2）1Q235 -AF14盖轴耳（2）1Q235 -AF 表10 回转盖带颈平焊法兰人孔的尺寸总质量480*12670600375175250424146250121456245（kg） 5、液位计的设计（1）根据罐内水压试验压力选取压力等级为4MPa。 （2）选普通型，外加保温层的液位计。 （3）中心距L的选择：（4）材质选择：0Cr18Ni9（304）。 液位： （5） 介质 。 （6）采用规格为DN20的接管 外伸120，内伸0。 （7）采用带对焊法兰，法兰规格为DN20，密封面型式采用突面。 鞍座的计算容器支座有鞍式支座，腿式支座，支承式支座，耳式支座和裙式支座,本次设计为卧式容器，所以采用鞍式支座。鞍式支座分为轻型(代号为A)和重型(代号为B)，对于一般直径在1000 mm以上的容器，选用轻型鞍座就可满足要求，鞍座与基础的安装形式有固定式（代号F）和滑动式（代号S）两种，一般为满足容器的热胀冷缩的位移要求，固定式和滑动式应配对使用。 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，所以通常取尺寸A不超过0.2L值，中国现行标准JB 4731钢制卧式容器规定）A0.2L=0.2（L+2h+2），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。 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A0.2L时，最好使A0.5R m（）,即 ，取A=500mm综上有：A=550mm。公称直径DN（mm）允许载荷Q(kN)鞍座高度h（mm）底座（mm）腹板2筋板()11b11l3b2b32000300250142022012103301902608垫板（）螺栓间距鞍座质量（kg）螺纹弧长23304301080126016017计算支座的最佳位置：a=1000mm 7、焊接接头设计 容器各受压元件的组装通常采用焊接。焊接接头是焊缝,熔合线和热影响区的总称，焊缝是焊接接头的主要部分。焊接接头的型式直接影响到焊接的质量与容器的安全。焊接接头的型式及焊接材料应在化工设备的装配图及零部件图中以适当的方式表示出来。 （a）回转壳体的焊接结构设计回转壳体的拼接接头必须采用对接接头，壳体上的所有纵向及环向接头，凸形接头上的拼接接头，即A，B类接头，是容器要求最高的焊缝，对容器的安全至关重要，必须采用对接焊，不允许采用搭接焊.对接焊易于焊透，质量容易保证，易于作无损检测，可获得最好的焊接接头质量。此采用Y型对接接头。 （b）接管与壳体的焊接结构设计 接管与壳体及补强圈之间的焊接一般只能采用角焊和搭焊，具体的焊接结构还与对容器的强度与安全的要求有关，涉及到是否开坡口，单面焊与双面焊，焊透与否等问题。中低压容器不需另作补强的小直径接管可直接插入壳体所开孔内，有平齐式和内伸式两种。插入出接管与壳体总有一定间隙，但此间隙不大于3 mm，过大的间隙在焊接收缩时易产生裂纹或其他焊接缺陷。 （c）带补强圈的接管的焊接结构补强元件的补强圈，一方面要求尽量与补强出的壳体贴合紧密，另外与接管与壳体之间的焊接结构设计也应力求完善合理。 二、强度计算6筒体名义厚度的初步确定卧式容器不考虑液柱静压力，故计算压力p2.0 MPa。筒体设计选用616 mm厚度的16MnR，50下其许用应力170 MPa。计算厚度 式中， 计算压力，MPa；圆筒内直径，mm；容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa；圆筒的焊接接头根GB3531，负偏差0.25系数，1.0。设计容器 13.1mm。腐蚀裕量2mm。厚度附加量2.25mm。名义厚度即 =16mm 2、封头壁厚的计算本设计采用标准椭圆封头（2:1）即：K（形状系数）=1.0。式中根据公式，封头的设计壁厚为： 查表：取钢板的负偏差，则筒体的名义壁厚为：。标准规定以内径为公称直径的标准椭圆形封头(代号EHA)的直边高度只与公称直径有关：DN2000mm时,直边高度为25mm；DN2000mm时,直边高度。为40mm由于所设计的筒体公称直径DN=2000mm=2000mm，所以直边高度为h=25mm， 开孔补强计算根据GB150，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=450mm的 人孔需要补强。 1、容器的水压试验 所谓压力试验，就是用液体或气体作为工作介质，在容器内施加比它的设计压力还要高的试验压力，以检查容器在试验压力下是否有渗漏、明显的塑性变形以及其他缺陷。压力试验分为液压试验和气压试验两种，一般采用液压试验，而且普遍采用水为液压试验介质，故本次设计采用水压试验。 根据GB150标准的规定，液压试验时 式中，容器元件材料在试验温度下的许用应力，MPa； 容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa。 所以 而圆筒的应力 式中 试验压力下圆筒的应力，MPa； 圆筒内直径，mm； 圆筒的有效厚度，mm； 圆筒材料在试验温度下的屈服点，MPa； 圆筒的焊接接头系数。 设计容器：所以，厚度校核合格。卧式容器计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计 算 条 件 简 图设计压力 p2.2MPa设计温度 t50筒体材料名称Q345R封头材料名称Q345R封头型式椭圆形筒体内直径 Di2000mm筒体长度 L5800mm筒体名义厚度 dn16mm支座垫板名义厚度 drn10mm筒体厚度附加量 C2.3mm腐蚀裕量 C12mm筒体焊接接头系数 F1封头名义厚度 dhn16mm封头厚度附加量 Ch2.3mm鞍座材料名称Q235A鞍座宽度 b220mm鞍座包角 120支座形心至封头切线距离 A510mm鞍座高度 H250mm地震烈度 八(0.2g)度内压圆筒校核计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 pc 2.20MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 2000.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 11.71mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 13.70mm名义厚度 dn = 16.00mm重量 4613.67Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值pT = 1.25p = 2.7500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 202.10 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 pw= = 2.57168MPa设计温度下计算应力 st = = 161.68MPastf 189.00MPa校核条件stf st结论 合格左封头计算计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 pc 2.20MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 2000.00mm曲面深度 hi 525.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 pT = 1.25p= 2.7500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 188.98MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 0.9380计算厚度 dh = = 10.95mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 13.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 16.00mm结论 满足最小厚度要求重量 569.83 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 2.75035MPa结论 合格右封头计算计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 pc 2.20MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 2000.00mm曲面深度 hi 525.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 pT = 1.25p= 2.7500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 188.98MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 0.9380计算厚度 dh = = 10.95mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 13.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 16.00mm结论 满足最小厚度要求重量 569.83 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 2.75035MPa结论 合格卧式容器（双鞍座）计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所依据标准NB/T 47042-2014 计 算 条 件简 图设计压力 2.2MPa 计算压力 2.2MPa 设计温度 50 试验压力 2.75MPa 圆筒材料Q345R 封头材料Q345R 圆筒材料常温许用应力 189MPa封头材料常温许用应力 189MPa 圆筒内直径2000mm 圆筒材料设计温度下许用应力189MPa圆筒平均半径 1008mm封头材料设计温度下许用应力189MPa 圆筒名义厚度 16mm 圆筒材料常温屈服点 345MPa圆筒有效厚度13.7mm圆筒材料常温弹性模量 201000MPa 封头名义厚度 16mm圆筒材料设计温度下弹性模量 199500MPa封头有效厚度13.7mm 操作时物料密度 563kg/m3 两封头切线间距离 5850mm 液压试验介质密度1000kg/m3圆筒长度5800mm 物料充装系数 0.85 封头曲面深度 525mm 焊接接头系数 1壳体材料密度7850kg/m3附件质量 0kg鞍座结构参数 鞍座材料Q235A地脚螺栓材料 鞍座材料许用应力 160MPa地脚螺栓材料许用应力 0MPa 鞍座包角 120鞍座中心线至封头切线距离 510mm 鞍座垫板名义厚度 10mm 鞍座轴向宽度 220mm 鞍座垫板有效厚度 8.7mm鞍座腹板名义厚度 10mm 鞍座高度 250mm鞍座垫板宽度 430mm圆筒中心至基础表面距离1266mm 地震烈度8(0.2g)腹板与筋板(小端)组合截面积20080mm2鞍座底板与基础间的静摩擦系数0.4腹板与筋板(小端)组合截面抗弯截面系数369095mm3鞍座底板对基础垫板的动摩擦系数筒体轴线两侧螺栓间距 l1260mm地脚螺栓公称直径24mm承受倾覆力矩螺栓个数2个地脚螺栓根径20.752mm承受剪应力螺栓个数2个支 座 反 力 计 算圆筒质量(两切线间)4653.57kg封头质量(曲面部分)1099.92kg附件质量0kg封头容积(曲面部分)1.09956e+09 容器容积 2.05774e+10mm3容器内充液质量操作工况9847.33kg液压试验= 20577.4kg耐热层质量0kg总质量操作工况15600.8kg液压试验26330.9kg单位长度载荷操作工况23.3655N/mm液压试验39.4361N/mm支座反力操作工况76522N液压试验129153N129153N系 数 确 定系数确定条件ARa/2=120系数K1=0.106611K2=0.192348K3=1.17069K4=K5=0.760258K6=0.0136848K6=0.0112488K7=K8=K9=0.203522C4=C5=筒 体 轴 向 应 力 计 算 及 校 核轴向弯矩圆筒中间横截面操作工况= 6.52522e+07Nmm水压试验工况= 1.10132e+08Nmm鞍座平面操作工况 -2.88424e+06Nmm水压试验工况 -4.868e+06Nmm鞍座平面最高点处81.5533MPa内压未加压圆筒中间横截面最高点处-1.49288MPa鞍座平面最低点处-0.343062MPa水压试验工况未加压圆筒中间横截面最高点处-2.51966MPa鞍座平面最低点处-0.579018MPa加压圆筒中间横截面最低点处 103.688MPa鞍座平面最高点处 102.213MPa应力校核许用压缩应力外压应力系数B0.00126752按GB150.3规定求取B = 141.39 MPa，B0=151.268 MPa。操作工况141.39MPa水压试验工况151.268MPa操作工况内压加压=82.4272 189 合格 内压未加压=1.49288 141.39 合格 水压试验工况加压=103.688 = 310.5 合格未加压=2.51966 151.268 合格圆 筒 切 向 剪 应 力 及 封 头 应 力 计 算 及 校 核圆筒切向剪应力圆筒未被封头加强（时）8.07371MPa圆筒被封头加强（时）MPa封头应力圆筒被封头加强（时）MPa应力校核圆筒切向剪应力 t=8.07371 0.8 s t =151.2 合格 封头应力椭圆形 MPa其中碟形 MPa其中半球形 MPath = 圆 筒 周 向 应 力 计 算 及 校 核圆筒的有效宽度418.114mm鞍座垫板包角132取k=0.1无加强圈圆筒无垫板或垫板不起加强作用时横截面最低点处MPa鞍座边角处当L/Ra8时MPa当L/Ra8时MPa垫板起加强作用时横截面最低点处-1.04839MPa鞍座边角处当L/Ra8时MPa当L/Ra8时-17.323MPa鞍座垫板边缘处当L/Ra8时MPa当L/Ra8时-21.6418MPa有加强圈圆筒加强圈参数加强圈材料: e = mm d = mm加强圈数量, n = 个组合总截面积, A0 = mm2组合截面总惯性矩, I0 = mm4设计温度下许用应力MPa加强圈位于鞍座平面内鞍座边角处圆筒周向应力MPa加 强 圈 边 缘 周 向 应 力MPa有加强圈圆筒加强圈靠近鞍座平面无垫板或垫板不起加强作用时横截面最低点处MPa鞍座边角处当L/Ra8时MPa当L/Ra8时MPa垫板起加强作用时横截面最低点处MPa鞍座边角处当L/Ra8时MPa当L/Ra8时MPa靠近水平中心线圆筒周向应力MPa加 强 圈 边缘周 向 应 力MPa应力校核=1.04839 st = 189 合格=17.323 1.25st = 236.25 合格=21.6418 1.25st = 236.25 合格= 1.25st = = 1.25stR = 鞍 座 设 计 计 算结构参数鞍座计算高度=250mm鞍座垫板有效宽度=418.114mm腹板水平拉应力计算及校核腹板水平力26285.5N水平拉应力无 垫 板 或 垫 板 不 起 加 强 作 用MPa垫板起加强作用4.2827MPa应力校核=4.2827 = 106.667 合格鞍座压缩应力计算及校核地震引起的腹板与筋板组合截面应力水平地震影响系数查表9得，1=0.16水平地震力 24487N当时， -12.4234MPa当时, MPa温差引起的腹板与筋板组合截面应力 -24.5432MPa应力校核|ssa|=12.4234 1.2ssa = 192 合格|stsa|=24.5432 ssa = 160 合格地震引起的地脚螺栓应力计算及校核地脚螺栓截面积 Abt= 338.057mm2倾覆力矩=-4.55767e+06 Nmm地脚螺栓拉应力 -5.34999MPa地脚螺栓剪应力当时 MPa应力校核拉应力sbt=-5.34999 1.2sbt = 0 合格 剪应力tbt= 0.8Kos bt = 结束语压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。 随着化学工业的发展，液氨作为一种化工基本原料，此设计的一套储罐为20m3。通过查阅各种相关书籍，对各种设备的结构、强度进行详细的计算，从附件、可能引起的突发因素等多角度考虑，建立了比较完善的安全防范系统。我首先介绍了液氨的性质，包括物理性质和热力性质。随后进行了储罐的设计，着重设计了筒体和封头的厚度设计以及强度的校核，开孔及补强的计算，钢瓶的设计和附件的选取，附件包括安全阀，温度力压力计，液位计和管道设计。通过这次设计我熟练应用了学过的知识，这既是对学过知识的一种检测，也是一种能力的提升。我还练习使用了office，CAXA， SW6-2011等软件，这无疑又多学习了知识。 在本次设计中，我们不断的提出问题、改正问题，在指导老师的认真指导下，我们完成了液氨储罐设计。最后要感谢指导老师的指导和同学的合作。十.参考文献：1GB105-1998钢制压力容器。北京：中国标准出版社，19982国家质量技术监督局。压力容器安全技术监察规程。北京：中国劳动社会保障出版社，19993国家医药管理局上海医药设计院。化工工艺设计手册（第二版）。北京：化学工业出版社，19964吴粤主编。压力容器安全技术手册。北京：机械工业出版社，19995HG/T20668-2000化工设备设计文件编制规定。国家石油和化学工业局发布，2001.06实施6全国化工设备设计技术中心站。化工设备图样技术要求。2000年11月7JB/T4712-2007容器支座。北京：新华出版社，20078HG2059220637-97钢制管法兰、垫片、紧固件。9JB47004707-2000。压力容器法兰。昆明：云南科技出版社，200010HG/T21584-85磁性液位计11JB/T4736-2002，JB/T4746-2002。补强圈、钢制压力容器用封头12HG/T2058020585钢制化工容器设计基础规定等六项标准13JB/T4730-2005承压设备无损检测。北京：新华出版社，200514JB/T4709-2000钢制压力容器焊接规程。昆明：云南科技出版社，200015HG/T2151421535-2005钢制人孔和手孔。北京：中国计划出版社，200516李世玉主编。压力容器设计工程师培训教程。北京：新华出版社，2005过程装备基础 朱孝钦 化学工业出版社 2006.7 260