液氨儲蓄罐的機械設計

1、XX學院本科課程設計題 目： 液氨儲蓄罐的機械設計專 業(yè)： 應用化學 學 院： 化學XX 學院 班 級： XX級XX 班 姓 名： XXX 學 號： XXX 指導教師： XXX 目錄一、設計條件2二、設計內(nèi)容21.選擇符合要求的材料22.確定設計參數(shù)33.罐體壁厚設計44.封頭壁厚設計55.校核水壓實驗強度56.應力的計算67.鞍座的設計88.人孔的設計109.人孔的補強1110.接口管的設計11五、課程設計收獲13六、設計符號說明13七、參考資料14液氨儲罐的機械設計一、 設計時間2016年10月25日-2016年12月25日二、 設計條件1.工藝條件；溫度40，氨的飽和蒸汽壓1.55MPa

2、2.貯罐筒體為圓柱形，封頭為標準橢圓封頭3. 貯罐容積V（單位m3）：204. 使用地點：XX三、 設計內(nèi)容1.選擇符合要求的材料因為液氨的腐蝕性小，貯罐可選用一般鋼材，但由于液氨貯罐屬于帶壓容器，可以考慮20R和16MnR這兩種鋼種。而16MnR在中溫（475以下）及低溫（-40以上）的機械性能優(yōu)于20R，是使用十分成熟的鋼種，質(zhì)量穩(wěn)定，可使用在-40-475場合，故在此選擇16MnR鋼板作為制造筒體和封頭的材料。2.確定設計參數(shù)(1)設計溫度題目中給出設計溫度取40。(2)設計壓力 在夏季液氨儲罐經(jīng)太陽暴曬，隨著氣溫的變化，儲罐的操作壓力也在不斷變化。通過查閱資料可知包頭最高氣溫為40，通

3、過查表可知，在40 時液氨的飽和蒸汽壓(絕對壓力)為1.55MPa，密度為580kg/m3，而容器設計時必須考慮在工作情況下可能遇到的工作壓力和相對應的溫度兩者相結(jié)合中最苛刻工作壓力來確定設計壓力。一般是指容器頂部最高壓力與相應的設計溫度一起作為設計載荷條件，其值不低于工作壓力。 此液氨儲罐采用安全法，依據(jù)化工設備機械基礎(chǔ)若儲罐采用安全法時設計壓力應采用最大工作壓力的倍，取設計壓力（已知表壓）所以 。(3) 腐蝕余量查得16MnR耐氨腐蝕，其，若設計壽命為15年，則(4)焊縫系數(shù)該容器屬中壓貯存容器，氨屬中度毒性介質(zhì)，容器筒體的縱向焊接接頭和封頭基本上都采用雙面焊或相當于雙面焊的全焊透的焊接接

4、頭，所以取或常見。得選取按下表選擇:表2.1 焊接接頭系數(shù)序號焊接接頭結(jié)構(gòu)焊接接頭系數(shù)全部無損探傷局部無損探傷1雙面焊或相當于雙面焊的全焊透對接焊接接頭1.00.852單面焊的對接焊接接頭，在焊接過程中沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板0.90.85此儲罐采用100%無損探傷，故(5) 容器直徑考慮到壓制封頭胎具的規(guī)格及標準件配套選用的需要，容器的筒體和封頭的直徑都有規(guī)定。此儲罐設計的公稱直徑（內(nèi)徑）選擇。表2.2 公稱直徑公稱直徑300、400、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2200、2400、2600、2800、3000

5、、3200、3400、3600、3800、4000（6） 許用應力40oC溫度時，16MnR鋼材的許用應力表,知表2.3 溫度時，16MnR鋼材的許用應力表鋼材厚度許用應力屈服極限16170345163616332536601573053.罐體壁厚設計（1）公式: 其中、代入公式：由2.3可知則 得： 根據(jù) ，查書中表可知則可得： （2）筒體最小厚度，滿足要求。4.封頭壁厚設計采用標準橢圓形封頭，各參數(shù)與筒體相同。封頭的計算厚度設計厚度圓整后選取名義厚度的16MnR鋼板5.校核水壓實驗強度5.1罐體水壓實驗強度液壓試驗時 設計溫度 圓筒的應力 因為 , 所以，水壓校驗符合要求5.2封頭水壓實驗

6、強度經(jīng)強度校核滿足要求。6.應力的計算6.1罐體應力的計算筒體切向應力計算： 由化工機械工程手冊查得。 所以：封頭切向應力計算： 因 ， 所以合格。環(huán)向應力的計算：設墊片不起作用在鞍座處橫截面最低點 式中：筒體的有效寬度，。由化工機械工程手冊（上卷）查得，。式中，考慮容器焊在鞍座上式中：鞍座軸向?qū)挾?，。所以所以鞍座邊角處軸向應力因為 ，且 所以 6.2封頭應力及應力分布的計算封頭切向應力計算： 因 ， 所以合7.鞍座的設計 鞍座承受的水平分力 由化工機械機械基礎(chǔ)查得，。所以 。鞍座有效斷面平均應力式中： 鞍座的計算高度，； 鞍座的腹板厚度，。其中取鞍座實際高度（）和中的最小值，即。腹板厚度所以

7、 應力校核： ，式中則 由上述計算得： 鞍座材料Q235AF的許用應力儲罐總質(zhì)量：式中： 罐體質(zhì)量 封頭質(zhì)量 充液質(zhì)量 附件質(zhì)量（1）罐體質(zhì)量的計算 罐體質(zhì)量，筒節(jié) ，每米質(zhì)量為 ，; 故 （2） 封頭質(zhì)量的計算 封頭質(zhì)量，直邊高度的橢圓形封頭，其質(zhì)量為，故： （3）充液質(zhì)量式中： 儲罐容積 水的密度為故： （4）附件質(zhì)量 人孔質(zhì)量為，其他接管總和按計。故： （5）設備總質(zhì)量 。 每個鞍座只約承受負荷，所以選用輕型墊板，包角為的鞍座，即：JB/T74712-92鞍座A2200-F；JB/T74712-92鞍座A2200-S。（6）鞍座安放位置筒體長度。式中： 兩鞍座間距離 鞍座與封頭切線之間距

8、離由于筒體L/D較大，且鞍座所在平面又無加強圈，取 8.人孔的設計8.1人孔的選擇人孔的作用：檢查設備和便于安裝與拆除設備內(nèi)部構(gòu)件。人孔的結(jié)構(gòu)：既有承受壓力的筒節(jié)、端蓋、法蘭、密封墊片、緊固件等受壓元件，也有安置與啟閉端蓋所需要的軸、銷、耳、把手等非受壓件。人孔類型：從是否承壓來看有常壓人孔和承壓人孔。從人孔所用法蘭類型來看，承壓人孔有板式平焊法蘭人孔、帶頸平焊法蘭人孔和帶頸對焊法蘭人孔，在人孔法蘭與人孔蓋之間的密封面，根據(jù)人孔承壓的高低、介質(zhì)的性質(zhì)，可以采用突面、凹凸面、榫槽面或環(huán)連接面。從人孔蓋的開啟方式及開啟后人孔蓋的所處位置看，人孔又可分為回轉(zhuǎn)蓋人孔、垂直吊蓋人孔和水平吊蓋人孔三種。

9、根據(jù)儲罐是在常溫及最高工作壓力為的條件下工作，人孔標準應按公稱壓力為的等級選取。從人孔類型標準可知，公稱壓力為的人孔類型很多，本設計考慮人孔蓋直徑較大較重，故選用水平吊蓋人孔。該人孔結(jié)構(gòu)中有吊鉤和銷軸，檢修時只需松開螺栓將蓋板繞銷軸旋轉(zhuǎn)一個角度，由吊鉤吊住，不必將蓋板取下。該人孔標記為：HG21523-95人孔RF (A·G)450-1.6，其中RF面密封，指接管與法蘭的材料為20R，A·G指用普通石棉橡膠板墊片，450-1.6是指公稱直徑為、公稱壓力為8.2人孔的尺寸選擇表4.3 人孔尺寸選擇表人孔類型，公稱壓力，公稱直徑DD1帶頸平焊法蘭人孔，公稱壓力為1.6MPa，公

10、稱直徑為450mm480*10640585dbb1（RF）（1）（1）（1）（2）-34383436螺栓或螺柱總質(zhì)量回轉(zhuǎn)蓋規(guī)格數(shù)量M2720171/1819.人孔的補強9.1補強圈的設計由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管，故不能直接選用補強圈標準。本設計所選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑，壁厚，故補強圈尺寸確定如下：補強圈內(nèi)徑，外徑，根據(jù)補強圈的金屬表面積應大于或等于開孔減少的截面積，補強圈的厚度按下式計算： 故補強圈取厚。10.接口管的設計10.1液氨進料管進料管應伸入容器內(nèi)，以避免物料沿內(nèi)壁流動，減少物料對器壁的磨損和腐蝕。管的一端伸入罐內(nèi)切成45°，斜口的方向應使得泡沫不再濺到光壁上，起到保護性

11、作用。采用公稱直徑為50mm3的無縫鋼管，規(guī)格為57mm×3.5mm。管長400mm。配用突面帶頸平焊管法蘭，根據(jù)標準HGJ4619914，法蘭的公稱直徑為50mm，公稱壓力2.5MPa,法蘭高度34mm。10.2液氨出料管由于容器內(nèi)帶有壓力，所以將出料管放在罐的上方，并伸入罐內(nèi)2400mm。采用可拆的壓出管32mm×3.5mm，將它用法蘭套在接口管38mm×3.5mm內(nèi)，罐體的接口管法蘭用法蘭HG20592法蘭SO322.5RF 16MnR。與該法蘭相配并焊接在壓出管的法蘭上，其連接尺寸和厚度與HG20594法蘭SO322.5 RF 16Mn相同，但其內(nèi)徑為25

12、mm。液氨壓出管的端部法蘭HG20594法蘭SO322.5 RF 16Mn，這些小管都不需補強。10.3排污管為了排除容器內(nèi)部沉淀的污物或排空殘液以便清理、檢修。必須設置排污管。所以在筒體底部安設排污管一個。管子規(guī)格為57mm×3.5mm，管端焊有一與截止閥J41W16相配的管法蘭HG25094法蘭SO502.5 RF 16Mn。排污管與罐體連接處焊有一厚度為10mm的補強圈。10.4液面計接口管液面計是用來觀察設備內(nèi)部液位變化的一種裝置，通過測量液位來確定容器中無聊的數(shù)量?；どa(chǎn)中常用的液面計，按結(jié)構(gòu)形式一般可分為玻璃管液面計、玻璃板液面計、浮標液面計、浮子液面計、磁性浮子液面計

13、、防霜液面計。最常用的是玻璃管液面計和玻璃板液面計，本設計選用透光式玻璃板液面計。選用的是長度為1150（860×14）mm液面計兩支，與液面計相配的接口管尺寸為14mm×3mm，長頸對焊突面管法蘭為HG20595-97法蘭 WN142.5 RF 16Mn。10.5放空閥接口管為了在注入液體時，將容器內(nèi)的空氣排到罐體外以便能順利快速的注入，需要設置一放空閥。采用32mm×3.5mm無縫鋼管，法蘭為HG20594 法蘭 SO252.5 RF 16Mn。10.6安全閥接口管安全閥是通過閥的自動開啟排出氣體來降低容器內(nèi)過高的壓力，安全閥接口管尺寸有安全閥泄放量決定。選用

14、32mm×3.5mm無縫鋼管，法蘭為 HG20594法蘭 SO252.5 RF 16Mn。四、 設計成果提交形式及時間1.提交符合要求的設計說明書2.提交時間；2016年12月28日五、 課程設計收獲本次化工設備機械課程設計歷時八周，是學習化工設備機械基礎(chǔ)以來第一次獨立的課程設計。化工設備機械課程設計是培養(yǎng)學生化工設計能力的重要教學環(huán)節(jié)，通過課程設計使我們初步掌握化工設計的基礎(chǔ)知識、設計原則及方法;學會各種手冊的使用方法及物理性質(zhì)、化學性質(zhì)的查找方法和技巧;掌握各種結(jié)果的校核，對于液氨貯罐有了更系統(tǒng)更全面的認識。在設計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性和經(jīng)濟合理性

15、。在這八周里，從開始的一頭霧水，到與同學討論、老師的指導，再到進行整個流程的計算，然后對工業(yè)材料上的選取論證和后期的流程的編寫等過程，我真切感受到了理論與實踐相結(jié)合中的種種困難，也體會到了利用所學的有限的理論知識去解決實際中各種問題的不易。我從中也明白了學無止境的道理，在我所查找到的很多參考書中，很多的知識是我們從來沒有接觸到的，我們對事物的了解還僅限于皮毛，所學的知識結(jié)構(gòu)還很不完善，我們對設計對象的理解還僅限于書本上，對實際當中事物的方方面面包括經(jīng)濟成本方面上考慮的還很不夠。在實際計算過程中，我還發(fā)現(xiàn)由于沒有及時將所得結(jié)果總結(jié)，以致在后面的計算中不停地來回翻查數(shù)據(jù)，這浪費了大量時間。由此，我

16、會將數(shù)據(jù)、分布計算的結(jié)果保留在紙上，方便自己以后的校正計算及查找。在一些應用問題上，我直接套用了書上的公式或過程，并沒有徹底了解各個公式的出處及用途，對于一些工業(yè)數(shù)據(jù)的選取，也只是根據(jù)范圍自己選擇的，并不一定符合現(xiàn)實應用。因此，一些計算數(shù)據(jù)有時并不是十分準確的，只是擁有一個正確的范圍及趨勢，而并沒有更細地追究下去，因而可能存在一定的誤差，影響后面具體設備的選型。通過本次課程設計的訓練，讓我對自己的專業(yè)有了更加感性和理性的認識，這對我們的繼續(xù)學習是一個很好的指導方向，我們了解了工程設計的基本內(nèi)容，掌握了化工設計的主要程序和方法，增強了分析和解決工程實際問題的能力。同時，通過課程設計，還使我們樹立正確的設計思想，培養(yǎng)實事求是、嚴肅認真、高度負責的工作作風，加強工程設計能力的訓練和培養(yǎng)嚴謹求實的科學作風更尤為重要。我要感謝我的指導老師，感謝老師對我的教導與幫助，感謝同學之間的相互支持。 限于我們的水平，設計中難免有不足和謬誤之處，懇請老師批評指正。六、 設計符號說明容器的