液氨儲罐機(jī)械設(shè)

1、廣東石油化工學(xué)院化工機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書二級學(xué)院：化 工 學(xué) 院 系 別：石 油 化 工 系 專業(yè)： 姓 名： 班別： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 過程裝備與控制工程教研室2013年06月目錄附：設(shè)計(jì)任務(wù)書.2第一部分 緒論.5（一）設(shè)計(jì)任務(wù).5（二）設(shè)計(jì)思想.5（三）設(shè)計(jì)特點(diǎn).5第二部分 材料及結(jié)構(gòu)的選擇與論證6（一）材料選擇.6（二）結(jié)構(gòu)選擇與論證.6第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算7（一）計(jì)算筒體的壁厚.7（二）計(jì)算封頭的壁厚.8（三）水壓試驗(yàn)及強(qiáng)度校核.8（四）選擇人孔并核算開孔補(bǔ)強(qiáng).9（五）核算承載能力并選擇鞍座.9（六）選擇液面計(jì).10（七）選配工藝接管.10（八）選擇壓力計(jì).11第四部分 設(shè)計(jì)心得.1

2、2第五部分 參考文獻(xiàn)12廣東石油化工學(xué)院化工機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 設(shè)計(jì)題目：液氨儲罐機(jī)械設(shè)計(jì)2. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：技 術(shù) 特 性公稱容積(m3)公稱直徑Dg(mm)介 質(zhì)液氨筒體長度L(mm)工作壓力(MPa)2.0工作溫度(0C)48廠 址茂名推薦材料Q345R管 口 表編號名稱公稱直徑(mm)編號名稱公稱直徑(mm)a1-2液位計(jì)e安全閥b進(jìn)料管f放空管c出料管g人孔d壓力表h排污管工藝條件圖3.計(jì)算及說明部分內(nèi)容（設(shè)計(jì)內(nèi)容）：第一部分 緒論：（1）設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)特點(diǎn)；（2）主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定及說明。第二部分 材料及結(jié)構(gòu)的選擇與論證（1）材料選擇與論證；（2）結(jié)構(gòu)選擇與論證：封頭

3、型式的確定、人孔選擇、法蘭型式、液面計(jì)的選擇、鞍式支座的選擇確定。第三部分 設(shè)計(jì)計(jì)算（1）計(jì)算筒體的壁厚；（2）計(jì)算封頭的壁厚；（3）水壓試驗(yàn)壓力及其強(qiáng)度校核；（4）選擇人孔并核算開孔補(bǔ)強(qiáng)；（5）選擇鞍座并核算承載能力；（6）選擇液位計(jì)；（7）選配工藝接管。4繪圖部分內(nèi)容： 總裝配圖一張（1#）5設(shè)計(jì)期限：1周（2015 年 6月 29日 2015 年 7月 5日）6、設(shè)計(jì)參考進(jìn)程：(1)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作、選擇容器的型式和材料 半天(2)設(shè)計(jì)計(jì)算筒體、封頭、選擇附件并核算開孔補(bǔ)強(qiáng)等 一天(3)繪制裝配圖 二天(4)編寫計(jì)算說明書 一天(5)答辯 半天7參考資料：1 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，湯善甫 朱思明

4、主編，華東理工大學(xué)出版社。2 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，蔡業(yè)彬 宣征南主編。3 金屬化工設(shè)備·零部件第四卷4 鋼制壓力容器GB150-98學(xué)生： 指導(dǎo)教師： 2015 年 6月 29日注：此任務(wù)書應(yīng)附于所完成的課程設(shè)計(jì)說明書中第一部分 緒論：（一）設(shè)計(jì)任務(wù)：針對化工廠中常見的液氨儲罐，完成主體設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備的選型設(shè)計(jì)，繪制總裝配圖和零件圖，并編寫設(shè)計(jì)說明書。（二）設(shè)計(jì)思想：綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)課程知識，本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，對儲罐進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性，安全可靠性。各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)，這樣讓設(shè)計(jì)有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)

5、方面的要求，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。（三）設(shè)計(jì)特點(diǎn)：容器的設(shè)計(jì)一般由筒體、封頭、法蘭、支座、接口管及人孔等組成。常、低壓化工設(shè)備通用零部件大都有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可直接選用。本設(shè)計(jì)書主要介紹了液罐的的筒體、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算，低壓通用零部件的選用。各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)，這樣讓設(shè)計(jì)有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2）主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定及說明。技 術(shù) 特 性公稱容積(m3)9.0公稱直徑Dg(mm)1200.0介 質(zhì)液氨筒體長度L(mm)7961.8工作壓力(MPa)2.0工作溫度(0C)48廠 址茂名推薦材料Q345R管 口 表編號名稱公稱直徑(mm)編號名稱公稱直徑

6、(mm)a1-2液位計(jì)玻璃管液面計(jì)e安全閥b進(jìn)料管f放空管c出料管g人孔水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔RF A 450-2.5d壓力表YZ-h排污管第二部分 材料及結(jié)構(gòu)的選擇與論證（1）材料選擇與論證；純液氨腐蝕性小,貯罐可選用一般鋼材,但由于壓力較大,可以考慮Q345R這種鋼種。如果純粹從技術(shù)角度看，選用16MnR類的鋼板。16MnR鋼板為比較經(jīng)濟(jì)，且16MnR機(jī)械加工性能、強(qiáng)度和塑性指標(biāo)都比較號，所以在此選擇16MnR鋼板作為制造筒體和封頭材料。（2）結(jié)構(gòu)選擇與論證：1.封頭的選擇：從受力與制造方面分析來看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式，但缺點(diǎn)是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小得多

7、，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。平板封頭因直徑各厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來年：球形封頭用材最少，比橢圓開封頭節(jié)約，平板封頭用材最多。因此，從強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。2.人孔的選擇：壓力容器人孔是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。人孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個(gè)手柄。選用時(shí)應(yīng)綜合考慮公稱壓力、公稱直徑(人、手孔的公稱壓力與法蘭的公稱壓力概念類似。公稱直徑則指其簡節(jié)的公稱直徑)、工作溫度以及人、手孔的結(jié)構(gòu)和材料等諸方面的因素。人孔的類型很多，選擇使用上有較大的靈活性，其尺寸大小

8、及位置以設(shè)備內(nèi)件安裝和工人進(jìn)出方便為原則。通?？梢愿鶕?jù)操作需要,在這考慮到人孔蓋直徑較大較重, 可選擇回轉(zhuǎn)蓋對焊法蘭人孔。3.法蘭的選擇：法蘭連接主要優(yōu)點(diǎn)是密封可靠、強(qiáng)度足夠及應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是不能快速拆卸、制造成本較高。壓力容器法蘭分平焊法蘭與對焊法蘭。平焊法蘭又分為甲型與乙型兩種。法蘭設(shè)計(jì)時(shí)，須注意以下二點(diǎn)：管法蘭、鋼制管法蘭、墊片、緊固件設(shè)計(jì)參照原化學(xué)工業(yè)部于1997年頒布的鋼制管法蘭、墊片、緊固件標(biāo)準(zhǔn)（HG20592HG20635-1997）的規(guī)定。4.液面計(jì)的選擇：液面計(jì)是用以指示容器內(nèi)物料液面的裝置，其類型很多，大體上可分為四類，有玻璃板液面計(jì)、玻璃管液面計(jì)、浮子液面計(jì)和浮標(biāo)液面計(jì)。

9、在中低壓容器中常用前兩種。玻璃板液面計(jì)有透光式和反射式兩種結(jié)構(gòu)，其適用溫度一般在0250。但透光式適用工作壓力較反射式高。玻璃管液面計(jì)適用工作壓力2.5MPa，介質(zhì)溫度在0250的范圍。液氨為較干凈的物料，易透光，不會出現(xiàn)嚴(yán)重的堵塞現(xiàn)象，所以在此選用玻璃管液面計(jì)。4.鞍座的選擇：鞍式支座是應(yīng)用最廣泛的一種臥式支座。從應(yīng)力分析看，承受同樣載且具有同樣截面幾何形狀和尺寸的梁采用多個(gè)支承比采用兩個(gè)支承優(yōu)越，因?yàn)槎嘀С性诹粌?nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力較小。所以，從理論上說臥式容器的支座數(shù)目越多越好。但在是實(shí)際上臥式容器應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成雙支座，這是因?yàn)楫?dāng)支點(diǎn)多于兩個(gè)時(shí)，各支承平面的影響如容器簡體的彎曲度和局部不圓度、支座

10、的水平度、各支座基礎(chǔ)下沉的不均勻性、容器不同部位抗局部交形的相對剛性等等，均會影響支座反力的分布。因此采用多支座不僅體現(xiàn)不出理論上的優(yōu)越論反而會造成容器受力不均勻程度的增加，給容器的運(yùn)行安全帶來不利的影響。所以一臺臥式容器支座一般情況不宜多于二個(gè)。在此選擇鞍式雙支座，一個(gè)S型，一個(gè)F型。第三部分 設(shè)計(jì)計(jì)算（1）計(jì)算筒體的壁厚；（一）計(jì)算筒體的壁厚：液氨的儲量為9m3，Di=1200mm Pc設(shè)計(jì)壓力 儲罐的工作溫度為48，此時(shí)氨的飽和蒸汽壓為1.929MPa ，取此壓強(qiáng)的1.10倍作為設(shè)計(jì)壓力，故 在操作溫度048的范圍內(nèi)，估計(jì)筒體壁厚大約為16mm，在常用容器鋼板（管）許用應(yīng)力表中按設(shè)計(jì)溫度

11、48，板厚616mm間插值取得焊接接頭采用雙面對焊接,采用全部無損檢測,其焊接接頭系數(shù)由焊接接頭系數(shù)表查得=1.00鋼板負(fù)偏差由鋼板厚度負(fù)偏差表查得C1=0.8 mm；液氨為輕微腐蝕，腐蝕裕量由(殼體、封頭腐蝕裕量表)查得C2=1 mm。液氨儲罐是內(nèi)壓薄壁容器，按公式計(jì)算筒體的設(shè)計(jì)厚度為： 考慮到鋼板負(fù)偏差，所以筒體厚度應(yīng)再加上C1，即8.5+0.8=9.3根據(jù)鋼板的厚度規(guī)格，查鋼板的常用厚度表，圓整為n=10mm（2）計(jì)算封頭的壁厚；二）計(jì)算封頭的壁厚：采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，各參數(shù)與筒體相同。封頭的設(shè)計(jì)厚度 考慮到鋼板負(fù)偏差，所以封頭厚度應(yīng)再加上C1，即8.4+0.8=9.2 mm根據(jù)鋼板的厚

12、度規(guī)格，查鋼板的常用厚度表，圓整為n=10mm，可見跟筒體等厚。（3）水壓試驗(yàn)壓力及其強(qiáng)度校核；三）水壓試驗(yàn)及強(qiáng)度校核：先按公式確定水壓試驗(yàn)時(shí)的壓力為： 選取兩者中壓力較大值作為水壓試驗(yàn)壓力，即取，水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力為查表得厚度為10mm的16MnR鋼板的鋼材屈服極限故在常溫水壓試驗(yàn)時(shí)的許用應(yīng)力為 故 因此滿足水壓試驗(yàn)要求（4）選擇人孔并核算開孔補(bǔ)強(qiáng)；（四）選擇人孔并核算開孔補(bǔ)強(qiáng)：根據(jù)儲罐是工作壓力為2.0 MPa的條件下工作,人孔的標(biāo)準(zhǔn)按公稱壓力為2.5 MPa等級選取，考慮到人孔蓋直徑較大較重,故選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔RF A 450-2.5，公稱直徑450mm，密封壓緊面采用A型。另外

13、,還要考慮人孔補(bǔ)強(qiáng),確定補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸,由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管,故不能直接選用補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)所選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑為,壁厚=10mm，故補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸確定如下：內(nèi)徑Di=484外徑Do=760 考慮鋼板負(fù)偏差并圓整，實(shí)取補(bǔ)強(qiáng)厚度12mm。（5）選擇鞍座并核算承載能力；（五）核算承載能力并選擇鞍座：首先粗略計(jì)算鞍座負(fù)荷儲罐總質(zhì)量： ，式中罐體的質(zhì)量，Kg封頭的質(zhì)量，Kg液氨的質(zhì)量，Kg液氨的質(zhì)量，Kg1. 罐體質(zhì)量：公稱直徑DN=1200，壁厚=10mm的筒節(jié)，每米質(zhì)量是=475.4，所以=L=475.47.962=3785kg2. 封頭質(zhì)量：公稱直徑DN=1200，壁厚=10mm，直邊高度h

14、=40mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，質(zhì)量=128.3kg，所以=2=256.6kg3. 液氨質(zhì)量式中充料系數(shù)，取0.7；V儲罐容積，V=+=20.2545+7.9621.13=9.5液氨在48時(shí)的密度，為566.268kg/=kg4. 附件質(zhì)量人孔質(zhì)量210kg,其他接管等質(zhì)量總和按300kg計(jì)。于是，=510kg設(shè)備總質(zhì)量為=3785+256.6+3765.7+510=8317.3kg每個(gè)鞍座負(fù)荷F=8317.39.18/2=40796.4KN選用輕型帶墊板，包角120。即JB/T4712.1-2007,鞍座，A1200-FJB/T4712.1-2007,鞍座，A1200-S（6）選擇液位計(jì)；選擇透

15、光式玻璃面液面計(jì)HG21589-95,由儲罐公稱直徑1200m，選擇長度為850mm ，液面計(jì)二支 。（7）選配工藝接管：（1）液氨進(jìn)料管：采用無縫鋼管。管的一端切成，伸入儲罐內(nèi)少許。配用具有凸面密封平焊鋼制管法蘭：法蘭PN2.5 DN50 GB9119.8-88（2）液氨出料管：采用可拆的壓出管，將它套入罐體的固定接口管內(nèi)，并用一非標(biāo)準(zhǔn)法蘭固定在接管法蘭上。罐體的接口管法蘭采用法蘭 PN2.5 DN32。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法蘭上，其連接尺寸和厚度與法蘭相同，但其內(nèi)徑。液氨壓出管的端部法蘭采用法蘭。液氨出料管也不必補(bǔ)強(qiáng)。（3）排污管儲罐右端最底部，安設(shè)排污管

16、一個(gè)，管子規(guī)格是，管端焊有一與截止閥J41W-16相配的管法蘭（4）放空管接管采用323.5mm無縫鋼管，法蘭（七）選擇壓力計(jì)：量程裝在鍋爐、壓力容器上的壓力表，其最大量程（表盤上刻度極限值）應(yīng)與設(shè)備的工作壓力相適應(yīng)。壓力表的量程一般為設(shè)備工作壓力的1.53倍，最好取2倍。考慮到液氨有一定腐蝕性,所以綜合考慮選用YZ壓力表, 技術(shù)指標(biāo)為： 精度等級：公稱直徑： 接頭螺紋： 測量范圍：4繪圖部分內(nèi)容：總裝配圖一張（1#）第四部分 設(shè)計(jì)心得 經(jīng)過一周的緊張忙碌終于把這次設(shè)計(jì)做完了。一周以來雖然很累，尤其是撰寫說明書的時(shí)候，我不懂怎么寫公式。通過在網(wǎng)上的視頻學(xué)習(xí)，我基本掌握了公式編輯器的用法。其實(shí)這次課程設(shè)計(jì)又增長了我的一項(xiàng)技能，我很開心。除了將學(xué)過的知識學(xué)以致用以外，我還學(xué)到了別的技能。這次的學(xué)習(xí)過程是愉快的，充實(shí)的。在這次設(shè)計(jì)中我要感謝我們的陳志靜老師，正是因?yàn)樗险n時(shí)講