液氨儲罐機械設(shè)

1、廣東石油化工學(xué)院化工機械基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書二級學(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)計任務(wù)書.2第一部分 緒論.5（一）設(shè)計任務(wù).5（二）設(shè)計思想.5（三）設(shè)計特點.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)計計算7（一）計算筒體的壁厚.7（二）計算封頭的壁厚.8（三）水壓試驗及強度校核.8（四）選擇人孔并核算開孔補強.9（五）核算承載能力并選擇鞍座.9（六）選擇液面計.10（七）選配工藝接管.10（八）選擇壓力計.11第四部分 設(shè)計心得.1

2、2第五部分 參考文獻12廣東石油化工學(xué)院化工機械基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書1. 設(shè)計題目：液氨儲罐機械設(shè)計2. 設(shè)計數(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e安全閥b進料管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.計算及說明部分內(nèi)容（設(shè)計內(nèi)容）：第一部分 緒論：（1）設(shè)計任務(wù)、設(shè)計思想、設(shè)計特點；（2）主要設(shè)計參數(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、液面計的選擇、鞍式支座的選擇確定。第三部分 設(shè)計計算（1）計算筒體的壁厚；（2）計算封頭的壁厚；（3）水壓試驗壓力及其強度校核；（4）選擇人孔并核算開孔補強；（5）選擇鞍座并核算承載能力；（6）選擇液位計；（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)計期限：1周（2015 年 6月 29日 2015 年 7月 5日）6、設(shè)計參考進程：(1)設(shè)計準備工作、選擇容器的型式和材料 半天(2)設(shè)計計算筒體、封頭、選擇附件并核算開孔補強等 一天(3)繪制裝配圖 二天(4)編寫計算說明書 一天(5)答辯 半天7參考資料：1 化工設(shè)備機械基礎(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)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(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)計說明書中第一部分 緒論：（一）設(shè)計任務(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)計和附屬設(shè)備的選型設(shè)計，繪制總裝配圖和零件圖，并編寫設(shè)計說明書。（二）設(shè)計思想：綜合運用所學(xué)的機械基礎(chǔ)課程知識，本著認真負責(zé)的態(tài)度，對儲罐進行設(shè)計。在設(shè)計過程中綜合考慮了經(jīng)濟性，實用性，安全可靠性。各項設(shè)計參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標準或國家標準，這樣讓設(shè)計有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)

5、方面的要求，合理地進行設(shè)計。（三）設(shè)計特點：容器的設(shè)計一般由筒體、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準，設(shè)計時可直接選用。本設(shè)計書主要介紹了液罐的的筒體、封頭的設(shè)計計算，低壓通用零部件的選用。各項設(shè)計參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標準或國家標準，這樣讓設(shè)計有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，合理地進行設(shè)計。（2）主要設(shè)計參數(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液位計玻璃管液面計e安全閥b進料管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，且16MnR機械加工性能、強度和塑性指標都比較號，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。一般人孔有兩個手柄。選用時應(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)點是密封可靠、強度足夠及應(yīng)用廣泛。缺點是不能快速拆卸、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)計時，須注意以下二點：管法蘭、鋼制管法蘭、墊片、緊固件設(shè)計參照原化學(xué)工業(yè)部于1997年頒布的鋼制管法蘭、墊片、緊固件標準（HG20592HG20635-1997）的規(guī)定。4.液面計的選擇：液面計是用以指示容器內(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、玻璃管液面計、浮子液面計和浮標液面計。

9、在中低壓容器中常用前兩種。玻璃板液面計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)嚴重的堵塞現(xiàn)象，所以在此選用玻璃管液面計。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支承比采用兩個支承優(yōu)越，因為多支承在粱內(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。但在是實際上臥式容器應(yīng)盡可能設(shè)計成雙支座，這是因為當支點多于兩個時，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。在此選擇鞍式雙支座，一個S型，一個F型。第三部分 設(shè)計計算（1）計算筒體的壁厚；（一）計算筒體的壁厚：液氨的儲量為9m3，Di=1200mm Pc設(shè)計壓力 儲罐的工作溫度為48，此時氨的飽和蒸汽壓為1.929MPa ，取此壓強的1.10倍作為設(shè)計壓力，故 在操作溫度048的范圍內(nèi)，估計筒體壁厚大約為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鋼板負偏差由鋼板厚度負偏差表查得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，按公式計算筒體的設(shè)計厚度為： 考慮到鋼板負偏差，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）計算封頭的壁厚；二）計算封頭的壁厚：采用標準橢圓形封頭，各參數(shù)與筒體相同。封頭的設(shè)計厚度 考慮到鋼板負偏差，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）水壓試驗壓力及其強度校核；三）水壓試驗及強度校核：先按公式確定水壓試驗時的壓力為： 選取兩者中壓力較大值作為水壓試驗壓力，即取，水壓試驗時的應(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時的許用應(yīng)力為 故 因此滿足水壓試驗要求（4）選擇人孔并核算開孔補強；（四）選擇人孔并核算開孔補強：根據(jù)儲罐是工作壓力為2.0 MPa的條件下工作,人孔的標準按公稱壓力為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、,還要考慮人孔補強,確定補強圈尺寸,由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管,故不能直接選用補強圈標準。本設(shè)計所選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑為,壁厚=10mm，故補強圈尺寸確定如下：內(nèi)徑Di=484外徑Do=760 考慮鋼板負偏差并圓整，實取補強厚度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：首先粗略計算鞍座負荷儲罐總質(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的標準橢圓形封頭，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。于是，=510kg設(shè)備總質(zhì)量為=3785+256.6+3765.7+510=8317.3kg每個鞍座負荷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；選擇透

15、光式玻璃面液面計HG21589-95,由儲罐公稱直徑1200m，選擇長度為850mm ，液面計二支 。（7）選配工藝接管：（1）液氨進料管：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)，并用一非標準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強。（3）排污管儲罐右端最底部，安設(shè)排污管

16、一個，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：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?？紤]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)計心得 經(jīng)過一周的緊張忙碌終于把這次設(shè)計做完了。一周以來雖然很累，尤其是撰寫說明書的時候，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。其實這次課程設(shè)計又增長了我的一項技能，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，充實的。在這次設(shè)計中我要感謝我們的陳志靜老師，正是因為他上課時講