臥式液氨儲(chǔ)罐課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

臥式液氨儲(chǔ)罐課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)任務(wù)：針對(duì)化工廠中常見(jiàn)的臥式液氨儲(chǔ)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。本次設(shè)計(jì)的臥式液氨儲(chǔ)罐的工藝尺寸為：儲(chǔ)罐徑D=1000mm，罐體（不包括i封頭）長(zhǎng)度L=1200mm，使用地點(diǎn)：新疆。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(shí)，本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這樣設(shè)計(jì)有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，綜合的進(jìn)行設(shè)計(jì)。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，接管等組成。常，低壓化工設(shè)備通用零部件大都有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)師可直接選用。本設(shè)計(jì)書(shū)主要介紹了液罐的筒體，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(guó)家使用標(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，合理的進(jìn)行設(shè)計(jì)。材料選擇根據(jù)本次課程設(shè)計(jì)的安排和要求，本次設(shè)計(jì)采用Q235-C號(hào)鋼。所以在此選擇Q235-C鋼板作為制造筒體和封頭材料。結(jié)構(gòu)選擇4.2.1封頭的選擇從受力與制造方面分析來(lái)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，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(lái)年：球形封頭用材最少，比橢圓頭節(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。4.2.2容器支座的選擇容器支座有鞍座,圈座和支腿三種,用來(lái)支撐容器的重量。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性诹划a(chǎn)生的應(yīng)力較小。所以，從理論上說(shuō)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(jiǎn)體的彎曲度和局部不圓度、支座的水平度、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(duì)剛性等等，均會(huì)影響支座反力的分市。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(huì)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(lái)不利的影響。所以一臺(tái)臥式容器支座一般情況不宜多于二個(gè)。圈座一般對(duì)于大直徑薄壁容器和真空操作的容器。腿式支座簡(jiǎn)稱(chēng)支腿，因這種支座在與容器殼壁連接處會(huì)造成嚴(yán)重的局部應(yīng)力，故只適合用于小型設(shè)備(DN<1600,LW<5m)。綜上考慮在此選擇鞍式支座作為儲(chǔ)罐的支座。4.3法蘭型式法蘭連接主要優(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(duì)焊法蘭。平焊法蘭又分為甲型與乙型兩種。甲型平焊法蘭有PN0.25MPa0.6MPa1.0MPa1.6MPa，在較小圍(DN300mm-2000mm)適用溫度圍為-20oC-30oC。乙型平焊法蘭用于PN0.25MPa-1.6MPa壓力等級(jí)中較大的直徑圍，適用的全部直徑圍為DN300mm-3000mm適用溫度圍為-20°C-350°C。對(duì)焊法蘭具有厚度更大的頸，進(jìn)一步增大了剛性。用于更高壓力的圍(PN0.6MPa-6.4MPa)適用溫度圍為-20°C-45°C。法蘭設(shè)計(jì)優(yōu)化原則：法蘭設(shè)計(jì)應(yīng)使各項(xiàng)應(yīng)力分別接近材料許用應(yīng)力值，即結(jié)構(gòu)材料在各個(gè)方向的強(qiáng)度都得到較充分的發(fā)揮。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HG20592~HG20635的規(guī)定。4.4液面計(jì)的選擇液面計(jì)是用以指示容器物料液面的裝置，其類(lèi)型很多，大體上可分為四類(lèi)，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)。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0~250°C。但透光式適用工作壓力較反射式高。玻璃管液面計(jì)適用工作壓力小于1.6MPa,介質(zhì)溫度在0~250oc的圍。液面計(jì)與容器的連接型式有法蘭連接、頸部連接及嵌入連接，分別用于不同型式的液面計(jì)。液面計(jì)的選用4.4.1玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì)均適用于物料沒(méi)有結(jié)晶等堵塞固體的場(chǎng)合。板式液面計(jì)承壓能力強(qiáng),但是比較笨重、成本較高。4.4.2玻璃板液面計(jì)一般選易觀察的透光式,只有當(dāng)物料很干凈時(shí)才選反射式。4.4.3當(dāng)容器高度大于3m時(shí),玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì)的液面觀察效果受到限制,應(yīng)改用其它適用的液面計(jì)。液氨為較干凈的物料,易透光,不會(huì)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)。

五、結(jié)構(gòu)計(jì)算5.1罐體壁厚設(shè)計(jì)本儲(chǔ)罐選用Q235-C制作罐體和封頭，壁厚5根據(jù)式（12-5）計(jì)算：只「PD2門(mén)i】Pc本儲(chǔ)罐在夏季最高溫度（按46°c考慮）時(shí)氨的飽和蒸汽壓為1.8MPa（絕對(duì)壓力），儲(chǔ)罐上需要安裝安全閥，故取Pc二1.98MPa【《容規(guī)》規(guī)定液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)溫度為46C,設(shè)計(jì)壓力為1.98MP,aDi二1000mm,二125MPa,1-°（雙面焊接接頭，100%無(wú)損檢測(cè)，表12-8）取C2=2mm,于是：5=3%1000?7.982x125x1.0-1.985=5+C=7.98+2=9.98mmd2根據(jù)5d=9.98mm由表12-9查得C1=°25mm,又該值小于名義厚度的6%，所以鋼板負(fù)偏差可以忽略不計(jì)為0。5+C=9.98+0=9.98mmn1圓整后5n=10mm因此確定選用5n=10mm厚的Q235-C鋼板制作的罐體。注.：計(jì)算壓力P為c飽和蒸壓的1.05-1.1倍，本次計(jì)算按1.1計(jì)算。

5.2封頭厚度設(shè)計(jì)5.2.1計(jì)算封頭厚度厚度5按（12-21）計(jì)算：6_2&0.5Pc1.0鋼板最大厚度為3m,該儲(chǔ)罐直徑為1.05m，故封頭需將鋼板拼焊后沖壓成型。乂1.98x1000訃6=沁7.95mm于是：2x125x1-0.5x1.98同上：C=C+C=0+2=2mm故：6+C=7.95+2=9.95圓整后取6n=10mm確定選用6=10mm厚的Q235C鋼板制作封頭。5.2.2校核罐體與封頭水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度P（D+6）—c=——i丄＜0.9忙根據(jù)公式（12-18）：t26eS式中P=1.25P=1.25x1.98=2.475MPa6=6一C=10一2=8mmenc=235MPasc=2?475x（100°+8）=155.93MPa則丁2x8而0.90=0.9x1.0x235=211.5MPa因?yàn)閏兀0.9忙，所以水壓強(qiáng)sts度足夠

5.3選擇人孔并核算開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)置人孔和手孔是為了檢查設(shè)備和便于安裝與拆卸設(shè)備部構(gòu)件。為檢查設(shè)備使用過(guò)程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕等缺陷，應(yīng)開(kāi)設(shè)檢查孔；當(dāng)設(shè)備徑500mm兀D<1000mm時(shí)，至少開(kāi)設(shè)1個(gè)①400i的人孔或兩個(gè)0100的手孔。本次設(shè)計(jì)的儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力為1.98MPa，根據(jù)下表，得出結(jié)論可采用帯頸對(duì)焊法法蘭人孔。人孔類(lèi)型公稱(chēng)壓力MPa公稱(chēng)直徑mm板式平焊法法蘭人孔0.6400450500600板式平焊法蘭人孔或帯頸平焊法法蘭1.04004505006001.6400450500600帯頸對(duì)焊法法蘭2.54004505006004.0400450500600人孔公稱(chēng)直徑選定為400mm采用榫槽密封面(TG型)和石棉橡膠墊片。該帯頸對(duì)焊法法蘭人孔的標(biāo)記為：人孔R(shí)F(AG)450-2.5GH21524-2004PD2PD2存0二Pc二7.98mm1.98x二7.98mm2x125x1-1.98計(jì)算開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)的面積A：開(kāi)孔直徑：d二d+2C二400二2x2二404mmi補(bǔ)強(qiáng)的面積：A=d8=4047x7.98=3223.92mm2有效寬度:B二2d=2x404二808mmB=d+28+28=404+2x10+2x10=4444mmnm取最大值：B=808有效高度：外側(cè)高度：h=,d=七：404x10二63.56mm1m

或h=接管實(shí)際外伸高度=250mm1兩者取較小值h=63.56mm1側(cè)高度：h=Jd?§=J404x10=63.56mm2m或h二接管實(shí)際內(nèi)伸高度=02兩者取較小值h=0mm2筒體多余面積A:1筒體有效厚度：5=6—C=10—2=8mmen選擇與筒體相同的材料Q235-C進(jìn)行補(bǔ)償，故f=1，所以rA=(B—d)(6—5)—26(5—5)(1—f)1emer=(808—404_)(8—7.98)—2x10(8—7.98)(1—1)=8.08mm2接管多余金屬的截面積A2P?d接管計(jì)算厚度5=「；丄dQ-Pc1.98x4042”==3.23mm2x125x1—1.98A=2h(5—5)f+2h(5—C)f1ettr2et2r=2x63.56x(10—2—3.232)x1=606.36mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)焊縫截面積A3A=2x—x10x10=100mm22有效補(bǔ)強(qiáng)面積AeA=A+A+A=8.08+606.3.6+100=714.44mm2e123因?yàn)锳<A所以需要補(bǔ)強(qiáng)e

(9)所需要補(bǔ)強(qiáng)截面積A4A二A—A二3223.92—714.44二2509?48mm24e(10)補(bǔ)強(qiáng)圈厚度6'：(補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑D二434外徑D二650)i0.、A2509.48[[<6'>4——==11.6mm2D—D650—4340i考慮鋼板負(fù)偏差并圓整實(shí)取補(bǔ)強(qiáng)厚度12mm,補(bǔ)強(qiáng)材料與殼體材料相同，制造便于備材。5?4儲(chǔ)罐零部件的選取5.4.1儲(chǔ)罐支座此容器為臥式儲(chǔ)罐壓力容器，本次設(shè)計(jì)采用鞍式支座首先粗略計(jì)算鞍座的負(fù)荷儲(chǔ)罐總質(zhì)量mm=m+m+m+m1234m罐體質(zhì)量1m封頭質(zhì)量2m液氨質(zhì)量3m――附件質(zhì)量45?4?2罐體質(zhì)量m1D=1000mm,6二10mm,L二1200的筒節(jié)im二兀D6Lp二3.14x(1000+10)x10x1200x7850二299kg1i5?4?3封頭質(zhì)量m2D=1000mm,6=10mm，直邊高度h=25mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，n其質(zhì)量：m，=0.35兀D26pin=0.35x3.14x10002x10x7850=86kg(JB/T4746-2002),注：《容規(guī)》規(guī)定：介質(zhì)為液化氣體的固定式壓力容器，裝量系數(shù)一般取0.9注：V參照p?…珪寸二"..-244表12-24

所以：m二2m，二2x86二172kg225?4?4液氨質(zhì)量m3m=Qvp,3其中，裝量系數(shù)為0.9兀314封頭體積：V-D3--x10003-0.13m3封24i24兀314筒體體積：V-D2L-?x10002x1200-0.942m3筒4i4儲(chǔ)罐容積：V-2V+V-2x0.13+0.942-1.2m3儲(chǔ)封筒液氨在-20°C時(shí)的密度為665kg/m3則：m-pVQ-0.9x665x1.2-719.41kg3氨氨5?4?5附件質(zhì)量m4人孔質(zhì)量約200kg，其他接管等質(zhì)量總和按150kg計(jì)。于是，m-350kg。儲(chǔ)罐總質(zhì)量：m-m+m+m+m1234=299+172+719.4+350=1540.4(kg)F-mg-1540.4x9.81-7.6(KN)22每個(gè)鞍座只承受7.6KN負(fù)荷，根據(jù)附錄12,可以選用輕型帶墊板，包角為1200的鞍座，即JB/T4712-92鞍座A2600-FJB/T4712-92鞍座A2600-S六、接管的選取6.1液氨進(jìn)料管6.1.1接管的計(jì)算厚度為：只PD1.98x478、十o二c_0二二3.75mmt2匚』0+P2x125x1+1.98c開(kāi)孔直徑為：d=q+2C=(478一12x2)+2x2=458mm6.1.2開(kāi)孔有效補(bǔ)強(qiáng)寬度B,有效補(bǔ)強(qiáng)高度的確定接管有效補(bǔ)強(qiáng)寬度為：B=2d=2x458=916mm接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度為：h=：do=<458x10=68mm1'nt6.1.3需要補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積和可以作為補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積的計(jì)算需要補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為A=do=458x7.95=3641(mm2):可以作為補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為：A=(B-d)(0-0)=(916-458)(16-7.95)=3687TOC\o"1-5"\h\z1eA=2h(0—0)?=2x68x(16-3.75)x1.0=1666mm221ettA=A+A=3687+1666=5353mm2e12比較A與A,A(=5353mm2)A(=3641mm2)，同時(shí)考慮接ee管與殼體焊縫面積A之后，該開(kāi)孔接管補(bǔ)強(qiáng)的強(qiáng)度足夠。36.2平衡口管平衡口采用045x2.5mm無(wú)縫鋼管，配以管式平焊管法蘭不需要補(bǔ)強(qiáng)SD-RF45T.6HG20594

6.3液位指示口管液位指示口采用?57x3.5mm無(wú)縫鋼管，配以管式平焊管法蘭不需要補(bǔ)強(qiáng)SD-RF57T.6HG205946.4放空口管放空口采用?32x3.5mm無(wú)縫鋼管，配以管式平焊管法蘭不需要補(bǔ)強(qiáng)SD-RF32-1.6HG205946.5液體進(jìn)口管液體進(jìn)口采用?45x2.5mm無(wú)縫鋼管，配以管式平焊管法蘭不需要補(bǔ)強(qiáng)SD-RF45-1.6HG205946.6液體出口管液體出口采用?45x2.5mm無(wú)縫鋼管，配以管式平焊管法蘭不需要補(bǔ)強(qiáng)SD-RF45-1.6HG20594七、壓力計(jì)選擇（1）量程裝在鍋爐、壓力容器上的壓力表，其最大量程（表盤(pán)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1.5?3倍，最好取2倍。若選用的壓力表量程過(guò)大，由于同樣精度的壓力表，量程越大，允許誤差的絕對(duì)值和肉眼觀察的偏差就越大，則會(huì)影響壓力讀數(shù)的準(zhǔn)確性；反之，若選用的壓力表量程過(guò)小，設(shè)備的工作壓力等于或接近壓力表的刻度極限，則會(huì)使壓力表中的彈性元件長(zhǎng)期處于最大的變形狀態(tài)，易產(chǎn)生永久變形,引起壓力表的誤差增大和使用壽命降低。另外，壓力表的量程過(guò)小，萬(wàn)一超壓運(yùn)行，指針越過(guò)最大量程接近零位，而使操作人員產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)，造成更大的事故。因此，壓力表的使用壓力圍，應(yīng)不超過(guò)刻度極限的60?70%。（2）測(cè)量精度壓力表的精度是以允許誤差占表盤(pán)刻度極限值的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示的。精度等級(jí)一般都標(biāo)在表盤(pán)上，選用壓力表時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的壓力等級(jí)和實(shí)際工作需要來(lái)確定精度。額定蒸汽壓力小于2.45MPa的鍋爐和低壓容器所用的壓力表，其精度不應(yīng)低于2.5級(jí);額定蒸汽壓力大于2.45MPa的鍋爐和中、高壓容器的壓力表，精度不應(yīng)低于1.5級(jí)。（3）表盤(pán)直徑為了使操作人員能準(zhǔn)確地看清壓力值，壓力表的表盤(pán)直徑不應(yīng)過(guò)小。在一般情況下，鍋爐和壓力容器所用壓力表的表盤(pán)直徑不應(yīng)小于100mm，如果壓力表裝得較高或離崗位較遠(yuǎn)，表盤(pán)直徑還應(yīng)增大。又考慮到液氨有一定腐蝕性，所以綜合考慮選用隔膜壓力表，技術(shù)指標(biāo)為：精度等級(jí)：（1.6）公稱(chēng)直徑：50接頭螺紋：1.5G1測(cè)量圍：0-2.4Mpa八、符號(hào)說(shuō)