化工機(jī)械基礎(chǔ)化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)-液氨儲(chǔ)罐機(jī)械設(shè)計(jì)

(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……………(1)計(jì)算筒體的壁厚…………(2)計(jì)算封頭的壁厚…………(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)………………第一部分設(shè)計(jì)緒論1.設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)特點(diǎn)根據(jù)儲(chǔ)罐筒體公稱直徑Di=2600mm,罐體公稱容積V=35m3,設(shè)計(jì)一液通過圖書館和上網(wǎng)查找有關(guān)的書籍與資料，獲取需要的數(shù)據(jù)，來完成所要求要設(shè)計(jì)的部分。液氨儲(chǔ)罐是我們平時(shí)運(yùn)輸液氨的一個(gè)常用設(shè)備，在設(shè)計(jì)液氨儲(chǔ)罐時(shí)，要有利于成批生產(chǎn)，提高質(zhì)量，便于互換，降低成本，提高勞動(dòng)的生產(chǎn)率，要對(duì)容器的設(shè)計(jì)(如封頭、法蘭、支座、人孔、液面計(jì)等)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)(1)強(qiáng)度：液氨儲(chǔ)罐可以抵抗外力破壞能力，以保證生產(chǎn)安全。(2)剛度：零部件應(yīng)有抵抗外力使其變形的能力，以防止容器在使用、運(yùn)輸或(3)穩(wěn)定性：容器或其零部件在外力作用下有維持其原型的能力，防止容器被(4)耐久性：容器有一定的抵抗介質(zhì)及大氣的腐蝕能力，保持一的使用年限。(5)氣密性：容器在承受壓力或處理有毒介質(zhì)時(shí)有可靠的氣密性，提供良好的(6)其他：節(jié)約材料、便于制造、運(yùn)輸、安裝、操作、維修方便，符合有關(guān)的2.主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定及說明蕪湖30年來最高氣溫為40°c2.2設(shè)計(jì)壓力2.4焊縫系數(shù)該容器屬中壓貯存容器，技《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定，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(dāng)于雙面焊取φ=1.02.5容器直徑考慮到壓制封頭胎具的規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)罐設(shè)計(jì)的公稱直徑(內(nèi)徑)選擇Di=2600mm。2.6許用應(yīng)力鋼材厚度8(mm許用應(yīng)力[σ](MPa)屈服極限σ(MPa)根據(jù)液氨貯罐的工作壓力(P=2.2MPa作為設(shè)計(jì)壓力)、工作溫度(最高的腐蝕作用很小，主要考慮的強(qiáng)度指標(biāo)(指。和。)和塑性指標(biāo)適合的材料通低合金鋼、中強(qiáng)度。凡屬強(qiáng)度計(jì)算為主要的中壓設(shè)備亦以采用普通低合與碳素鋼差不多，但強(qiáng)度比碳素鋼約高30%-60%,采用該類鋼材制造壓力容大的方便。所以主要考慮16MnR和20R這兩種。公稱容積(m3)公稱直徑Dg(mm)液氨筒體長度工作壓力工作溫度(C)蕪湖推薦材料編號(hào)名稱公稱直徑(mm)編號(hào)名稱公稱直徑(mm)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排污管第二部分材料及結(jié)構(gòu)的選擇與論證式中P—設(shè)計(jì)壓力為2.2MPa;Di=2600mm;[o]=170MPa;φ=1.0(雙面對(duì)接那么,代入數(shù)據(jù)得：δ=18.43mm取C,=0.8mm,圓整后取δ=20mm(1)封頭形式的確定從應(yīng)力分布情況考慮：在直徑、壁厚、設(shè)計(jì)壓力相同的條件下各種封頭應(yīng)力分布由好到壞的順序是：半球形、橢圓形、蝶形、錐形、球冠形、平板形。橢圓型封頭的最大應(yīng)力值和與其相連接的圓筒體中的最大應(yīng)力值相等，便于筒從金屬消耗量考慮：在相同設(shè)計(jì)條件下，各種封頭的金屬消耗量按下列順序依次增大：半球形，橢圓形，蝶形，平板形。球形封頭用量最少，比橢圓形封頭節(jié)約25.8%,平板封頭的用量最多，是橢圓形封頭的4倍多。從制造考慮：橢圓形封頭制造方便，平板封頭則因直徑和厚度較大，坯材的獲得、車削加工、焊接等方面都遇到不少困難，且封頭與筒體厚度相差懸人孔的結(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(duì)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孔結(jié)構(gòu)中有吊鉤和銷軸，檢修時(shí)只需松開螺栓將蓋板繞銷軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角HG21523-95人孔R(shí)FIV(A·G)450-2.2,人孔選擇表人孔類型公稱壓力MPa公稱直徑mm板式平焊法蘭人孔400、450、500、600板式平焊法蘭人孔(限用凸面)或帶頸平焊法法蘭400、450、500、600400、450、500、600帶頸對(duì)焊法法蘭400、450、500、600400、450、500、600第三部分設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)一液氨儲(chǔ)罐，工藝尺寸為：儲(chǔ)罐的公稱直徑Di=2600mm,公稱容積V=35m3。使用地點(diǎn)：蕪湖；工作溫度：40℃。1、計(jì)算筒體的壁厚制作罐體和封頭，查得16MnR材料在t=40℃[o]’=170MPa時(shí)，焊縫為雙面對(duì)接焊，100%無損探傷，故φ=1.00,設(shè)備內(nèi)徑D,=2600mm,P=2.2MPa。于是罐體計(jì)算厚度為：圓整后取δn=20mm厚的16MnR鋼板制作罐體。2、計(jì)算封頭的壁厚采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，封頭厚度計(jì)算：校核罐體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度：其中：aP=1.25P=1.25×2.2=2.75MPa故?r<0.9σ,,水壓試驗(yàn)時(shí)強(qiáng)度足夠。3、水壓試驗(yàn)壓力及其強(qiáng)度校核液壓試驗(yàn)時(shí)設(shè)計(jì)溫度T=40°C[o]=[o]’=170MPaP=1.25P=1.25×2.2=2.75MPa圓筒的應(yīng)力σr<0.9σ,所以，水壓校驗(yàn)符合要求4、選擇人孔并核算開孔補(bǔ)強(qiáng)根據(jù)儲(chǔ)罐是在常溫及最高工作壓力為2.2MPa的條件下工作，人孔標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按公稱壓力為2.2MPa的等級(jí)選取。從人孔類型系列標(biāo)準(zhǔn)可知，公稱壓力為2.2MPa的人孔類型很多。本設(shè)計(jì)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(shí)只需松開螺栓將蓋板繞銷軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，由吊鉤吊住，不必將蓋板取下。該人孔標(biāo)記為HG21523—95人孔R(shí)FIV(A·G)450—2.2,其中RF指突面密封，IV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—2.2指公稱直徑為450mm、公稱壓力為2.2MPa。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D,=450mm,壁厚10mm,故補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸確定如下：補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑D,=484mm,外徑D,=760mm,根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)圈的金屬表面積應(yīng)大于或等于開孔減少的截面積，補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度按下式計(jì)算：c=C?+C?c,=0.80mmc,=1.50mm5、選擇鞍座并核算承載能力首先粗略計(jì)算鞍座負(fù)荷，儲(chǔ)罐總質(zhì)量：m=m?+m?+m?+m?(1)罐體質(zhì)量：根據(jù)D=2600mm,8,=20mm的筒節(jié)，可得每米質(zhì)量(2)封頭質(zhì)量：h=50mm,得qz=1230kg,橢圓封頭質(zhì)量為m?=2q?=2*1230=2460kg(3)沖液質(zhì)量：m?=Vpp——水的密度為1000kg/mV=V+V=2×2.56+0.785×2.6×2.6×5.8=35.9mm?=1000×35.9=35900kg4)附件質(zhì)量：附件取m。=500kg,其中人孔質(zhì)量為200kg,其他接管總和按300kg計(jì)，一46342kg選取鞍座為：輕型帶墊板，包角為120°的鞍座。即JBT4712-92鞍座A2000-FJBT4712-92鞍座A2000-S6、選擇液位計(jì)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)。在中低壓容器中常用前兩種。1.玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì)均適用于物料內(nèi)沒有結(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。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，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)。玻璃板液面計(jì)有透光式玻璃板液面計(jì)(T型)、反射式玻璃板液面計(jì)(R型)和試鏡式玻璃板液面計(jì)(S型)三種結(jié)構(gòu)，其適用溫度一般在0~250℃。但透光式適用工作壓力較反射式高，試鏡式工作壓力最小。玻璃管液面計(jì)適用工作壓力小于4.0MPa,介質(zhì)溫度在0-250°c的范圍。對(duì)于承壓設(shè)備，一般都是將液面計(jì)通過法蘭、活接頭或螺紋接頭與設(shè)備連接在一起，分別用于不同型式的液面計(jì)。考慮到本設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力為2.2MPa,而且液氨為較干凈的(R型)。由筒體公稱直徑為2600mm,選擇長度為1400mm的液面計(jì)。已知其液氨儲(chǔ)罐常用玻璃管液面計(jì)，由儲(chǔ)罐公稱直徑D,=2600mm根據(jù)HG/T21550-93,選擇玻璃管液面計(jì)AIWPN4.0,L=1000mm,HG5-227-80本儲(chǔ)罐設(shè)有以下接口管(1)液氨進(jìn)料管：采用φ45×2.5mm無縫鋼管。管的一端切成45°,伸入儲(chǔ)罐少許.配用具有突面密封的平焊管法蘭：法蘭PN4.0DN40G(2)液氨出料管：液氨壓出管的端部法蘭(與氨輸送管相連)采用法蘭PN4.0DN20GB9119.8-88。這些小管都不必補(bǔ)強(qiáng)。壓出管伸入貯罐2.5m。(3)排污管(4)放空管接口管(5)液面計(jì)接管液氨儲(chǔ)罐常用玻璃管液面計(jì)，由儲(chǔ)罐公稱直徑D,=2600mm根據(jù)HG/T21550-93,選擇玻璃管液面計(jì)AIWPN4.0,L=1000mm,HG5-227-80與其相配的接管尺寸為φ20×2.5m,管法蘭為法蘭PN4.0DN15GB9119.8-(6)安全閥接口管管，法蘭PN4.0DN25GB9119.8-88。技術(shù)要求1)本設(shè)備按GB150-1998《鋼制壓力容器》進(jìn)行制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收2)焊接材料、對(duì)焊接接頭型式及尺寸可按GB985-80中規(guī)定(設(shè)計(jì)焊縫強(qiáng)度系數(shù)φ3)殼體焊縫應(yīng)進(jìn)行無損探傷檢查，探傷長度為100%4)設(shè)備制造完畢后，進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)5)管口方位按本圖第四部分結(jié)束語經(jīng)過了幾天的努力，終于完成了課程設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，給自己最大的體會(huì)是：辦法總比困難多，遇到了問題，不要?dú)猓θふ掖鸢?。課程設(shè)計(jì)剛開始的時(shí)候，感覺很陌生，只知道要設(shè)計(jì)一個(gè)貯罐，而且還要畫圖，至于怎么開始，大家都很惘然。在畫圖時(shí)，因?yàn)橐婚_始沒有查好資料，只知道筒體的公稱直徑，至于那些其它的數(shù)據(jù)，例如封頭高度，封頭直邊都沒有查好，所以無從著手，那時(shí)候只能一邊看書，一邊探索畫圖，以至于浪費(fèi)了不少的時(shí)間。課程設(shè)計(jì)是另外一種學(xué)習(xí)課堂，通過我們動(dòng)手，對(duì)掌握的理論知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充與質(zhì)疑。我們應(yīng)該在注意書本知識(shí)的時(shí)候應(yīng)該也要把所學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐生產(chǎn)中去，不僅僅滿足于書本的知識(shí)，大的。不僅僅掌握了臥式儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)步驟與方法；也不僅解決問題、收集資源的方法與能力。而且，通過此次的課程設(shè)計(jì)，我們這些學(xué)生最最缺少的是經(jīng)驗(yàn)，沒有感性的認(rèn)識(shí)；空有理論知識(shí)，參考文獻(xiàn)[3]《壓力容器優(yōu)化設(shè)計(jì)》梁基照2010.03[3]《工程制圖新編教程》胡志勇，宇文研2009.07[4]《化工設(shè)計(jì)》劉榮杰2010.09[5]《管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)》帥鍵2006.06[6]《化工機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》韓葉象北京化工學(xué)院出版社[7]《化工機(jī)械工程手冊(cè)》余國棕化學(xué)工業(yè)出版社2010[8]《壓力過程設(shè)備設(shè)計(jì)》李福寶，李勤化學(xué)工業(yè)出版社2010附表GB8163-871HB20592-95法蘭S032-4.0RF1HB20592-95法蘭內(nèi)徑φ50其它尺寸按1GB8163-87壓料接管φ38×3.51HB20592-95法蘭S020-4.0RF1GB8163-87排污接管φ45×2.51HB20592-95法蘭S050-4.0RF1JB/T4712-92JB/T4712.1-2007鞍座A2400-FJB/T4712.1-2007鞍座Q235-A·F2HB20592-95法蘭S025-4.0RF1GB8163-87放空管接φ32×3.51HB20592-95法蘭S025-4.0RF1