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1、.专业整理.化工设备机械基础课程设计题目：液氨储罐的机械设计班级：07080102学号：0708010209姓名：熊领领指导老师：崔岳峰沈阳理工环境与化学工程学院2010月11月 .学习帮手.设计任务书课题： 液氨储罐的机械设计设计内容:根据给定的工艺参数设计一个液氨储罐已知工艺参数：1 最高使用温度：T=502 公称直径: DN=2600mm3 筒体长度（不含封头）：L0=3900mm具体内容包括： 1：筒体材料的选择2：罐的结构及尺寸3 罐的制造施工4 零部件型号及位置、接口5 相关校核及计算设 计 人： 熊 领 领学 号： 0708010209下达时间： 2010年11月19号完成时间:
2、 2010年12月20号目录1设计方案11.1设计依据11.2设计参数的确定11.3设计结果的确定22工艺计算32.1壁厚的设计32.1.1筒体壁厚设计32.1.2封头壁厚的设计32.1.3筒体与封头水压强度的校核42.2人孔的设计及补强的确定52.2.1人孔的选择52.2.2补强的确定52.3接口管的设计62.3.1液氨进料管的设计62.3.2液氨出料管的设计62.3.3放空管接管口的设计62.3.4液面计接口管的设计62.3.5排污管的设计62.3.6安全阀接口管的设计72.4鞍座的设计72.4.1罐体的质量72.4.2封头的质量72.4.3液氨的质量72.4.4附件的质量83参数的校核9
3、3.1筒体轴向应力的校核93.1.1筒体轴向弯矩计算93.1.2筒体轴向应力计算103.2筒体和封头切向应力的校核113.2.1筒体切向应力113.2.2 封头切向应力校核113.3筒体环向应力的校核123.3.1轴向应力计算123.3.2轴向应力校核123.4鞍座有效断面平均压力124液氨贮罐设备图145设计汇总156总结16参考文献171设计方案1.1设计依据本液氨贮罐属于中压容器，设计以“钢制压力容器”国家标准为依据，严格按照政府部门对压力安全监督的法规“压力容器安全技术监督教程”的规定进度进行设计。以安全为前提，综合考虑质量保证的各个环节，尽可能做到经济合理，可靠的密封性，足够的安全寿
4、命。设计的主要步骤如下：1）对设计中要用的各种设计参数进行计算和选取，以及根据制造容器的特殊要求选择材料。2）利用计算公式对容器筒体和封头壁厚的设计，以及封头类型的选择。3）根据鞍座承受的载荷而选用对称布置的双鞍座，再对容器进行各种应力分析和校核。4）从连接的密闭性、强度等出发，标准选用各种法兰。5）根据以上的容器设计计算，画出总的设备图。1.2设计参数的确定1）设计温度:T=502)设计压力：查化工设备机械基础(赵军，张有忱，段成红编，p132)本贮罐在最高使用温度下，氨的饱和蒸汽压为2.033Mpa(绝对压强)，故取设计压力为p=1.10（2.0330.10133）=2.12Mpa（表压）
5、，原因是因为容器上装有安全阀时，可取1.05到1.11倍的最高工作压力作为设计压力，这里取最高设计压力为1.10倍。液柱静压力为Pi=DNg=2.6562.909.8110-6=0.0144Mpa5p=0.106Mpa，所以静压力可忽略不计，可取计算压力pc=p=2.12Mpa3)材料选择：由操作条件分析，该容器属于中压、常温范畴。在常温下材料的组织和力学性能没有明显变化。根据化工设备机械基础(赵军，张有忱，段成红编，p125)表93钢板选用表，筒体和封头的材料选择钢号为16MnR的钢板，使用状态为热轧或正火(设计温度-40475 ，钢板标准GB6654-1996),接管材料选用10号钢管（许
6、用应力：=t=112Mpa）,法兰材料选择16Mn(锻)，鞍座底板材料选用16MnR，鞍座其余材料选用Q235-AF。4)钢板厚度负偏差：由化工设备机械基础（赵军，张有忱，段成红编，p128）表910知钢板厚度在8.025mm时钢板负偏差C1=0.8mm。5)腐蚀裕量：根据化工设备机械基础（赵军，张有忱，段成红编，p128） 知腐蚀余量有介质对材料的均匀腐蚀速率与容器的设计寿命决定。腐蚀裕量C2=n ，其中为腐蚀速率；n为容器的设计寿命。根据腐蚀数据与选材手册 （左景伊，左禹编著P216）钢铁对于氨气和液氨有优良的腐蚀性，腐蚀率在0.1mm/a以下。且设计贮罐为单面腐蚀，故取C2=2.0mm。
7、6)焊接头系数：本次设计是液氨贮罐的机械设计。氨属于中度毒性物质，又由于PV=2.122.62/4=47.2510Mpa.m3 ,由化工设备机械基础（赵军，张有忱，段成红编，p99，p127表96）可知，该设备为中压储存容器，即为第三类压力容器。要保证设备密封性能良好，故筒体焊接结构采用双面焊或相当于双面的全焊透的对接接头，且全部无损探伤的，故取焊接头系数=1.0。7）许用应力：对于本设计是用钢板卷焊的筒体以内径作为公称直径DN=D1=2600mm。假设16MnR钢的厚度在1636mm之间，根据化工设备机械基础（赵军，张有忱，段成红编，p125）表94，设计温度下钢板的许用应力t =163Mp
8、a。常温强度指标b=490Mpa、s=325Mpa。1.3设计结果的确定罐体：采用16MnR钢板，DN=2600mm,L0=3900mm,dn=20mm封头：采用DN26002016MnR JB/T4737鞍座：采用JB/T471292 鞍座A2600FJB/T471292 鞍座A2600S人孔：采用HG215231995人孔RF（AG）4502.5液氨进料管:采用57mm3.5mm无缝钢管液氨出料管：采用可拆的压出管25mm3mm，将它与法兰套在接口管38mm3.5mm内排污管：采用57mm3.5mm的管子液面计：采用HG522780AG2.5-I-1200P，L=1200mm两支放空管接管
9、：采用32mm3.5mm无缝钢管，法兰HG20592，法兰SO251.6RF 16MnR安全阀接管：采用32mm2.5mm无缝钢管，法兰HG20592，法兰SO251.6RF 16MnR2工艺计算2.1壁厚的设计2.1.1筒体壁厚设计在GB-150-1998钢制压力容器中规定，将计算厚度与腐蚀余量作为设厚度，即： (2-1)式中d设计厚度（mm）；C2腐蚀裕量（mm）；Pc圆筒的设计压力（Mpa）；DN圆筒的公称直径（mm）；焊接接头系数；t钢板在设计温度下的许用应力（Mpa）。于是 =2.122600（21631.02.12）2.0=19.02mm将设计厚度加上钢板负偏差后向上圆整到钢板的标
10、准规格的厚度，即圆筒的名义厚度： n=dC1 （2-2）即n=dC1=19.020.8=20mm。圆整后取n=20mm厚的16MnR钢板制作筒体。有效厚度 e=nC1C2 （2-3）所以e=nC1C2=200.82.0=17.2mm2.1.2封头壁厚的设计由于椭圆封头厚度的筒体厚度的计算公式几乎一样，说明圆筒体采用标准椭圆封头，其封头厚度近似等于筒体厚度，这样筒体和封头可采用同样厚度的钢板来制造。故采用标准椭圆型封头。由化工设备机械基础（赵军，张有忱，段成红编，P134）表102知，当DN2hi=2时，椭圆封头的形状系数K=1.00。封头的设计厚度为： （2-4）即 =2.122600（216
11、31.00.52.12）2.0=18.96mm考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量，需圆整，封头的名义厚度仍利用公式（2.2）于是n=dC1=18.960.8=20mm。圆整后取n=20mm厚的16MnR钢板制作封头。椭圆封头标记为：椭圆封头DN26002016MnR JBT4737封头的有效厚度由公式（2.3）计算，于是e=nC1C2=200.81.0=17.2mm由化工设备机械基础（赵军，张有忱，段成红编，P134）表102查得标准椭圆封头的直边高度h0=50mm。故两封头切线之间的距离为L=L02h0=3900250=4000mm2.1.3筒体与封头水压强度的校核根据化工机械基础（陈国恒 主编
12、P162）公式 (2-5)式中 pt试验压力（Mpa）；e有效厚度（mm）；s强度指标（Mpa）。其中pt=1.25p=1.252.12=2.65Mpa e=17.2mm s=325Mpa于是=201.6MPa0.9s=0.93251.0 =292.5 MPa水压试验满足强度要求。2.2人孔的设计及补强的确定2.2.1人孔的选择压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。根据贮罐是在常温及最高工作压力为2.12MPa的条件下，人孔标准应按公称压力为2.5MPa的等级选取。由化工容器及设备简明设计手册（贺匡国P675
13、）表23-1-33查得受压设备的人孔盖较重，一般选取吊盖式人孔或回转盖式人孔，吊盖式人孔使用方便垫片压紧较好，回转盖式人孔结构简单，转动时所占空间平面较小，如布置水平位置时，开启时较为费力。故选水平吊盖人孔。该人孔标记为：HG215231995人孔RF（AG）4502.5其中RF突面封闭，接管于法兰的材料为20R，AG用普通石棉橡胶板垫片，4502.5公称直径为450mm、公称压力为2.5MPa2.2.2补强的确定由于人孔的筒节不是采用无缝钢管，故不能直接选用补强圈标准由化工容器（丁伯民，黄正林等编）P192表6-1查表得人孔的尺寸为48010，标准补强圈尺寸为内径Di=484mm，外径D0=760mm。本设计选用C型20（C=10）。因此内径为Di=di+2C+(1216) (2-6)于是内径为Di=di2C（1216）=45021016=486mm补强圈厚度按下式估算 (2-7) 故取补强圈厚为36mm2.3接口管的设计2.3.1液氨进料管的设计采用57mm3.5mm无缝钢管。管的一端切成45，伸入贮罐内少许。根据化工机械基础（陈国桓）P192表11-2查得配用具有突面密封的平
