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1、 过程设备设计课程设计说明书 设计题目：32M液氨储罐设计学 院：化学化工学院班 级：化学工程与工艺1101班姓 名：宋旭杰学 号：2011002248指导老师：完成时间：2014.01.09一、设计任务书32M液氨储罐设计课程设计要求及原始数据（资料）一、 课程设计基本要求1、 按照国家压力容器设计标准、规范设计要求，掌握典型过程设备设计的过程。2、 设计计算采用手算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。3、 工程图纸要求计算机绘图。4、 独立完成。二、 原始数据表1 设计条件表序号项目数值备注1名称液氨储罐2用途液氨储存3最高工作压力MPa由介质温度确定4工作温度-20505公称容积M6
2、工作压力波动情况可不考虑7装置系数f0.858工作介质液氨（中毒危害）9使用地点太原市，室外课程设计主要内容1、 设备工艺设计2、 设备结构设计3、 设备强度设计4、 技术条件编制5、 绘制设备总装配图6、编制设计说明书学生应交出的设计文件（论文） 1、设计说明书一份 2、总装配图一张（折合A1图纸一张）目 录设计任务书 1课程设计内容 5 工艺设计 5一、设计压力的确定 5二、设计温度的确定 6 机械设计 6一、结构设计 6 设计条件 6 结构设计 7 1、压力容器选择 7u 物料的物理化学性质u 压力容器的类型u 压力容器的用材 2、筒体和封头的结构设计 8u 筒体公称直径和筒体长度的确定
3、u 椭圆形封头内表面积、容积 3、各个接管的位置及法兰的选择 9u 接管的设计u 法兰的设计u 垫片的选择 4、人孔的选取12 5、液面计的设计14 6、鞍座的计算14u 筒体的质量u 封头的质量u 液氨的质量u 附件的质量u 确定鞍座类型u 鞍座安装位置确定 7、焊接接头设计16u 回转壳体的焊接结构设计u 接管与壳体的焊接结构设计u 带补强圈的接管的焊接结构2、 强度计算17 容器的筒体和封头壁厚的设计18 1、筒体名义厚度的初步确定18 2、封头壁厚的计算18 开孔补强计算19 1、补强设计方法判别19 2、有效高度的确定20 3、有效补强面积20 4、接管的多余面积20 强度校核21
4、1、容器的水压试验21 2、圆筒切向剪应力计算并校核22总结语23参考文献25二、课程设计内容 课程设计内容包括工艺设计和机械设计两部分工艺设计 工艺设计的内容是根据设计任务提供的原始数据和生产工艺要求，通过计算和选型确定设备的轮廓尺寸。其中设计储量： 式中 f =0.85 V =30m由表2得：t =563/m=0.563t/m故 W=0.85320.563=14.3565t表二 液化气体饱和蒸汽压及饱和液密度温度-15103050饱和蒸汽压MPa（绝压）氨0.2690.6031.1562.030饱和液密度Kg/m氨6586255955631、 设计压力的确定设计压力应根据最高工作压力来确定
5、。对于盛装液化气体的压力容器，可根据固定式压力容器安全技术监察规程TSG R0004-2009中条例3.9.3来确定： 经查表2得50下液氨饱和蒸汽压（绝压）为2.030MPa,大气压Pa=0.1Mpa.工作压力=（2.030.1）MPa=1.93MPa 设计压力为容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，而最高工作压力系指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。装设安全阀的容器，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力不得低于安全阀的开启压力，通常可取最高工作压力的1.051.10倍，这里取1.1倍，所以设计压力P=2.12Mpa 液柱静压力为： ，于是忽略了液柱静
6、压力的影响，得到 二、设计温度的确定 根据液氨储罐工作温度为-2048 选择设计温度t=50 机械设计机械设计包括结构设计和强度计算两部分 一、结构设计 设计条件表3 结构设计条件表项目内容备注工作介质液氨工作压力 MPa1.93由介质温度决定设计压力 MPa2.12工作温度 -2048设计温度 50公称容积（Vg）m30计算容积（V计）m30工作容积（V工）m25.5装量系数f0.85介质密度（t）t/m0.563材质Q345R，16MnR，16Mn保温要求无其他要求无表4 管口表接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称ADN80HG/T20592-2009FM液氨入口BDN25HG
7、/T20592-2009FM压力表接口CDN25HG/T20592-2009FM放空口DDN40HG/T21518-2005FM气氨出口管EDN80HG/T20592-2009FM液氨出口FDN32HG/T20592-2009FM排污管SVDN80HG/T20592-2009FM安全阀接口MDN500HG/T20592-2009MFM人孔LDN20HG/T20592-2009FM磁性液位计接口 结构设计 化工设备的结构设计包括设备承压壳体（一般为筒体和封头）及其零部件的设计。设备零部件包括支座、接管和法兰、人孔和手孔、液面计、视镜等。我国已经制订了化工设备通用零部件的系列标准，设计时可根据具体
8、设计条件按照附录中给出的相关标准进行选用。 1、压力容器选择 （a）物料的物理化学性质 氨作为一种重要的化工原料，应用广泛，为运输及储存便利，通常，将气态的氨气通过加压或冷却，得到液态氨。液氨，又称为无水氨，是一种无色液体，有强烈的刺激性气味，液氨在工业上应用广泛，而且具有腐蚀性，且容易挥发，采用钢瓶和槽车装运。 （b）压力容器的类型化工设备的主体是压力容器，容器的强度决定着设备的安全性，为了加强压力容器的安全监察，保护任命生命和财产的安全，国家质量监督局颁布了压力容器安全技术监察规程这是一部对压力容器安全技术监督提出基本要求的法规，压力容器设计、安装、使用、检验、修理和改造等单位必须遵守的法
9、规，为了有利于安全技术监督和管理，压力容器安全技术监察规程将其管辖范围内的压力容器划分为三类，分别为第一类压力容器、第二类压力容器和第三类压力容器。本次设计压力容器中的介质为液态氨，属于中度危害，是第二组介质且设计压力为中压，所以将其划分为第二类压力容器。 （c）压力容器的用材 正确选择材料对于保护设备的安全使用和降低成本是至关重要的。压力容器用材料包括容器及压壳体用钢和设备零部件用材料，零部件有受压元件（如接管、法兰）和非受压元件（如支座），所用材料涉及钢板、钢管、锻件、型钢及钢棒等。 压力容器受元件用钢应符合GB150钢制压力容器中的有关规定，对于非受压元件用钢，当与受压元件焊接时，也应是
10、焊接性能良好的钢材。压力容器通常采用钢板经过成型焊接而成，法兰视具体情况可采用钢板或锻件，螺栓和螺柱应采用钢棒，接管一般应采用无缝钢管，支座所用材料涉及钢板，型钢及钢管，因为使用温度在-2050，设计压力为2.12MPa，所以选用Q345R，封头采用标准椭圆形封头，同样采用Q345R。采用16Mn为钢管的材料。法兰采用16Mn 2、筒体和封头的结构设计 （a）筒体公称直径和筒体长度的确定：筒体直径一般由工艺条件决定，但是要符合压力容器的公称直径。标准椭圆型封头是中低压容器经常采用的封头形式。封头公称直径必须与筒体的公称直径相一致。公称体积Vg=30m 则根据公式 取L/DN = 4 计算得Di=2.12mm 圆整得Di=2200mm 由 得 （b） 椭圆形封头内表面积、容积： 查GB/T25
