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1、课程设计任务书 220m3 液氨储罐设计2课程设计内容3液氨物化性质及介绍31 . 设备的工艺计算31.1 设计储存量31.2 设备的选型的轮廓尺寸的确定31.3 设计压力的确定41.4 设计温度的确定41.5 压力容器类别的确定 42 .设备的机械设计52.1 设计条件52.2 结构设计62.2.1 材料选择 62.2.2 筒体和封头结构设计62.2.3 法兰的结构设计6（ 1）公称压力确定72）法兰类型、密封面形式及垫片材料选择7（ 3 ）法兰尺寸72.2.4 人孔、液位计结构设计8（ 1 ）人孔设计8（ 2）液位计的选择92.2.5 支座结构设计10（ 1）筒体和封头壁厚计算10（2）支
2、座结构尺寸确定122.2.6 焊接接头设计及焊接材料的选取14（ 1）焊接接头的设计14（ 2）焊接材料的选取162.3 强度校核 162.3.1 计算条件162.3.2 内压圆筒校核172.3.3 封头计算182.3.4 鞍座计算 202.3.5 开孔补强计算213 .心得体会224 .参考文献22课程设计任务书20m3 液氨储罐设计、课程设计要求：1 .按照国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。2 .设计计算采用手算，要求设计思路设计思路清晰，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。、原始数据设计条件表序号项目数值单位备注1名称液氨储罐
3、2用途液氨储存3最高工作压力（MPa）1.93由介质温度确定4工作温度（C）-20 505公称容积（M3）206工作压力波动情况口不考虑7装量系数（。V）0.858工作介质液氨（中度危害）9使用地点太原市室外三、课程设计主要内容1 .设备工艺设计2 .设备结构设计3 .设备强度计算4 .技术条件编制5 .绘制设备总装配图6 .编制设计说明书四、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（A1图纸一张）课程设计内容液氨物化性质及介绍液氨，又称为无水氨，是一种无色液体， 有强烈刺激性气味。 氨作为一种重要的化工原 料，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
4、液态氨。液氨在工业上应用广泛，具有腐蚀性且容易挥发，所以其化学事故发生率很高。液氨分子式 NH3分子量17.03 ,相对密度0.7714g/L ,熔点-77.7 C,沸点-33.35 C, 自燃点651.11 C,蒸汽压1013.08kPa（25.7 C ）。蒸汽与空气混合物爆炸极限为1625%（最易引燃浓度为17%）氨在20c水中溶解度34% 25c时，在无水乙醇中溶解度 10%在甲醇中 溶解度16%,溶于氯仿、乙醛,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性。液态氨将 侵蚀某些塑料制品，橡胶和涂层。遇热、明火，难以点燃而危险性极低，但氨和空气混合物 达到上述浓度范围遇火和燃烧或爆炸，如有
5、油类或其它可燃物存在则危险性极高。1 .设备的工艺计算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。1.1 设计储存量式中：W储存量，t;装量系数；V压力容器容积；m3t 设计温度下的饱和溶液的密度，7tzm3W=0.85X 20X 0.563=9.57t1.2设备的选型的轮廓尺寸的确定根据设计要求，本设计为卧式容器，筒体采用圆筒形，封头采用标准椭圆形封头 查阅文献，筒体的基本参数如下：表1-1筒体基本参数公称容积Vg/m3公称直径DN/mm筒体长度L/mm2020005800查阅文献确定椭圆形封头基本参数如下表:表1-2椭圆形封头参数公称直径DN
6、/mm总深度H/mm内表面积A/m2容积V/m320005254.49301.1257设备计算容积2V计=兀/4 XDNXL+V封 X 2= 71/4 X 2.02 X 5.8+0.1257 X 2=20.46m3实际工作容积Vx=V计 Xf=20.46 X0.85=17.39m31.3 设计压力的确定查阅文献常温压力储存液化气体压力容器规定温度下的工作压力液化气 体 临界温 度规定温度卜-的工作压力无保冷设施有保冷设施无试验实测温度有试验实测最高工作温度 并且能保证低于临界温度50C50 c饱和蒸气压力可能达到的最高工作温度卜.的饱和蒸气压力V50C在设计所规定的最大充装量下为50 C的气体
7、压力试验实测最高工作温度F的饱和蒸 气压力液氨液化气饱和蒸汽压及饱和液密度温度C-15103050饱和蒸汽压（绝压）MPa0.2690.6031.1562.030饱和蒸汽压密度kg/m3658625595563液氨临界温度为132.4 C,其50 c饱和蒸汽压为1.93MPa故其设计压力为Pd=1.1 x 1.93=2.12MPa0.6MPa PdW 10MPa属于中压容器1.4 设计温度的确定设备工作温度为-20 C 50 ,故其设计温度为50 ,在-20200 C条件下工作属于常温容器。1.5 压力容器类别的确定液氨属于液化气体，查阅文献4,可知属于第一组介质查第一组介质一压力容器类别划分
8、图，可知20m3液氨储罐属于第m类压力容器10.404I !：=!；： IMHI11IM l H1I训I北出明2.设备的机械设计2.1 设计条件（见表2-1和表2-2 ）表2-1设计条件表内容备注工作介质液氨工作压力Mpa1.93设计压力Mpa2.12工作温度C-2050设计温度C50公称容积（Vg） m320计算容积（V计）m320.46工作容积（Vh） m317.39装量系数f0.85介质密度（p ） t/m30.563kg/L材质Q345R保温要求无保温层其他要求表2-2管口表符号公称规格DN/mm连接法兰标准密封面用途或名称L1.L220HG/T20592-2009FM液位计接口M45
9、0/FM人孔SV70HG/T20592-2009FM安全阀接口A80HG/T20592-2009FM液相进口管B100HG/T20592-2009FM压力表接口C25HG/T20592-2009FM放空管D70HG/T20592-2009FM氨气出口管E70HG/T20592-2009FM液相出口管F70HG/T20592-2009FMP排污管2.2 结构设计2.2.1 材料选择一般而言，以强度为主的中压设备采用低合金钢为宜，而且低合金钢对液氨也具有良好的耐腐蚀率，可选用低合金钢，Q245R和Q345R这两种钢材可以满足要求。由于Q345R午用应力高于Q245R,相同条件下，采用 Q345R制
10、造设备，可减小壁厚，减小设备重量， 降低成本，同时壁厚减小，也可以为材料和设备的运输以及制造加工带来很大的方便， 所以选择Q345R制造设备筒体和封头。2.2.2 筒体和封头结构设计由表1-1可知筒体公称直径 DN=2000mm长度L=5800mm由表1-2可知EHA标准椭圆形封头公称直径 DN=2000mn深度H=525mm则其直边长h=25mm2.2.3 法兰的结构设计法兰有设备法兰和管法兰，设备筒体和封头焊接在一起，所以不需要设备法兰，只有管法兰。(1)公称压力确定设备设计压力为2.12MPa,操作温度为-2050C,可选用锻件，材料选16Mn n查文献可知，在操作温度范围内，PN25材
11、料为16Mn n的钢制管法兰最大允许工作压力为2.5MPa,满足设计要求，故管法兰公称压力为PN25(2)法兰类型、密封面形式选择液氨易挥发，为强渗透性的中度危害介质，查文献可知须采用带颈对焊型管法兰，面封面采用凹凸面密封。(3)法兰尺寸查阅文献可知各法兰详细尺寸及法兰质量，详细见下图2-2和表2-3图2-2表2-3PN25带颈对焊钢制法兰单位：mm接管代号公 称 尺 寸DN钢 管 外 径A1连接尺寸法 兰 厚 度C法兰颈法 兰 高 度H法兰 质量M (kg)法兰 外径D螺栓 孔中 心圆 直径K螺 栓 孔 直 径L螺栓孔 数量n (个)螺栓ThNSHiRB8089200160188M16241
12、053.2128585.0D5057165125184M1620752.986483.0C253211585144M1218462.664401.06576185145188M1622902.9106524.0L1.L2202510575144M1218402.364401.02.2.4 人孔、液位计结构设计(1)人孔设计人孔的作用：为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷以及装拆设备的内部零件。人孔的结构：人孔为组合件，包括承压零件筒节、端盖、法兰、密封垫片、紧固件等受压元件，以及人孔启闭所需要的轴、销、耳、把手等非受压件。圆形人孔的公称直径规定为400600mm容器公称直
13、径大于或等于1000mm且筒体与封头为焊接连接时， 至少设一个人孔。卧式容器的筒体长度大于等于6000mm，应考虑设置2个以上人孔。综合考虑，选择回转该带颈对焊法兰人孔，公称压力PN2.5，公称直径DN450,MFM型密封面，材料选用16MnR标记为：人孔 MFM m s-35CM(NM-XB350)A450-2.5HG/T21518-2005查阅文献，得本次选用回转盖带颈对焊法兰人孔结构尺寸，见下图 2-3和表2-4表2-4回转盖带颈对焊法兰人孔尺寸表密封面型 式公称压力PN公称直径DNdDDiHiH2bMFM2.5450480 1245667060025012142b1b2ABLd0螺 柱螺 母螺柱总质 量数量直径长度4146375175250242040M33 2 165245图2-3回转盖带颈对焊法兰人孔结构图(2)液位计的选择液位计是用以指示容器内物料液面的装置，液位计的种
