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1、化工设备机械基本课程设计课程设计题目:液氨贮罐设计设计任务书课 题:液氨贮罐的机械设计设计内容:根据给定的工艺参数设计一种液氨贮罐已知工艺参数：最高使用温度:T0公 称直径:DN=200筒体长度(不含封头）：L0=4700mm具体内容涉及：1. 筒体材料的选择2. 罐的构造及尺寸3. 罐的制造施工4. 零部件型号及位置、接口5. 有关校核计算设 计人:马清竹学 号：下达时间:11月1日完毕时间:12月26日目录1.设计方案1.1.设计原则11.2.材料的选择11.3设计参数的拟定1.4.设计成果2.设计计算21. 壁厚的计算42.1.筒体壁厚的计算.12.封头壁厚的计算4.1.水压实验与强度校
2、核52.选择鞍座并计算其承载能力52.1.罐体的质量62.2.2.封头的质量62.2.液氨的质量2.2.附件的质量63.选择人孔并进行补强计算723.1.人孔的选择72.3.2.人孔补强计算72.4.接口管的选择824.液氨进料管824.液氨出料管8.3液面计接口管824.4.安全阀接口管82.5.放空阀接口管824.排污管83.参数校核9.筒体轴向应力校核93.11.筒体轴向弯矩计算3.筒体轴向应力计算1032.筒体和封头切向应力校核13.2.1筒体切向应力计算13.封头切向应力计算3.3.筒体环向应力校核123.3.1.环向应力计算13.3.2环向应力校核12.鞍座有效断面平均压力24.
3、设计汇总1441.符号汇总1442.公式汇总155.液氨贮罐设备图16.小结181. 设计方案1.1. 设计原则 本设计中液氨贮罐属于中压容器,设计以“钢制压力容器”国标(B150)为根据，严格按照政府部门对压力容器安全监督的法规“压力容器安全技术监督教程”的规定进行设计。以安全为前提，综合考虑质量保证的各个环节,尽量做到经济合理，可靠的密封性，足够的安全寿命。其设计的重要环节如下:对设计中要用的多种设计参数进行计算和选用,以及根据制造容器的特殊规定材料选择。运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。根据鞍座承受的载荷而选用对称布置的双鞍座,再对容器进行多种应力分析和校核。从
4、连接的密封性、强度等出发,原则选用多种法兰。根据以上的容器设计计算，画出设计总设备图。1.2. 材料的选择1) 罐体和封头的材料选择纯液氨腐蚀性小，贮罐可选用一般钢材。由操作条件可知,该容器属于中压、常温范畴。在常温下材料的组织性和力学性能没有明显的变化。综合了材料的机械性能、焊接性能、腐蚀状况、强度条件、钢板的耗材量与质量以及价格的规定,根据化工设备机械基本(赵军、张有忱、段成将编,P5)表3钢材选用表，筒体和封头的材料选择钢号为6n的钢板,使用状态为热轧或正火（设计温度为04，钢板原则65-86）。2) 接管与法兰材料的选择接管材料选用0号钢管(许用压力：= =11MPa）,法兰材料选用1
5、6n(锻）。3) 鞍座材料的选择鞍座地板材料选用16Mn,鞍座其他材料选用16MR。1.3 设计参数的拟定1) 设计温度:T=52) 设计压力:由于液氨的最高使用温度为50,液氨在50的饱和蒸汽压为.3Pa（绝对压强），密度为0.5621，根据压力容器安全监察规程规定液化气体贮罐必须安装安全阀，设计压力可取最大操作压力的.5-110倍。设计压力P=1.10（2.033-0.013)=.12M(表压）,故取设计压力为2.25MPa。液柱的静压力为PiDN=2.6028103.810-6=.0145Pa 10Ma3，由常用压力手册（刘湘秋编著，15)可知该贮罐为中压储存容器,即为第三类压力容器。由
6、于焊缝区是容器上强度比较单薄的地方,要保证设备密封性能良好，故筒体焊接构造采用双面焊或相称于双面的全焊透的对接接头，且所有无损探伤的,故取焊接头系数1.0。6) 许用压力:对于本设计是钢板卷焊的筒体以内径作为公称直径N=D2600mm。假设16钢的厚度在66m之间,根据化工设备机械基本（董大勤编,P168)表8-7，设计温度下的许用应力t63MPa。常温强度指标b=4Ma，s35Pa。1.4. 设计成果罐体：采用1Mn钢板,DN=00,0=470，n =20mm封头:采用DN62016nR JB/T437鞍座:采用JB/T7292 鞍座A260JB122 鞍座2600人孔:采用HG523199
7、5 人孔RFIV(AG）50.液氨进料管：采用m3.5mm无缝钢管液氨出料管:采用可拆的压出管2m3mm,将它与法兰套在接口管38m3.5内。排污管:采用57mm.5mm的管子液面计：采用玻璃管液面计BIW PN1.，=100m，HG52780放空管接管：采用3m3.mm无缝钢管,法兰HG2054，法兰SO2516R 16MnR安全阀接管:采用3m35m无缝钢管，法兰HG204，法兰S25.6RF 1MnR2. 设计计算2.1. 壁厚的计算2.1.1. 筒体壁厚的计算在G-150-199钢制压力容器中规定,将计算厚度与腐蚀裕量作为设计厚度，即: (2）式中d设计厚度（m)；C2腐蚀裕量（mm）
8、;Pc筒体的设计压力(MPa)；DN筒体的公称直径（m);焊接接头系数;t钢板在设计温度下的许用应力（MPa)。则=将设计厚度加上钢板负偏差后向上圆整到钢板的原则规格厚度，即筒体的名义厚度：n=d1+ (-2)即n=d+=92+08+=0m。圆整后取n=2mm厚的6n钢板制作筒体。有效厚度为: =n-C1-C （3)因此e=n-C1-2=20-0.8-20=17.2mm 2.1.2. 封头壁厚的计算由于椭圆封头厚度的计算公式和筒体厚度的计算公式几乎同样,阐明圆筒体采用原则椭圆封头,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。故采用原则椭圆封头。由化工设备机械基本（董大
9、勤编,18)可知原则椭圆封头的形状系数=00。封头的设计厚度为： （2-）即=1903mm考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量,需圆整,封头的名义厚度仍运用公式（2-2)，于是n=d1+1.003+0.0mm,圆整后取n20厚的16Mn钢板制作封头。原则椭圆封头标记为:椭圆封头N60206MnRB/T4737。封头的有效厚度由公式(2-3）计算,于是e=n-C1-C=0.8-2.17.2m由化工设备机械基本（董大勤编，P17）表81查得原则椭圆封头的直边高度h05m。故两封头切线之间的距离为=L0+20/2DN=70 +0=0m。2.1.3. 水压实验与强度校核 根据化工机械基本（陈国恒 主编,P1
10、62)公式 （5)式中P实验压力(Pa）e有效厚度(mm）强度指标（MP）其中t51.52.25=2.6 P =7.2 s=325MPa因此Ma0.9s=0251.0=292.5P因此水压实验满足强度规定。2.2. 选择鞍座并计算其承载能力 一方面粗略计算鞍座的负荷贮罐的总质量为:m=1mm3+m （2-6)式中1罐体质量(Kg）m2封头质量（K)液氨质量(g)m4附件的质量（Kg）2.2.1. 罐体的质量根据化工机械基本（陈国恒主编,312）续表查得，DN=m,壁厚n=0mm时筒节钢板质量q1=290/m，因此m1 q1L0 （-7）于是1 q1L01904.=663 K2.2.2. 封头的
11、质量根据化工设备基本（陈国恒主编,3)续表查得，D=2600mm，壁厚=m,=0m条件下椭圆型封头质量q223 Kg/m,故 =2 q2 (-8)于是m=2 q2213=246Kg2.2.3. 液氨的质量 m3=V （9）式中V主管容积（m3）水的密度（K/ m3）其中根据化工机械基本（陈国恒 主编，3，P35)续表查得，DN=00m,壁厚n=m，h0=5mm条件下m高筒体的体积V1=.309 3，椭圆型封头的容积V2=2.56 m,故 V=封+V筒 （210)于是=V封+V筒=V+1=2.56+4.75.3030.07 m3液氨在0时的密度为6 Kg/ m3，不不小于水的密度，故充液氨质量按水计算。即=100Kg/m3。因此m3=V=300100=0070 Kg2.2.4. 附件的质量人孔约重200Kg，其他管的总和按00 Kg计,故m420+0=50 Kg因此设备的总质量为=m1+
