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1、 目录第一章 绪论1 设计任务1 设计思路2 设计特点2 要紧设计参数的确信及说明3第二章 材料及结构的选择与论证4 材料的选择与论证4 结构的选择与论证4第三章 设计计算7 公称直径DN的确信7 计算筒体的壁厚7 计算封头的壁厚8 水压实验及其强度校核8 选择人孔并核算开孔补强9 选择鞍座并核算承载能力9 选择液位计14 选配工艺接管14第四章 设计末节15第一章 绪论设计任务设计题目：液氨储罐机械设计公称容积（）：50工作压力（MPa）：工作温度（）：40材料：16MnR 设计任务要紧分两个时期： （1）预备时期A、预备好设计资料、手册、图纸、说明书的报告纸B、认真研究、分析设计任务及有关
2、设计数据，明确设计要求及设计内容C、认真温习有关教科书内容，熟悉有关资料及步骤D、结合有关图纸，了解设备结构及作用 （2）机械设计时期A、依照设计参数，论证选材、论证物料的侵蚀性及对环境的污染情形 B、依照计算有关壳体的尺寸，依照压力计算壳体壁厚，校核壳体的强度，确 定合理尺寸C、选用零部件，查标准及手册，确信尺寸和结构D、计算设备重量，列表有关附件的重量E、绘制设备总装图，进行缩小或放大画图比例F、提出技术要求，对设备制造、查验、安装提出技术地求，并在总图上标注清楚G、编写设计说明书设计思路各类石油化工设备，尽管大小不一、形状不同，但都有一个受到内压或外压作用的称之为压力容器的外壳。压力容器
3、是化工生产所用的各类各样化工设备外部壳体的总称。因此，容器设计是所有化工设备设计的基础。综合运用所学的机械基础课程知识，考虑结构方面的要求，合理地进行设计，研究出最正确方案。设计特点 对化工压力容器的大体要求：（1）平安靠得住性的要求要求所利用的设备具有足够的强度、韧性和刚度，和良好的密封性和侵蚀 性。（2）工艺条件的要求化工设备是为工艺进程效劳的，应保证在指定的生产工艺条件下完成指定的生产任务，即知足相应的工艺条件要求（3）经济合理性要求在知足设备的平安运行和工艺条件的前提下，结构要合理，制造要简单，尽可能减少加工量，降低制造本钱。（4）便于操作和保护例如所设置的阀门、平台、人孔形位置要适合
4、，易损件便于改换等。（5）环境爱惜要求所谓化工设备失效的一个新概念是“环境失败”即有害物质泄露到环境中，生产进程残留无法排除的有害物质及噪音等，化工容器在设计时包括化工工厂的选址均应考虑这些因素的阻碍。 要紧设计参数的确信及说明本储罐设计公称容积为50m3，公称直径DN为2400mm，材料为16MnR在温度40时工作，工作压力为，取=163MP，那么双面对接焊的全焊透对接焊缝为100%无损，由下表可得焊接接头系数全数无损检测=。焊接接头系数序号焊接接头结构焊接接头系数全部无损探伤局部无损探伤1双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊接接头2单面焊的对接焊接接头，在焊接过程中沿焊缝根部全长有紧贴基本金
5、属的垫板 此储罐采纳100%无损探伤，故 第二章 材料及结构的选择与论证 材料选择与论证纯液氨侵蚀性小，储罐可选用一样钢种，但由于压力较高，依照钢种适用范围的说明，能够考虑采纳20R、16MnR、15MnVR等钢种。其中适用较多且合理的为20R和16MnR钢种。从钢板耗量上看，钢板耗用量与板厚成正比，采纳16MnR时，钢板用量比采纳20R时要少。因此，16MnR钢板的价钱虽比20R钢板略贵，但从耗用量和价钱综合考虑，两种钢板都可考虑。从制造费用上看，由于采纳16MnR钢板，厚度较薄，质量较轻，且制造费用目前也按碳钢设备重量一样计价，因此采纳16MnR钢板，制造费用较为经济。综上所述，本设计的储
6、罐材料选用16MnR钢板制作罐体和封头。 结构选择与论证 (1)封头形式的确信本设计选用椭圆形封头，椭圆封头是由曲率半径持续转变而成的，因此，封头上的应力散布也是均匀转变的，受力状态比蝶形封头要好，虽不如半球封头，但对各类封头的强度和经济合理性进行比较。从钢材耗用量考虑，球形封头用量最少，比椭圆形封头节约，平板封头的用量最多，是椭圆形封头的4倍多。从制造考虑，椭圆形封头制造方便，平板封头那么因直径和厚度较大，材料的取得、车削加工、焊接等方面都碰到很多困难，且封头与筒体厚度相差差异，结构也不合理。因此，从强度、结构和制造等方面综合考虑，采纳椭圆形封头最为合理。 (2)人孔选择卧式液氨储罐经常使用
7、碳钢水平吊盖人孔，这种人孔利用方便，压紧垫片靠得住，开启时人孔盖悬挂于吊杆下，幸免移动较重的人孔盖。碳钢水平吊盖人孔的尺寸、材料和性能可查HG 2152221524-2005标准。 碳钢水平吊盖带颈对焊法兰人孔结构图 人孔是安装或按检修人员进入塔器的唯一通道。本设计卧式容器筒体长度为4600mm，设置一个人孔。人孔类型公称压力MPa公称直径mm板式平焊法兰人孔400、450、500、600板式平焊法兰人孔（限用凸面）或带颈平焊法法兰400、450、500、600400、450、500、600带颈对焊法法兰400、450、500、600400、450、500、600卧式液氨储罐经常使用碳钢水平吊
8、盖人孔，这种人孔利用方便，压紧垫片靠得住，储罐在常温及最高工作压力为的条件下工作，人孔标准应按公称压力的品级选取，由于容器公称直径为2400mm,碳钢水平吊盖人孔的尺寸、材料和性能可查HG21523-95标准，选用水平吊盖带颈对焊法兰人孔，DN450人孔，密封压紧面采纳RF型。该人孔标记为：HG 21523-95 人孔 RF 其中RF指突面密封，指接管与法兰的材料为16MnR，用金属缠绕垫片，是指公称直径为450mm、公称压力为 Mpa。 (3)法兰型式选择法兰与设备的连接形式：平焊法兰制造简单，利用普遍，但刚性较差，仅用于压力不高的场合。由于本设计，由HG20592-97标准,能够选择焊接法
9、兰中的平焊法兰PL。法兰与密封面形式：，依照HG20592-97标准能够选择RF密封面。 (4)液面计的选择 关于承压容器，一样都是将液面计通过法兰、活接头或螺纹接头与设备联接在一路。当设备直径专门大时，能够同时采纳两组或几组液面计接口管。在现有标准中，有反射式玻璃板液面计、反射式防霜液面计、透光式板式液面计和磁性液面计。（5）鞍式支座的选择确信 鞍式支座是应用最普遍的一种卧式容器支座，常见的卧式容器和大型卧式储槽、热互换器等多采纳这种支座。鞍式支座已有标准JB/T 4712-92鞍式支座，设计时可依照容器的公称直径和容器的重量选用标准中的规格。 一台卧式容器的鞍式支座，一样情形下不宜多于两个
10、。因为鞍座水平高度的微小不同都会造成各支座的受力不均，从而引发筒壁内的附加应力。采纳双鞍座，每种鞍座又分为固定式支座（代号F）和滑动式支座（代号S）两种安装形式。鞍座与筒体端部的距离A可按下述原那么确信：当筒体的L/D较大，且鞍座所在平面内又无增强圈时，应尽可能利用封头对支座处筒体的增强作用，取A；当筒体的L/D较小，/D较大，或鞍座所在平面内有增强圈时，取A。第三章 设计计算 公称直径DN的确信 已知公称容积V=50。试选用公称直径DN=2400mm，查化工机械基础附录12知，1m高筒体的容积=，封头容积=,得： L=查附录12得，DN=2400mm的封头曲面高度为600mm，直边高度为40
11、mm，得：总长 29 知足要求因此选用DN=2400mm的筒体适合计算筒体的壁厚设计壁厚工作压力，故设计压力取外径Di=DN=2400mm16MnR，最高温度40，查附录6，取侵蚀余量，查侵蚀数据手册16MnR耐氨侵蚀其y，假设设计寿命为10年，那么 知足条件故，圆整后取名义厚度查化工机械基础表10-10，得钢板厚度负误差得有效厚度计算封头的壁厚采用标准椭圆形封头，设计厚度：其中各数据跟罐体相同， =+=考虑钢板厚度负误差及冲压减薄量，圆整后取厚的16MnR钢板制作封头。水压实验压力及其强度校核依照公式 实验压力由查附录6得 水压实验知足强度要求选择人孔并核算开孔补强依照储罐是在常温及最高工作
12、压力为的条件下工作，人孔标准应按公称压力为 Mpa。从人孔类型系列标准可知，公称压力为的人孔类型很多。本设计考虑人孔盖直径较大较重，应选用水平吊盖人孔，该人孔结构中有吊钩和销轴，检修时只需松开螺栓将盖板绕销轴旋转一个角度，由吊钩吊住，没必要将盖板取下。该人孔标记为：HG 21523-95 人孔 RF 其中RF指突面密封，指接管与法兰的材料为16MnR，用金属缠绕垫片，是指公称直径为450mm、公称压力为 Mpa。 另外,还要考虑人孔补强,确信补强圈尺寸,由于人孔的筒节不是采纳无缝钢管,故不能直接选用补强圈标准。本设计所选用的人孔筒节内径为di=450mm,壁厚=10mm。故补强圈尺寸如下：补强圈内径，外径 ，依照补强的金属面积大于或等于开孔减少的截面积，补强圈的厚度按下式估算，即， 故补强圈取45mm厚。选择鞍座并核算承载能力第一粗略计算鞍座负荷。储罐总质量式中罐体质量，kg；封头质量，kg； 液氨质量，kg；附件质量，kg。1.罐体的质量 DN=2400mm,=28mm的筒节，查附录12，得1m
