儲液加壓罐設計

1、目錄第一章 緒論11.設計任務12設計思想13設計特點2第二章 設備設計主要指標及結構的選擇與論證21.主要指標22.結構選擇與論證3第三章 設計計算61.筒體厚度設計62.封頭壁厚設計73.水壓試驗及強度校核74.人孔并核算開孔補強75.核算承載能力并選擇鞍座106.液面計的選擇127.壓力表選擇127.壓力計選擇128.接口管選擇13第四章 主要參考資料15第一章 緒論1.設計任務綜合運用所學的機械基礎課程知識設計一個常溫下儲存液體的儲罐2設計思想綜合運用所學的機械基礎課程知識，本著認真負責的態(tài)度，對儲罐進行設計。在設計過程中綜合考慮了經濟性，實用性，安全可靠性。各項設計參數(shù)都正確參考了行

2、業(yè)使用標準或國家標準，這樣讓設計有章可循，并考慮到結構方面的要求，合理地進行設計。3設計特點容器的設計一般由筒體、封頭、法蘭、支座、接口管及人孔等組成。常、低壓化工設備通用零部件大都有標準，設計時可直接選用。本設計書主要介紹了液罐的的筒體、封頭的設計計算，低壓通用零部件的選用。各項設計參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標準或國家標準，這樣讓設計有章可循，并考慮到結構方面的要求，合理地進行設計。第二章 設備設計主要指標及結構的選擇與論證1.主要指標設備主要材質為16MnR鋼材。設計壓力：設計溫度:最高工作壓力：工作溫度：常溫介質名稱：空氣，水設備容積：2.結構選擇與論證(一) 封頭的選擇從受力與制造方面分

3、析來看，半球形封頭是最理想的結構形式。但缺點是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應用較多的封頭之一。平板封頭因直徑各厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來年：球形封頭用材最少，比橢圓開封頭節(jié)約，平板封頭用材最多。因此，從強度、結構和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。(二) 人孔的選擇壓力容器人孔是為了檢查設備的內部空間以及安裝和拆卸設備的內部構件。人孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個手柄。選用時應綜合考慮公稱壓力、公稱直徑(人、手孔的公稱壓力與法蘭的公稱壓力概念類似。公稱直徑則指其簡節(jié)的公稱直徑)、

4、工作溫度以及人、手孔的結構和材料等諸方面的因素。人孔的類型很多，選擇使用上有較大的靈活性。通?？梢愿鶕僮餍枰?在這考慮到人孔蓋直徑較大較重,故選用碳鋼水平吊蓋人孔，人孔筒節(jié)軸線垂直安裝。(三) 容器支座的選擇容器支座有鞍座,圈座和支腿三種,用來支撐容器的重量。鞍式支座是應用最廣泛的一種臥式支座。從應力分析看，承受同樣載且具有同樣截面幾何形狀和尺寸的梁采用多個支承比采用兩個支承優(yōu)越，因為多支承在粱內產生的應力較小。所以，從理論上說臥式容器的支座數(shù)目越多越好。但在是實際上臥式容器應盡可能設計成雙支座，這是因為當支點多于兩個時，各支承平面的影響如容器簡體的彎曲度和局部不圓度、支座的水平度、各支座基

5、礎下沉的不均勻性、容器不同部位抗局部交形的相對剛性等等，均會影響支座反力的分市。因此采用多支座不僅體現(xiàn)不出理論上的優(yōu)越論反而會造成容器受力不均勻程度的增加，給容器的運行安全帶來不利的影響。所以一臺臥式容器支座一般情況不宜多于二個。圈座一般對于大直徑薄壁容器和真空操作的容器。腿式支座簡稱支腿，因這種支座在與容器殼壁連接處會造成嚴重的局部應力，故只適合用于小型設備（DN1600，L5m）。綜上考慮在此選擇雙個鞍式支座作為儲罐的支座。(四) 法蘭型式法蘭連接主要優(yōu)點是密封可靠、強度足夠及應用廣泛。缺點是不能快速拆卸、制造成本較高。壓力容器法蘭分平焊法蘭與對焊法蘭。平焊法蘭又分為甲型與乙型兩種。甲型平

6、焊法蘭有PN0.25 MPa 0.6 MPa 1.0 MPa1.6 MPa，在較小范圍內（DN300 mm -2000 mm）適用溫度范圍為-20-300。乙型平焊法蘭用于PN0.25 MPa-1.6 MPa壓力等級中較大的直徑范圍，適用的全部直徑范圍為DN300 mm -3000 mm，適用溫度范圍為-20-350。 對焊法蘭具有厚度更大的頸，進一步增大了剛性。用于更高壓力的范圍（PN0.6 MPa-6.4MPa）適用溫度范圍為-20-45。法蘭設計優(yōu)化原則：法蘭設計應使各項應力分別接近材料許用應力值，即結構材料在各個方向的強度都得到較充分的發(fā)揮。法蘭設計時，須注意以下二點：管法蘭鋼制管法蘭

7、、墊片、緊固件設計參照HG20592HG20635的規(guī)定。(五) 液面計的選擇液面計是用以指示容器內物料液面的裝置，其類型很多，大體上可分為四類，有玻璃板液面計、玻璃管液面計、浮子液面計和浮標液面計。在中低壓容器中常用前兩種。玻璃板液面計有透光式和反射式兩種結構，其適用溫度一般在0250。但透光式適用工作壓力較反射式高。玻璃管液面計適用工作壓力小于1.6MPa，介質溫度在0250的范圍。液面計與容器的連接型式有法蘭連接、頸部連接及嵌入連接，分別用于不同型式的液面計。液面計的選用1玻璃板液面計和玻璃管液面計均適用于物料內沒有結晶等堵塞固體的場合。板式液面計承壓能力強，但是比較笨重、成本較高。2玻

8、璃板液面計一般選易觀察的透光式，只有當物料很干凈時才選反射式。3當容器高度大于3m時，玻璃板液面計和玻璃管液面計的液面觀察效果受到限制，應改用其它適用的液面計。液氨為較干凈的物料，易透光，不會出現(xiàn)嚴重的堵塞現(xiàn)象所以在此選用玻璃管液面計。第三章 設計計算1.筒體厚度設計p設計壓力。設計壓力為1.0MnP=1100mm在操作溫度-540的范圍內,估計 筒體的厚度在10 mm 左右,為安全計=163 MPa使用的許用應力表5-3)雙面焊對接接頭，100%無損檢測由焊接接頭系數(shù)表查得=1.0取,于是筒體厚度根據,由表12-9查得,個該值大于名義厚度的6%,所以要計入其內圓整后取確定選取厚度的16MnR

9、鋼板。2.封頭壁厚設計采用標準橢圓形封頭，各參數(shù)與筒體相同圓整后確定取6.0mm厚的16MnR鋼板來制造封頭3.水壓試驗及強度校核根據式中 屈服點 則 而 因為，所以水壓試驗強度足夠。4.人孔并核算開孔補強根據儲罐是在常溫下及最高工作壓力為0.8 MPa的條件下工作,人孔的標準按公稱壓力為0.8MPa等級選取，考慮到人孔蓋直徑較大較重,故選用碳鋼水平吊蓋人孔(JB583-79)，公稱直徑450mm,凹凸法蘭密封面（C型），該人孔結構中有吊鉤和銷軸，檢修時只須松開螺栓將蓋板旋轉一個角度，由吊鉤吊住，不必將蓋松取下。該人孔標記為：HG2152-95 人孔CPg1.6 Dg450,JB583-79查

10、得如下圖水平吊蓋人孔各零件的名稱、材料及尺寸件號標準號名稱數(shù)量材料尺寸/mm1筒節(jié)1Q235A2GB3076煤栓20A4直徑長度=M271203GB3076螺母20Q235AM274法蘭1Q235AD=640，D1=5855墊片1=36蓋1Q235AB1=42;b2=447吊環(huán)1Q235Ad=208轉臂1Q235Ad=369吊鉤1Q235A螺紋部分M2010GB4176螺母2Q235A11GB9576墊圈1Q235A12環(huán)1Q235A外徑d=50,內徑d=3613無縫鋼管1110673.514支承板1Q235A=10另外,還要考慮人孔補強,確定補強圈尺寸,由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管,故不能

11、直接選用補強圈標準。本設計所選用的人孔筒節(jié)內徑為d=460mm,部分壁厚=10mm。故補強圈尺寸如下：確定殼體和接管的計算厚度及開孔直徑由已知條件，筒體計算厚度。接管計算厚度開孔直徑 確定筒體和接管實際厚度，開孔有效補強寬度B及外側有效補強高度。接管有效補強寬度為 查表得人孔的筒體尺寸為48010，由標準查得補強強圈內公式,外徑接管外側有效補強高度 計算需要補強的金屬面積和可以作為補強的金屬面積。需要補強的金屬面積可以作為補強的金屬面積若不計焊縫補強的金屬截面面積A3，得補強金屬截面面積為由于考慮到筒體的厚度為,故選取補強圈為厚的16MnR補強圈,其標記為:補強圈Dg45010 JB 1207

12、-735.核算承載能力并選擇鞍座首先粗略計算鞍座負荷儲罐總質量式中罐體質量，kg封頭質量，kg液氨質量，kg附件質量，kgA 罐體質量， 的筒節(jié)，B.封頭質量 C.由于整個罐的容積為1.05,故其水壓試驗時罐內的水重為D. 其它附件質量人孔質量約為200 kg,其他接管質量和按300 kg計。于是罐的總質量 每個鞍座只承受負荷，根據附表12可以選用情形帶墊板，包較為的鞍座，即：Dg1600-AM-250 JB-4712-92 Dg1600-AM-250 JB-4712-926.液面計的選擇 液氨儲罐常用玻璃液面計,由儲罐公稱直徑1600選擇長度為1400mm 液面計一支，體材料(針形閥)為碳鋼

13、,體溫型, 液面計接管為無縫鋼管，液面計相配的接口管尺寸為: 253mm,平焊管法蘭HG 5010-58 Pg16Dg20 液面計標記為：玻璃管液面計 AD L1400 HG 5-227-80 7.壓力表選擇 7.壓力計選擇1）量程裝在鍋爐、壓力容器上的壓力表，其最大量程（表盤上刻度極限值）應與設備的工作壓力相適應。壓力表的量程一般為設備工作壓力的153倍，最好取2倍。若選用的壓力表量程過大，由于同樣精度的壓力表，量程越大，允許誤差的絕對值和肉眼觀察的偏差就越大，則會影響壓力讀數(shù)的準確性；反之，若選用的壓力表量程過小，設備的工作壓力等于或接近壓力表的刻度極限，則會使壓力表中的彈性元件長期處于最

14、大的變形狀態(tài)，易產生永久變形，引起壓力表的誤差增大和使用壽命降低。另外，壓力表的量程過小，萬一超壓運行，指針越過最大量程接近零位，而使操作人員產生錯覺，造成更大的事故。因此，壓力表的使用壓力范圍，應不超過刻度極限的6070。 （2）測量精度壓力表的精度是以允許誤差占表盤刻度極限值的百分數(shù)來表示的。精度等級一般都標在表盤上，選用壓力表時，應根據設備的壓力等級和實際工作需要來確定精度。額定蒸汽壓力小于2.45MPa的鍋爐和低壓容器所用的壓力表，其精度不應低于25級；額定蒸汽壓力大于2.45MPa的鍋爐和中、高壓容器的壓力表，精度不應低于1.5級。 （3）表盤直徑為了使操作人員能準確地看清壓力值，壓

15、力表的表盤直徑不應過小。在一般情況下，鍋爐和壓力容器所用壓力表的表盤直徑不應小于100mm，如果壓力表裝得較高或離崗位較遠，表盤直徑還應增大。又考慮到液氨有一定腐蝕性,所以綜合考慮選用隔膜壓力表, 技術指標為：精度等級：(1.) 公稱直徑：50 接頭螺紋：1.5 G1 測量范圍：0-2.4Mpa 8.接口管選擇本儲罐設有如下接口管a) 液氨進料管采用無縫鋼管766mm (管壁加厚，具有補強作用).管的一端伸入罐切成45,管長400 mm。配用凸面式平焊管法蘭Pg16Dg65 GB9119.8-88b) 液氨出料管采用可拆的壓出管764mm,伸入到罐內離罐底約100 mm,外套無縫鋼管896mm

16、(管壁加厚，具有補強作用),都配用凸面板式平焊管法蘭（GB9119.8-88），凸面管法蘭蓋（GB9119.8-88）和石棉橡膠墊片（GB9126.2-88）。c) 排污管在罐的右端最底部設個排污管，規(guī)格是573.5mm，管端焊有與截止閥J141-16相配的管法蘭HG20592 法蘭PL50-1.6 RF Q235A。排污管與罐體連接處焊有一厚度為10mm的補強圈.d) 放空管接口管采用573.5mm無縫鋼管,管法蘭Pg16Dg50 HG 5010-58 e) 安全閥接口管安全閥接口管尺寸由安全閥泄放量決定.本貯罐選用573.5mm的無縫鋼管, 管法蘭Pg16Dg50 HG 5010-58f) 壓力表接口管壓力表接口管由最大工作壓力決定, ,因此選用采用573.5mm無縫鋼管,管法蘭采用HG 5010-58 Pg16Dg50。各接管外伸高度都是200mm。第四章