液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)說明書

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院液 氨 儲(chǔ) 罐 設(shè) 計(jì) 說 明書內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院1指導(dǎo)老師：張永強(qiáng)、韓曉星設(shè)計(jì)人: 張繼偉 朱溶坤 黃營(yíng)野 王麗新 宋大朋 吳輝 時(shí)間： 2013 年 12 月 4 日 設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目： 液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)已知工藝參數(shù)如下：最高使用溫度：t=40；容積：18m3公稱直徑：未知；筒體長(zhǎng)度（不含封頭）：未知。設(shè)計(jì)任務(wù)： 試設(shè)計(jì)一液氨儲(chǔ)罐，完成主體設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備的選型設(shè)計(jì)。包括筒體、封頭、零部件的材料的選擇及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；罐的制造施工及焊接形式等；設(shè)計(jì)計(jì)算及相關(guān)校核；各設(shè)計(jì)的參考標(biāo)準(zhǔn)；附 cad 圖。設(shè)計(jì)人:張繼偉 11661

2、15107 朱溶坤 1166115201 吳輝 1166115117 王麗新 1166115232內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院2 宋大朋 1166115124 黃營(yíng)野 1166115227任務(wù)下達(dá)時(shí)間：2013 年 11 月 25 日完成截止時(shí)間：2013 年 12 月 4 日目錄目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書.11 前言.52 設(shè)計(jì)選材及結(jié)構(gòu).62.1 工藝參數(shù)的設(shè)定 .62.1.1設(shè)計(jì)壓力.62.1.2筒體的選材及結(jié)構(gòu).62.1.3封頭的結(jié)構(gòu)及選材.63 設(shè)計(jì)計(jì)算.73.1.公稱直徑 di和筒體長(zhǎng)度 l 的計(jì)算.73.2 筒體壁厚計(jì)算 .73.3 封頭壁厚計(jì)算.8內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院33.4 壓力

3、試驗(yàn).84 附件選擇.94.1人孔選擇.94.2人孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算.115 選擇鞍座并核算承載能力.146.選擇液面計(jì).157.選配工藝接管.168.參數(shù)校核.178.1.筒體軸向應(yīng)力校核.178.1.1.筒體軸向彎矩計(jì)算.178.1.2.筒體軸向應(yīng)力計(jì)算.188.2 筒體封頭切向應(yīng)力校核.198.3.筒體環(huán)向應(yīng)力的計(jì)算和校核.198.3.1.環(huán)向應(yīng)力的計(jì)算.198.3.2.環(huán)向應(yīng)力的校核.208.4.鞍座有效斷面平均壓力.209耳式支座.219.2 封頭質(zhì)量m2.219.3 充液氨質(zhì)量m3.2110.人孔的確定.2311人孔補(bǔ)強(qiáng)的確定.2312接口管.2312.1 液氨進(jìn)料管：.2312.2 液

4、氨出料管.2312.3 液面計(jì)接管.24內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院412.4 放空管接管.2413.結(jié)束語(yǔ).2414.液氨貯罐技術(shù)要求.2415.參考文獻(xiàn).2716附件.29附件 1：設(shè)計(jì)壓力.29附件 2：焊縫系數(shù).29附件 3：無縫鋼管的公稱直徑 dn 與外徑 d。（mm） .30附件 4：凸面受壓封頭的壁厚設(shè)計(jì).30附件 5：系數(shù) k1.31附件 6：補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸系列.31附件 7：支持式支座的形式特征.32附件 8：各種型號(hào)的鞍座結(jié)構(gòu)特征.32附件 9：材料許用應(yīng)力表.33附件 10：容器直徑.33附件 11：奧氏體不銹鋼無縫鋼管尺寸和理論質(zhì)量.34附件 12：尺寸表.34附件 13：

5、橢圓形和蝶形封頭的直邊高度.35附件 14：安全閥壓力.35附件 15：系數(shù) a.36附件 16：pn16 帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭.36附件 17：耳式支座 6 種結(jié)構(gòu)形式.37附件 18：板式平焊法尺寸.37內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院51 前言本設(shè)計(jì)是針對(duì)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)這門課程所安排的一次課程設(shè)計(jì)，是對(duì)這門課程的一次總結(jié)，要綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)并查閱相關(guān)書籍完成設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的液料為液氨，它是一種無色液體。氨作為一種重要的化工原料，應(yīng)用廣泛。分子式 nh3，分子量 17.03，相對(duì)密度 0.7714g/l，熔點(diǎn)-77.7，沸點(diǎn)-33.35，自燃點(diǎn) 651.11，蒸汽壓 1013.08kpa(25

6、.7)。蒸汽與空氣混合物爆炸極限1625%(最易引燃濃度 17%)。氨在 20水中溶解度 34%,25時(shí),在無水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度 16%,溶于氯仿、乙醚,它是許多元素和化合物的良好溶劑。水溶液呈堿性。液態(tài)氨將侵蝕某些塑料制品,橡膠和涂層。遇熱、明火,難以點(diǎn)燃而危險(xiǎn)性較低; 但氨和空氣混合物達(dá)到上述濃度范圍遇明火會(huì)燃燒和爆炸,如有油類或其它可燃性物質(zhì)存在,則危險(xiǎn)性更高。設(shè)計(jì)基本思路：本設(shè)計(jì)綜合考慮環(huán)境條件、介質(zhì)的理化性質(zhì)等因素，結(jié)合給定的工藝參數(shù)，機(jī)械按容器的選材、壁厚計(jì)算、強(qiáng)度核算、附件選擇、焊縫標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)順序，分別對(duì)儲(chǔ)罐的筒體、封頭、人孔接管、人孔補(bǔ)強(qiáng)、接管、管法蘭、液位計(jì)

7、、鞍座、焊接形式進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選擇。設(shè)備的選擇大都有相應(yīng)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可以直接選用符合設(shè)計(jì)條件的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備零部件，也有一些設(shè)備沒有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，則選擇合適的非標(biāo)設(shè)備。各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這樣讓設(shè)計(jì)有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院62 設(shè)計(jì)選材及結(jié)構(gòu)2.1 工藝參數(shù)的設(shè)定2.1.1 設(shè)計(jì)壓力 根據(jù)化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)查得 40時(shí)氨的飽和蒸汽壓為 1.55mpa，可以判斷設(shè)計(jì)的容器為儲(chǔ)存內(nèi)壓壓力容器，按壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定，盛裝液化氣體無保冷設(shè)施的壓力容器，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不低于液化氣 40時(shí)的飽和蒸汽壓力，可取液氨容器的設(shè)

8、計(jì)壓力為 1.6 mpa，屬于中壓容器。而且查得當(dāng)容器上裝有安全閥時(shí)，取 1.051.1 倍的最高工作壓力作為設(shè)計(jì)壓力；所以取 1.6 mpa 的壓力合適。屬于中壓容器。pa10pm6 . 0mpa設(shè)計(jì)溫度為 40 攝氏度，在-20200條件下工作屬于常溫容器。2.1.2 筒體的選材及結(jié)構(gòu)根據(jù)液氨的物性選擇罐體材料，碳鋼對(duì)液氨有良好的耐蝕性腐蝕率在 0.1/年以下，且又屬于中壓儲(chǔ)罐，可以考慮 20r 和 16mnr 這兩種鋼材。綜合考慮：容器的操作條件，如設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)特性和操作壓力等；材料的使用性能，如力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能；材料的加工工藝性能，如焊接性能、熱處理性能等；經(jīng)濟(jì)

9、合理性及容器結(jié)構(gòu)，如材料價(jià)格和使用壽命等。如果純粹從技術(shù)角度看，建議選用 20r 類的低碳鋼板， 16mnr 鋼板的價(jià)格雖比 20r 貴，但在制造費(fèi)用方面，同等重量設(shè)備的計(jì)價(jià)，16mnr 鋼板為比較經(jīng)濟(jì)。所以在此選擇16mnr 鋼板作為制造筒體和封頭材料。鋼板標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 gb6654-1996。筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓筒形。因?yàn)樽鳛槿萜髦黧w的圓柱形筒體，制造容易，安裝內(nèi)件方便，而且承壓能力較好，這類容器應(yīng)用最廣。2.1.3 封頭的結(jié)構(gòu)及選材封頭有多種形式，半球形封頭就單位容積的表面積來說為最小，需要的厚度是同樣直徑圓筒的二分之一，從受力來看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式，但缺點(diǎn)是深度大，直徑小時(shí)，整體沖壓

10、困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量也較大。橢圓形封頭的應(yīng)力情況不如半球形封頭均勻，但對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭與厚度相等的筒體連接時(shí)，內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院7可以達(dá)到與筒體等強(qiáng)度。它吸取了蝶形封頭深度淺的優(yōu)點(diǎn)，用沖壓法易于成形，制造比球形封頭容易，所以選擇橢圓形封頭，結(jié)構(gòu)由半個(gè)橢球面和一圓柱直邊段組成。查橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)（jb/t4737-95）表 2.1 橢圓封頭標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑 dn曲面高度 h1直邊高度 h2內(nèi)表面積 fi/m2容積 v/m32200550255.41918封頭取與筒體相同材料。3 設(shè)計(jì)計(jì)算3.1.公稱直徑 di 和筒體長(zhǎng)度 l 的計(jì)算l=242divnv取 di=2000 d

11、i=2200 di=2400 經(jīng)計(jì)算 當(dāng) di=2200 時(shí)，l=4001mm，此時(shí)，di/l=0.5498 所以取 di=2200mm3.2 筒體壁厚計(jì)算查 壓力容器材料使用手冊(cè)-碳鋼及合金鋼得 16mnr 的密度為 7.85t/m3，熔點(diǎn)為 1430，許用應(yīng)力列于下表： t表 3.1 16mnr 許用應(yīng)力在下列溫度（）下的許用應(yīng)力/ mpa鋼號(hào)板厚/201001502002503006161701701701701561441636163163163159147134366015715715715013812516mnr60100153153150141128116 圓筒的計(jì)算壓力為 1.

12、6 mpa,容器筒體的縱向焊接接頭和封頭的拼接接頭都采用雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的全焊透的焊接接頭，取焊接接頭系數(shù)為 1.0,全部無損探傷。取許用應(yīng)力為 170 mpa。內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院8壁厚： （3.1） 10.46 . 11701222006 . 12dcticpp查材料腐蝕手冊(cè)得 50下液氨對(duì)鋼板的腐蝕速率小于 0.05/年，所以雙面腐蝕取腐蝕裕量。2c2所以設(shè)計(jì)厚度為：4 .122cd有鋼板厚度負(fù)偏差查表得 c1=0.25,故名義厚度為： n=d+c1=12.4+0.25=12.65圓整后取名義厚度 14。3.3 封頭壁厚計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 a:b=2:1 封頭計(jì)算公式 ：

13、38.106 . 15 . 01701222006 . 15 . 02dcticpkpk=1/62+(di/2hi)2=1設(shè)計(jì)厚度：d=+c2=10.38+2=12.38mm名義厚度：n=d+c1=12.38+0.25=12.63mm圓整后取：n=14mm可見封頭厚度近似等于筒體厚度，則取同樣厚度。因?yàn)榉忸^壁厚20則標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的直邊高度.40h03.4 壓力試驗(yàn)水壓試驗(yàn)，液體的溫度不得低于 5；試驗(yàn)方法：試驗(yàn)時(shí)容器頂部應(yīng)設(shè)排氣口，充液時(shí)應(yīng)將容器內(nèi)的空氣排盡，試驗(yàn)過程中，應(yīng)保持容器外表面的干燥。試驗(yàn)時(shí)壓力應(yīng)緩慢上升，達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)壓力后，保壓時(shí)間一般不少于 30min。然后將壓力降至規(guī)定試驗(yàn)壓

14、力的 80%，并保持內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院9足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便對(duì)所有焊接接頭和連接部位進(jìn)行檢查。如有滲漏，修補(bǔ)后重新試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)時(shí)的壓力已知 p=1.6mpa = t=170mpa試驗(yàn)壓力： tp25. 1pt式中：pt試驗(yàn)壓力, mpa p設(shè)計(jì)壓力，mpa、 t分別為液壓試驗(yàn)溫度和設(shè)計(jì)溫度下殼壁材料的許用應(yīng)力，mpa。代入數(shù)據(jù)的 mpapt00. 26 . 125. 125. 1pt水壓試驗(yàn)的應(yīng)力校核：水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力：其中有效厚度 e=n-c1-c2=14-0.25-2=11.75故 mpapeei23.18875.11275.11220000. 22dtt校核強(qiáng)度 水壓試驗(yàn)時(shí)的許用

15、應(yīng)力為 mpas5 .31045300. 19 . 09 . 0故筒體滿足水壓試驗(yàn)時(shí)的強(qiáng)度要求。st0.9由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社附表 9-1 查得。s4 附件選擇4.1人孔選擇人孔的作用：為了檢查壓力容器在使用過程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕等缺陷。人孔的結(jié)構(gòu)：既有承受壓力的筒節(jié)、端蓋、法蘭、密封墊片、緊固件等受壓元件，內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院10也有安置與啟閉端蓋所需要的軸、銷、耳、把手等非受壓件。人孔類型：從是否承壓來看有常壓人孔和承壓人孔。從人孔所用法蘭類型來看，承壓人孔有板式平焊法蘭人孔、帶頸平焊法蘭人孔和帶頸對(duì)焊法蘭人孔，在人孔法蘭與人孔蓋之間的密封面，根據(jù)人孔承壓的

16、高低、介質(zhì)的性質(zhì)，可以采用突面、凹凸面、榫槽面或環(huán)連接面。從人孔蓋的開啟方式及開啟后人孔蓋的所處位置看，人孔又可分為回轉(zhuǎn)蓋人孔、垂直吊蓋人孔和水平吊蓋人孔三種。人孔標(biāo)準(zhǔn) hg21524-95 規(guī)定 pn1.0mpa 時(shí)只能用帶頸平焊法蘭人孔或帶頸對(duì)焊法蘭人孔。容器上開設(shè)人孔規(guī)定當(dāng) di1000 時(shí)至少設(shè)一個(gè)人孔，壓力容器上的開孔最好是圓形的，人孔公稱直徑最小尺寸為 400。綜合考慮選擇水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔（hg21524-95）(由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)化工工業(yè)出版社表 11-2 和 11-3 查得),公稱壓力 pn=1.6mpa、公稱直徑dn400、h1=290mm 、rf 型密封面、采用類

17、20r 材料、墊片采用外環(huán)材料為低碳鋼、金屬帶為 0cr19ni9、非金屬帶為柔性石墨、c 型纏繞墊。標(biāo)記為：人孔 rf（ag）400-1.6 總質(zhì)量為 144kg.法蘭標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 hgj5053-91,墊片標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 hgj6972-91,法蘭蓋標(biāo)準(zhǔn) hgj6165-91 材料為 20r，螺柱螺母標(biāo)準(zhǔn) hgj75-91 螺柱材料 40cr 螺母材料45，吊環(huán)轉(zhuǎn)臂和材料 q235-af,墊圈標(biāo)準(zhǔn)為 gb95-85 材料 100hv,螺母標(biāo)準(zhǔn) gb41-86，吊鉤和環(huán)材料 q235-af，無縫鋼管材料為 20，支承板材料為 20r。尺寸表如下表 4.1 水平吊蓋帶頸平焊法蘭人孔（凸面）標(biāo)準(zhǔn)尺寸公稱壓

18、力 mpa公稱直徑dwsdd1bb1b2ah1h2d01.64004261058052532303233529020036內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院11該水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔的標(biāo)記為：hg20593-95 人孔 rf v (ag) 400-1.6 其中 rf 指凸面密封，v 指接管與法蘭的材料為 16mnr，ag 是指普通石棉橡膠板，400-1.6 是指公稱直徑為 400mm、公稱壓力為 1.6mpa。表 4.1 人孔 pn1.6d400(hg20593-95)明細(xì)表件號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名稱數(shù)量材料尺寸/mm1gb6654-96筒節(jié)116mnrdws=42610,h1=2902hgj52-91法蘭

19、116mnr(鍛件)3hgj69-91墊片1石棉橡膠板=3(代號(hào) axb350)4hgj63-91法蘭蓋116mnrb1=30，b2=325hgj75-91螺柱2035m2721506hgj75-91螺母4025m337吊環(huán)1q235-a.f8轉(zhuǎn)臂1q235-a.fd。=369gb95-85墊圈 201100hv10gb41-88螺母 m2014 級(jí)11吊鉤1q235-a.f12吊環(huán)1q235-a.f13無縫鋼管12014支撐板116mnr4.2人孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算 在開孔或安裝接管處一般采取相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)措施。容器開孔后，在附近的局部地區(qū)開，應(yīng)力會(huì)達(dá)到很大的數(shù)值。這種局部的應(yīng)力增長(zhǎng)現(xiàn)象叫做“應(yīng)力集中”

20、 。在應(yīng)力集中區(qū)域的最大應(yīng)力值，稱為“應(yīng)力峰值” ，通常用mix 表示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院12引起開孔附近應(yīng)力集中現(xiàn)象的基本原因是結(jié)構(gòu)的連續(xù)性被破壞。在開孔處，殼體和接管的變形不一致。為了使二者連接之后的變形協(xié)調(diào)一致，連接處便產(chǎn)生了附加內(nèi)力，主要是附加彎矩。由此產(chǎn)生的附加彎曲應(yīng)力，便形成了連接處局部地區(qū)的應(yīng)力集中。補(bǔ)強(qiáng)的形式有：（1）內(nèi)加強(qiáng)平齊接管；（2）外加強(qiáng)平齊接管；（3）對(duì)稱加強(qiáng)凸出接管；（4）密集補(bǔ)強(qiáng)。由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管，故不能直接選用補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)所選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑 di=400mm，壁厚nt=10mm。據(jù)此差得補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸（jb/t4736-2002）為

21、：外徑 d2=680，內(nèi)徑 d1=400+2 10+14=434mm。開孔補(bǔ)強(qiáng)的有關(guān)計(jì)算參數(shù)如下：（1）開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 a 對(duì)于圓筒，殼體開口處的計(jì)算厚度為: =pcdi/(2-pc)=(1.6 2200)/(2 170 1-1.6)=10.4mm t 開孔直徑：。由于接管材料與殼體材料都為404.525. 220042cddi16mnr,故 fr=1，內(nèi)壓容器的圓筒開孔后所需的補(bǔ)強(qiáng)面積為：a=d*+2*et(1-fr) mm2式中 d-開孔直徑，-殼體開孔處的計(jì)算厚度，mm；et-接管有效厚度，mm;fr-強(qiáng)度削弱系數(shù)，等于設(shè)計(jì)溫度下接管材料與殼體材料許用應(yīng)力之比值。帶入數(shù)據(jù)得：開孔所需補(bǔ)

22、強(qiáng)面積 a=404.5 10.85=4388.83mm(2)有效寬度 b b=2d=2404.5=809mmb=d+2n+2nt=404.5+214+210=452.5mm二者中取較大值 b=809mm(3)有效高度外側(cè)高度 h1內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院13h1=63.60mmtnd105 .404h1=接管實(shí)際外伸高度=240mm外側(cè)高度 h2h2=63.60ntd105 .404h2=接管實(shí)際外內(nèi)伸高度=0mm二者中取較小值 h2=0mm（4）補(bǔ)強(qiáng)面積 ae在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積按以下式計(jì)算ae=a1+a2+a3式中 ae補(bǔ)強(qiáng)面積，mm2a1殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的

23、多余面積，mm2a2接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積，mm2a3焊縫金屬截面積，mm2計(jì)算如下：a1=(b-d)( e- )-2et(e -)(1-fr)其中接管有效厚度為et= nt-c1-c2=10-0.25-2=7.75mm，故a1=(809-404.5)(11.75-10.85)-2 7.75 (11.75-10.85)(1-1)=364.05a2=2h1(et- t)+2h2(et-c2)fr其中接管計(jì)算厚度為 mmpdpctict051. 26 . 111632420612a2=2 63.60 (7.75-2.051) 1+0=724.913mm2焊縫金屬截面積 a3=2 1

24、0 10=100mm2，故補(bǔ)強(qiáng)面積 ae為21ae=a1+a2+a3=364.05+724.913+100=1188.963mm2由于 ae a，故開孔需另外加補(bǔ)強(qiáng)，其另外補(bǔ)強(qiáng)面積為m2,且 arm/2=759mm,故最大軸向應(yīng)力出現(xiàn)在跨中面，校核跨中面應(yīng)力。（1）由彎矩引起的軸向應(yīng)力 筒體中間截面上最高點(diǎn)處： emrm21114. 375.11225. 01421ccne 所以mpa821. 075.11110714. 31071. 3271最低點(diǎn)處：mpa821. 012鞍座截面處最高點(diǎn)處：3=-=-=0.079mpae14. 32m12rkm11.7511071.03.14103.55-

25、26最低點(diǎn)處：4=-0.079mpae2m1214. 3rkm11.7511071.03.14103.55-26（2）由設(shè)計(jì)壓力引起的軸向應(yīng)力 由 p=2prm所以 p=75.37mpa75.11211071.6內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院19(3)軸向應(yīng)力組合與校核最大軸向拉應(yīng)力出現(xiàn)在筒體中間在截面最低處，所以2=p+2，=75.37+0.821=76.191mpa，許用軸向拉壓應(yīng)力t=163mpa,而22t合格。最大軸向壓應(yīng)力出現(xiàn)在充滿水時(shí)，在筒體中間截面最高處，1=-1，=0.821mpa，軸向許用應(yīng)力a=0.001mparie094. 0110075.111.6根據(jù) a 值查外壓容器設(shè)

26、計(jì)的材料溫度線圖得 b=180mpa，取許用壓縮應(yīng)力ac=163mpa，|1|ac,合格。8.2 筒體封頭切向應(yīng)力校核因筒體被封頭加強(qiáng)，筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力分別按下列計(jì)算： （1）筒體封頭切向應(yīng)力計(jì)算由化工機(jī)械工程手冊(cè)查得 k3=0.880，k4=0.401。所以mparfkem086. 575.11110775170880. 03（1） 封頭切向應(yīng)力計(jì)算mparfkemh318. 275.11110775170401. 041.25mpadnpketht712.6275.11222006 . 1117025. 1225. 1因?yàn)椋院细?。hth25. 18.3.筒體環(huán)向應(yīng)力的計(jì)算和校核

27、8.3.1.環(huán)向應(yīng)力的計(jì)算 設(shè)墊片不起作用（1）在鞍座處截面最低點(diǎn)內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院20255bfkke式中 b2 筒體的有效寬度，mm。由化工機(jī)械工程手冊(cè)查的，k5=0.7603，k6=0.0132。式中 k=0.1，考慮容器焊在鞍座上b2=b+1.56erm式中 b鞍座軸向?qū)挾?，mm所以 b2=240+1.56917.41775.111107所以 mpa164. 1917.41775.1175170917.1771 . 05(2)鞍座邊角處軸向應(yīng)力因?yàn)?l/rm=4000/1107=3.628，且2626234eefkbf所以 mpa607.1475.112751700132.

28、0375.11917.417475170268.3.2.環(huán)向應(yīng)力的校核5t=170mpa,合格1.25t=1.25170=212.5mpa,合格8.4.鞍座有效斷面平均壓力 鞍座承受的水平分力 fs=k9f 由化工機(jī)械工程手冊(cè)查得，k9=0.204所以 fs=0.20475170=15334.68鞍座有效斷面平均應(yīng)力 09bhfss式中 hs鞍座計(jì)算高度，mm內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院21 b。鞍座的腹板厚度，mm其中 hs 取鞍座實(shí)際高度（h=250mm）和 rm/3=1107/3=369mm 中的最小值，即hs=250mm。腹板厚度 b。=-c1=8-0.25=7.75mm。所以 mpa

29、92. 775. 725068.153349應(yīng)力校核，式中，鞍座材料 q235-mpasa33.9314032329mpasa140af 的許用應(yīng)力。以上是液氨儲(chǔ)罐為臥式時(shí)的設(shè)計(jì)及計(jì)算，當(dāng)液氨儲(chǔ)罐為立式時(shí)，只有支座、人孔和接口管和臥式儲(chǔ)罐有差別，下面為立式儲(chǔ)罐相關(guān)設(shè)計(jì)和計(jì)算：9耳式支座首先粗略計(jì)算支座負(fù)荷。貯罐總質(zhì)量：m=m1+m2+m3+m4 式中 m1-罐體質(zhì)量； m2-封頭質(zhì)量； m3-液氨質(zhì)量； m4-附件質(zhì)量。9.1 罐體質(zhì)量m1 dn=2200mm，n=14mm 的筒節(jié)，每米質(zhì)量為q1=720kg/m（見附錄 7）故 m1=q1l=7204.0012880.72(kg) 9.2 封

30、頭質(zhì)量m2 dn=2200mm，n=14mm，直邊高度h=40mm 的橢圓形封頭，其質(zhì)量為q2=600kg/m（查附錄），故 m2=2q2=26001200(kg) 9.3 充液氨質(zhì)量m3 m3=v 式中 v-貯罐容積 14.0 m3，-水的密度為 1000kgm3。m314.0100014000kg 9.4 附件質(zhì)量人孔約重 170kg，其它接管的總和按 350kg 計(jì)，故 m4=470kg 設(shè)備總重量 內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院22m=m1+m2+m3+m4=2880.72+1200+10773+470=15323.7215.4t 假設(shè)使用允許載荷為200 的支座，選用 b 型耳式支座根

31、據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) 大連理工大學(xué)編表13-6 查得相關(guān)數(shù)據(jù)利用公式 30410eeep hgsm ggqknnd其中=1114+430+14-02312edsls130=1428mm， 、m0=15323.72kg、g=9.81m/s2、k=1（三個(gè)支座） 、n=3、ge=10000n、取h=700mm， ，22322212222()inddbls=2840mm22(22002 142 14)(3002 14)2(430 130)d ac=0.45（地震系數(shù)對(duì)7度地震取0.23） 、fi=0.80（風(fēng)壓高度系數(shù)，距地面高度5米、在房屋較稀疏的中小城鎮(zhèn)取0.80） 、q0= 0.45kn/m2、

32、d0=2228mm、h0=5209mm省份地區(qū)10m 高處的風(fēng)載荷（n/m2）包頭市450內(nèi)蒙古呼和浩特市500可知地震載荷 0.5 0.45 15323.72 9.8=33788.8n00.5ccpa m g水平風(fēng)載60000.9510wipf q d h=0.95 0.80 450 2228 5209=3969.13610 則 p=c=33788.8np通過以上數(shù)據(jù)計(jì)算出 q30410eeep hgsm ggqknnd內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院23=315323.72 9.81 100004 (33788.8 700 10000 1428)101 33 2840 =71.25kn=200

33、kn q10.人孔的確定 根據(jù)貯罐是在常溫及最高工作壓力為 16mpa 的條件下工作，人孔標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按公稱壓力為 1.6mpa 的等級(jí)選取。從人孔類型系列標(biāo)準(zhǔn)可知，公稱壓力為 1.6mpa 的人孔類型很多。本設(shè)計(jì)考慮人孔蓋直徑較大較重，故選用水平吊蓋人孔。該人孔結(jié)構(gòu)中有吊鉤和銷軸，檢修時(shí)只須松開螺栓將蓋板繞銷軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，由吊鉤吊住，不必將蓋板取下。 該人孔標(biāo)記為： hg21523-95 人孔 rf （ag）450-1.6 其中 rf 指突面密封，指接管與法蘭的材料為 20r，ag 是指用普通石棉橡膠板墊片，450-1.6 是指公稱直徑為 450mm、公稱壓力為 1.6 mpa。 11人孔補(bǔ)強(qiáng)的

34、確定 由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管，故不能直接選用補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)所選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑 d450mm，壁厚n10mm。故補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸確定如下：補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑d=484mm，外徑 d=760mm，根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積應(yīng)大于等于開孔減少的截面積，補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度按下式估算：補(bǔ) =19.37mm 故補(bǔ)強(qiáng)圈取 20mm 厚。 ddecd)2(48476011.75)2.52450(12接口管 本貯罐設(shè)有以下接口管。 12.1 液氨進(jìn)料管：采用 573.5mm 無縫鋼管(強(qiáng)度應(yīng)驗(yàn)算，在此略去)。管的一端切成 45，伸入貯罐內(nèi)少許。配用具有突面密封的平焊管法蘭，法蘭標(biāo)記：hg20592 法蘭 so450-1.6

35、rf16mnr。 因?yàn)闅んw名義壁厚 n12mm=12mm，接管公稱直徑小于或等于 50mm，不需補(bǔ)強(qiáng)。內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院2412.2 液氨出料管采用法蘭套在接口管 573.5mm 內(nèi)。罐體的接口管法蘭采用法蘭：hg20592 法蘭 so15-1.6 rf 16mnr。與該法蘭相配并焊接在壓出管的法蘭上，其連接尺寸和厚度與 hg20592 法蘭 so15-1.6 rf 16mnr 相同，但其內(nèi)徑為 25mm。 液氨壓出管的端部法蘭(與氨輸送管相連)采用 hg20592 法蘭 so20-1.6 rf 16mnr。這些小管都不必補(bǔ)強(qiáng)。壓出管伸入貯罐 1.7m。12.3 液面計(jì)接管本貯罐采用

36、玻璃管液面計(jì) biw pn1.6，l1400mm，hg20592 法蘭 so15-1.6 rf16mnr 兩支。 與液面計(jì)相配的接管尺寸為183mm，管法蘭為 hg20592 法蘭 so15-1.6 rf 16mnr。 12.4 放空管接管 采用453.5mm 無縫鋼管，法蘭 hg20592 法蘭 so32-1.6 rf 16mnr。 13.結(jié)束語(yǔ)通過兩周的化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)，著實(shí)讓人充分認(rèn)識(shí)到課程設(shè)計(jì)的重要性，當(dāng)手中拿著自己設(shè)計(jì)完的液氨儲(chǔ)罐時(shí)，心中滿是豐收的喜悅。雖比不上專業(yè)人士的設(shè)計(jì)，但在同組人的幫助下，錯(cuò)誤已經(jīng)避免了許多。這次設(shè)計(jì)是我們對(duì)液氨貯罐工作原理及其工作過程有了更全面的理解

37、，更增強(qiáng)了我們的動(dòng)手與思考能力，此次設(shè)計(jì)我們更加熟練的學(xué)會(huì)了使用 cad 制圖。14.液氨貯罐技術(shù)要求1本設(shè)備按 gbl50-1998鋼制壓力容器進(jìn)行制造、試驗(yàn)2焊接材料，對(duì)接焊接接頭型式及尺寸可按 gb985-80 中規(guī)定(設(shè)計(jì)焊接接頭系數(shù)10) 3焊接采用電弧焊，焊條型號(hào)為 e4303 內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院254殼體焊縫應(yīng)進(jìn)行無損探傷檢查，探傷長(zhǎng)度為 100 5設(shè)備制造完畢后，以 2mpa 表壓進(jìn)行水壓試驗(yàn) 6管口方位按接管表技術(shù)特性表液氨儲(chǔ)罐指標(biāo)設(shè)計(jì)壓力1.6mpa工作溫度40物料名稱液氨容積183m 其它：焊縫采用雙面對(duì)接焊縫，100探傷，表 8-10 1.o鋼板負(fù)偏差： cl

38、0.25mm腐蝕裕量: c2=2mm接管表接管表接 管 表符號(hào)連接法蘭標(biāo)準(zhǔn)密封面形式用途ahg2059 so15-1.6 rf凸面出料口b1-4hg2059 so15-1.6 rf凸面液面計(jì)接管口chg2059 so450-1.6 rf凸面進(jìn)料口dhg2059 so32-1.6 rf凸面放空口ehg2059 so50-1.6 rf凸面?zhèn)溆每趦?nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院26fhg2059 so25-1.6 rf平面人孔總明細(xì)表總明細(xì)表總 圖 材 料 明 細(xì) 表重量(kg)序號(hào)圖號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名稱材料數(shù)量單重總重1hb20592-95法蘭so15-1.6 rf16mnr40.682.732gb8163-87液位計(jì)接管 183 l=4001040.440.883螺栓m1245164螺母m12165石棉橡膠墊46hb20592-95法蘭so50-1.6 rf16mnr32.777gb8163-87接管573.5 l=4001031.858hb20592-95法蘭so50-1.6 rf16mnr12.779gb8163-87接管453.5 1011.85內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院27l=40010jb4737-95橢圓封頭 dn 260016 h=4016mnr2973195011gb9019-88筒體 dn 260016 l=558