m液氨儲罐設計說明書

1、30m3液氨儲罐設計說明書前言本說明書為30m3液氨儲罐設計說明書。本文采用分析設計方法，綜合考慮環(huán)境條件、液體性質等因素并參考相關標準，按工藝設計、設備結構設計、設備強度計算的設計順序，分別對儲罐的筒體、封頭、鞍座、人孔、接管進行設計，然后采用1SW6-1998對其進行強度校核，最后形成合理的設計方案。 目錄第一章 緒 論.4（一）設計任務.4（二）設計思想.4（三）設計特點.4第二章 材料及結構的選擇與論證4（一）材料選擇.4（二）結構選擇與論證.4第三章 設計計算6（一）計算筒體的壁厚.6（二）計算封頭的壁厚.7（三）水壓試驗及強度校核.7（四）選擇人孔并開孔確定補強.8（五）核算承載能

2、力并選擇鞍座.8（六）選擇液面計.9（七）選配工藝接管.9第四章 設計匯總.10第五章 結束語.11第六章 參考文獻11第一章 緒論（一）設計任務：針對化工廠中常見的液氨儲罐，完成主體設備的工藝設計和附屬設備的選型設計，繪制總裝配圖和零件圖，并編寫設計說明書。（二）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。（三）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

3、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 材料及結構的選擇與論證（一）材料選擇：純液氨腐蝕性小,貯罐可選用一般鋼材,但由于壓力較大,可以考慮20R、16MnR這兩種鋼種。如果純粹從技術角度看，建議選用20R類的低碳鋼板， 16MnR鋼板的價格雖比20R貴，但在制造費用方面，同等重量設備的計價，16MnR鋼板為比較經濟，且16MnR機械加工性能、強度和塑性指標都比較號，所以在此選擇16MnR鋼板作為制造筒體和封頭材料。（

4、二）結構選擇與論證：1.封頭的選擇：從受力與制造方面分析來看，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。2.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

5、公稱壓力概念類似。公稱直徑則指其簡節(jié)的公稱直徑)、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，其尺寸大小及位置以設備內件安裝和工人進出方便為原則。通?？梢愿鶕僮餍枰?在這考慮到人孔蓋直徑較大較重, 可選擇回轉蓋對焊法蘭人孔。3.法蘭的選擇：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-20300。乙型平焊

6、法蘭用于PN0.25 MPa1.6 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-20350。 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 MPa6.4MPa）適用溫度范圍為-2045。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、墊片、緊固件設計參照原化學工業(yè)部于1997年頒布的鋼制管法蘭、墊片、緊固件標準（HG20592HG20635-1997）的規(guī)定。4.液面計的選擇：液面計是用以指示容器內物

7、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

8、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，不會出現嚴重的堵塞現象，所以在此選用玻璃管液面計。5.鞍座的選擇：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布。因此采用多支座不

9、僅體現不出理論上的優(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。在此選擇鞍式雙支座，一個F型，一個S型。第三章 設計計算（一）計算筒體的壁厚：因為液氨的儲量為30m3，按原化工部1985年頒布實施的有關貯罐尺寸和質量的行業(yè)標準（臥式橢圓形封頭貯罐系列HG5-1580-85）,取Di=2700mm Pc設計壓力 儲罐的最高工作溫度為40，此時氨的飽和蒸汽壓為1.55MPa ，取此壓強的1.10倍作為設計壓力，故 在操作溫度-540的范圍內，估計筒體壁厚大約為16mm，在常用容器鋼板（管）許用應力表中按設計溫度40，板厚616m

10、m間插值取得焊接接頭采用V坡口雙面焊接,采用全部無損檢測,其焊接接頭系數由焊接接頭系數表查得=1.00鋼板負偏差由鋼板厚度負偏差表查得C1=0.8 mm；液氨為輕微腐蝕，腐蝕裕量由(殼體、封頭腐蝕裕量表)查得C2=2 mm。液氨儲罐是內壓薄壁容器，按公式計算筒體的設計厚度為： 考慮到鋼板負偏差，所以筒體厚度應再加上C1，即13.515+0.8=14.315根據鋼板的厚度規(guī)格，查鋼板的常用厚度表，圓整為n=16mm（二）計算封頭的壁厚：采用標準橢圓形封頭，各參數與筒體相同。封頭的設計厚度 考慮到鋼板負偏差，所以封頭厚度應再加上C1，即12.515+0.8=14.315 mm根據鋼板的厚度規(guī)格，查

11、鋼板的常用厚度表，圓整為n=16mm，可見跟筒體等厚。（三）水壓試驗及強度校核：先按公式確定水壓試驗時的壓力為： ，水壓試驗時的應力為查表得厚度為16mm的16MnR鋼板的鋼材屈服極限故在常溫水壓試驗時的許用應力為 故 因此滿足水壓試驗要求（四）選擇人孔并確定開孔補強：根據儲罐是在常溫下及最高工作壓力為1.705 MPa的條件下工作,人孔的標準按公稱壓力為2.5 MPa等級選取，考慮到人孔蓋直徑較大較重,故選用水平吊蓋人孔(GH21524-2004)，公稱直徑450mm，突面法蘭密封面。該人孔標記為：人孔RF (A·G)450-2.5 GH21524-2004另外,還要考慮人孔補強,

12、確定補強圈尺寸,由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管,故不能直接選用補強圈標準。本設計所選用的人孔筒節(jié)內徑為,壁厚=10mm查表得人孔的筒體尺寸為480×10由標準查得補強圈尺寸為：內徑Di=484外徑Do=760 經過開孔補強的有關計算取補強圈厚度 （五）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： ，式中罐體的質量，Kg水壓試驗時水的質量，Kg附件的質量，Kg1. 罐體質量W1：儲罐公稱容積為30，筒體公稱直徑=2700 mm，那么每米長的容積為5.73 ，由材料與零部件查得封頭容積=2.8055/m，則解得L=4.43，取L=4.5即取L=4500 罐體的自重由壓力容器設

13、計手冊可查得，公稱直徑DN=2700，壁厚的筒體的重量為7238Kg，封頭自重為1016Kg，故罐體自重2. 水壓試驗時水的質量W2:儲罐的總容積故水壓試驗時罐內水重3. 其他附件質量W3:人孔質量約為200Kg，其他接管總和按350Kg計4. 設備總質量W: 查壓力容器設計手冊得，公稱直徑為2800，高度H=250的A型鞍座單個允許載荷447kN>403.9168Kn,故其承載能力足夠。標記為：支座Dg2008 A JB/T 4712-1992 （六）選擇液面計：液氨儲罐常用玻璃液面計，由儲罐公稱直徑2700mm選擇長度為1000mm 液面計二支，體材料(針形閥)為碳鋼，體溫型，液面計

14、接管為無縫鋼管。液面計相配的接口管尺寸為:，平焊管法蘭HG 5010-58 Pg16Dg50 ，玻璃管液面計 AIDL-1200 HG 5-227-80。（七）選配工藝接管：本儲罐設有如下接口管1.液氨進料管采用無縫鋼管YB231-70 58×3.5mm ,管的一端伸入罐切成45°,管長400 mm。配用平焊管法蘭HG 5010-58 Pg16Dg702.液氨出料管采用可拆的壓出管38×3.5mm,伸入到罐內離罐底約100 mm,配用平焊管法蘭HG 5010-58 Pg16Dg50。3.排污管在罐的右端最底部設個排污管，規(guī)格是58×3.5mm，管端焊有與

15、截止閥相配的管法蘭HG 5010-58 Pg16Dg70。4.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38×3.5mm的無縫鋼管, 管法蘭HG 5010-58 Pg16Dg50 第四章 設計匯總 技術特性表名稱指標工作壓力1.6MPa工作溫度40物料名稱液氨容積31.396m3 接管表符號連接法蘭標準密封面形式用途a1-2HG 5010-58 Pg16Dg50平面液面計接口管b1-2HG 5010-58 Pg16Dg50平面液面計接口管cBllJB583-79 Pg16Dg450榫槽人孔dHG 5010-58 Pg16Dg50平面出料口eHG 5010-58 Pg16Dg70平面進料口fHG 5010-58 Pg16Dg50平面安全閥接口管gHG 5010-58 Pg16Dg50平面放空口hHG 5010-58 Pg16Dg70平面排污口第五章 結束語 經過幾天的緊張忙碌終于把這次設計做完了。經過這次設計懂得了很多機械設備設計的知識，思維變得更加縝密了，同時面對結果也感到十分欣慰。在這次設計中我要感謝