10立方米液氨压力容器储罐设计说明书

1、目录第一章工艺设计仃仪巧 * 储量 *白勺 Z先开IfJgjy-j- *第二章机械设计结构设计2.1.1筒体及封头设计米斗白勺g先扌爭 * 筒体壁厚的设计计算 封头壁厚的设计计算2.1.2接管及接管法兰设计扌先扌莘 * g； 丰亍、/ *jr ；去、/-白勺先扌孕 * 白/jZ先扌睪 2.1.3人孔的结构设计土寸 j： 白勺扌先扌孕 *人孔的设计*214核算开孔补强*2.1.5支座的设计支座的选择 * 支座白勺侑置 *21 液面计及安全阀选择21 7总体布局2.1.8焊接接头设计强度校核小结课程设计任务书1 设计目的：设计目的1）使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全

2、过程。2）掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行T生研究和论证3）掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和 专业软件的使用。4）掌握工程图纸的计算机绘图。2设计内容1）设备工艺、结构设计；2）设备强度计算与校核；3）技术条件编制；4）绘制设备总装配图；5）编制设计说明书。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实 物样品等：1）设计说明书：主要内容包括：封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺 寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等；2）总装配图设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图

3、样技术要求有矢规定，图面布置要合 理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸采用计算机绪论1、任务说明设计一个容积为10计的液液氨储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相尖标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计 算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计，然后采 用SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。2、液氨的性质分子式：NH3气氨相对密度（空气=1）： 0 59分子量：17 04液氨相对密度（水=1）: （ 25C ）液氨，又称为无水氨，是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广 泛，

4、为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。液氨 在工业上应用广泛，而且具有腐蚀性，且容易挥发，所以其化学事故发生率相当 高。为无色液体，有强烈刺激性气味，极易气化为气氨。密度cm3 ；沸点为 -C，低于 C可成为具有 臭味的无色结晶。液氨为第类有毒气体设计参数的确定表1:设计参数表序号项目数值单位备注1名称液氨储罐2用途液氨储存3最高工作压力MPa由介质温度确定4工作温度-20 50C5公称容积（Vg）10m36工作压力波动情况可不考虑7装量系数（pv）8工作介质液氨（中度危害）9使用地点太原市，室外第一章工艺设计1.1存储量盛装液化气体的压力容器设计存储量WV式中：W储存量

5、，t ；v压力容器容积；t设计温度下的饱和溶液的密度，嚅3 ；根据设计条件 w V t=0.85 10 0.563t 4.7855t1.2设备的选型及轮廓尺寸粗略计算内径：Di2L10m34一般 LD 36，取 Ld 3得 Di 1619mm ，圆整得：Di 1600mm选用EHA椭圆封头，那么L=4800mm.封头公称直径选取1600mm，那 么此时的总体积为3 由于误差较大，所以将筒体长调整为L=4500mm，体积 变为了与封头3。故筒体公称直径与封头的工程直径选定为Di 1600mm筒体长选定为L 4500mm.所以计算容积为3，工作容积：x =3。第二章机械设计结构设计2.1.1筒体及

6、封头设计材料的选择纯液氨是中度危害性的介质，具有腐蚀性，又因为使用温度为2050 C，根据课程设计指导书中钢板的使用条件，选用Q345R。.筒体壁厚设 计计算I.设计压力液氨储罐的工作温度-20C 50C，故选取设计温度t=50 C，由课 程设计指导书查的，该温度下的绝对饱和蒸汽压为。在本次设计中的液氨储罐 上装有安全阀，通常认为设计压力为工作压力的1.10倍，所以设计压力 为，工程压力取。压力容器类别确定一、划分总原则综合考虑压力容器中介质的危害程度、容器所受的压力的高低和容器容积 的大小来确定容器的危险程度。二、介质的危险程度及分组压力容器的介质分为以下两组，包括气体、液化气体以及最高温度

7、高于或 等于标准沸点的液体：(1 )第一组介质，毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介 质，液化气体(2 ) 第二组介质，除第一组以外的介质由于该储罐为中压(P HiR1进料口出料口5057165125184M16207586482安全阀接口排液口3238140100184M1618566642A7温度计接口 压力表接口 出气口液位计接口253211585144M1218466640接管法兰标记名称法兰标记温度计接口压力表接口出气口液位计接口HG/T20592-2009 WN25(B)-25FM进料口出料口HG/T20592-2009 WN50(B)-25FM安全阀接口排液口HG/T2

8、0592-2009 WN32(B)-25FM2.1.3人孔的结构设计密封面的选择由于本次设计的介质是中度危害的，所以本次设计采用凹凸法兰密封面(MFM) 人孔的设计本次设计的储罐设计压力为，根据HG/T 2151421535 2005钢制人孔和手孔，采用回转盖带颈对焊法兰人孔。该人孔 标记为：人孑L MFMIHs35CM B 5002.5HG/T21518 2005人孔结构示意图人孔结构尺寸密封公称公称dw SdDDiHih2b面型压力直径式PNDNMFM500530 1250673066028012344bib2ABLdo螺柱螺母螺柱总质量数量直径长度4348405200300302040M

9、33 2 1703022.1.4核算开孔补强在设计中，只有人孔需要补强，去补强圈的公称直径为人孔直径的二倍，厚度与筒体厚度相同2.1.5支座的设计.支座的选择鞍座结构该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用Q245-AF o估算鞍座的负 荷：储罐总质量 m mi2m2iTi3iTi4mi筒体质量:mi DL 3.14 1.6 4.5 14 10 3 7850 2484. 6kgm2单个封头的质量：查标准JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表EHA椭圆形封头质量，可知，m2 315kgm3充液质量：iri3=附件质量：人孔质量为302kg，其他接管质量总和估100kg，即m4 402kg综上

10、所述，m m1 2m2 m3 m4 2846.6 2 315 5472.6 302 9521.2kgG=mg=93,4kN侮个鞍座承受的重量为由此查容器支座，选取轻型，焊制为A,包角为120，有垫板的鞍座。查得鞍座结构尺寸如下表4:XL 1_ b公称直径DN允许载荷Q鞍座高度h底板腹板筋板11bi12b2bs3/kN鞍式支座结构尺寸单位：mm160027525011202001282551702408垫板螺栓配詈鞍座质量kg增加lOOmm高度增加的质量/kg弧长b44e5)螺孔d螺纹孔长I187039087096024M204011612.鞍座位置的确定通常取尺寸A不超过0.2L值，中国现行标

11、准JB4731钢制卧式容器规定 A0.2L= (L+2h)，A最大不超过0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面 处的应力过大。故 A 0.2(L 2h) 0.2(4500 2 25) 910mm由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局部 的加强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封 头对支座处圆筒截面的加强作用。因此，JB 4731还规定当满足A0.2L 时，最好使 A m( Rm Ri n2 )，即n1600814mm2 2A 0.5Rm0.5 1006 407mm，取 A=400mm 综上有：A=400mm。鞍座标记为：JB/T 4712.1 200

12、7,支座 A1600 F2.1.6液位计选择本次设计采用磁性液位计，普通型，压力等级为MPa o根据实际要求，选用液位计的长度为 1100mm。标记 HG/T 21584-95 UZ BF 321C。O2.1.7总体布局进料管外伸度200mm，内伸高度1500mm。出料管外伸高度200mm，内伸高度 0mm。安全阀外伸高度200mm，内伸高度0mm。压力表外伸高度200mm,内伸高度Omrri.出气管外伸高度200mm内，伸高度0mm。人孔外伸280mm，内伸0mm。接管 与接管间距450mm，接管与封头间距600mm与，焊缝距离不小于150mm鞍,座 距封头切线400mm。焊接结构设计及焊条

13、的选择D、壳体A，B类焊接接头的设计该容器上的A,B类接头必须采用对接焊，不允许采用搭接焊。对接焊易于焊透，质量容易保证，易于作无损检测，可获得最好的焊接接头质量该容器上的接管与壳体以及补强圈之间的焊接一般只能采用角接和搭接。2）、壳体C，D类焊接接头的设计平盖，管板与圆筒非对接连接的接头，法兰 与壳体，接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵 向接头，均属C类焊接接头，但已规定为A，B类的焊接接头除外。接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头均属于D类焊接接头，但 已规定为A，B类的除外。3）、焊接接头坡口设计容器筒体，封头与接管法兰的厚度均在8 =326mm的范围，

14、为了减小焊接 变形和残余应力，因此可取接头坡口形式为X形。4、常用焊接方法与焊条的选 择采用手工电弧焊，该方法设备简单，便于操作，使用于各种焊接，在压力 容器制造中应用十分广泛，钢板对接，接管与筒体、封头的连接等都可以采用。考虑母材力学性能与化学成分，对低碳钢和低合金钢构件，要求等强度原 则选择焊条，即要求焊缝与母材的强度相等或基本相等，而不要求焊缝的化学成 分与木材相同。不同类型的低合金钢之间进行异种钢焊接时，应选与其中强度 较低的钢材等强度的焊条进行焊接，再综合考虑金属进行热处理后，对其力学性能的影响构件的结构与刚性和经济性，该容器所用焊条使用型号如下表:接头母材焊条型号焊条牌号Q345R

15、+Q345RE5016(GB/T5117)J506Q235-A+Q235-AE4316(GB/T5117)J426Q235-A+Q345RE4303(GB/T5117)J422图补强圈接头形9强度校核位计算条件简图设计压力PMPa设计温度t50C筒体材料名称Q345R （热轧）封头材料名称Q345R封头型式标准椭圆形封头筒体内直径Di1600mm筒体长度L4500mm筒体名义厚度1mm4支座垫板名义厚度mmm筒体厚度附加量mm腐蚀裕量c1mm筒体焊接接头系数封头名义厚度hn1mmA封头厚度附加量Chmm鞍座材料名称Q235AF鞍座宽度200mm鞍座包角120o支座形心至封头切线距离400mm鞍

16、座高度H250mm地震烈度2.1.7内压圆筒校核计算单位计算条件筒体简图计算压力PcMPaCC1 一内径Di1600IQ345R （板材）试验温度许用应力MPa设计温度许用应力MPa-I)i 一& ”试验温度下屈服点MPa钢板负偏差Cimm12焊接接头系数厚度及重量计算计算厚度有效厚度名义厚度重量压力试验类型试验压力值压力试验允许通过的应力水平试验压力下圆筒的应力校核条件PcDi2( r PcmmmmmmKg压力试验时应力校核液压试验Pt=【i（或由用户输 入）MPaMPaT = 卩丁 e)=(D.一e2MPa合格校核结果压力及应力计算最大允许工作压力2etPW= (Die) =MPa设计温度

17、下计算应力tPc (Di e)=2 e =MPatMPa校核条件t t2结论合格左封头计算计算单位计算条件椭圆封头简图计算压力PcMPa设计温度tC内径Dimm曲面咼度hmm材料Q345R （热轧）（板材）试验温度许用应力MPa设计温度许用应力tMPa钢板负偏差Gmm腐蚀裕量Qmm焊接接头系数厚度及重量计算形状系数2K = 1 2 Di=262hi计算厚度KPcDi=t =2 F 0.5Pc =mm有效厚度e= n- Cl- C2=mm最小厚度min.mm名义厚度n =mm结论满足最小厚度要求軍暈315Kg压力计算最大允许工作压力2e 刖=KDi 0.5 e =MPa结论合格右封头计算计算单位计算条件椭圆封头简图计算压力PcMPa设计温度tC内径Dimm曲面咼度himm材料Q345R （热轧）（板材）试验温度许用应力MPa设计温度许用应力tMPa钢板负偏差Gmm腐蚀裕量c2mm焊接接头系数厚度及重量计算形状系数2K = 1 2 Di=6 22hi计算厚度KPcDi=t =2 F 0.5Pcmm有效厚度e =n - Cl- C2=mm最小厚度min =mm名义