液氨储罐设计

1、化工设备机械基础课程设计化工设备机械基础课程设计 液氨储罐设计液氨储罐设计 17小组小组化工化工12-2班班 化工化工12-3 化工化工12-1班班化工化工12-3班班 课程设计说明书 设计目的：应用化工设备机械基础所学相关知识，利用化设计目的：应用化工设备机械基础所学相关知识，利用化机课程设计这一有效途径，将化学工艺专业所学相关知识有机机课程设计这一有效途径，将化学工艺专业所学相关知识有机的结合起来，巩固并升华所学化工设备机械基础基本知识的结合起来，巩固并升华所学化工设备机械基础基本知识和基本理论。和基本理论。 设计要求：设计时要有比较详尽的设计过程及步骤，并将其编设计要求：设计时要有比较详

2、尽的设计过程及步骤，并将其编辑为一份内容比较规范详细的设计说明书。主要内容包括如下辑为一份内容比较规范详细的设计说明书。主要内容包括如下几项：几项： 一、封面一、封面 二、前言二、前言 三、各部分的结构尺寸的确定和设计计算三、各部分的结构尺寸的确定和设计计算 四、设计小结四、设计小结 五、参考文献五、参考文献 与此同时，还应附有一份结构图纸一张，手绘。与此同时，还应附有一份结构图纸一张，手绘。 要求要求：容积：容积16m3。 本储罐最高工作温度为本储罐最高工作温度为40，此时氨的饱和蒸汽压，此时氨的饱和蒸汽压1.55Mpa。 设计内容：设计内容：材料，罐体的规格（内径、长度），形状（卧式、立材

3、料，罐体的规格（内径、长度），形状（卧式、立式），罐体厚度，封头形状及厚度，支座的选择，人孔及接管，开孔式），罐体厚度，封头形状及厚度，支座的选择，人孔及接管，开孔补强，设备装配图（补强，设备装配图（A2）。）。本章符号说明本章符号说明英文字母英文字母a容器的设计寿命容器的设计寿命,年年;Di贮罐内径，贮罐内径，mm;t钢板的许用应力钢板的许用应力 MPaP液氨的饱和蒸汽压液氨的饱和蒸汽压 MPaC1钢板厚度负偏差钢板厚度负偏差, mm;C2介质的腐蚀裕量介质的腐蚀裕量,mm;希腊字母希腊字母罐体计算厚度罐体计算厚度, mm;d罐体设计厚度罐体设计厚度, mm;n罐体的名义厚度罐体的名义厚度,

4、 mm;e罐体的有效厚度罐体的有效厚度, mm;圆整值圆整值 mm腐蚀速率腐蚀速率 （mma）f焊接接头系数焊接接头系数一、一、 确定容器的材质确定容器的材质 根据液氨贮罐的工作根据液氨贮罐的工作压力、工作温度和介质的压力、工作温度和介质的性质可知该设备为一中压性质可知该设备为一中压常温设备，介质对碳钢的常温设备，介质对碳钢的腐蚀作用很小。腐蚀作用很小。 16MnR的机械加工性的机械加工性能、强度和塑性指标都比能、强度和塑性指标都比较好，综合金属的强度、较好，综合金属的强度、刚度、温度、抗腐蚀能力刚度、温度、抗腐蚀能力等方面考虑，选用等方面考虑，选用16MnR制作罐体和封头。制作罐体和封头。二

5、、二、 确定罐体的形状及内径确定罐体的形状及内径(1)由于此容器为液氨贮存性容器，所以此由于此容器为液氨贮存性容器，所以此容器选用罐身为圆筒形，两端均用标准椭容器选用罐身为圆筒形，两端均用标准椭圆形封头的立式（卧式）容器。圆形封头的立式（卧式）容器。（2）内径和圆筒长度）内径和圆筒长度L的计算的计算取取Di=2000,2200，2300经计算，经计算，Di=2200时，时，L=3401mm,此时此时Di/L最接近于最接近于0.618所以次容器的罐身的长度所以次容器的罐身的长度L=3401mm，公，公称直径称直径Di=2200mm2n42V-VLDi三、罐体壁厚设计三、罐体壁厚设计 （1）计算厚

6、度）计算厚度= pDtiC2P =mm4 .106 . 11170222006 . 1（2）设计壁厚）设计壁厚d = +C2 C2-腐蚀余量腐蚀余量 ， 取取C2=1.0mm得设计厚度得设计厚度d = 11.4mm cticPDP2（3）名义厚度）名义厚度 n=+C1+ C2+所以所以n=+C1+C2+ =10.4+0.8+1.0+=14mm取取C10.8mm（见表（见表8-11），圆整后取），圆整后取n14mm厚的厚的16MnR钢板制作罐体。钢板制作罐体。（4）有效厚度）有效厚度e=+=n-C1- C2所以所以e=(14.0-0.8-1.0)mm =12.2 mm卧式容器卧式容器C2=2.0

7、mm设计厚度为设计厚度为12.4mm名义厚度不变名义厚度不变有效厚度为有效厚度为11.2mm四、封头壁厚的设计（标准椭圆形封头）四、封头壁厚的设计（标准椭圆形封头） 1、设计壁厚、设计壁厚d按按(8-8)式计算：式计算：d = +C2 PDPtic5 . 02 = +1.0=11.4 6 . 15 . 00 . 1170222006 . 1 考虑钢板厚度负偏差及冲压减考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量，圆整后取薄量，圆整后取n14mm厚厚的的16MnR钢板制作封头。钢板制作封头。2、校核罐体与封头水压试验强度、校核罐体与封头水压试验强度 ：式中：式中： PT=1.25p=1.251.62.0Mpa

8、e=n-C=12-1.8=10.2mm s=345 MPa t= =216.69Mpa 2 .102)2 .102200(0 . 2 水压试验满足强度要求。水压试验满足强度要求。 卧式容器为卧式容器为12.4mm卧式容器为卧式容器为197.43MPa（一）、（一）、 结构，形式与尺寸结构，形式与尺寸首先粗略计算支座负荷。首先粗略计算支座负荷。贮罐总质量：贮罐总质量：m=m1+m2+m3+m4 式中式中 m1-罐体质量；罐体质量； m2-封头质量；封头质量； m3-液氨质量；液氨质量； m4-附件质量。附件质量。1、罐体质量、罐体质量m1 DN=2200mm，dn=14mm的筒节，每米的筒节，每

9、米质量为质量为q1=714Kg/m 故故 m1=q1L=7143.401 2428(Kg) 2、封头质量、封头质量m2 （查附录）质量为（查附录）质量为q2=616Kg/m，故，故 m2=2q2=26161232 (Kg) 3、液氨的质量、液氨的质量m3 M3=V式中式中 V-贮罐容积贮罐容积16.0 m3，-氨的密度为氨的密度为665Kgm3 m30.916665=9576Kg 4、附件质量、附件质量m4人孔约重人孔约重200Kg，其它接管的总和，其它接管的总和按按300Kg计，故计，故 m4=500Kg 设备总重量设备总重量 m=m1+m2+m3+m4=2428+1232+9576+500

10、=13736kg13.7t （二）、耳式支座的选用（二）、耳式支座的选用利用公式利用公式 3010)(4 nDGeSePhknGegmQ23.651025113)1391100006009 .30287(431100008 . 9137363 =Q=150KN所以选择此支座是没有问题的。所以选择此支座是没有问题的。（一）、（一）、 结构，形式与尺寸结构，形式与尺寸首先粗略计算支座负荷。首先粗略计算支座负荷。贮罐总质量：贮罐总质量：m=m1+m2+m3+m4 式中式中 m1-罐体质量；罐体质量； m2-封头质量；封头质量； m3-液氨质量；液氨质量； m4-附件质量。附件质量。1、罐体质量、罐体

11、质量m1 DN=2200mm，dn=14mm的筒节，每米的筒节，每米质量为质量为q1=714Kg/m 故故 m1=q1L=7143.401 2428(Kg) 2、封头质量、封头质量m2 （查附录）质量为（查附录）质量为q2=616Kg/m，故，故 m2=2q2=26161232 (Kg) 3、液氨的质量、液氨的质量m3 M3=V式中式中 V-贮罐容积贮罐容积16.0 m3，-氨的密度为氨的密度为665Kgm3 m30.916665=9576Kg 4、附件质量、附件质量m4人孔约重人孔约重200Kg，其它接管的总和，其它接管的总和按按300Kg计，故计，故 m4=500Kg 设备总重量设备总重量

12、 m=m1+m2+m3+m4=2428+1232+9576+500=13736kg13.7t （二）、鞍式支座的选用（二）、鞍式支座的选用每个鞍座承受的负荷为每个鞍座承受的负荷为根据鞍座承受的负荷，查表根据鞍座承受的负荷，查表(化工设备机械基础，化学工化工设备机械基础，化学工业出版社附录，查得业出版社附录，查得JB4712-92鞍座结构尺寸如下：鞍座结构尺寸如下：JB/T4712-92鞍座鞍座 Q235-AR 数量：数量：2 单重单重740 总重总重1480kN068.6829.8113877.3142WgF 根根据贮罐是在常温及最高工作压力为据贮罐是在常温及最高工作压力为16MPa的条件下工

13、作，的条件下工作，人孔标准应按公称压人孔标准应按公称压力为力为1.6MPa的等级选取的等级选取。从人孔类型系列标准。从人孔类型系列标准可知，公称压力为可知，公称压力为1.6MPa的人孔类型很多。本的人孔类型很多。本设计考虑人孔盖直径较大较重，故选用水平吊设计考虑人孔盖直径较大较重，故选用水平吊盖人孔。该人孔结构中有吊钩和销轴，检修时盖人孔。该人孔结构中有吊钩和销轴，检修时只须松开螺栓将盖板绕销轴旋转一个角度，由只须松开螺栓将盖板绕销轴旋转一个角度，由吊钩吊住，不必将盖板取下。吊钩吊住，不必将盖板取下。 该人孔标记为：该人孔标记为： HG21523-95 人孔人孔RF （AG）450-1.6 其

14、中其中RF指突面密封，指突面密封，指接指接管与法兰的材料为管与法兰的材料为20R，AG是指用普通石棉是指用普通石棉橡胶板垫片，橡胶板垫片，450-1.6是指公称直径为是指公称直径为450mm、公称压力为公称压力为1.6 Mpa。 七、人孔补强的确定七、人孔补强的确定 补强圈尺寸确定如下：补强圈尺寸确定如下：补强圈内径补强圈内径=450mm，外径，外径=760mm，圆整后取圆整后取,补强材料与壳体材料相同为补强材料与壳体材料相同为16MnR。八、液面计尺寸确定八、液面计尺寸确定选择玻璃管液面计选择玻璃管液面计（HG21592-95),选择材料如下，玻璃选择材料如下，玻璃管液面计选用表，液面计标记

15、为管液面计选用表，液面计标记为AG1.6-I W-1400本贮罐设有以下接口管：本贮罐设有以下接口管：1、液氨进料管：采用、液氨进料管：采用f573.5mm无缝钢管无缝钢管 2、液氨出料管：、液氨出料管： 采用法兰套在接口管采用法兰套在接口管f573.5mm内。内。3、液面计接管：接管尺寸为、液面计接管：接管尺寸为f183mm，管法兰为，管法兰为HG20592 法法兰兰SO15-1.6 RF 16MnR。 4、放空管接管：、放空管接管： 采用采用f453.5mm无缝钢无缝钢管，法兰管，法兰HG20592 法兰法兰SO32-1.6 RF 16MnR。 本贮罐设有以下接口管：本贮罐设有以下接口管：

16、1、液氨进料管：采用、液氨进料管：采用1086mm的无缝钢管，的无缝钢管，钢管一端切成钢管一端切成45。配用突面板式平焊法兰。配用突面板式平焊法兰 HG 20593法兰法兰 PL 100-1.6 RF 16MnR,不需补强不需补强2、液氨出料管：、液氨出料管： 采用可拆的压出管采用可拆的压出管764mm，将它用，将它用法兰固定在接口管法兰固定在接口管894mm内。内。3、排污管：管子规格：、排污管：管子规格：894mm，管，管端焊有一与截止阀端焊有一与截止阀J41W-16相配的管法相配的管法兰兰HG 20593法兰法兰 PL 80-1.6 RF 16MnR 4、安全阀接口管：、安全阀接口管：

17、采用采用573.5mm无缝钢无缝钢管，采用管，采用HG20593 法兰法兰 PL 50-1.6 RF 16MnR。 5、液面计接口管：采用透光式玻璃管液面计、液面计接口管：采用透光式玻璃管液面计AG 1.6-IW-1400 两支。与液面计相配的接管尺寸为两支。与液面计相配的接管尺寸为142mm, 与液面计接口管相配的法兰型号为与液面计接口管相配的法兰型号为 HG 20593-97 法兰法兰 PL10-1.6 RF 16MnR。6、放空管接管口：、放空管接管口： 为了在注入液体时，将容器内的空气排为了在注入液体时，将容器内的空气排到罐体外以便能顺利快速地注入，需安设到罐体外以便能顺利快速地注入，需安设一放空管。采用一放空管。采用323.5mm无缝钢管，采无缝钢管，采用用HG20593 法兰法兰 PL30-1.6 RF 16MnR。参考文献参考文献 化工机械设备基础，董大勤，化学工业出版社化工机械设备基础，董大勤，化学工业出版社化工容器及设备简明设计手册，贺匡国主编化工容器及设备简明设计手册，贺匡国主编化工机械基础，陈国桓，化学工业出版社化工机械基础，陈国桓，化学工业出版社压力容器设计手册，董大勤，袁凤隐编压力容器设计手册，董大勤，袁凤隐编