1.6Mpa臥式液氨儲(chǔ)罐機(jī)械設(shè)計(jì)

1、目錄第一章 概述31.1 設(shè)計(jì)背景意義31.2 主要工作3第二章 工藝設(shè)計(jì)32.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容32.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)32.3 設(shè)計(jì)壓力42.4 主要元件材料的選擇42.5 工藝規(guī)程42.6 工藝主要選材及規(guī)格5第三章 機(jī)械設(shè)計(jì)73.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)73.1.1 總體結(jié)構(gòu)73.1.2 補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)73.1.3 焊縫接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)73.2 容器計(jì)算及校核73.2.1 罐體壁厚計(jì)算73.2.1 封頭壁厚計(jì)算及校核83.2.2 鞍座計(jì)算83.2.3 人孔補(bǔ)強(qiáng)確定93.3 壓力試驗(yàn)9第四章 零部件選型104.1 鞍座選型104.2 支座選型104.3 人孔選型104.4 其他零部件選型11第五章 總結(jié)11第六章 參考文獻(xiàn)

2、11第一章 概述1.1 設(shè)計(jì)背景意義本組液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)是針對(duì)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)這門課程的一次總結(jié)，是綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，查閱相關(guān)書(shū)籍，經(jīng)過(guò)多次老師指導(dǎo)和同學(xué)交流完成。典型化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)是對(duì)課程內(nèi)容的應(yīng)用性訓(xùn)練環(huán)節(jié)，是學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行階段性的單體設(shè)備或單元設(shè)計(jì)方面的專業(yè)訓(xùn)練過(guò)程，也是對(duì)理論教學(xué)效果的檢驗(yàn)。通過(guò)這一環(huán)節(jié)使學(xué)生在查閱資料、理論計(jì)算、工程制圖、調(diào)查研究、數(shù)據(jù)處理等方面得到基本訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。1.2 主要工作設(shè)計(jì)一個(gè)液氨儲(chǔ)罐屬于化工常見(jiàn)的儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備，一般可分解為筒體，封頭，法蘭，人孔，手孔，支座及管口等幾種元件。儲(chǔ)罐的工藝尺寸可通過(guò)工藝計(jì)算及生產(chǎn)經(jīng)

3、驗(yàn)決定。液氨儲(chǔ)罐是合成氨工業(yè)中必不可少的儲(chǔ)存容器，所以本設(shè)計(jì)過(guò)程的內(nèi)容包括容器的材質(zhì)的選取、容器筒體的性狀及厚度、封頭的性狀及厚度、確定支座，人孔及接管、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的情況以及其他接管的設(shè)計(jì)與選取。第二章 工藝設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一臥式液氨儲(chǔ)罐。工藝參數(shù)為儲(chǔ)罐內(nèi)徑di=2600mm,罐體（不包括封頭）長(zhǎng)度l=4800mm。使用地點(diǎn)：合肥。2.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表1表1數(shù)據(jù)序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值單位備注1名稱液氨儲(chǔ)罐2用途液氨儲(chǔ)配站3最大工作壓力1.455mpa4工作溫度405公稱直徑2600mm6裝量系數(shù)1.07工作介質(zhì)液氨8其他要求100%無(wú)損檢測(cè)2.3 設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力取最大工作壓力的1.1倍，即 (

4、表壓)2.4 主要元件材料的選擇本儲(chǔ)罐根據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)章節(jié)中選材的分析，選用q345r制作罐體和橢圓形封頭。2.5 工藝規(guī)程液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)主要規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)：壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)定；鋼制壓力容器；鋼制管殼式換熱器；鋼制塔式容器。液氨儲(chǔ)罐的工程圖2.6 工藝主要選材及規(guī)格儲(chǔ)罐總裝配圖總 圖 材 料 明 細(xì) 表22gb8163-87出料接管f383.5 l=2001010.521hb20592-95法蘭so 32-1.6 rf16mnr11.620hb20592-95法蘭內(nèi)徑f35其它尺寸按so32-1.6 16mnr11.8619gb8163-87壓料接管f253 l=27501014.518h

5、b20592-95法蘭so20-1.6 rf16mnr10.9417gb8163-87排污接管f573.5 l=2101011.016hb20592-95法蘭so50-1.6 rf16mnr12.7715jb/t4712-92jb/t4712-92鞍座600-fj t4712-92鞍座 a2600-sq235-af242084014hb20592-95法蘭so25-1.6 rf16mnr11.1213gb8163-87放空管接管f323.5 l=2101010.5812hb20592-95法蘭so25-1.6 rf16mnr11.1211gb8163-87安全閥接管f323.5 l=21010

6、10.5810hb20592-95法蘭so50-1.6 rf16mnr12.279gb8163-87 進(jìn)料接管f573.5 l=4001011.858jb/t4736-95補(bǔ)強(qiáng)圈f760/f484 d=2016mnr133.97hg21523-95人孔rf （ag）450-1.6組合件11786gb9019-88罐體dn260016 l=480016mnr149505jb4737-95 封頭dn260016 h=4016mnr2110022004hg5-227-80玻璃管液面計(jì)biw pn1.6， l1000mm組合件212.625.23gb8163-87液面計(jì)接管f183 l=2101020

7、.230.462hb20592-95法蘭so15-1.6 rf16mnr40.682.731gb8163-87液面計(jì)接管f183 l=4001020.440.88序號(hào)圖號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名稱材料數(shù)量單重總重備注重量(kg)(企 業(yè) 名 稱)工程名稱設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段施工圖審核液罐貯罐裝配圖f26006416 v=30.52校對(duì)設(shè)計(jì)制圖描圖年月比例第張共張第三章 機(jī)械設(shè)計(jì)3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1 總體結(jié)構(gòu)臥式液氨儲(chǔ)罐的總體結(jié)構(gòu)如2.6的儲(chǔ)罐裝配圖所示，包括筒體，封頭，法蘭，人孔，手孔，支座及管口等幾種元件。儲(chǔ)罐的工藝尺寸可通過(guò)工藝計(jì)算及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)決定。3.1.2 補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)是指補(bǔ)強(qiáng)金屬采用什么結(jié)構(gòu)型式

8、與被補(bǔ)強(qiáng)的殼體或接管連成一體。由于人孔的筒節(jié)不是采用無(wú)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dn10mm。經(jīng)計(jì)算取補(bǔ)強(qiáng)圈24mm厚。3.1.3 焊縫接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于殼體和封頭的焊接。常用的對(duì)接坡口有v、u、x三種形式。經(jīng)綜合考慮后決定采用v型坡口形式，具體原因如下：1.板厚較薄采用v型坡口，在清根后再作雙面焊；2.為保證焊透，按操作視野、空間位置、焊條運(yùn)動(dòng)角度來(lái)分析，v型坡口比較好；3.x型坡口加工方便。3.2 容器計(jì)算及校核3.2.1 罐體壁厚計(jì)算 本儲(chǔ)罐根據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)章節(jié)中選材的分析，選用q345r制作罐體和橢圓形封頭。本貯罐在夏季最高溫度可達(dá)

9、40，這時(shí)氨的飽和蒸氣壓為1.455mpa（絕對(duì)壓力)，故取 (表壓)；di=2600mm；st170mpa；f1.o(雙面對(duì)接焊縫，100探傷，)；c2=1mm。式中 p-設(shè)計(jì)壓力。取cl0.8mm，圓整后取dn16mm厚的16mnr鋼板制作罐體。 3.2.1 封頭壁厚計(jì)算及校核采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。設(shè)計(jì)壁厚dd計(jì)算：式中f1.0 (鋼板最大寬度為3m，該貯罐直徑為2.6m，故封頭需將鋼板并焊后沖壓)；其它符號(hào)如前。 考慮鋼板厚度負(fù)偏差及沖壓減薄量，圓整后取dn16mm厚的16mnr鋼板制作封頭。校核罐體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度： 式中：；ss=345 mpa 水壓試驗(yàn)滿足強(qiáng)度要求。 3.2.2 鞍

10、座計(jì)算 首先粗略計(jì)算鞍座負(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。（1）罐體質(zhì)量m1 dn=2600mm，dn=16mm的筒節(jié)，每米質(zhì)量為q1=1030kg/m（見(jiàn)附錄7），故 m1=q1l=10304.84944(kg) （2）封頭質(zhì)量m2 dn=2600mm，dn=16mm，直邊高度h=40mm的橢圓形封頭，其質(zhì)量為q2=1100kg/m（見(jiàn)附錄19），故 m2=2q2=211002200(kg) （3）充水質(zhì)量m3 m3=vg式中 v-貯罐容積，v=v對(duì)+v筒=22.51+4.85.309=30.42m3；

11、g-水的密度為1000kgm3。m330.52100030420 kg （4）附件質(zhì)量m4人孔約重200kg，其它接管的總和按300kg計(jì)，故 m4=500kg 設(shè)備總重量 m=m1+m2+m3+m4=4950+2200+30420+500=38070=38.1 t 3.2.3 人孔補(bǔ)強(qiáng)確定由于人孔的筒節(jié)不是采用無(wú)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dn10mm。故補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸確定如下：補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑d1=484mm，外徑d2=760mm，根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積應(yīng)大于等于開(kāi)孔減少的截面積，補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度按下式估算：故補(bǔ)強(qiáng)圈取24mm厚。 3.3 壓力試驗(yàn)1壓力試驗(yàn)

12、種類的確定由于所設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存介質(zhì)為液態(tài)，如果選用液壓試驗(yàn)的話，可以在進(jìn)行壓力試驗(yàn)校核的同時(shí)檢查容器是否存在滲漏、明顯的塑性變形以及其他缺陷。而且進(jìn)行液壓試驗(yàn)的安全性比氣壓試驗(yàn)要高，液壓試驗(yàn)如無(wú)特殊要求時(shí)使用的介質(zhì)水的取得也比較經(jīng)濟(jì)方便，同時(shí)，并不存在不允許進(jìn)行液壓試驗(yàn)的條件。綜上所述，壓力試驗(yàn)的類型確定為液壓試驗(yàn)。2液壓試驗(yàn)壓力 pt=1.25pt=1.65mpa查閱表可知，試驗(yàn)溫度下筒體材料的屈服極限為345mpa。則筒體的校核用應(yīng)力：t=pt(di+e)2e=178.2mpa0.9s=310.5mpat由上述計(jì)算可知液壓試驗(yàn)合格。第四章 零部件選型4.1 鞍座選型由第三章機(jī)械設(shè)計(jì)（鞍座計(jì)

13、算）知，設(shè)備總重量為38.1 t 故：每個(gè)鞍座只承約受190kn負(fù)荷，所以選用輕型帶墊板，包角為120的鞍座即：jbt4712-92鞍座 a2600一 fjbt4712-92鞍座 a2600一 s 4.2 支座選型本次設(shè)計(jì)的臥式容器選用比較常見(jiàn)的鞍式支座。筒體直徑為2600mm，選擇的支座型號(hào)jb/t 4712.1-2007,支座a2300-f，支座a2300-s的鞍座。4.3 人孔選型根據(jù)貯罐是在常溫及最高工作壓力為1.6mpa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(kāi)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。 4.4 其他零部件選型其他選型見(jiàn)總圖材料明細(xì)表第五章 總結(jié)課程設(shè)計(jì)給了我們一個(gè)鍛煉自己結(jié)合自身知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，通過(guò)本次設(shè)備設(shè)計(jì)，我得到的體會(huì)如下：1. 化