10立方米液氨壓力容器儲罐設(shè)計說明書

1、筒體壁厚的設(shè)計計算*封頭壁厚的設(shè)計計算*2.1.2接管及接管法蘭設(shè)計材料的選擇 *接管尺寸選擇 *管口表及連接標(biāo)準(zhǔn) *接管法蘭的選擇 *緊固件的選擇 *第一章 工藝設(shè)計1.11.21.3目錄任務(wù)書 *儲量 *備的選型及輪廓尺寸 *第二章 機(jī)械設(shè)計2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1.1筒體及封頭設(shè)計2.1.3人孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計密封面的選擇 *人孔的設(shè)計 *2.1.4 核算開孔補(bǔ)強(qiáng) *2.1.5 支座的設(shè)計支座的選擇 *支座的位置 *2.1.6液面計及安全閥選擇2.1.7總體布局2.1.8焊接接頭設(shè)計2.2 強(qiáng)度校核小結(jié)課程設(shè)計任務(wù)書1.設(shè)計目的：設(shè)計目的1）使用國家最新壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，掌握典型過程設(shè)

2、備設(shè)計的全過程。2）掌握查閱和綜合分析文獻(xiàn)資料的能力，進(jìn)行設(shè)計方法和設(shè)計方案的可行性研究和 論證。3）掌握電算設(shè)計計算，要求設(shè)計思路清晰，計算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，且正確掌握計算 機(jī)操作和專業(yè)軟件的使用。4）掌握工程圖紙的計算機(jī)繪圖。2設(shè)計內(nèi)容1） 設(shè)備工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計；2） 設(shè)備強(qiáng)度計算與校核；3） 技術(shù)條件編制；4） 繪制設(shè)備總裝配圖；5） 編制設(shè)計說明書。3.設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計計算說明書（論文）、圖紙、實物樣品等：1）設(shè)計說明書：主要內(nèi)容包括：封面、設(shè)計任務(wù)書、目錄、設(shè)計方案的分析和擬定、各部分結(jié)構(gòu)尺 寸的設(shè)計計算和確定、設(shè)計總結(jié)、參考文獻(xiàn)等；2）總裝配圖設(shè)計圖紙應(yīng)遵循國家機(jī)

3、械制圖標(biāo)準(zhǔn)和化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求有關(guān)規(guī)定，圖面布置要 合理，結(jié)構(gòu)表達(dá)要清楚、正確，圖面要整潔，文字書寫采用仿宋體、內(nèi)容要詳盡，圖紙 采用計算機(jī)緒論1、任務(wù)說明設(shè)計一個容積為10m3的液液氨儲罐，采用常規(guī)設(shè)計方法，綜合 考慮環(huán)境條件、液體性質(zhì)等因素并參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按工藝設(shè)計、設(shè)備 結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備強(qiáng)度計算的設(shè)計順序，分別對儲罐的筒體、封頭、鞍 座、人孔、接管進(jìn)行設(shè)計，然后采用 SW6-1998對其進(jìn)行強(qiáng)度校核， 最后形成合理的設(shè)計方案。2、液氨的性質(zhì)分子式：NH3氣氨相對密度（空氣=1） : 0. 59分子量：17 .04 液氨相對密度（水=1） : 0.602824（25 C）液氨，又稱為無水氨

4、，是一種無色液體。氨作為一種重要的化工原料, 應(yīng)用廣泛，為運(yùn)輸及儲存便利，通常將氣態(tài)的氨氣通過加壓或冷卻得 到液態(tài)氨。液氨在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，而且具有 腐蝕性，且容易揮發(fā)， 所以其化學(xué)事故發(fā)生率相當(dāng)高。為無色液體，有強(qiáng)烈刺激性氣味，極易氣化為氣氨。 密度0.617g/cm3 ;沸點為33.5 C,低于 77.7 C可成為具有臭味的無色結(jié)晶。液氨為第2.3類有毒氣體設(shè)計參數(shù)的確定表1 :設(shè)計參數(shù)表序號項目數(shù)值單位備注1名稱液氨儲罐2用途液氨儲存3最高工作壓力2.332MPa由介質(zhì)溫度確定4工作溫度-20 505公稱容積（Vg）10M6工作壓力波動情況可不考慮7裝量系數(shù)（ V）0.858工作介質(zhì)液氨

5、（中度危害）9使用地點太原市,室外第一章工藝設(shè)計1.1存儲量盛裝液化氣體的壓力容器設(shè)計存儲量W 二 V t式中：W-儲存量，t ；-裝載系數(shù);V 壓力容器容積；t 設(shè)計溫度下的飽和溶液的密度，t m3 ；根據(jù)設(shè)計條件 W = V =0.85 10 0.563t = 4.7855t1.2設(shè)備的選型及輪廓尺寸粗略計算內(nèi)徑：n Di2L =10m34一般 LD =3 6，取 LD =3得 Di -1619mm，圓整得：Di -1600mm選用EHA橢圓封頭，那么L=4800mm.封頭公稱直徑選取1600mm 那么此時的總體積為10.82m3。由于誤差較大，所以將筒體長調(diào)整為 L=4500mm體積變?yōu)?/p>

6、了與封頭 10.2m3。故，筒體公稱直徑與封頭的工程直徑選定為 Di二1600mm筒體長選定為L= 4500mm.所以計算容積為10.2m3,工作容積：10.2 x0.85=8.67m3。第二章機(jī)械設(shè)計2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1.1筒體及封頭設(shè)計.材料的選擇純液氨是中度危害性的介質(zhì)，具有腐蝕性，又因為使用溫度為_2050(，根據(jù)課程設(shè)計指導(dǎo)書中鋼板的使用條件，選用Q345R.筒體壁厚設(shè)計計算I.設(shè)計壓力液氨儲罐的工作溫度-20 C 50C,故選取設(shè)計溫度t=50 C, 由課程設(shè)計指導(dǎo)書查的，該溫度下的絕對飽和蒸汽壓為2.030MPa 在本次設(shè)計中的液氨儲罐上裝有安全閥，通常認(rèn)為設(shè)計壓力為工作壓 力的

7、1.05 1.10倍，所以設(shè)計壓力為2.233MPa,工程壓力取2.5MPa。 壓力容器類別確定一、 劃分總原則綜合考慮壓力容器中介質(zhì)的危害程度、容器所受的壓力的高低和 容器容積的大小來確定容器的危險程度。二、 介質(zhì)的危險程度及分組壓力容器的介質(zhì)分為以下兩組，包括氣體、液化氣體以及最高溫 度高于或等于標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體：(1)第一組介質(zhì)，毒性程度為極度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)，易爆介質(zhì)，液化氣體。(2)第二組介質(zhì)，除第一組以外的介質(zhì)由于該儲罐為中壓(1.6MPaP10MPa ,介質(zhì)為液氨，液氨屬于易爆 介質(zhì)，屬于第一組介質(zhì)，查壓力容器的分類圖 1-1010焊透對接接頭，局部無損檢測，所以 = 0.

8、850.01DP1 1.010 ID1 IO3 10410j10 IO7 10s容積，V/L此容器為第一類壓力容器.II.液柱靜壓力液氨的密度為563Kg/m3,筒體公稱直徑為1600mm,則根據(jù)公式p靜- ： gDi 可得 P靜二 0.008836MPaIII .計算壓力pc因為 巴5%，所以 液柱靜壓力可忽略不計，則計算壓力等于設(shè)P計壓力。，tIV. 設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力- Jt為- 2050C，假設(shè)筒體厚度為316mm,由材料許用應(yīng)力ITT1L卅卅i HimMHIIIIII .弋 H1R法蘭 高度H法蘭質(zhì)量(Kg)1進(jìn)料口 出料口5057165 125184 M162075 2.98

9、6483.02安全閥接口 排液口3238140100 184 M1618562.666422.0A7溫度計接口 壓力表接口出氣口 液位計接口253211585144 M121846 2.666401.0接管法蘭標(biāo)記名稱法蘭標(biāo)記溫度計接口壓力表接口 出氣口液位計接口HG/T20592-2009 WN25(B)-25FM進(jìn)料口HG/T20592-2009 WN50(B)-25FM出料口安全閥接口HG/T20592-2009 WN32(B)-25FM排液口2.1.3人孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計.密封面的選擇由于本次設(shè)計的介質(zhì)是中度危害的，所以本次設(shè)計采用凹凸法蘭 密封面（MFM。.人孔的設(shè)計本次設(shè)計的儲罐設(shè)計壓力

10、為 2.233MPa，根據(jù) HG/T2151421535-2005鋼制人孔和手孔【】，采用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊 法蘭人孑L。該人孔標(biāo)記為：人孑L MFM川s-35CM B 500 -2.5HG/T21518-2005人孔結(jié)構(gòu)示意圖人孔結(jié)構(gòu)尺寸【密圭寸 面型 式公稱 壓力PN公稱 直徑DNdw SdDDHiFbbMFM2.55005300250673066028012344螺 柱 螺 母螺柱bib2ABLdo數(shù)量直徑沃長度總 質(zhì) 量量4348405200300302040M332X1.4核算開孔補(bǔ)強(qiáng)在設(shè)計中，只有人孔需要補(bǔ)強(qiáng)，去補(bǔ)強(qiáng)圈的公稱直徑為人孔直徑的 二倍,厚度與筒體厚

11、度相同.2.1.5支座的設(shè)計.支座的選擇鞍座結(jié)構(gòu)該臥式容器采用雙鞍式支座，材料選用Q245-AF。估算鞍座的負(fù)荷：儲罐總質(zhì)量 m = m 2m2m4m1 筒體質(zhì)量：z =nDL6 匯 P =3.14江1.610“ X7850 = 2484,6kgm2 單個封頭的質(zhì)量：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表B.2 EHA橢圓形封頭質(zhì)量，可知，m2 = 315gm3 充液質(zhì)量：m3=5742.6Kgm4 附件質(zhì)量： 人孔質(zhì)量為302kg，其他接管質(zhì)量總和估100kg，即m4 = 402kg綜上所述，m 二 mi 2m2 m3 m4 二 2846.6 2 315 5472.6 302

12、 二 9521.2kgG=mg=93,4k N每個鞍座承受的重量為46.7kN由此查JB4712.1-2007容器支座，選取輕型，焊制為 A,包角為120,有墊板的鞍座。查JB4712.1-2007得鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表 4:鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸單位：mm底板腹板筋板公稱直徑DN允許載荷Q/kN鞍座、k 1-、咼度h11b01 3b2b36160027525011202001282551702408墊板螺栓配置弧長b46eI I2 2 間 螺孔d螺紋孔長1鞍座質(zhì)量kg增加100mm高度增加的質(zhì)量/kg187039087096024M204011612D./2.O16002:.n=814mm.鞍座位置

13、的確定通常取尺寸A不超過0.2L值，中國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JB 4731鋼制臥 式容器規(guī)定A0.2L=0.2 (L+2h), A最大不超過0.25L.否則由于 容器外伸端的作用將使支座截面處的應(yīng)力過大。故 A 0.2(L 2h) =0.2(4500 2 25) =910mm由于圭寸頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度， 故圭寸頭對于圓筒的抗彎鋼度具有局部的加強(qiáng)作用。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封 頭對支座處圓筒截面的加強(qiáng)作用。因此，JB 4731還規(guī)定當(dāng)滿足A0.2L 時，最好使 A0.5R m ( Rm 円 n2 ),即AE0.5Fm=0.5 1006 = 407mm,取 A=400mm綜上有：A=40

14、0mm鞍座標(biāo)記為：JB/T 4712.1 -2007,支座 A1600 -FJB/T 4712.1 -2007,支座 A1600 -S2.1.6液位計選擇本次設(shè)計采用磁性液位計，普通型，壓力等級為2.5 MPa。根據(jù)實際要求，選用液位計的長度為1100mm。標(biāo)記HG/T 21584-95 UZ2.5M-1100-0.4563 BF 321C2.1.7 總體布局進(jìn)料管外伸度200mm內(nèi)伸高度1500mm出料管外伸高度200mn, 內(nèi)伸高度 0mm。安全閥外伸高度200mm內(nèi)伸高度0mm壓力表外伸高度200mm, 內(nèi)伸高度 0mm.出氣管外伸高度200mm內(nèi)伸高度0mm人孔外伸280mn,內(nèi)伸0m

15、m接管與接管間距450mm接管與封頭間距600mm與焊縫距離不小于150mm鞍座距圭寸頭切線400mm2.1.8 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計及焊條的選擇1 ）、殼體 A ， B 類焊接接頭的設(shè)計該容器上的 A,B 類接頭必須采用對接焊， 不允許采用搭接焊。 對 接焊易于焊透，質(zhì)量容易保證，易于作無損檢測，可獲得最好的焊接 接頭質(zhì)量。該容器上的接管與殼體以及補(bǔ)強(qiáng)圈之間的焊接一般只能采用角接 和搭接。2）、殼體 C， D 類焊接接頭的設(shè)計 平蓋，管板與圓筒非對接連接的接頭，法蘭與殼體，接管連接的 接頭，內(nèi)封頭與圓筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱向接頭， 均屬C類焊接接頭，但已規(guī)定為 A, B類的焊接接頭除外

16、。接管、人孔、凸緣、補(bǔ)強(qiáng)圈等與殼體連接的接頭均屬于D類焊接接頭，但已規(guī)定為A，B類的除外。3）、焊接接頭坡口設(shè)計容器筒體，封頭與接管法蘭的厚度均在 S =326mm的范圍，為了 減小焊接變形和殘余應(yīng)力，因此可取接頭坡口形式為X形。4、常用焊接方法與焊條的選擇采用手工電弧焊，該方法設(shè)備簡單，便于操作，使用于各種焊接，在壓力容器制造中應(yīng)用十分廣泛，鋼板對接，接管與筒體、圭寸頭 的連接等都可以采用?？紤]母材力學(xué)性能與化學(xué)成分，對低碳鋼和低合金鋼構(gòu)件，要求等強(qiáng)度原則選擇焊條，即要求焊縫與母材的強(qiáng)度相等或基本相等， 而不要求焊縫的化學(xué)成分與木材相同。不同類型的低合金鋼之間進(jìn)行 異種鋼焊接時，應(yīng)選與其中強(qiáng)

17、度較低的鋼材等強(qiáng)度的焊條進(jìn)行焊接， 再綜合考慮金屬進(jìn)行熱處理后，對其力學(xué)性能的影響構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與剛 性和經(jīng)濟(jì)性，該容器所用焊條使用型號如下表：接頭母材焊條型號焊條牌號Q345R+Q345R E5016(GB/T5117) J506Q235-A+Q235-AE4316(GB/T5117) J426Q235-A+Q345RE4303(GB/T5117) J422申qin口1:2圖8.3補(bǔ)強(qiáng)圈接頭形9強(qiáng)度校核鋼制臥式容器計算單計算條件設(shè)計壓力p2.233MPa設(shè)計溫度t50筒體材料名稱Q345R（熱軋）封頭材料名稱Q345R封頭型式標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭筒體內(nèi)直徑Di1600mm筒體長度L4500mmZ II

18、筒體名義厚度 J14mm支座墊板名義厚度nmm筒體厚度附加量2.3mm腐蝕裕量Cimm筒體焊接接頭系數(shù)0.85封頭名義厚度14mm封頭厚度附加量Ch2.3mm鞍座材料名稱Q235AF鞍座寬度200mm鞍座包角120支座形心至封頭切線距離400mm鞍座高度H250mm地震烈度2.1.7內(nèi)壓圓筒校核P計算單位計算條件筒體簡圖計算壓力Pc2.030MPa設(shè)計溫度t50.00 C1內(nèi)徑Di1600mm材料Q345R（板材）試驗溫度許用應(yīng)力189.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力189.00MPa【)i 一 -試驗溫度下屈服點345.00MPa鋼板負(fù)偏差Ci0.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)*0

19、.85厚度及重量計算計算厚度PcDi抵=2冋5-Pc = 11.佃mm有效厚度晶=6n - Ci- C2= 11.7mm名義厚度備=14.00mm重量2484.6Kg壓力試驗時應(yīng)力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT = * 罟=2791（或由用戶輸入）MPa壓力試驗允許通過 的應(yīng)力水平I4TPh 蘭 0.90 is = 310.50MPa試驗壓力下 圓筒的應(yīng)力nT = PT(Di +e)=2罷沖:226.16MPa校核條件5蘭fcr】T校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力2&O%Pw= (Dj+&)= 2.3324MPa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力tPc(Di+6e)CT =2況=153.8MPa160.65MPa校核條件結(jié)論合格左封頭計算計算單位計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力Pc2.233MPa設(shè)計溫度t50.000 C內(nèi)徑Di1600.00mmD曲面咼度 hi425.00mm材料Q345R（熱軋）（）（板材）試驗溫度許用應(yīng)力同189.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力fej】t189.00MPa鋼板負(fù)偏差Ci0.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù) *0.85厚度及重量計算形狀系數(shù)K = 1 2+1 1 = 0.92386 f匕丿計算厚度KPcDi右=2吋 0-0.5Pc = 11.16mm有效厚度孤=& - Ci-