16Mpa臥式液氨儲(chǔ)罐機(jī)械設(shè)計(jì)

1、目錄第一章概述21.1設(shè)計(jì)背景意義21.2主要工作2第二章工藝設(shè)計(jì)22.1設(shè)計(jì)內(nèi)容22.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)22.3設(shè)計(jì)壓力32.4主要元件材料的選擇 32.5工藝規(guī)程32.6 工藝主要選材及規(guī)格 4第三章機(jī)械設(shè)計(jì)63.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)63.1.1總體結(jié)構(gòu)63.1.2補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)63.1.3焊縫接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 63.2容器計(jì)算及校核63.2.1罐體壁厚計(jì)算63.2.1封頭壁厚計(jì)算及校核 73.2.2鞍座計(jì)算73.2.3人孔補(bǔ)強(qiáng)確定83.3壓力試驗(yàn)8第四章零部件選型94.1鞍座選型94.2支座選型94.3人孔選型94.4其他零部件選型10第五章總結(jié)10第六章參考文獻(xiàn)10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

2、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)書籍，經(jīng)過多次老師指導(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)練過程，也是對(duì)理論教學(xué)效果 的檢驗(yàn)。通過這一環(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工藝計(jì)算及生 產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)決定。液氨儲(chǔ)罐是合成氨工業(yè)中必不可少

3、的儲(chǔ)存容器， 所以本設(shè)計(jì)過程的內(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耀體（不包括圭寸頭） 長度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40C5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-' - 1：，（表壓）2.4

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制作罐體和橢圓形圭寸頭。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。麗的硼I豐冊(cè)拉驗(yàn)1豐勵(lì)折平|倒禰，號(hào)科下料 |沖壓曦型|1二淞|呼 號(hào)打歸的制作|I鋼封撿臉iTih材矯平卜鼬，號(hào)料 丁料 卜才電 胖卜斗抑曜埠理卜寸尿笹阻r -fr-4S-CK,*二挾直I滌 飾 H水壓瞇 H埠讎箍駿 H 啊焊揺 H 總!配II去座"I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f38 )3.5 L=20

5、01010.521HB20592-95法蘭 SO 32-1.6 RF16MnR11.620HB20592-95法蘭內(nèi)徑f35其它尺寸按SO32-1.616MnR11.8619GB8163-87壓料接管f25 ) L=27501014.518HB20592-95法蘭 SO20-1.6 RF16MnR10.9417GB8163-87排污接管f57 ).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-A -F242084014HB20

6、592-95法蘭 SO25-1.6 RF16MnR11.1213GB8163-87放空管接管f32 ).5 L=2101010.5812HB20592-95法蘭 SO25-1.6 RF16MnR11.1211GB8163-87安全閥接管f32 ).5 L=2101010.5810HB20592-95法蘭 SO50-1.6 RF16MnR12.279GB8163-87進(jìn)料接管f57 )3.5 L=4001011.858JB/T4736-95補(bǔ)強(qiáng)圈 f760/f484 d=2016MnR133.97HG21523-95人孔 RF n( AG) 450-1.6組合件11786GB9019-88罐體

7、DN2600 X16 L=480016MnR149505JB4737-95封頭 DN2600 X16 h=4016MnR2110022004HG5-227-80玻璃管液面計(jì)BIW PN1.6, L = 1000mm組合件212.625.23GB8163-87液面計(jì)接管f18 X L=2101020.230.462HB20592-95法蘭 SO15-1.6 RF16MnR40.682.731GB8163-87液面計(jì)接管f18 X 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3f2600 X416

8、V=30.52 m校對(duì)設(shè)計(jì)制圖描圖年月比例l：30第1張共1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，手孑L,支座及管口等幾種元件。儲(chǔ)罐的工藝尺寸可通過工藝計(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d =450mm，壁厚dn= 10mm。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

9、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 橢圓形圭寸頭。本貯罐在夏季最高溫度可達(dá) 40 °C,這時(shí)氨的飽和蒸氣壓為1.455MPa（絕對(duì)壓力），故取' - - - 11（表壓）；Di=2600mm st = 170MPaf = 1.O（雙面對(duì)接焊縫，100%探傷，）;C2=1mm 式中p-設(shè)計(jì)壓力1.6x26002x170x1.0-1

10、.6+ 1.0-13.3 mm取Cl = 0.8mm,圓整后取dn= 16mm厚的16MnR鋼板制作罐體。321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：1.6x26002x170x1.0-0.5x1 6+ 1.0 = 13 2mm式中f= 1.0（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?？紤]鋼板厚度負(fù)偏差及沖壓減薄量，圓整后取dn= 16mm厚的16MnR鋼板制作封頭。校核罐體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度:& (耳+耳)式中： i 丨： n .二二；'二二 1.6二.4 _ r：-iSs=345 MPa2 0x(2600 + 1

11、42)2x14.2=0.9x1 0x345- 310.5MPa水壓試驗(yàn)滿足強(qiáng)度要求3.2.2鞍座計(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-圭寸頭質(zhì)量；m3-液氨質(zhì)量；m4-附件質(zhì)量。（1）罐體質(zhì)量m1DN=2600mm, dn=16mm的筒節(jié)，每米質(zhì)量為 q1=1030Kg/m （見附錄7）,故mi =qiL=1030 >4.8 = 4944(Kg)(2) 封頭質(zhì)量m2DN=2600mm, dn=16mm,直邊高度 h=40mm的橢圓形圭寸頭，其質(zhì)量為 q2=1100Kg/m (見附錄 19),故 me=2q2=2 >100= 220

12、0(Kg)(3) 充水質(zhì)量m3m3=Vg式中 V-貯罐容積，V=V對(duì)+V筒=2X2.51+4.8 >.309=30.42m3； g-水的密度為31000Kg/ m3。m3= 30.52 1000= 30420 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 t3.2.3人孔補(bǔ)強(qiáng)確定由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管， 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d= 450mm，壁厚dn= 10mm。故補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸確定如下：補(bǔ) 強(qiáng)圈內(nèi)徑D1

13、=484mm，外徑D2=760mm，根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積應(yīng)大于等于開孔減 少的截面積，補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度按下式估算：s(450 + 2x1.3)x(16-1.8)補(bǔ) 0 - D760-484故補(bǔ)強(qiáng)圈取24mm厚。3.3壓力試驗(yàn)1 .壓力試驗(yàn)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 二 1.25P

14、黑 =1.65MPaLcjJ1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：-=178.2MPa20.9 一=310.5MPa_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鞍座選型由第二章機(jī)械設(shè)計(jì)（鞍座計(jì)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：JB/T4712-92 鞍座 A2600 一 FJB/T4712-92 鞍座 A2600 一 S4.2支座選型本次設(shè)計(jì)的臥式容器選用比較常見的鞍式支座。筒體直徑為2600mm，選擇的支座型號(hào)JB/T 4712.1-2007支座A2300

15、-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R(shí)F IV( AG) 450-1.6其中RF指突面 密封，V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