液氨儲(chǔ)蓄罐的機(jī)械設(shè)計(jì)

1、XX學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)題 目： 液氨儲(chǔ)蓄罐的機(jī)械設(shè)計(jì)專 業(yè)： 應(yīng)用化學(xué) 學(xué) 院： 化學(xué)XX 學(xué)院 班 級(jí)： XX級(jí)XX 班 姓 名： XXX 學(xué) 號(hào)： XXX 指導(dǎo)教師： XXX 目錄一、設(shè)計(jì)條件2二、設(shè)計(jì)內(nèi)容21.選擇符合要求的材料22.確定設(shè)計(jì)參數(shù)33.罐體壁厚設(shè)計(jì)44.封頭壁厚設(shè)計(jì)55.校核水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度56.應(yīng)力的計(jì)算67.鞍座的設(shè)計(jì)88.人孔的設(shè)計(jì)109.人孔的補(bǔ)強(qiáng)1110.接口管的設(shè)計(jì)11五、課程設(shè)計(jì)收獲13六、設(shè)計(jì)符號(hào)說明13七、參考資料14液氨儲(chǔ)罐的機(jī)械設(shè)計(jì)一、 設(shè)計(jì)時(shí)間2016年10月25日-2016年12月25日二、 設(shè)計(jì)條件1.工藝條件；溫度40，氨的飽和蒸汽壓1.55MPa

2、2.貯罐筒體為圓柱形，封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭3. 貯罐容積V（單位m3）：204. 使用地點(diǎn)：XX三、 設(shè)計(jì)內(nèi)容1.選擇符合要求的材料因?yàn)橐喊钡母g性小，貯罐可選用一般鋼材，但由于液氨貯罐屬于帶壓容器，可以考慮20R和16MnR這兩種鋼種。而16MnR在中溫（475以下）及低溫（-40以上）的機(jī)械性能優(yōu)于20R，是使用十分成熟的鋼種，質(zhì)量穩(wěn)定，可使用在-40-475場(chǎng)合，故在此選擇16MnR鋼板作為制造筒體和封頭的材料。2.確定設(shè)計(jì)參數(shù)(1)設(shè)計(jì)溫度題目中給出設(shè)計(jì)溫度取40。(2)設(shè)計(jì)壓力 在夏季液氨儲(chǔ)罐經(jīng)太陽暴曬，隨著氣溫的變化，儲(chǔ)罐的操作壓力也在不斷變化。通過查閱資料可知包頭最高氣溫為40，通

3、過查表可知，在40 時(shí)液氨的飽和蒸汽壓(絕對(duì)壓力)為1.55MPa，密度為580kg/m3，而容器設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在工作情況下可能遇到的工作壓力和相對(duì)應(yīng)的溫度兩者相結(jié)合中最苛刻工作壓力來確定設(shè)計(jì)壓力。一般是指容器頂部最高壓力與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力。 此液氨儲(chǔ)罐采用安全法，依據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)若儲(chǔ)罐采用安全法時(shí)設(shè)計(jì)壓力應(yīng)采用最大工作壓力的倍，取設(shè)計(jì)壓力（已知表壓）所以 。(3) 腐蝕余量查得16MnR耐氨腐蝕，其，若設(shè)計(jì)壽命為15年，則(4)焊縫系數(shù)該容器屬中壓貯存容器，氨屬中度毒性介質(zhì)，容器筒體的縱向焊接接頭和封頭基本上都采用雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的全焊透的焊接接

4、頭，所以取或常見。得選取按下表選擇:表2.1 焊接接頭系數(shù)序號(hào)焊接接頭結(jié)構(gòu)焊接接頭系數(shù)全部無損探傷局部無損探傷1雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接焊接接頭1.00.852單面焊的對(duì)接焊接接頭，在焊接過程中沿焊縫根部全長(zhǎng)有緊貼基本金屬的墊板0.90.85此儲(chǔ)罐采用100%無損探傷，故(5) 容器直徑考慮到壓制封頭胎具的規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)件配套選用的需要，容器的筒體和封頭的直徑都有規(guī)定。此儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的公稱直徑（內(nèi)徑）選擇。表2.2 公稱直徑公稱直徑300、400、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2200、2400、2600、2800、3000

5、、3200、3400、3600、3800、4000（6） 許用應(yīng)力40oC溫度時(shí)，16MnR鋼材的許用應(yīng)力表,知表2.3 溫度時(shí)，16MnR鋼材的許用應(yīng)力表鋼材厚度許用應(yīng)力屈服極限16170345163616332536601573053.罐體壁厚設(shè)計(jì)（1）公式: 其中、代入公式：由2.3可知?jiǎng)t 得： 根據(jù) ，查書中表可知?jiǎng)t可得： （2）筒體最小厚度，滿足要求。4.封頭壁厚設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，各參數(shù)與筒體相同。封頭的計(jì)算厚度設(shè)計(jì)厚度圓整后選取名義厚度的16MnR鋼板5.校核水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度5.1罐體水壓實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度液壓試驗(yàn)時(shí) 設(shè)計(jì)溫度 圓筒的應(yīng)力 因?yàn)?, 所以，水壓校驗(yàn)符合要求5.2封頭水壓實(shí)驗(yàn)

6、強(qiáng)度經(jīng)強(qiáng)度校核滿足要求。6.應(yīng)力的計(jì)算6.1罐體應(yīng)力的計(jì)算筒體切向應(yīng)力計(jì)算： 由化工機(jī)械工程手冊(cè)查得。 所以：封頭切向應(yīng)力計(jì)算： 因 ， 所以合格。環(huán)向應(yīng)力的計(jì)算：設(shè)墊片不起作用在鞍座處橫截面最低點(diǎn) 式中：筒體的有效寬度，。由化工機(jī)械工程手冊(cè)（上卷）查得，。式中，考慮容器焊在鞍座上式中：鞍座軸向?qū)挾?，。所以所以鞍座邊角處軸向應(yīng)力因?yàn)?，且 所以 6.2封頭應(yīng)力及應(yīng)力分布的計(jì)算封頭切向應(yīng)力計(jì)算： 因 ， 所以合7.鞍座的設(shè)計(jì) 鞍座承受的水平分力 由化工機(jī)械機(jī)械基礎(chǔ)查得，。所以 。鞍座有效斷面平均應(yīng)力式中： 鞍座的計(jì)算高度，； 鞍座的腹板厚度，。其中取鞍座實(shí)際高度（）和中的最小值，即。腹板厚度所以

7、 應(yīng)力校核： ，式中則 由上述計(jì)算得： 鞍座材料Q235AF的許用應(yīng)力儲(chǔ)罐總質(zhì)量：式中： 罐體質(zhì)量 封頭質(zhì)量 充液質(zhì)量 附件質(zhì)量（1）罐體質(zhì)量的計(jì)算 罐體質(zhì)量，筒節(jié) ，每米質(zhì)量為 ，; 故 （2） 封頭質(zhì)量的計(jì)算 封頭質(zhì)量，直邊高度的橢圓形封頭，其質(zhì)量為，故： （3）充液質(zhì)量式中： 儲(chǔ)罐容積 水的密度為故： （4）附件質(zhì)量 人孔質(zhì)量為，其他接管總和按計(jì)。故： （5）設(shè)備總質(zhì)量 。 每個(gè)鞍座只約承受負(fù)荷，所以選用輕型墊板，包角為的鞍座，即：JB/T74712-92鞍座A2200-F；JB/T74712-92鞍座A2200-S。（6）鞍座安放位置筒體長(zhǎng)度。式中： 兩鞍座間距離 鞍座與封頭切線之間距

8、離由于筒體L/D較大，且鞍座所在平面又無加強(qiáng)圈，取 8.人孔的設(shè)計(jì)8.1人孔的選擇人孔的作用：檢查設(shè)備和便于安裝與拆除設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件。人孔的結(jié)構(gòu)：既有承受壓力的筒節(jié)、端蓋、法蘭、密封墊片、緊固件等受壓元件，也有安置與啟閉端蓋所需要的軸、銷、耳、把手等非受壓件。人孔類型：從是否承壓來看有常壓人孔和承壓人孔。從人孔所用法蘭類型來看，承壓人孔有板式平焊法蘭人孔、帶頸平焊法蘭人孔和帶頸對(duì)焊法蘭人孔，在人孔法蘭與人孔蓋之間的密封面，根據(jù)人孔承壓的高低、介質(zhì)的性質(zhì)，可以采用突面、凹凸面、榫槽面或環(huán)連接面。從人孔蓋的開啟方式及開啟后人孔蓋的所處位置看，人孔又可分為回轉(zhuǎn)蓋人孔、垂直吊蓋人孔和水平吊蓋人孔三種。

9、根據(jù)儲(chǔ)罐是在常溫及最高工作壓力為的條件下工作，人孔標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按公稱壓力為的等級(jí)選取。從人孔類型標(biāo)準(zhǔn)可知，公稱壓力為的人孔類型很多，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)只需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 (A·G)450-1.6，其中RF面密封，指接管與法蘭的材料為20R，A·G指用普通石棉橡膠板墊片，450-1.6是指公稱直徑為、公稱壓力為8.2人孔的尺寸選擇表4.3 人孔尺寸選擇表人孔類型，公稱壓力，公稱直徑DD1帶頸平焊法蘭人孔，公稱壓力為1.6MPa，公

10、稱直徑為450mm480*10640585dbb1（RF）（1）（1）（1）（2）-34383436螺栓或螺柱總質(zhì)量回轉(zhuǎn)蓋規(guī)格數(shù)量M2720171/1819.人孔的補(bǔ)強(qiáng)9.1補(bǔ)強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)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，壁厚，故補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸確定如下：補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑，外徑，根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)圈的金屬表面積應(yīng)大于或等于開孔減少的截面積，補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度按下式計(jì)算： 故補(bǔ)強(qiáng)圈取厚。10.接口管的設(shè)計(jì)10.1液氨進(jìn)料管進(jìn)料管應(yīng)伸入容器內(nèi)，以避免物料沿內(nèi)壁流動(dòng)，減少物料對(duì)器壁的磨損和腐蝕。管的一端伸入罐內(nèi)切成45°，斜口的方向應(yīng)使得泡沫不再濺到光壁上，起到保護(hù)性

11、作用。采用公稱直徑為50mm3的無縫鋼管，規(guī)格為57mm×3.5mm。管長(zhǎng)400mm。配用突面帶頸平焊管法蘭，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)HGJ4619914，法蘭的公稱直徑為50mm，公稱壓力2.5MPa,法蘭高度34mm。10.2液氨出料管由于容器內(nèi)帶有壓力，所以將出料管放在罐的上方，并伸入罐內(nèi)2400mm。采用可拆的壓出管32mm×3.5mm，將它用法蘭套在接口管38mm×3.5mm內(nèi)，罐體的接口管法蘭用法蘭HG20592法蘭SO322.5RF 16MnR。與該法蘭相配并焊接在壓出管的法蘭上，其連接尺寸和厚度與HG20594法蘭SO322.5 RF 16Mn相同，但其內(nèi)徑為25

12、mm。液氨壓出管的端部法蘭HG20594法蘭SO322.5 RF 16Mn，這些小管都不需補(bǔ)強(qiáng)。10.3排污管為了排除容器內(nèi)部沉淀的污物或排空殘液以便清理、檢修。必須設(shè)置排污管。所以在筒體底部安設(shè)排污管一個(gè)。管子規(guī)格為57mm×3.5mm，管端焊有一與截止閥J41W16相配的管法蘭HG25094法蘭SO502.5 RF 16Mn。排污管與罐體連接處焊有一厚度為10mm的補(bǔ)強(qiáng)圈。10.4液面計(jì)接口管液面計(jì)是用來觀察設(shè)備內(nèi)部液位變化的一種裝置，通過測(cè)量液位來確定容器中無聊的數(shù)量。化工生產(chǎn)中常用的液面計(jì)，按結(jié)構(gòu)形式一般可分為玻璃管液面計(jì)、玻璃板液面計(jì)、浮標(biāo)液面計(jì)、浮子液面計(jì)、磁性浮子液面計(jì)

13、、防霜液面計(jì)。最常用的是玻璃管液面計(jì)和玻璃板液面計(jì)，本設(shè)計(jì)選用透光式玻璃板液面計(jì)。選用的是長(zhǎng)度為1150（860×14）mm液面計(jì)兩支，與液面計(jì)相配的接口管尺寸為14mm×3mm，長(zhǎng)頸對(duì)焊突面管法蘭為HG20595-97法蘭 WN142.5 RF 16Mn。10.5放空閥接口管為了在注入液體時(shí)，將容器內(nèi)的空氣排到罐體外以便能順利快速的注入，需要設(shè)置一放空閥。采用32mm×3.5mm無縫鋼管，法蘭為HG20594 法蘭 SO252.5 RF 16Mn。10.6安全閥接口管安全閥是通過閥的自動(dòng)開啟排出氣體來降低容器內(nèi)過高的壓力，安全閥接口管尺寸有安全閥泄放量決定。選用

14、32mm×3.5mm無縫鋼管，法蘭為 HG20594法蘭 SO252.5 RF 16Mn。四、 設(shè)計(jì)成果提交形式及時(shí)間1.提交符合要求的設(shè)計(jì)說明書2.提交時(shí)間；2016年12月28日五、 課程設(shè)計(jì)收獲本次化工設(shè)備機(jī)械課程設(shè)計(jì)歷時(shí)八周，是學(xué)習(xí)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)以來第一次獨(dú)立的課程設(shè)計(jì)。化工設(shè)備機(jī)械課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法;學(xué)會(huì)各種手冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧;掌握各種結(jié)果的校核，對(duì)于液氨貯罐有了更系統(tǒng)更全面的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性和經(jīng)濟(jì)合理性

15、。在這八周里，從開始的一頭霧水，到與同學(xué)討論、老師的指導(dǎo)，再到進(jìn)行整個(gè)流程的計(jì)算，然后對(duì)工業(yè)材料上的選取論證和后期的流程的編寫等過程，我真切感受到了理論與實(shí)踐相結(jié)合中的種種困難，也體會(huì)到了利用所學(xué)的有限的理論知識(shí)去解決實(shí)際中各種問題的不易。我從中也明白了學(xué)無止境的道理，在我所查找到的很多參考書中，很多的知識(shí)是我們從來沒有接觸到的，我們對(duì)事物的了解還僅限于皮毛，所學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)還很不完善，我們對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的理解還僅限于書本上，對(duì)實(shí)際當(dāng)中事物的方方面面包括經(jīng)濟(jì)成本方面上考慮的還很不夠。在實(shí)際計(jì)算過程中，我還發(fā)現(xiàn)由于沒有及時(shí)將所得結(jié)果總結(jié)，以致在后面的計(jì)算中不停地來回翻查數(shù)據(jù)，這浪費(fèi)了大量時(shí)間。由此，我

16、會(huì)將數(shù)據(jù)、分布計(jì)算的結(jié)果保留在紙上，方便自己以后的校正計(jì)算及查找。在一些應(yīng)用問題上，我直接套用了書上的公式或過程，并沒有徹底了解各個(gè)公式的出處及用途，對(duì)于一些工業(yè)數(shù)據(jù)的選取，也只是根據(jù)范圍自己選擇的，并不一定符合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。因此，一些計(jì)算數(shù)據(jù)有時(shí)并不是十分準(zhǔn)確的，只是擁有一個(gè)正確的范圍及趨勢(shì)，而并沒有更細(xì)地追究下去，因而可能存在一定的誤差，影響后面具體設(shè)備的選型。通過本次課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，讓我對(duì)自己的專業(yè)有了更加感性和理性的認(rèn)識(shí)，這對(duì)我們的繼續(xù)學(xué)習(xí)是一個(gè)很好的指導(dǎo)方向，我們了解了工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握了化工設(shè)計(jì)的主要程序和方法，增強(qiáng)了分析和解決工程實(shí)際問題的能力。同時(shí)，通過課程設(shè)計(jì)，還使我們樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)，加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng)更尤為重要。我要感謝我的指導(dǎo)老師，感謝老師對(duì)我的教導(dǎo)與幫助，感謝同學(xué)之間的相互支持。 限于我們的水平，設(shè)計(jì)中難免有不足和謬誤之處，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。六、 設(shè)計(jì)符號(hào)說明容器的