液氨儲(chǔ)罐課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 設(shè)計(jì)題目：液氨儲(chǔ)罐機(jī)械設(shè)計(jì)2. 課程設(shè)計(jì)要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：(1)、課程設(shè)計(jì)要求：.使用國(guó)家最新壓力容器和換熱器標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，掌握典型過程設(shè)備設(shè)計(jì)的全過程。.廣泛查閱和綜合分析各種文獻(xiàn)資料，進(jìn)行設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)方案的可行性研究和論證。.設(shè)計(jì)計(jì)算要求設(shè)計(jì)思路清晰，計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。.設(shè)計(jì)說明書可以手寫，也可打印，但工程圖紙要求手工繪圖。.課程設(shè)計(jì)全部工作由學(xué)生本人獨(dú)立完成。(2). 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：技 術(shù) 特 性公稱容積(m3)16公稱直徑DN(mm)2000介 質(zhì)液氨筒體長(zhǎng)度L(mm)4700工作壓力(MPa)2.07工作溫度(0C)50廠 址茂名推薦材料

2、16MnR管 口 表編號(hào)名稱公稱直徑(mm)編號(hào)名稱公稱直徑(mm)a1-2液位計(jì)15e安全閥32b進(jìn)料管50f放空管25c出料管32g人孔450d壓力表h排污管503.工藝條件圖4.計(jì)算及說明部分內(nèi)容（設(shè)計(jì)內(nèi)容）：第1章 緒論：（1）液氨儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)背景（2）液氨貯罐的分類及選型；（3）主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定及說明。第2章 材料及結(jié)構(gòu)的選擇與論證（1）材料選擇與論證；（2）結(jié)構(gòu)選擇與論證：封頭型式的確定、人孔選擇、法蘭型式、液面計(jì)的選擇、鞍座的選擇確定。第3章 工藝尺寸的確定第4章 設(shè)計(jì)計(jì)算（1）計(jì)算筒體的壁厚；（2）計(jì)算封頭的壁厚；（3）水壓試驗(yàn)壓力及其強(qiáng)度校核；（4）選擇人孔并核算開孔補(bǔ)強(qiáng)；（

3、5）選擇鞍座并核算承載能力；（6）選擇液位計(jì)；（7）選配工藝接管。設(shè)計(jì)小結(jié)參考文獻(xiàn)5繪圖部分內(nèi)容： 總裝配圖一張（A1圖紙）6設(shè)計(jì)期限：1周（ 2013 年 06月 24 日 2013 年 07 月 05 日）7、設(shè)計(jì)參考進(jìn)程：(1)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作、選擇容器的型式和材料 半天(2)設(shè)計(jì)計(jì)算筒體、封頭、選擇附件并核算開孔補(bǔ)強(qiáng)等 一天(3)繪制裝配圖 二天(4)編寫計(jì)算說明書 一天(5)答辯 半天8參考資料：(一)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，GB150-1998鋼制壓力容器，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998；(二)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，1999(三)金屬化工設(shè)備

4、83;零部件第四卷(四)中華人民共和國(guó)化學(xué)工業(yè)部，中華人民共和國(guó)待業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋼制管法蘭、墊片、緊固件，1997(五)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（圖書館借閱書號(hào)：TQ05/51）(六)刁玉緯 王立業(yè)，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，大連理工大學(xué)出版社，2003年第五版；(七)李多民俞惠敏，化工過程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，中國(guó)石化出版社，2007；(八)董大勤，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，化學(xué)工業(yè)出版社，1994年第二版；(九)湯善甫 朱思明，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，華東理工大學(xué)出版社，2004年第二版；發(fā)給學(xué)生（簽名）： 指導(dǎo)教師： 年 月 日（注：此任務(wù)書應(yīng)附于所完成的課程設(shè)計(jì)說明書封面后）目錄第一章 緒論61.1液氨貯罐的設(shè)計(jì)背景

5、61.2液氨貯罐的分類及選型61.2.（1） 貯罐的分類61.2.（2）貯罐的選型 61.3設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力的確定7 第二章材料及結(jié)構(gòu)的選擇與論證82.1材料選擇與論證82.1.（1）容器用鋼82.2.（2）附件用鋼82.2結(jié)構(gòu)選擇與論證 82.2.（1）封頭形式的確定82.2.（1）人孔的選擇 92.2.（3）法蘭形式 92.2.（4）液面計(jì)的選擇10 2.2.（5）鞍式支座的選擇10 第三章工藝尺寸的確定 11第四章設(shè)計(jì)計(jì)算 144.1計(jì)算罐體壁厚設(shè)計(jì)144.2計(jì)算封頭的壁厚 144.3校核罐體和封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度154.4選擇人孔并核算開孔補(bǔ)強(qiáng) 154.4（1）計(jì)算削去的承受應(yīng)力所必須的

6、金屬截面164.4（2）.計(jì)算有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 164.4（3）. 計(jì)算有效補(bǔ)強(qiáng)金屬截面積164.4（4）. 所需補(bǔ)強(qiáng)截面積為174.4（5）.補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì) 174.5.選擇鞍座并核算承載能力1721目錄第一章4.5（1）.罐體的質(zhì)量 174.5（2）.封頭的質(zhì)量184.5（3）.水壓試驗(yàn)時(shí)水的質(zhì)量184.5（4）.附件的質(zhì)量184.6選擇液位計(jì)18 4.7選配工藝接管184.7（1）.液氨進(jìn)料管 194.7（2）液氨出料管 194.7（3）排污管 194.7（4）.放空管接口管 194.7（5）.液面計(jì)接管 194.7(6).安全閥接口管 19 設(shè)計(jì)心得20 參考文獻(xiàn)21第一章緒論：1.1.液氨貯

7、罐的設(shè)計(jì)背景化學(xué)工業(yè)和其它流程工業(yè)的生產(chǎn)都離不開容器。所有的化工設(shè)備的殼體都是一種容器，容器的應(yīng)用遍及各行各業(yè)，諸如航空、航海、機(jī)械制造、輕工、動(dòng)力等行業(yè)。然而化工容器又有其本身特點(diǎn)，不僅要適應(yīng)化學(xué)工藝過程所要求的壓力和溫度條件，還要承受化學(xué)介質(zhì)的作用，要能長(zhǎng)期的安全工作且保證良好的密封。因此在容器的設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮個(gè)方面的因素，使之達(dá)到最優(yōu)。液氨主要用于生產(chǎn)硝酸、尿素和其它化學(xué)肥料，還可用作醫(yī)藥和農(nóng)藥的原料。在國(guó)防工業(yè)中用于制造火箭、導(dǎo)彈的推進(jìn)劑，可用作有機(jī)化工產(chǎn)品的氨化原料，還可用作冷凍劑，將氨進(jìn)行分解，分解成氫氮混合氣體這種混合氣體是一種良好的保護(hù)氣體，可以廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)、冶金工

8、業(yè)以及需要保護(hù)氣氛的其它工業(yè)和科學(xué)研究中。為能夠進(jìn)行連續(xù)的生產(chǎn)，需要有儲(chǔ)存液氨的容器，因此設(shè)計(jì)液氨貯罐是制造貯罐的必備步驟，是化工生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行的前提。1.2. 液氨貯罐的分類及選型1.2.（1） 貯罐的分類貯罐按其形狀可分為方形和矩形容器、球形容器、圓筒形容器（立式、臥式）。按其承壓性質(zhì)可分為內(nèi)壓和外壓，內(nèi)壓容器又可分為低壓、中壓、高壓、超高壓4個(gè)壓力等級(jí)。按其工作的溫度環(huán)境可分為低溫、常溫、中溫、高溫容器。按制造器的材料可分為金屬制和非金屬制兩類。按其應(yīng)用情況可分為反應(yīng)壓力容器（R）、換熱壓力容器（E）、分離壓力容器（S）、儲(chǔ)存壓力容器（C）等。1.2.（2）貯罐的選型在本設(shè)計(jì)中由于設(shè)計(jì)

9、體積較?。s為 16 m3）且工作壓力較?。╬0=1.6MPa）可采用臥式圓筒形容器，方形和矩形容器大多在很小設(shè)計(jì)體積時(shí)采用，因其承壓能力較小且使用材料較多；而球形容器雖承壓能力強(qiáng)且節(jié)省材料，但制造較難且安裝內(nèi)件不方便；立式圓筒形容器承受自然原因引起的應(yīng)力破壞的能力較弱，故選用圓筒形臥式容器。臥式圓筒形液氨儲(chǔ)罐通常由臥式圓筒形筒體和兩端的橢圓形封頭組成，按照化學(xué)生產(chǎn)工藝的要求設(shè)置進(jìn)料口、出料口、放空口、排污口、壓力表、安全閥和液面計(jì)等。為了檢修方便，還要開設(shè)人孔，用鞍式支座支承于混凝土基座上。2.3 設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力的確定罐儲(chǔ)存的是經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后，被冷卻水冷凝的液態(tài)氨，由于冷卻水的溫度隨氣

10、候變化而波動(dòng)，通常氨被壓縮到0.94MPa才能被冷卻水冷凝。儲(chǔ)罐通常置于室外，罐內(nèi)液氨的溫度和壓力直接受到大氣溫度的影響，在冬季可達(dá)-30，在夏季儲(chǔ)罐經(jīng)太陽(yáng)曝曬后，液氨的溫度可達(dá)50，這時(shí)候氨的飽和蒸汽壓隨著氣溫的變化，儲(chǔ)罐的操作壓力也在不斷改變（參考下表3-1）。表3-1：液氨的飽和蒸汽壓和密度溫度（）50403020100-10-20-30飽和蒸汽壓（絕壓，MPa）2.071.5531.1650.8560.6140.4280.2910.1900.120密度（kg/m3）563580595610625639652665678液氨儲(chǔ)罐的操作溫度通?？扇∠募镜淖罡邭鉁?0（參考表3-2所示）。為

11、了確保操作安全，我國(guó)勞動(dòng)和社會(huì)保障部頒布的壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程第25條規(guī)定：臨界溫度高于50的液氨，無(wú)保溫常溫儲(chǔ)存，儲(chǔ)罐必須安裝安全閥，工程中其設(shè)計(jì)壓力不低于安全閥開啟壓力（參考表3-3所示，安全閥開啟壓力取1.051.10倍工作壓力），通常選取為2.07×1.12.16MPa（相當(dāng)于取50時(shí)飽和蒸汽壓對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)壓力）。表3-2設(shè)計(jì)溫度介質(zhì)工作溫度設(shè)計(jì)溫度t-20介質(zhì)最低工作溫度介質(zhì)工作溫度減010-20t15介質(zhì)最低工作溫度介質(zhì)工作溫度減510t>15介質(zhì)最高工作溫度介質(zhì)工作溫度加1530注：當(dāng)最高（低）工作溫度不明確時(shí)，按表中的確定。表3-3設(shè)計(jì)壓力類 型設(shè)計(jì)壓力內(nèi)壓容

12、器無(wú)安全泄放裝置1.01.10倍工作壓力裝有安全閥不低于（等于或稍大于）安全閥開啟壓力（安全閥開啟壓力取1.051.10倍工作壓力）裝有爆破片取爆破片設(shè)計(jì)爆破壓力的上限出口管線上裝有安全閥不低于安全閥的開啟壓力加上流體從容器流至安全閥處的壓力降兩側(cè)受壓的壓力容器元件一般應(yīng)以兩側(cè)的設(shè)計(jì)壓力分別作為該元件的設(shè)計(jì)壓力。當(dāng)有可靠措施確保兩側(cè)同時(shí)受壓時(shí)，可取兩側(cè)最大壓力差作為設(shè)計(jì)壓力真空容器當(dāng)有安全閥控制時(shí)，取1.25倍的內(nèi)外壓力差，或0.1MPa兩者中的較小值。當(dāng)沒有安全閥控制裝置時(shí)，取0.1MPa。第二章 材料及結(jié)構(gòu)的選擇與論證2.1 材料選擇與論證2.1.（1）容器用鋼壓力容器的使用工況（如溫度、

13、壓力、介質(zhì)特性和操作特點(diǎn)等）差別很大，制造壓力容器所用的鋼種類很多，既有碳素鋼、低合金高強(qiáng)度鋼和低溫鋼，也有中溫抗氫鋼、不銹鋼和耐熱鋼，還有復(fù)合鋼板。一般中低壓設(shè)備可采用屈服極限為245MPa345MPa級(jí)的鋼材；直徑較大、壓力較高的設(shè)備，均應(yīng)采用普通低合金高強(qiáng)度鋼，強(qiáng)度級(jí)別宜用400MPa級(jí)或以上；如果容器的操作溫度超過400，還需考慮材料的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度。16MnR鋼是屈服強(qiáng)度350MPa級(jí)的普通低合金高強(qiáng)度鋼，具有良好的綜合力學(xué)性能、焊接性能、工藝性能以及低溫沖擊韌性。在焊接壓力容器時(shí)采用堿性焊條（J507），15MnVR鋼和18MnMoNbR鋼是屈服強(qiáng)度分別為400、500MPa級(jí)

14、普通低合金高強(qiáng)度鋼，雖然有較高的強(qiáng)度，但韌性、塑性都較C-Mn鋼低，且有較高的缺口敏感性和時(shí)效敏感性。并且這兩類鋼均較16MnR鋼昂貴。因此選用16MnR鋼既符合工藝要求，也節(jié)約資源，以便獲得更好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。2.1.（2）附件用鋼優(yōu)質(zhì)低碳鋼的強(qiáng)度較低，塑性好，焊接性能好，因此在化工設(shè)備制造中常用作熱交換器列管、設(shè)備接管、法蘭的墊片包皮等。優(yōu)質(zhì)中碳鋼的強(qiáng)度較高，韌性較好，但焊接性能較差，不宜用作接管用鋼。由于接管要求焊接性能好且塑性好。故選擇10號(hào)優(yōu)質(zhì)低碳鋼的普通無(wú)縫鋼管制作各型號(hào)接管。由于本貯罐使用地點(diǎn)為：茂名，在夏季最高溫度可達(dá)50，這時(shí)氨的飽和蒸氣壓為2.07MPa（絕對(duì)壓力)。由于法蘭必

15、須具有足夠大的強(qiáng)度和剛度，以滿足連接的條件，使之能夠密封良好，故選用普通低合金高強(qiáng)度鋼16MnR（新鋼號(hào)名稱已統(tǒng)一為Q345R）。2.2 結(jié)構(gòu)選擇與論證2.2.（1）封頭形式的確定從受力與制造方面分析來(lái)看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但缺點(diǎn)是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。平板封頭因直徑各厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來(lái)年：球形封頭用材最第二章少，比橢圓開封頭節(jié)約，平板封頭用材最多。因此，從強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。2.2.(2) 人孔的選擇壓力容器人孔是為了檢查設(shè)備

16、的內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。人孔的類型很多，選擇用上有較大的靈活性。選用時(shí)應(yīng)綜合考慮公稱壓力、公稱直徑工作溫度以及人、手孔的結(jié)構(gòu)和材料等諸方面的因素。臥式液氨儲(chǔ)罐常用碳鋼水平吊蓋人孔，這種人孔使用方便，壓緊墊片可靠，本設(shè)計(jì)臥式容器設(shè)計(jì)壓力為2.28MPa, 人孔標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按公稱壓力為2.5MPa的等級(jí)選取，由于容器公稱直徑為2000mm,碳鋼水平吊蓋人孔的尺寸、材料和性能可查HG/T21524-95標(biāo)準(zhǔn)，選用水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔，DN450人孔，密封壓緊面采用TG型。該人孔標(biāo)記為：HG/T21524-2005 人孔 TG(A.G) 450-2.5 其中TG指凸面密封，指接管與法蘭的

17、材料為16MnR，A.G是指用普通石棉橡膠板墊片，450-2.5是指公稱直徑為450mm、公稱壓力為2.5 Mpa。碳鋼水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔結(jié)構(gòu)圖 2.2.(3)法蘭型式法蘭與設(shè)備的連接形式：平焊法蘭制造簡(jiǎn)單，使用廣泛，但剛性較差，僅用于壓力不高的場(chǎng)合，如管法蘭P。由于本設(shè)計(jì)，由HG20592-97標(biāo)準(zhǔn),可以選擇焊接法蘭中的板式平焊法蘭PL。法蘭與密封面形式：，根據(jù)HG20592-97標(biāo)準(zhǔn)可以選擇RF密封面。2.2.(4) 液面計(jì)的選擇液氨儲(chǔ)罐常用防霜式玻璃板液位計(jì)，由儲(chǔ)罐公稱直徑=2000mm。根據(jù)HG/T21550-93，選擇玻璃管液面計(jì)A2.5-1260-50 HG/T21550-9

18、3。與其相配的接管尺寸為18×3m,管法蘭為HG20592-97法蘭PL15-2.5RF 16MnR。2.2.(5)鞍式支座的選擇容器支座有鞍座,圈座和支腿三種,用來(lái)支撐容器的重量。鞍式支座是應(yīng)用最廣泛的一種臥式支座。從應(yīng)力分析看，承受同樣載且具有同樣截面幾何形狀和尺寸的梁采用多個(gè)支承比采用兩個(gè)支承優(yōu)越，因?yàn)槎嘀С性诹粌?nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力較小。所以，從理論上說臥式容器的支座數(shù)目越多越好。但在是實(shí)際上臥式容器應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成雙支座，這是因?yàn)楫?dāng)支點(diǎn)多于兩個(gè)時(shí)，各支承平面的影響如容器簡(jiǎn)體的彎曲度和局部不圓度、支座的水平度、各支座基礎(chǔ)下沉的不均勻性、容器不同部位抗局部交形的相對(duì)剛性等等，均會(huì)影響支座反

19、力的分布。因此采用多支座不僅體現(xiàn)不出理論上的優(yōu)越論反而會(huì)造成容器受力不均勻程度的增加，給容器的運(yùn)行安全帶來(lái)不利的影響。而且，現(xiàn)在儲(chǔ)罐等的支座已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，所以鞍座采用了雙支座，一個(gè)S型，另外一個(gè)F型，為了充分利用封頭對(duì)筒體的加強(qiáng)作用，支座應(yīng)靠近封頭，即ARi/2 ，且A不大于0.2L，以便使筒體的中間部分截面與支撐部分截面的彎矩值相等或相近。參考資料第三章工藝尺寸的確定設(shè)計(jì)體積：，公稱直徑：。采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭（圖5-1），按JB/T 4746-2002規(guī)定：取直邊高度。則由表5-1、表5-2可得1) 單個(gè)封頭容積：2) 封頭總?cè)莘e： ，則3) 筒體部份容積為：，則4) 筒體長(zhǎng)度：5) 取整后

20、（按百位數(shù)）筒體實(shí)際長(zhǎng)度：6) 所以儲(chǔ)罐實(shí)際容積為：。表5-1筒體的容積、面積及質(zhì)量（鋼制：JB/T 4746-2002）公稱直徑DN1m高的容積V/1m高的內(nèi)表面積Fi/1 m 高 筒 節(jié) 質(zhì) 量 值/kg壁厚/mm3456810121416182022242628303500.0961.102635444000.1261.263040506079991194500.1591.41344556675000.1961.51375062751001251501755500.2381.74415568826000.2831.88456075901211501802116500.3322.04658

21、1971307000.3852.2069871051401762132508000.5032.5179991191592002402809000.6362.838911213417922427031536340810000.7853.1412414919924929634839945050311000.9503.4613616421827412001.1313.7714917823829835841847954060266213001.3274.0916119325832314001.5394.40173208278348418487567630700770840914986105815001

22、.7674.7118622329737244616002.0175.0319823831739747655663672080088096010401124120618002.5455.66267356446536627716806897987108011701263135320003.1426.282963974955966957958959951095120013001400150122003.8016.8132243654565571487498410931204131814291540165024004.5247.5535647559671483496010801194131414351

23、5561677179826005.3098.175146447749031030116012901422155316841815194628006.1588.805546938319701110125013901531167118121953209430007.0309.4359374288110401190133814901640179019402091224232008.05010.0563279195011081267142515871745190820692229239034009.07510.6867284110081177134615171687185720272197236725

24、38360010.18011.327118901070124614241606178519652145232525052686380011.14011.837519391126131515141693188420742263245326432834400012.56621.577909881186138315821980198021852380258527852985表5-2EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積（鋼制：JB/T 4746-2002）序號(hào)公稱直徑DN（mm）總深度H（mm）內(nèi)表面積A（）容積V（）序號(hào)公稱直徑DN（mm）總深度H（mm）內(nèi)表面積A（）容積V（）13001000.1211

25、0.00533126006907.65452.513123501130.16030.00803227007158.24152.805534001250.20490.01153328007408.85033.119844501380.25480.01593429007659.48073.456755001500.31030.021335300079010.13293.817065501630.37110.027736310081510.80674.201576001750.43740.035337320084011.50214.611086501880.50900.044238330086512

26、.21935.046397002000.58610.054539340089012.95815.5080107502130.66860.066340350091513.71865.9972118002250.75660.079641360094014.50086.5144128502380.84990.094642370096515.30477.0605139002500.94870.111343380099016.13037.6364149502631.05290.1300443900101516.97758.24271510002751.16250.1505454000104017.846

27、48.88021611003001.39800.1980464100106518.73709.54981712003251.65520.2545474200109019.649310.25231813003501.93400.3208484300111520.583210.98831914003752.23460.3977494400114021.538911.75882015004002.55680.4860504500116522.516212.56442116004252.90070.5864514600119023.515213.40602217004503.26620.6999524

28、700121524.535914.28442318004753.65350.8270534800124025.578215.20032419005004.06240.9687544900126526.642216.15452520005254.49301.1257555000129027.728017.14792621005655.04431.3508565100131528.835318.18112722005905.52291.5459575200134029.964419.25502823006156.02331.7588585300136531.115220.3704292400640

29、6.54531.9905595400139032.287621.52813025006657.08912.2417605500141533.481722.7288注：對(duì)于封頭直邊高度h的取值，JB/T4746-2002規(guī)定：當(dāng)DN2000時(shí)，取h=25mm；當(dāng)DN2000時(shí)，取h=40mm?？偵疃菻hh1，h1為封頭內(nèi)曲面高度。圖5-1標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)材料分析，選用16MnR制作筒體和封頭。4.1計(jì)算罐體壁厚設(shè)計(jì)液氨儲(chǔ)罐是內(nèi)壓容器，按公式計(jì)算出筒體的壁厚。其中：為設(shè)計(jì)壓力，本儲(chǔ)罐在夏季最高溫度可達(dá)500，此時(shí)液氨的飽和蒸汽壓為2.07MPa（絕對(duì)壓力），所以P=2.17MPa

30、Di2000mm；=163MPa；=1.00 （雙面對(duì)接焊，100%無(wú)損探傷）；則： = 查得相應(yīng)的負(fù)偏差，腐蝕裕量 C=0.8+2=2.8mm則： =13.42.8 =16.2mm根據(jù)及鋼板的厚度規(guī)格 圓整后確定選用厚的16MnR鋼板制作罐體4.2計(jì)算封頭的壁厚本容器用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，厚度根據(jù)公式根據(jù)，其中各數(shù)據(jù)跟罐體相同，=1.0。向上圓整后取取標(biāo)準(zhǔn)確定用厚的16MnR鋼板制作封頭4.3校核罐體和封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度根據(jù)公式 取2.71MPa 式中：162.8 = 13.2mm 345Mpa a則水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力： = =186.13 MPa16MnR鋼制容器在常溫水壓試驗(yàn)時(shí)的許可應(yīng)力MPa可見

31、：,所以罐體厚度滿足水壓試驗(yàn)時(shí)的強(qiáng)度4.4選擇人孔并核算開孔補(bǔ)強(qiáng)根據(jù)儲(chǔ)罐是在常溫及最高工作壓力為2.17 Mpa的條件工作，人孔標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按公稱壓力為2.17 Mpa。從人孔類型系列標(biāo)準(zhǔn)可知，公稱壓力為2.17 Mpa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：HG 21524-2005 人孔 RF DN450-PN1.6 其中RF指突面密封，指接管與法蘭的材料為16MnR，DN450是指公稱直徑為450mm、PN2.17指公稱壓力為2.17Mpa。另外,還要考慮人

32、孔補(bǔ)強(qiáng),確定補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸,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)徑為d=450mm,壁厚=10mm。故補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸如下：筒體內(nèi)徑Di2000mm，壁厚dn18mm，設(shè)計(jì)壓力2.17MPa，設(shè)計(jì)溫度為50，焊接接頭系數(shù)1.0。由標(biāo)準(zhǔn)查得補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)圈內(nèi)徑=484mm,外徑=760mm。開孔補(bǔ)強(qiáng)的有關(guān)計(jì)算參數(shù)如下：4.4（1）.計(jì)算削去的承受應(yīng)力所必須的金屬截面筒體的計(jì)算壁厚： 計(jì)算開孔所需補(bǔ)強(qiáng)的面積A開孔直徑： 4.4（2）.計(jì)算有效補(bǔ)強(qiáng)范圍、有效寬度： 取最大值外側(cè)高度 接管實(shí)際的外伸高度取較小值，故內(nèi)側(cè)高度 0取小值，故=04.4（3）. 計(jì)算有效補(bǔ)強(qiáng)金屬截

33、面積筒體多余金屬截面積A1筒體有效厚度：接管多余金屬截面積A2接管計(jì)算厚度補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)焊縫截面積A3 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 ，所以需要另加強(qiáng)4.4（4）. 所需補(bǔ)強(qiáng)截面積為 4.4（5）.補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)參考JB/T 4736-2002標(biāo)準(zhǔn),取內(nèi)徑D1=484mm，外徑D2=760mm 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度 考慮到罐體與人孔筒節(jié)均有一定的壁厚裕量，取故補(bǔ)強(qiáng)圈取16mm厚。 因補(bǔ)強(qiáng)圈厚度，符合GB150-1998的規(guī)定。故用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)是合適的。4.5.選擇鞍座并核算承載能力首先粗略計(jì)算鞍座負(fù)荷，儲(chǔ)罐總質(zhì)量式中罐體質(zhì)量，kg；封頭質(zhì)量，kg； 液氨質(zhì)量，kg附件質(zhì)量，kg4.5（1）.罐體的質(zhì)量 根據(jù)，的筒節(jié)，可得每米筒體質(zhì)

34、量，由 則可求得： 向上圓整后取標(biāo)準(zhǔn)圓筒長(zhǎng)度為 所以： 4.5（2）.封頭的質(zhì)量DN=2000mm=18mm直邊高度 h=25mm的標(biāo)準(zhǔn)封頭，由 查得其質(zhì)量=627.7kg4.5（3）.水壓試驗(yàn)時(shí)水的質(zhì)量式中：a 沖裝系數(shù)，取0.9 V 儲(chǔ)罐容積 水密度，為1000kg/m3由JB/74746-2002查得，封頭容積為1.1257 m34.5（4）.附件的質(zhì)量人孔的質(zhì)量約為200kg，其他的連接管質(zhì)量總和按300kg計(jì)，則：=500kg設(shè)備總質(zhì)量為：每個(gè)鞍負(fù)荷F=所以選用輕型帶墊板，包角為120°的鞍座：JB/T 4712.1-2007 鞍座 A2600-FJB/T 4712.1-2

35、007 鞍座 A2600-S。4.6選擇液位計(jì)液氨儲(chǔ)罐常用玻璃管液面計(jì)，由儲(chǔ)罐公稱直徑=2000mm根據(jù)HG/T21550-93，選擇玻璃管液面計(jì)AIW PN2.17,L=1000mm，HG5-227-80一支。與其相配的接管尺寸為18×3m,管法蘭為法蘭PN 2.17 DN 15 GB 9119.8-88。4.7選配工藝接管本儲(chǔ)罐設(shè)有以下接口管4.7（1）.液氨進(jìn)料管采用57×3.5mm無(wú)縫鋼管。管的一端切成45°,伸入儲(chǔ)罐少許.配用具有突面密封的平焊管法蘭: 法蘭PN1.6DN50 GB9119.8-88因?yàn)闅んw名義壁厚=18mm,大于12mm,接管公稱直徑小于80mm,故不要補(bǔ)強(qiáng).4.7（2）液氨出料管采用可拆的壓出管25×3mm,將它套入罐體的固定接口管38×3.5mm內(nèi),并用一非標(biāo)準(zhǔn)法蘭固定在接口法蘭上。罐體的接口管法蘭采用法蘭PN2.17 DN32 GB9119.8-88。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法蘭法蘭PN2.17 DN32 GB9119.8-88相同,但其內(nèi)徑為25mm(見總裝圖的局部放大部大圖).液氨壓出管的端部法蘭(與氨輸送管相連)采用法蘭PN1.6 DN20 G