液氨儲罐課程設(shè)計

1、課程設(shè)計任務(wù)書1課程設(shè)計任務(wù)書1. 設(shè)計題目：液氨儲罐機械設(shè)計2. 課程設(shè)計要求及原始數(shù)據(jù)(資料)：(1) 、課程設(shè)計要求：1使用國家最新壓力容器和換熱器標(biāo)準(zhǔn)、 規(guī)范進行設(shè)計，掌握典型過程設(shè)備設(shè)計的 全過程。2.廣泛查閱和綜合分析各種文獻資料，進行設(shè)計方法和設(shè)計方案的可行性研究和論 證。3.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。4.設(shè)計說明書可以手寫，也可打印，但工程圖紙要求手工繪圖。5.課程設(shè)計全部工作由學(xué)生本人獨立完成。(2) .設(shè)計數(shù)據(jù)：技術(shù)特性公稱容積(m3)16公稱直徑DN(mm)2000介質(zhì)液氨筒體長度L(mm)4700工作壓力(MPa)2.07工作溫度(C)50廠址茂名推

2、薦材料16MnR管口表編號名稱公稱直徑(mm)編號名稱公稱直徑(mm)a1-2液位計15e安全閥32b進料管50f放空管25c出料管32g人孔450d壓力表h排污管503.工藝條件圖工 藝 峯 借 國廣東石油化工學(xué)院：液氨儲罐機械設(shè)計24.計算及說明部分內(nèi)容（設(shè)計內(nèi)容）：第 1 章緒論：（1）液氨儲罐的設(shè)計背景（2）液氨貯罐的分類及選型；（3）主要設(shè)計參數(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)計計算（1）計算筒體的壁厚；（2）計算封頭的

3、壁厚；（3）水壓試驗壓力及其強度校核；（4）選擇人孔并核算開孔補強；（5）選擇鞍座并核算承載能力；（6）選擇液位計；（7）選配工藝接管。設(shè)計小結(jié)參考文獻5. 繪圖部分內(nèi)容：總裝配圖一張（A1 圖紙）6.設(shè)計期限：1周（2013年06月24日2013年07月05日）課程設(shè)計任務(wù)書37、設(shè)計參考進程:（1）設(shè)計準(zhǔn)備工作、選擇容器的型式和材料 半天（2）設(shè)計計算筒體、封頭、選擇附件并核算開孔補強等 一天（3）繪制裝配圖 二天（4）編寫計算說明書 一天（5）答辯 半天8.參考資料：（一）國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，GB150-1998鋼制壓力容器，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998;（二）國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，壓力容器安

4、全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，中國勞動社會保障出版社,1999（三）金屬化工設(shè)備零部件第四卷（四）中華人民共和國化學(xué)工業(yè)部，中華人民共和國待業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋼制管法蘭、墊片、緊固件，1997（五）化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書（圖書館借閱書號：TQ 05/51 ）（六）刁玉緯 王立業(yè)，化工設(shè)備機械基礎(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)備機械基礎(chǔ)，中國石化出版社，2007;（八）董大勤，化工設(shè)備機械基礎(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

5、的課程設(shè)計說明書封面后）廣東石油化工學(xué)院：液氨儲罐機械設(shè)計4目錄第一章緒論.61.1 液氨貯罐的設(shè)計背景.61.2 液氨貯罐的分類及選型.612 (1) 貯罐的分類.612(2)貯罐的選型. 61.3 設(shè)計溫度和設(shè)計壓力的確定.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)液面計的選擇. 102.2. (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)計計算 .

6、144.1 計算罐體壁厚設(shè)計.144.2 計算封頭的壁厚 .144.3 校核罐體和封頭水壓試驗強度 .154.4 選擇人孔并核算開孔補強 .154.4(1)計算削去的承受應(yīng)力所必須的金屬截面.164.4(2).計算有效補強范圍 .164.4(3).計算有效補強金屬截面積.164.4(4).所需補強截面積A4為. 17課程設(shè)計任務(wù)書54.4(5).補強圈設(shè)計 . 174.5. 選擇鞍座并核算承載能力.174.5(1).罐體的質(zhì)量mi .174.5(2).封頭的質(zhì)量m2.184.5(3).水壓試驗時水的質(zhì)量m3.- 184.5(4).附件的質(zhì)量m4. 184.6 選擇液位計. 促4.7 選配工藝接

7、管.184.7(1).液氨進料管.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).液面計接管.194.7(6).安全閥接口管 .19設(shè)計心得.20參考文獻.21廣東石油化工學(xué)院：液氨儲罐機械設(shè)計6第一章緒論：1.1.液氨貯罐的設(shè)計背景化學(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、機械制造、輕工、動力等行業(yè)。然而 化工容器又有其本身特點， 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，要能長期的安全工作且保證良好的密封。因此在容器的設(shè)計中應(yīng)綜

8、 合考慮個方面的因素，使之達到最優(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 防工業(yè)中用于制造火箭、導(dǎo)彈的推進劑，可用作有機化工產(chǎn)品的氨化原料，還可用作冷 凍劑，將氨進行分解，分解成氫氮混合氣體這種混合氣體是一種良好的保護氣體，可以 廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)、冶金工業(yè)以及需要保護氣氛的其它工業(yè)和科學(xué)研究中。為能夠進行連續(xù)的生產(chǎn)，需要有儲存液氨的容器，因此設(shè)計液氨貯罐是制造貯罐的必備步驟，是化工生產(chǎn)能夠順利進行的前提。12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，

9、內(nèi)壓容器又可分為低壓、中壓、高壓、超高壓4個壓力等級。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（巳、分離壓力容器（S）、 儲存壓力容器（C）等。1.2.（2）貯罐的選型在本設(shè)計中由于設(shè)計體積較?。s為 16 m3、且工作壓力較小（pO=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)計體積時采用， 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

10、筒形液氨儲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)置進料口、出料口、放空口、排污口、壓力表、安全閥和液面計等。為 了檢修第一章7方便，還要開設(shè)人孔，用鞍式支座支承于混凝土基座上。廣東石油化工學(xué)院：液氨儲罐機械設(shè)計82.3 設(shè)計溫度和設(shè)計壓力的確定罐儲存的是經(jīng)過壓縮機壓縮后，被冷卻水冷凝的液態(tài)氨，由于冷卻水的溫度隨氣候 變化而波動，通常氨被壓縮到 0.94MPa 才能被冷卻水冷凝。儲罐通常置于室外，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-30C,在夏季儲罐經(jīng)太陽曝曬后，液氨的溫度可達 50C,這時候氨的飽和蒸汽壓隨著氣溫的變化， 儲罐的操作壓力 也

11、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C）50403020100-10-20-30飽和蒸汽壓（絕壓，MPa2.071.5531.1650.8560.6140.4280.2910.1900.120密度（kg/m3）563580595610625639652665678操作安全，我國勞動和社會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 50E的液氨，無保溫常溫儲存，儲罐必須安裝安全閥，工程中其設(shè)計壓力 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 2.07X1.1 = 2.16MP

12、a （相當(dāng)于取 50C時飽和蒸汽壓對應(yīng)的設(shè)計壓力）。表3-2設(shè)計溫度介質(zhì)工作溫度設(shè)計溫度IntV-20C介質(zhì)最低工作溫度介質(zhì)工作溫度減010C-20Cwtw15C介質(zhì)最低工作溫度介質(zhì)工作溫度減510Ct15C介質(zhì)最咼工作溫度介質(zhì)工作溫度加1530C注：當(dāng)最高（低）工作溫度不明確時，按表中的 H 確定。表3-3設(shè)計壓力類型設(shè)計壓力p內(nèi)壓容器無安全泄放裝置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

13、的壓力 容器元件一般應(yīng)以兩側(cè)的設(shè)計壓力分別作為該兀件的設(shè)計壓力。當(dāng)有可靠措施確保兩側(cè)同時受壓時，可取兩側(cè)最大壓力差作為設(shè)計壓力真空容器當(dāng)有安全閥控制時，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，取0.1MPa。液氨儲罐的操作溫度通常可取夏季的最高氣溫50C（參考表 3-2 所示）。為了確保第一章9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、壓力、介質(zhì)特性和操作特點等）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

14、壓設(shè)備可采用屈服極限為 245MPa- 345MPS 級的鋼材；直徑較大、壓力較 高的設(shè)備，均應(yīng)采用普通低合金高強度鋼，強度級別宜用 400MPa 級或以上；如果容器 的操作溫度超過 400C，還需考慮材料的蠕變強度和持久強度。16MnF 鋼是屈服強度 350MPa 級的普通低合金高強度鋼，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。在焊接壓力容器時采用堿性焊條（J507）21，15MnVR 岡和 18MnMoNb 鋼是屈服強度分別為 400、 500MPa 級普通低合金高強度鋼， 雖然 有較高的強度，但韌性、塑性都較 C-Mn 鋼低，且有較高的缺口敏感性和時效敏感性。 并且

15、這兩類鋼均較 16M nF 岡岡昂貴。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)濟價值。2.1.（2）附件用鋼優(yōu)質(zhì)低碳鋼的強度較低，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 號優(yōu)質(zhì)低碳鋼的普通無縫鋼管制作 各型號接管。由于本貯罐使用地點為：茂名，在夏季最高溫度可達50r，這時氨的飽和蒸氣壓為 2.07MPa（絕對壓力）。由于法蘭必須具有足夠大的強度和剛度，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度

16、鋼 16MnR（新鋼號名稱已統(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看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但缺點是深度大，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。從鋼材耗用量來年：球形封頭用材最第二章10少，比橢圓開封頭節(jié)約，平板封頭用材最多。因此，從強度、結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。22(2)人孔的選擇壓力容器人孔是為了檢查設(shè)備的內(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

17、活性。選用時應(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)計臥式容器設(shè)計壓力為 2.28MPa,人孔標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按公稱壓力為 2.5MPa 的等 級選取，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 TGW(A.G) 450-2.5 其中 TG 旨凸面密封, 毗指接管與法蘭的材料為 16MnRA.G 是指用普通石棉橡膠板墊

18、片， 450-2.5 是指公稱直 徑為 450mm公稱壓力為 2.5 Mpa。RF 型碳鋼水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔結(jié)構(gòu)圖5678910 II5454廣東石油化工學(xué)院：液氨儲罐機械設(shè)計1122(3)法蘭型式法蘭與設(shè)備的連接形式：平焊法蘭制造簡單，使用廣泛，但剛性較差，僅用于壓力不高的場合，如管法蘭 P 乞 2.5MPa。由于本設(shè)計 P=2.5MPa，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：P=2.5MPa，根據(jù) HG20592-97 標(biāo)準(zhǔn)可以選擇 RF 密封面。22(4) 液面計的選擇液氨儲罐常用防霜式玻璃板液位計，由儲罐公稱直徑Dj=2000

19、mm 根據(jù)HG/T21550-93,選擇玻璃管液面計 AI2.5-1260-50 HG/T21550-93。與其相配的接管尺 寸為18X3m,管法蘭為 HG20592-97 法蘭 PL15-2.5RF 16MnF。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支承比采用兩個支承 優(yōu)越，因為多支承在粱內(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 是實際上臥式容器應(yīng)盡可能設(shè)計成雙支座，這是因為當(dāng)支點多于兩個時，各支承平面的影響如容器 簡體的彎

20、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 形的相對剛性等等，均會影響支座反力的分布。因此采用多支座不僅體現(xiàn)不出理論上的優(yōu)越論反而 會造成容器受力不均勻程度的增加，給容器的運行安全帶來不利的影響。而且，現(xiàn)在儲罐等的支座 已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，所以鞍座采用了雙支座，一個S型，另外一個F型，為了充分利用封頭對筒體的加強作用，支座應(yīng)靠近封頭，即AWRi/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12第三章工藝尺寸的確定03設(shè)計體積：V6m，公稱直徑：Dj=2000 mm。采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭（圖 5-1），按 JB/T 474

21、6-2002 規(guī)定：取直邊高度 h則由表 5-1、表 5-2 可得1） 單個封頭容積：3Vh0-1.1257m2） 封頭總?cè)莘e：Vh= 2Vh廠2*1.1257= 2.2514m3，貝 U3） 筒體部份容積為：V筒二V_Vh=16-2,2514 = 13.7486m3，貝 U4） 筒體長度：V筒2=4* 13.7486/(二 *2.0 )= 4376mmD2=25mm。oL二45)取整后（按百位數(shù)）筒體實際長度:L = 4400mm6)所以儲罐實際容積為:兀LD：vrV參考資料13*4.4*2.02.2514 = 16.07m3。廣東石油化工學(xué)院：液氨儲罐機械設(shè)計14表 5-1筒體的容積、面積

22、及質(zhì)量（鋼制： JB/T 4746-2002 ）公稱 直徑DN1 m高 的容積V/m31 m高 的內(nèi) 表面積Fi/m21 m 高筒節(jié)質(zhì)量值/ kg壁厚/ mm34568101214161820222426283035026354440030405060799911945034455667500375062751001251501755504155688260045607590121150180211650658197130700698710514017621325080079991191592002402809008911213417922427031536340810001241491992

23、492963483994505031100136164218274120014917823829835841847954060266213001611932583231400173208278348418487567630700770840914986105815001862232973724461600198238317397476556636720800880960104011241206180026735644653662771680689798710801170126313532000296397495596695795895995109512001300140015012200322

24、436545655714874984109312041318142915401650240035647559671483496010801194131414351556167717982600514644774903103011601290142215531684181519462800554693831970111012501390153116711812195320943000593742881104011901338149016401790194020912242320063279195011081267142515871745190820692229239034006728411008

25、117713461517168718572027219723672538360071189010701246142416061785196521452325250526863800751939112613151514169318842074226324532643283440007909881186138315821980198021852380258527852985參考資料15表 5-；2 EHA 橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積（鋼制JB/T 4746-2002）公稱總深度內(nèi)表容積序公稱總深度內(nèi)表直徑面積直徑面積DNHAV號DNHA（mm）（mm）（m2）（m2）（mm）（mm）（m2）3001

26、000.12110.00533126006907.65453501130.16030.00803227007158.24154001250.20490.01153328007408.85034501380.25480.01593429007659.48075001500.31030.02133530007901037110.027736310081510.80676001750.43740.035337320084011.50216501880.50900.044238330086512.21937002000.58610.054539340089012.958175

27、02130.66860.066340350091513.71868002250.75660.079641360094014.50088502380.84990.094642370096515.30479002500.94870.11134338009901605290.1300443900101516.977510002751.16250.1505454000104017.846411003001.39800.1980464100106518.737012003251.65520.2545474200109019.649313003501.93400.32084843

28、00111520.583214003752.23460.3977494400114021.538915004002.55680.4860504500116522.516216004252.90070.5864514600119023.515217004503.26620.6999524700121524.535918004753.65350.8270534800124025.578219005004.06240.9687544900126526.642220005254.49301.1257555000129027.728021005655.04431.3508565100131528.835

29、322005905.52291.5459575200134029.964423006156.02331.7588585300136531.115224006406.54531.9905595400139032.287625006657.08912.2417605500141533.4817對于封頭直邊高度h的取值，JB/T4746-2002規(guī)定：容積V（m2）2.51312.80553.11983.45673.81704.20154.61105.04635.50805.99726.51447.06057.63648.24278.88029.549810.252310.988311.758812

30、.564413.406014.284415.200316.154517.147918.181119.255020.370421.528122.7288當(dāng)DN2000時，取h=40mm總深度H=h+h1,h1為封頭內(nèi)曲面高度。圖5-1標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭序號123456789101112131415161718192021222324252627282930廣東石油化工學(xué)院：液氨儲罐機械設(shè)計16參考資料17第四章設(shè)計計算根據(jù)材料分析，選用 16MnF 制作筒體和封頭。4.1 計算罐體壁厚設(shè)計液氨儲罐是內(nèi)壓容器，按公式計算出筒體的壁厚其中：P為設(shè)計壓力，本儲罐在夏季最高溫度可達為 2.07MPa（絕對壓

31、力），所以 P=2.17MPaDi = 2000mm匕 =163MPa=1.00（雙面對接焊，100%損探傷）；d_ P Di貝U:2p=2.17 X20002 163 1.00 -2.17=13.4mm查得相應(yīng)的負(fù)偏差C1=0.8mm，腐蝕裕量C2=2mmC=0.8+2=2.8mm=13.4 + 2.8 =16.2mm根據(jù)C1=.8mm及鋼板的厚度規(guī)格圓整后確定選用r =18mm厚的 16MnF 鋼板制作罐體4.2 計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500C，此時液氨的飽和蒸汽壓則:p Di2丨-pC2廣東石油化工學(xué)院：液氨儲罐機械設(shè)計18PDi2 -0.5PC22.17* 2

32、0002 163 1.0 -0.5 2.172 = 15.4mm、n =、dC1=15.40.8mm = 16.2mm根據(jù)C1二8mm,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)n=18mm確定用：n=18mm厚的 16MnR 鋼板制作封頭4.3 校核罐體和封頭水壓試驗強度根據(jù)公式PTDi e0.s-T2e-:1631.25Pt-1.25 2.172.71MPaFT = kJ163P +0.1 =2.17 +0.1 =2.27MPa取PT=2.71MPa式中：e-C =162.8 = 13.2mm6=345Mpaa則水壓試驗時的應(yīng)力：PT(Di+Q) 2.7仆(1800+13.2 )T

33、2.-=186.13 MPa2 13.2 1.016MnR 鋼制容器在常溫水壓試驗時的許可應(yīng)力打l-0.9；s=0.9 345 =310.5MPa可見：匚7T 1所以罐體厚度滿足水壓試驗時的強度4.4 選擇人孔并核算開孔補強根據(jù)儲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 修時只須松開螺栓將蓋板繞銷軸旋轉(zhuǎn)一個角度，由吊鉤吊住，不必將蓋板取下。該人孔標(biāo)記為：HG 21524-2005 人孔

34、RFWDN450-PN1.6 其中 RF 指突面密封，毗 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。參考資料19廣東石油化工學(xué)院：液氨儲罐機械設(shè)計20另外,還要考慮人孔補強，確定補強圈尺寸，由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管，故 不能直接選用補強圈標(biāo)準(zhǔn)。 本設(shè)計所選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑為 d=450mm 壁厚nt=10mm 故 補強圈尺寸如下： 筒體內(nèi)徑 Di=2000mm 壁厚11=18mm設(shè)計壓力 2.17MPa 設(shè)計溫 度為 50C，焊接接頭系數(shù) 1.0。由標(biāo)準(zhǔn)查得補強強圈內(nèi)徑Di=484mm 外徑D2=760mm開孔補強

35、的有關(guān)計算參數(shù)如下：4.4 (1).計算削去的承受應(yīng)力所必須的金屬截面計算開孔所需補強的面積 A開孔直徑：d =dj2、nt-2C =4502 10 -2 2.8 = 464.4mm2A = d、= 464.4 13.0 =6037.20 mm4.4 (2).計算有效補強范圍1、有效寬度：B1=2d =2 464.4 = 928.8mmB2=d 2、n2、nt= 464.42 182 10 = 520.4mm取最大值B = B1= 928.8mm2外側(cè)高度 m464.4 10 = 68.1mmh2二接管實際的外伸高度取較小值，故h68.1mm內(nèi)側(cè)高度 0=0“= 464.4 10 = 68.1

36、mmh2= 0取小值，故h2=04.4 (3).計算有效補強金屬截面積筒體多余金屬截面積 A1筒體有效厚度： 、e二、.n-C =18-(20.8) =15.2mmA =(B d)( e -、)一2(、ntC)(e-、)=(928.8 464.4)(15.2 -13.4) - 2(10 -2.8)(15.2 13.4) =810mm2接管多余金屬截面積 A2筒體的計算壁厚:PDi2汀-P2.17 20002 163 1.0-2.17=13.0mm接管計算厚度二Pd2 匕1- p2.17 464.42 163 1.0-2.17二3.1mm參考資料21A2=2h1(、nt -、t) =2 68.1

37、(10 -3.1) = 939.78mm2參考資料422補強區(qū)內(nèi)焊縫截面積 A2A3=20.5 10 10 = 100mm有效補強面積AAe=AA2A3=810 939.78 100 =1849.78mm2AIA2A3VA，所以需要另加強4.4（4）.所需補強截面積A4為A4二A - Ae= 6037.20 -1849.78 = 4187.42 mm24.4（ 5）.補強圈設(shè)計參考 JB/T 4736-2002 標(biāo)準(zhǔn)，取內(nèi)徑 D=484mm 外徑 D2=760mm補強圈厚度A44187.4215.17mmD2-Dj760-484考慮到罐體與人孔筒節(jié)均有一定的壁厚裕量，取故補強圈取16mm 厚。

38、因補強圈厚度：1.5=30，符合 GB150-1998 的規(guī)定。故用補強圈補強是合適的4.5.選擇鞍座并核算承載能力首先粗略計算鞍座負(fù)荷，儲罐總質(zhì)量m rm-m? m3m4式中m1罐體質(zhì)量，kg；m2封頭質(zhì)量，kg；m3液氨質(zhì)量，kgm4附件質(zhì)量，kg4.5（ 1）.罐體的質(zhì)量m1根據(jù)DN= 2000mm，:.n=18mm的筒節(jié)，可得每米筒體質(zhì)量由V =V封V筒二2 V查-Di216.07m3貝y4V查=1.1257m3,16.07-2*1.1257,心參考資料423可求得：L4. 4m向上圓整后取標(biāo)準(zhǔn)圓筒長度為兀2-*2.02L =4.4m所以:L = 895 4.4二3938kg廣東石油化

39、工學(xué)院：液氨儲罐機械設(shè)計244.5 (2).封頭的質(zhì)量m2DN=2000mm：n=18mm直邊高度h=25mm的標(biāo)準(zhǔn)封頭， 由 查得其質(zhì)量q2=627.7kgm2=2 627.7= 1255.4kg4.5（3）.水壓試驗時水的質(zhì)量m3m3= aV式中：a沖裝系數(shù)，取 0.9V 儲罐容積T水密度，為 1000kg/m3由 JB/74746-2002 查得，封頭容積為 1.1257 m33V 二 V封V 筒二 2.25 13.75 二 16.07mm3二aW =0.9 1000 16.07 = 14463kg4.5（4）.附件的質(zhì)量m4人孔的質(zhì)量約為 200kg，其他的連接管質(zhì)量總和按 300kg

40、 計，則：m4=500kg設(shè)備總質(zhì)量為：m =m1m2m3m4=3938 1255.414463500 = 20156.4kgmg 20156.4 9.81.每個鞍負(fù)何 F=98.87kN2 2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 4712.1-2007 鞍座 A2600-S。4.6 選擇液位計液氨儲罐常用玻璃管液面計，由儲罐公稱直徑Di=2000mm根據(jù) HG/T21550-93,選擇玻璃管液面計 AIW PN2.17,L=1000mm HG5-227-80 一支。與其相配的接管尺寸為18X3m,管法蘭為法蘭 PN 2.17 DN 15 GB 9119.8-88。參考資料254.7 選配工藝接管本儲罐設(shè)有以下接口管4.7 (1).液氨進料管采用 57X3.5mm 無縫鋼管。管的一端切成 45，伸入儲罐少許.配用具有突面密封 的平焊管法蘭：法蘭 PN1.6DN50 GB9119.8-88因為殼體名義壁厚 f=18mm 大于 12mm 接管公稱直徑小于 80mm 故不要補強.4.7 (2)液氨出料管采用可拆的壓出管25X3mm 將它套入罐體的固定接口管38X3.5mm 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