10立方米液氨壓力容器儲罐設(shè)計說明書

1、目錄第一章 工藝設(shè)計 1.1任務(wù)書*1.2儲量*1.3備的選型及輪廓尺寸*第二章 機械設(shè)計2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計筒體及封頭設(shè)計 材料的選擇* 筒體壁厚的設(shè)計計算* 封頭壁厚的設(shè)計計算*接管及接管法蘭設(shè)計 接管尺寸選擇* 管口表及連接標準* 接管法蘭的選擇 * 緊固件的選擇 *人孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 密封面的選擇 * 人孔的設(shè)計* 核算開孔補強* 支座的設(shè)計 支座的選擇* 支座的位置*液面計及安全閥選擇總體布局焊接接頭設(shè)計2.2強度校核 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準、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) 掌握查閱和綜合分析文獻資料的能力，進行設(shè)計方

2、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)準確、可靠，且正確掌握計算機操作和專業(yè)軟件的使用。4) 掌握工程圖紙的計算機繪圖。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)、參考文獻等； 2）總裝配圖設(shè)計圖紙應(yīng)遵循國家機械制圖標準和化工設(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)表達要清楚、正

3、確，圖面要整潔，文字書寫采用仿宋體、內(nèi)容要詳盡，圖紙采用計算機一、 緒論1、任務(wù)說明設(shè)計一個容積為10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)標準，按工藝設(shè)計、設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備強度計算的設(shè)計順序，分別對儲罐的筒體、封頭、鞍座、人孔、接管進行設(shè)計，然后采用SW6-1998對其進行強度校核，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)：059 分子量：1704液氨相對密度(水=1)：0.602824(25) 液氨，又稱為無水氨，是一種無色液體。氨作為一種重要的化工原料，應(yīng)用廣泛，為運輸及儲存便利，通常將氣態(tài)的氨氣通過加壓或冷卻得

4、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)生率相當高。為無色液體，有強烈刺激性氣味，極易氣化為氣氨。密度0.617g/cm3；沸點為33.5，低于77.7可成為具有臭味的無色結(jié)晶。 液氨為第2.3類 有毒氣體 二、 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-20505公稱容積（Vg）10M36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（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)計存儲量式中：

5、W儲存量，t； 裝載系數(shù)； V壓力容器容積； 設(shè)計溫度下的飽和溶液的密度，；根據(jù)設(shè)計條件=1.2 設(shè)備的選型及輪廓尺寸粗略計算內(nèi)徑： 一般 ，取得，圓整得： 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)榱伺c封頭10.2m³。故，筒體公稱直徑與封頭的工程直徑選定為筒體長選定為. 所以計算容積為10.2m³，工作容積：10.2×0.85=8.67m³。第二章 機械設(shè)計2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計筒體及封頭設(shè)計.材料的選擇純液氨是中度危害性

6、的介質(zhì)，具有腐蝕性,又因為使用溫度為，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-2050，故選取設(shè)計溫度t=50，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，通常認為設(shè)計壓力為工作壓力的1.050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準沸點的

7、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（1.6MPa<P <10MPa）,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1-1 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)公式可得III.計算壓力因為，所以液柱靜壓力可忽略不計，則計算壓力等于設(shè)計壓力。IV.設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力為，假設(shè)筒體厚度為，由材料許用應(yīng)力表可得的V.焊接接頭系數(shù)本次液氨儲罐的設(shè)計采用雙面焊對接接頭和相當于雙面焊的全焊

8、透對接接頭，局部無損檢測，所以0.85。內(nèi)壓容器的計算厚度 根據(jù)內(nèi)壓容器的計算厚度公式【2】： 在之間，故假設(shè)是成立的。取腐蝕裕量，負偏差。 查鋼板厚度的常用規(guī)格表，將其圓整為，即名義厚度的鋼板。.封頭壁厚的設(shè)計計算 標準橢圓形封頭的計算厚度根據(jù)標準橢圓形封頭的計算厚度公式： 取腐蝕裕量，查鋼板厚度的常用規(guī)格表，將其圓整為，即名義厚度的鋼板，可見標準橢圓形封頭與筒體等厚。接管及接管法蘭設(shè)計.管口表及連接標準接管代號公稱尺寸連接尺寸標準連接面形式用途或名稱1DN50HG/T20592-2009FM進料口2DN50HG/T20592-2009FM出料口3DN500FM人 孔4DN25HG/T205

9、92-2009FM出氣口5DN25HG/T20592-2009FM溫度計接口6DN25HG/T20592-2009FM壓力表接口7DN25HG/T20592-2009FM液位計接口8DN32HG/T20592-2009FM排液口9DN32HG/T20592-2009FM安全閥接口.接管法蘭的選擇圖2 接管法蘭結(jié)構(gòu)序號名稱公稱直徑DN鋼管外徑法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n螺栓Th法蘭厚度C法蘭頸法蘭高度H法蘭質(zhì)量(Kg)NSRB B1進料口 出料口5057165125184M1620752.986483.02安全閥接口排液口3238140100184M1618562.666

10、422.0A7溫度計接口壓力表接口出氣口 液位計接口253211585144M1218462.666401.0接管法蘭標記名稱法蘭標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進料口出料口HG/T20592-2009 WN50(B)-25FM安全閥接口排液口HG/T20592-2009 WN32(B)-25FM 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)計壓力為2.233MPa，根據(jù)鋼制人孔和手孔【3】，采用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔。該人孔標記為：人孔 人

11、孔結(jié)構(gòu)示意圖 人孔結(jié)構(gòu)尺寸【3】密封面型式公稱壓力PN公稱直徑DNdwSdDD1H1H2bMFM2.55005301250673066028012344b1b2ABLd0螺柱螺母螺柱總質(zhì)量數(shù)量直徑長度4348405200300302040M332170302 核算開孔補強在設(shè)計中,只有人孔需要補強,去補強圈的公稱直徑為人孔直徑的二倍,厚度與筒體厚度相同.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。估算鞍座的負荷： 儲罐總質(zhì)量筒體質(zhì)量：單個封頭的質(zhì)量：查標準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，充液質(zhì)量： =5

12、742.6Kg附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為302kg，其他接管質(zhì)量總和估100kg，即綜上所述， G=mg=93,4kN,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公稱直徑DN允許載荷Q /kN鞍座高度h底板腹板筋板l1b1l3b2b3160027525011202001282551702408墊板螺栓配置鞍座質(zhì)量kg增加100mm高度增加的質(zhì)量/kg弧長b4e間距l(xiāng)2螺孔d螺紋孔長l187039087096024M204011612.鞍座位置

13、的確定通常取尺寸A不超過0.2L值，中國現(xiàn)行標準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。故由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度，故封頭對于圓筒的抗彎鋼度具有局部的加強作用。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作用。因此，JB 4731還規(guī)定當滿足A0.2L時，最好使A0.5R m（）,即 ，取A=400mm綜上有：A=400mm。鞍座標記為： 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。標記 HG/T 215

14、84-95 UZ 2.5M-1100-0.4563 BF 321C?？傮w布局 進料管外伸度200mm，內(nèi)伸高度1500mm。出料管外伸高度200mm，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280mm，內(nèi)伸0mm。 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,鞍座距封頭切線400mm。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

15、好的焊接接頭質(zhì)量。該容器上的接管與殼體以及補強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。接管、人孔、凸緣、補強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=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

16、制造中應(yīng)用十分廣泛，鋼板對接，接管與筒體、封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，要求等強度原則選擇焊條，即要求焊縫與母材的強度相等或基本相等，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行異種鋼焊接時，應(yīng)選與其中強度較低的鋼材等強度的焊條進行焊接，再綜合考慮金屬進行熱處理后，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+Q345RE5016(GB/T5117)J506Q235-A+Q235-AE4316(GB/T5117)J426Q235-A+Q345RE4303(GB/T51

17、17)J422圖8.3 補強圈接頭形9 強度校核鋼制臥式容器計算單位計 算 條 件 簡 圖設(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封頭型式標準橢圓形封頭筒體內(nèi)直徑Di1600mm筒體長度 L4500mm筒體名義厚度 dn14mm支座墊板名義厚度 drn8mm筒體厚度附加量 C2.3mm腐蝕裕量 C12mm筒體焊接接頭系數(shù) F0.85封頭名義厚度 dhn14mm封頭厚度附加量 Ch2.3mm鞍座材料名稱Q235AF鞍座寬度 b200mm鞍座包角 120°支座形心至封頭切線距離 A400mm鞍座高度 H250mm地震烈度 度內(nèi)壓圓筒

18、校核計算單位計算條件筒體簡圖計算壓力 Pc2.030MPa設(shè)計溫度 t 50.00° C內(nèi)徑 Di 1600mm材料 Q345R ( 板材 )試驗溫度許用應(yīng)力 s 189.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力 st189.00MPa試驗溫度下屈服點 ss 345.00MPa鋼板負偏差 C1 0.30mm腐蝕裕量 C2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 0.85厚度及重量計算計算厚度 d = = 11.19mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 11.7mm名義厚度 dn = 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 = 1.25P = 2.

19、791 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應(yīng)力水平 sTsT£ 0.90 ss = 310.50MPa試驗壓力下圓筒的應(yīng)力 sT = = 226.16 MPa校核條件 sT£ sT校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力 Pw= = 2.3324MPa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力 st = = 153.8MPastf 160.65MPa校核條件stf st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 t 50.00° C內(nèi)徑 Di 1600.00mm曲面高度 hi 425.00mm材料Q345R(熱軋) (板材)試驗溫度許用應(yīng)力 s 189.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力 st 189.00MPa鋼板負偏差 C1 0.30mm腐蝕裕量 C2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f0.85厚度及重量計算形狀系數(shù) K = = 0.9238計算厚度 d = = 11.16mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 11.7m