液氨儲(chǔ)罐課程設(shè)計(jì)

1、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(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)的全過(guò)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(shuō)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16MnR管

2、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(shuō)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(shuō)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(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)；（5）選擇鞍座并

3、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(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)等 一天(3)繪制裝配圖 二天(4)編寫計(jì)算說(shuō)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·零部件第

4、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(guò)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(shuō)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61.2液氨貯

5、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(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 154.4（1）計(jì)算削去的承受應(yīng)力所必須的金屬截面164

6、.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174.5（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.液氨貯罐的設(shè)計(jì)背景化學(xué)工業(yè)和其它流

7、程工業(yè)的生產(chǎn)都離不開(kāi)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(guò)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)、冶金工業(yè)以及需要保護(hù)氣氛的其它工業(yè)

8、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)體積較小（約為 16 m3）

9、且工作壓力較小（p0=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(kāi)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(guò)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候變化而波動(dòng)，通常氨被壓縮到

10、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）。為了確保操作安全，我國(guó)勞動(dòng)和社

11、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(kāi)啟壓力（參考表3-3所示，安全閥開(kāi)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)壓容器無(wú)安全泄放裝置1.01.1

12、0倍工作壓力裝有安全閥不低于（等于或稍大于）安全閥開(kāi)啟壓力（安全閥開(kāi)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(kāi)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(méi)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、壓力、介質(zhì)特性和操作特點(diǎn)等）

13、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(guò)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)普通低合金高強(qiáng)度鋼，雖然有較

14、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)。由于法蘭必須具有足夠大的強(qiáng)度和剛度，以

15、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：球形封頭用材最少，比橢圓開(kāi)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)備的內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部

16、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，指接管與法蘭的材料為16MnR，A.G是指用普通

17、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/T21550-93。與其相配的接管尺寸為18

18、15;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(shuō)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)影響支座反力的分布。因此采用多支座不僅體現(xiàn)不

19、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。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（按百位數(shù)）筒體實(shí)際長(zhǎng)度：6) 所以儲(chǔ)罐實(shí)

20、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/mm3456810121416182022242628303500.0961.102635444000.1261.263040506079991194500.1591.41344556675000.1961.51375062751001251501755500.2381.74415568826000.2831.88456075901211501802116500.3322.046581971307000.3852.20698

21、71051401762132508000.5032.5179991191592002402809000.6362.838911213417922427031536340810000.7853.1412414919924929634839945050311000.9503.4613616421827412001.1313.7714917823829835841847954060266213001.3274.0916119325832314001.5394.40173208278348418487567630700770840914986105815001.7674.711862232973724

22、4616002.0175.0319823831739747655663672080088096010401124120618002.5455.66267356446536627716806897987108011701263135320003.1426.282963974955966957958959951095120013001400150122003.8016.8132243654565571487498410931204131814291540165024004.5247.55356475596714834960108011941314143515561677179826005.3098

23、.175146447749031030116012901422155316841815194628006.1588.805546938319701110125013901531167118121953209430007.0309.4359374288110401190133814901640179019402091224232008.05010.0563279195011081267142515871745190820692229239034009.07510.686728411008117713461517168718572027219723672538360010.18011.327118

24、901070124614241606178519652145232525052686380011.14011.837519391126131515141693188420742263245326432834400012.56621.577909881186138315821980198021852380258527852985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（）13001000.12110.00533126006907.6545

25、2.513123501130.16030.00803227007158.24152.805534001250.20490.01153328007408.85033.119844501380.25480.01593429007659.48073.456755001500.31030.021335300079010.13293.817065501630.37110.027736310081510.80674.201576001750.43740.035337320084011.50214.611086501880.50900.044238330086512.21935.046397002000.5

26、8610.054539340089012.95815.5080107502130.66860.066340350091513.71865.9972118002250.75660.079641360094014.50086.5144128502380.84990.094642370096515.30477.0605139002500.94870.111343380099016.13037.6364149502631.05290.1300443900101516.97758.24271510002751.16250.1505454000104017.84648.88021611003001.398

27、00.1980464100106518.73709.54981712003251.65520.2545474200109019.649310.25231813003501.93400.3208484300111520.583210.98831914003752.23460.3977494400114021.538911.75882015004002.55680.4860504500116522.516212.56442116004252.90070.5864514600119023.515213.40602217004503.26620.6999524700121524.535914.2844

28、2318004753.65350.8270534800124025.578215.20032419005004.06240.9687544900126526.642216.15452520005254.49301.1257555000129027.728017.14792621005655.04431.3508565100131528.835318.18112722005905.52291.5459575200134029.964419.25502823006156.02331.7588585300136531.115220.37042924006406.54531.9905595400139

29、032.287621.52813025006657.08912.2417605500141533.481722.7288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=2.17MPaDi2000mm；=163MPa；=1.0

30、0 （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(jiàn)：,所以罐體厚度滿足水壓試驗(yàn)時(shí)的強(qiáng)度4.4

31、選擇人孔并核算開(kāi)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(kāi)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,還要考慮人孔補(bǔ)強(qiáng),確定補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸,由于人孔的筒節(jié)不是

32、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(kāi)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(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)的面積A開(kāi)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)金屬截面積筒體多余金屬截面積A1筒體有效厚度：接

33、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)量，由 則可求得： 向上圓整后取標(biāo)準(zhǔn)圓筒長(zhǎng)

34、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 4712.1-2007 鞍座 A2600-S。4.6選擇液

35、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(jiàn)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 GB9