臥式儲罐設(shè)計(jì)

1、摘要關(guān)鍵詞： 第一章 緒論1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)：針對化工廠中常見的液氨儲罐，完成主體設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備的選型設(shè)計(jì)，繪制總裝配圖，并便攜設(shè)計(jì)說明書。1.2設(shè)計(jì)思想：綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)課程知識，本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，對儲罐進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性，安全可靠性。各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)，這樣設(shè)計(jì)有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，綜合的進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)：容器的設(shè)計(jì)一般由筒體,封頭，法蘭，支座，接管等組成。常，低壓化工設(shè)備通用零部件大都有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)師可直接選用。本設(shè)計(jì)書主要介紹了液罐的筒體，封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算，低壓通用零部件的選用。各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都正確

2、參考了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國家使用標(biāo)準(zhǔn)，這樣讓設(shè)計(jì)有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，合理的進(jìn)行設(shè)計(jì)。第二章 材料及結(jié)構(gòu)的選擇與論證2.1材料選擇純液氨腐蝕性小,貯罐可選用一般鋼材,但由于壓力較大,可以考慮20R、16MnR.這兩種鋼種。如果純粹從技術(shù)角度看，建議選用20R類的低碳鋼板， 16MnR鋼板的價格雖比20R貴，但在制造費(fèi)用方面，同等重量設(shè)備的計(jì)價，16MnR鋼板為比較經(jīng)濟(jì)。所以在此選擇16MnR鋼板作為制造筒體和封頭材料。2.2結(jié)構(gòu)選擇與論證2.2.1 封頭的選擇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(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

3、，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容器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?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)多于兩個時，各支承平面的影響如容器

4、簡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剛性等等，均會影響支座反力的分市。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(yùn)行安全帶來不利的影響。所以一臺臥式容器支座一般情況不宜多于二個。圈座一般對于大直徑薄壁容器和真空操作的容器。腿式支座簡稱支腿，因這種支座在與容器殼壁連接處會造成嚴(yán)重的局部應(yīng)力，故只適合用于小型設(shè)備（DN1600，L5m）。綜上考慮在此選擇雙個鞍式支座作為儲罐的支座。2.3法蘭型式法蘭連接主要優(yōu)點(diǎn)是密封可靠、強(qiáng)度足夠及應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是不能快速拆卸、制造成本較高。壓力容器法蘭分平焊法蘭與

5、對焊法蘭。平焊法蘭又分為甲型與乙型兩種。甲型平焊法蘭有PN0.25 MPa 0.6 MPa 1.0 MPa1.6 MPa，在較小范圍內(nèi)（DN300 mm -2000 mm）適用溫度范圍為-20-30。乙型平焊法蘭用于PN0.25 MPa-1.6 MPa壓力等級中較大的直徑范圍，適用的全部直徑范圍為DN300 mm -3000 mm，適用溫度范圍為-20-350。 對焊法蘭具有厚度更大的頸，進(jìn)一步增大了剛性。用于更高壓力的范圍（PN0.6 MPa-6.4MPa）適用溫度范圍為-20-45。法蘭設(shè)計(jì)優(yōu)化原則：法蘭設(shè)計(jì)應(yīng)使各項(xiàng)應(yīng)力分別接近材料許用應(yīng)力值，即結(jié)構(gòu)材料在各個方向的強(qiáng)度都得到較充分的發(fā)揮。

6、法蘭設(shè)計(jì)時，須注意以下二點(diǎn)：管法蘭鋼制管法蘭、墊片、緊固件設(shè)計(jì)參照HG20592HG20635的規(guī)定。2.4液面計(jì)的選擇液面計(jì)是用以指示容器內(nèi)物料液面的裝置，其類型很多，大體上可分為四類，有玻璃板液面計(jì)、玻璃管液面計(jì)、浮子液面計(jì)和浮標(biāo)液面計(jì)。在中低壓容器中常用前兩種。玻璃板液面計(jì)有透光式和反射式兩種結(jié)構(gòu)，其適用溫度一般在0250。但透光式適用工作壓力較反射式高。玻璃管液面計(jì)適用工作壓力小于1.6MPa，介質(zhì)溫度在0250的范圍。液面計(jì)與容器的連接型式有法蘭連接、頸部連接及嵌入連接，分別用于不同型式的液面計(jì)。液面計(jì)的選用2.4.1玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì)均適用于物料內(nèi)沒有結(jié)晶等堵塞固體的場合。

7、板式液面計(jì)承壓能力強(qiáng)，但是比較笨重、成本較高。2.4.2玻璃板液面計(jì)一般選易觀察的透光式，只有當(dāng)物料很干凈時才選反射式。2.4.3當(dāng)容器高度大于3m時，玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì)的液面觀察效果受到限制，應(yīng)改用其它適用的液面計(jì)。液氨為較干凈的物料，易透光，不會出現(xiàn)嚴(yán)重的堵塞現(xiàn)象所以在此選用玻璃管液面計(jì)。第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1壁厚的確定根據(jù)壁厚公式在設(shè)計(jì)溫度下，液氨的飽和壓力為0.3Mpa（絕對壓力），因此除灌裝有點(diǎn)放空口，故取設(shè)計(jì)及計(jì)算壓力為Pc=1.3，容器的內(nèi)徑Di=1000mm,在設(shè)計(jì)溫度下，材料的許用應(yīng)力為=137 通體材料在試驗(yàn)溫度下的屈服強(qiáng)度為，采用雙面焊對接接頭，100%無損建材焊

8、接接頭系數(shù)液氨為輕微腐蝕性，腐蝕裕量由筒體封頭腐蝕裕量表查取C2=2mm(C21mm)涉及厚度為根據(jù),由鋼板厚度負(fù)偏差得：C1=0.25mm該值小于名義厚度得6%，所以鋼板厚度負(fù)偏差不可省略故取名義厚度圓整為5mm確定選用壁厚為5mm得06Gr19Ni10高合金鋼板制作罐體3.2封頭厚度設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭圖3-1 橢圓形封頭3.2.1計(jì)算封頭厚度根據(jù)公式焊接接頭系數(shù)取=1，鋼板最大寬度為3m,而此儲罐直徑為1m,取封頭需將鋼板焊接后沖壓成型于是封頭厚度取C=C1+C2=0.25+2=2.25mm故+C=1.1+2.25=3.35mm圓整后取確定選用=5mm厚的06Gr19Ni10制作封頭3.

9、2.2水壓試驗(yàn)及強(qiáng)度校核先按公式確定水壓試驗(yàn)時的壓力為PT=1.25P=1.250.3=0.375Mpa查表得： 根據(jù)式; 則而 因?yàn)樗运畨簩?shí)驗(yàn)強(qiáng)度足夠3.3儲罐零部件的選取3.3.1儲罐支座此容器為臥式儲罐壓力容器，可以選用鞍式支座首先粗略計(jì)算鞍座的負(fù)荷儲罐總質(zhì)量mM=m1+m2+m3+m4m1-罐體質(zhì)量m2-封頭質(zhì)量m3-液氨質(zhì)量m4-附件質(zhì)量3.3.2 罐體質(zhì)量 =5mm L=1200的筒節(jié)3.3.3封頭質(zhì)量公稱直徑DN=1000mm 壁厚,選用直邊高度為h=75mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，深入高度H=325mm 容積0.2545m3其質(zhì)量 所以m2=2=263.5=127kg3.3.4液氨質(zhì)量 裝量系數(shù)液氨密度V容器體積裝量系數(shù)取=0.977儲罐容積V=2V封+V筒液氨-20的密度為665kg/ m3則容積質(zhì)量m33.3.5附件質(zhì)量無人孔 手孔 其它接管質(zhì)量按100kg計(jì)則儲罐總質(zhì)量m每個鞍座只承受14.4KN的負(fù)荷根據(jù)鞍座負(fù)荷，選擇鞍座，可以選擇輕型帶墊板，包角為120的鞍座鞍座形式為JB/T4712-92 鞍座 BI1020-FJB/T4712-92 鞍座 BI1000-F符號說明C1 鋼板負(fù)偏差mm 焊接接頭系數(shù) P 設(shè)計(jì)壓力Mpa 體積m3Pw 工作壓力 Mpa 密度g/cm3 圓筒材料在試驗(yàn)溫度下的屈服強(qiáng)度Mpa 筒體設(shè)計(jì)厚度mm 圓筒材料在試驗(yàn)溫度