液氨貯罐的機(jī)械設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)（論文）題 目 液氨貯罐的機(jī)械設(shè)計(jì)_學(xué) 院 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院_專(zhuān) 業(yè) _化學(xué)工程與工藝_班級(jí)學(xué)號(hào) _0708010223_學(xué)生姓名 _龐宏偉_指導(dǎo)教師 _崔岳峰_二0一0 年 十二 月 三十 日設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目：液氨貯罐的機(jī)械設(shè)計(jì)二、已知工藝參數(shù)：1. 最高使用溫度502. 公稱(chēng)直徑=3000mm3. 筒體長(zhǎng)度（不含封頭）=5300mm三、具體內(nèi)容： 1. 筒體材料選擇2. 罐的結(jié)構(gòu)及尺寸3. 罐的制造施工（焊接，焊縫）4. 零部件型號(hào)及位置、接口5. 相關(guān)校核計(jì)算設(shè)計(jì)人：龐紅偉學(xué)號(hào)：0708010223下達(dá)時(shí)間：2010年11月19日完成時(shí)間：2010年12月30日目錄1 液

2、氨貯罐的設(shè)計(jì)背景12 容器的分類(lèi)及設(shè)備的選型22.1 容器的分類(lèi)22.2 設(shè)備的選型2 筒體的選型2 封頭的選型23 材料用鋼的選取43.1 容器用鋼43.2 附件用鋼44 工藝計(jì)算64.1 筒體壁厚的計(jì)算64.2 封頭壁厚的計(jì)算74.3 水壓試驗(yàn)74.4 支座8 支座的選取8 鞍座的計(jì)算8 安裝位置104.5 人孔11 人孔的選取11 人孔補(bǔ)強(qiáng)的確定124.6 選配工藝接管14 液氨進(jìn)料管14 液氨出料管14 排污管14 液面計(jì)接管15 放空接口管15 安全閥接口管155 參數(shù)校核165.1 筒體軸向應(yīng)力校核16 筒體軸向彎矩計(jì)算16 筒體軸向應(yīng)力計(jì)算175.2 筒體和封頭切向應(yīng)力校核195

3、.2.1 筒體切向應(yīng)力計(jì)算19 封頭切向應(yīng)力計(jì)算195.3 筒體環(huán)向應(yīng)力的計(jì)算和校核19 環(huán)向應(yīng)力的計(jì)算19 環(huán)向應(yīng)力的校核205.4 鞍座有效斷面平均壓力206 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表227 總結(jié)23參考文獻(xiàn)25液氨貯罐裝配圖261 液氨貯罐的設(shè)計(jì)背景液氨主要用于生產(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)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

4、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。化學(xué)工業(yè)和其它流程工業(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)化工工藝過(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)綜合考慮各個(gè)方面的因素，使之達(dá)到最優(yōu)。2 容器的分類(lèi)及設(shè)備的選型2.1 容器的分類(lèi)容器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(lèi)。按

5、承壓方式分類(lèi)，壓力容器可分為內(nèi)壓容器與外壓容器。內(nèi)壓容器又可按設(shè)計(jì)壓力大小分為四個(gè)壓力等級(jí)：低壓（代號(hào)L）容器 0.1MPap<1.6MPa；中壓（代號(hào)M）容器1.6MPap<10.0MPa；高壓（代號(hào)H）容器10MPap<100MPa；超高壓（代號(hào)U）容器p100MPa。外壓容器中，當(dāng)容器內(nèi)壓力小于一個(gè)絕對(duì)大氣壓（約0.1MPa）時(shí)又稱(chēng)為真空容器。根據(jù)壓力容器在生產(chǎn)工藝過(guò)程中的作用，可分為：反應(yīng)壓力容器（代號(hào)R）、換熱壓力容器(代號(hào)E)、分離壓力容器(代號(hào)S)、儲(chǔ)存壓力容器(代號(hào)C，其中球罐代號(hào)B)。按安裝方式分類(lèi)可分為固定式壓力容器和移動(dòng)式壓力容器。2.2 設(shè)備的選型 筒

6、體的選型在本設(shè)計(jì)中由于設(shè)計(jì)體積約為45m3且工作壓力=2.2MPa，可采用臥式圓筒形容器，方形和矩形容器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。 封頭的選型最常見(jiàn)的容器封頭包括半球形、橢圓形、碟形和無(wú)折邊球形等凸形封頭以及圓錐形、平板封頭等數(shù)種。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、直徑小時(shí)，整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量亦較大；碟形封頭雖然由于過(guò)渡段的存在降低了封頭的深度，方便了成型加工，但在三部分連接處，由于經(jīng)線曲率發(fā)生

7、突變，故受力情況不佳；橢圓封頭是由半個(gè)橢球面和一圓柱直邊段構(gòu)成，它吸取了半球形封頭受力好和碟形封頭深度淺的優(yōu)點(diǎn)。由于橢圓部分經(jīng)線曲率平滑連續(xù)，故封頭中的應(yīng)力分布比較均勻，它的結(jié)構(gòu)特性介于半球形和碟形封頭之間。是目前中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。同樣直徑和壓力的容器，平板封頭會(huì)厚度很大，材料耗費(fèi)過(guò)多而顯得十分笨重。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。3 材料用鋼的選取3.1 容器用鋼首先分析容器的制造與使用條件的特殊性。容器承受壓力或其他載荷，因此容器的材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。材料強(qiáng)度過(guò)低，勢(shì)必使容器過(guò)厚，但強(qiáng)度過(guò)高又將影響材料其他的力學(xué)性能和焊接性能；容器制造時(shí)多數(shù)需

8、用冷卷及熱沖壓成形工藝，為此材料應(yīng)具有良好的塑性，使冷卷及熱沖壓時(shí)不裂不斷；容器在結(jié)構(gòu)上不可能做到?jīng)]有任何小圓角或缺口，也不可能焊縫中無(wú)任何缺陷，如氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、甚至還有裂紋，這些都形成應(yīng)力集中。這就要求材料要具有良好的韌性，將不至因載荷突然波動(dòng)、沖擊、過(guò)載或低溫而造成斷裂；除極少數(shù)的鑄造及鑄造容器外，容器的制造均需要焊接，因此材料必須具有良好的可焊性。綜上所述，保證強(qiáng)度又要有良好的塑性、韌性和可焊性，以至低溫韌性，這是對(duì)壓力容器用鋼的基本要求。16MnR鋼是屈服強(qiáng)度345MPa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(-40)沖擊韌性。中溫（4

9、7以下）及低溫（-40以上）的機(jī)械性能均優(yōu)于Q235-A、15、20等碳素鋼，是使用十分成熟的鋼種。15MnVR鋼和18MnMoNbR鋼是屈服強(qiáng)度分別為390、440MPa級(jí)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16MnR鋼低，并且這兩類(lèi)鋼均較16MnR鋼昂貴。純液氨腐蝕性小,貯罐可選用一般鋼材，所以在此選擇16MnR鋼板作為制造筒體和封頭材料。3.2 附件用鋼 優(yōu)質(zhì)低碳鋼的含碳量小于0.3%，強(qiáng)度較低，塑性最好的一類(lèi)，冷沖壓和焊接性能好，適用于制作焊制的化工容器及負(fù)荷不大的機(jī)械零件。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。優(yōu)質(zhì)中碳鋼的碳含量在0.3%

10、0.6%之間，鋼的強(qiáng)度與塑性適中，可通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚慝@得優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，試用制作設(shè)備頂蓋等重要零件。鞍座必須具有足夠強(qiáng)度來(lái)支撐罐體，選用牌號(hào)為Q235-A·F普通碳素沸騰鋼。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。由于法蘭必須具有足夠大的強(qiáng)度和剛度，以滿(mǎn)足連接的條件，使之能夠密封良好，故選用Q235-A的普通碳素鋼，墊片采用石棉橡膠板。人孔部分，筒節(jié)和法蘭蓋采用16MnR，法蘭選用16Mn（鍛件），石棉橡膠板。4 工藝計(jì)算4.1 筒體壁厚的計(jì)算筒體設(shè)計(jì)厚度是計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和，用表示。理論計(jì)算厚度是為能安全承受設(shè)計(jì)壓力所需的最小理論

11、計(jì)算厚度。其公式分別為： （4.1） （4.2）式中 筒體的理論計(jì)算壁厚，mm； 筒體的計(jì)算壓力，MPa；筒體內(nèi)徑，mm；鋼板在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa；焊接接頭系數(shù)，其值小于或等于1。查液氨在50下的飽和蒸汽壓表，得=2.03MPa。裝有安全閥的容器，其設(shè)計(jì)壓力不得低于安全閥的開(kāi)啟壓力，所以容器的設(shè)計(jì)壓力可取=（1.051.1），即罐的設(shè)計(jì)壓力=1.1=2.2MPa。 由于液氨對(duì)金屬有一定的腐蝕，查筒體、封頭的腐蝕余量表，取筒體、封頭的腐蝕裕量=2mm。通過(guò)查壓力容器用低合金鋼鋼板的許用應(yīng)力表，計(jì)算并最終選取16MnR在50下的許用應(yīng)力為=163MPa。容器筒體的縱向焊接接頭和封頭基本采

12、用雙面焊的焊接接頭，所以取1.0或取0.85是最常見(jiàn)的，為方便計(jì)算，本設(shè)計(jì)取。由公式（4.1）得： 由公式（4.2）得： 由于鋼板厚度22.38mm屬于825范圍，查表8-11，取鋼板厚度負(fù)偏差圓整后，圓筒的名義厚度=+=22.31+0.8+=24mm。（其中為圓整值）4.2 封頭壁厚的計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，這種封頭由半個(gè)橢球和一段高為的圓柱形筒節(jié)構(gòu)成，封頭的曲面深度，與封頭公稱(chēng)直徑有關(guān)。由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)查得公式為： （4.3）該公式和同體的計(jì)算厚度公式幾乎一樣，說(shuō)明筒體采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其封頭厚度近似等于筒體厚度，這樣筒體和封頭可采用同樣厚度的鋼板來(lái)制造，故常選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭作為筒體

13、的封頭。根據(jù)公式（4.3），封頭設(shè)計(jì)壁厚： 查表得鋼板厚度負(fù)偏差=0.8mm，則封頭的名義壁厚，圓整后所以采用=24mm厚的16MnR鋼制作標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。4.3 水壓試驗(yàn)在壓力試驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)試驗(yàn)壓力下產(chǎn)生的筒體應(yīng)力進(jìn)行校核，即容器壁內(nèi)所產(chǎn)生的最大應(yīng)力不超過(guò)所用材料在試驗(yàn)溫度上屈服極限的90%（液壓試驗(yàn)）。即液壓試驗(yàn)時(shí)： （4.4）式中 薄膜應(yīng)力，MPa； 水壓時(shí)的試驗(yàn)壓力，MPa；有效厚度，mm；強(qiáng)度指標(biāo)，MPa。當(dāng)設(shè)計(jì)溫度小于200時(shí)，與接近，此項(xiàng)可忽略不計(jì)。故 壓力試驗(yàn)時(shí)的薄膜應(yīng)力 （4.5）有效厚度 故16MnR的強(qiáng)度指標(biāo)由普通低合金鋼板的許用應(yīng)力表查得：故所以滿(mǎn)足水壓試驗(yàn)要求。4.4

14、支座 支座的選取容器和設(shè)備的支座，是用來(lái)支撐其重量，并使其固定在一定的位置上。容器與設(shè)備的支座的結(jié)構(gòu)形式很多，根據(jù)容器與設(shè)備自身的型式，支座可分成兩大類(lèi)即臥式容器支座和立式容器支座。臥式容器支座有三種形式：鞍座、圈座和支腿。常見(jiàn)的臥式容器和大型臥式儲(chǔ)罐、換熱器等多采用鞍座，它是應(yīng)用得最為廣泛的一種臥式容器支座。故本設(shè)計(jì)中采用鞍座。鞍座標(biāo)準(zhǔn)分為輕型（A）和重型（B）兩大類(lèi)，根據(jù)底板上的螺栓孔形狀不同，又分為F型（固定）和S型（活動(dòng)），除螺栓孔外，F(xiàn)型與S型各部分的尺寸相同。在一臺(tái)容器上，F(xiàn)型和S型總是配對(duì)使用。而且輕型（A）試用的公稱(chēng)直徑為10004000mm。臥式容器由于溫度或載荷變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生

15、軸向的伸縮，因此容器兩端的支座不能都固定在基礎(chǔ)上，必須有一端能在基礎(chǔ)上滑動(dòng)，以免產(chǎn)生過(guò)大的附加應(yīng)力。而且在此設(shè)計(jì)中，貯罐體積和直徑小，故采用輕型（A）雙鞍座，一個(gè)F型，一個(gè)S型。 鞍座的計(jì)算首先估算計(jì)算鞍座的負(fù)荷。貯罐總質(zhì)量： （4.6）式中 筒體質(zhì)量，kg；封頭質(zhì)量，kg；液氨質(zhì)量，kg；附件質(zhì)量，kg。筒體質(zhì)量公稱(chēng)直徑，的筒節(jié)，查化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)附表4可得，每米質(zhì)量是。 （4.7）封頭質(zhì)量公稱(chēng)直徑,由封頭公稱(chēng)直徑與直邊高度表查得直邊高度=50mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其質(zhì)量。 （4.8）液氨質(zhì)量 （4.9）式中 裝量系數(shù)，取0.9；壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定：介質(zhì)為液化氣體的固定式壓力容器，

16、裝量系數(shù)一般取0.9。貯罐容積 (4.10)水的密度，于是附件質(zhì)量以人孔質(zhì)量約198kg，其他接口管、玻璃板液面計(jì)、法蘭、補(bǔ)強(qiáng)圈總重約230kg計(jì)，則由公式（4.5），則設(shè)備總質(zhì)量： =9487+3920+40535+428=54370kg 計(jì)算每個(gè)鞍座承受的負(fù)荷 查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)容器支座一章及附錄16，得下表表4.1 鞍座的形式形式代號(hào)試用公稱(chēng)直徑DN/mm結(jié)構(gòu)特征輕型A10004000焊制，120°包角，帶墊板，四至六筋表4.2 A型鞍座標(biāo)準(zhǔn)系列 （mm）公稱(chēng)直徑DN允許載荷/kN鞍座高度h底板腹板筋板墊板螺栓連接尺寸l1b112l3b2b33b44e 螺 孔d螺 紋M孔長(zhǎng)l3

17、0007862502180360141034131640610500106528M2460根據(jù)表中數(shù)據(jù)及鞍座選擇標(biāo)準(zhǔn)，由于每個(gè)鞍座承受約200負(fù)荷，故選用輕型（A）帶墊板包角為120°的鞍座,且鞍座質(zhì)量為405kg。選擇鞍座的標(biāo)準(zhǔn)分別為： JB/T 4712-92 鞍座A3000-FJB/T 4712-92 鞍座A3000-S安裝位置為了充分利用封頭對(duì)筒體鄰近部分的加強(qiáng)作用，應(yīng)盡可能將鞍座安放在靠近封頭的位置，即應(yīng)小于或等于0.5（是容器半徑）。貯罐總長(zhǎng)： （4.11）式中 鞍座離罐體一端的距離，；兩鞍座之間的距，。在本次設(shè)計(jì)中，取。即 已知參數(shù)，由公式（4.6）得：解得因此，應(yīng)將鞍

18、座安裝在離罐體一端的距離為處，且兩鞍座間的距離為.4.5 人孔 人孔的選取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。人孔主要由筒節(jié)、法蘭、法蘭蓋和手柄組成。一般人孔有兩個(gè)手柄。碳鋼人孔標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行HG2152495人孔標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)是HGJ-91管法蘭標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)儲(chǔ)罐是在設(shè)計(jì)溫度為50下及設(shè)計(jì)壓力為2.2 MPa 的條件下工作,人孔的標(biāo)準(zhǔn)按公稱(chēng)壓力為2.2 MPa等級(jí)選取，考慮到人孔蓋直徑較大較重,故選用水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔。頸的存在提高了法蘭剛性，同時(shí)由于頸的根部厚度比器壁厚，也降低了這里的彎曲應(yīng)力。法蘭與筒體聯(lián)接采用對(duì)接焊縫，比平焊法蘭中的填角焊縫強(qiáng)度好。所以對(duì)焊法蘭適用

19、于壓力、溫度較高和設(shè)備直徑較大的場(chǎng)合。人孔筒節(jié)軸線垂直安裝。公稱(chēng)直徑450mm，密封面為突面（RF）。表4.3 帶頸對(duì)焊法蘭人孔（突面）標(biāo)準(zhǔn)尺寸 (mm)公稱(chēng)壓力MPa公稱(chēng)直徑mmdw×SDD1dAH1H2d0突面2.54504801267060045038032021436水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔的標(biāo)記為:人孔R(shí)F（A.G） 450-2.5 HG21524-95 人孔補(bǔ)強(qiáng)的確定由于工藝或結(jié)構(gòu)的需要，容器上總是需要開(kāi)孔并安裝接管。例如人孔。容器開(kāi)孔以后，由于器壁金屬的連續(xù)性破壞會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況。為保證容器安全運(yùn)行，對(duì)開(kāi)孔必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右匝a(bǔ)強(qiáng)，以降低峰值應(yīng)力。這里采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)

20、強(qiáng)。由于人孔的筒節(jié)不是采用無(wú)縫鋼管制造，故不能直接選用補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)。人孔公稱(chēng)直徑，接管名義厚度，補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑，外徑。開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)有關(guān)計(jì)算參數(shù)如下： 開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)的面積開(kāi)孔直徑 (4.12) 補(bǔ)強(qiáng)的面積 （4.13）式中 在開(kāi)孔處殼體承受壓力所必需的最小的厚度， 。當(dāng)開(kāi)孔在筒體焊縫上，或者雖不在焊縫上但筒體的焊接接頭系數(shù)時(shí)，。 補(bǔ)強(qiáng)有效區(qū)的范圍有效寬度， （4.14） （4.15）取最大值。外側(cè)有效高度， （4.16）接管實(shí)際外伸長(zhǎng)度=取最小值。內(nèi)側(cè)有效高度，取二者中最小值。 有效區(qū)內(nèi)形成的截面面積筒體有效厚度：選擇與筒體相同材料()進(jìn)行補(bǔ)償，故，所以 (4.17) 接管多余的金屬截面積接管管壁的計(jì)算厚

21、度： (4.18) (4.19) 焊縫金屬截面面積 (4.20) 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 (4.21)由于，所以需要補(bǔ)強(qiáng)。 所需補(bǔ)強(qiáng)截面積 (4.22) 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度 (4.23)考慮鋼板負(fù)偏差并圓整，補(bǔ)強(qiáng)圈厚度，圓整后與筒體和封頭壁厚相同。所以補(bǔ)強(qiáng)時(shí)所用的材料與殼體材料相同，即選用。4.6 選配工藝接管鋼管分為有縫的焊接鋼管和熱軋或冷拔的無(wú)縫鋼管兩類(lèi)。有縫鋼管適用于輸送水、煤氣、空氣、取暖蒸汽等較低壓力的流體，它們的允許使用壓力不能大于0.6MPa。本設(shè)計(jì)選用Q235-A普通碳素鋼為各接管法蘭材料，10號(hào)優(yōu)質(zhì)碳鋼為接管材料。無(wú)縫鋼管廣泛用于壓力容器和化工設(shè)備中，因?yàn)楣ぷ鲏毫Τ^(guò)0.6MPa時(shí)，不允許使用

22、有縫鋼管。 液氨進(jìn)料管進(jìn)料管伸進(jìn)設(shè)備內(nèi)部并將管的一端切成450，為的是避免物料沿設(shè)備內(nèi)壁流動(dòng)以減少磨蝕和腐蝕及在短時(shí)間內(nèi)將物料注滿(mǎn)容器。取低合金無(wú)縫鋼管。配用具有突面密封帶頸對(duì)焊管法蘭，法蘭標(biāo)記為：HG 20595 法蘭 WN65-2.5 RF Q235-A，L=500mm 液氨出料管在化工生產(chǎn)中，需要將液體介質(zhì)運(yùn)送到與容器平行的或較高的設(shè)備中去，并且獲得純凈無(wú)雜質(zhì)的物料。故采用可拆的壓料管排料方式。取壓出管，深入到罐內(nèi)距離罐底100mm處，外套無(wú)縫鋼管，L=500mm，并且管壁加厚，具有補(bǔ)強(qiáng)作用。筒體的接口管法蘭采用管法蘭HG20595 法蘭WN40-2.5 RF Q235-A。與該法蘭相配

23、并焊接在壓出管的法蘭上，其連接尺寸和厚度與HG20595 法蘭WN40-2.5 RF Q235-A相同，但其內(nèi)徑為32mm。 排污管液氨介質(zhì)會(huì)腐蝕罐壁而出現(xiàn)沉淀，在清洗貯罐式，為了能夠?qū)U液及殘?jiān)耆懦A罐外，故需在筒體底部安設(shè)排污管一個(gè)。排污管規(guī)格為，管法蘭HG20595 法蘭WN40-2.5 RF Q235-A，L=200mm。 液面計(jì)接管液面計(jì)是用來(lái)觀察設(shè)備內(nèi)部液位變化的一種裝置，通過(guò)測(cè)量液位來(lái)確定容器中物料的量。由于本設(shè)計(jì)中壓力為2.2MPa，工作溫度為50，選用T型透光式玻璃板液面計(jì)兩組。液面計(jì)AT2.5-W-1450V，L=1450mm。與液面計(jì)相配的接口管取，管法蘭HG2059

24、5 法蘭WN15-2.5RF Q235-A 放空接口管為了在注入液體時(shí)，將容器內(nèi)的空氣排到罐體外以便能順利快速地注入，需安設(shè)一放空管。采用的無(wú)縫鋼管，管法蘭HG20595 法蘭WN40-2.5RF Q235-A，L=200mm。 安全閥接口管安全閥是通過(guò)閥的自動(dòng)開(kāi)啟排出氣體來(lái)降低容器內(nèi)過(guò)高的壓力。為了操作的安全，因此安設(shè)一安全閥。采用的無(wú)縫鋼管，管法蘭HG20595 法蘭WN40-2.5 RF Q235-A，L=200mm。以上接口管的選擇均不在需要補(bǔ)強(qiáng)的范圍內(nèi)，因此以上接管在筒體上的開(kāi)孔均不需要補(bǔ)強(qiáng)。以流體輸送用無(wú)縫鋼管（GB 816387）為參考標(biāo)準(zhǔn)。5 參數(shù)校核5.1 筒體軸向應(yīng)力校核5

25、.1.1 筒體軸向彎矩計(jì)算筒體中間處截面的彎矩 （5.1）式中 F鞍座反力（N）； Rm橢圓封頭外半徑（mm）； L兩封頭切線之間的距離（mm）； A鞍座位置（mm）； hi封頭短軸內(nèi)半徑（mm）。其中 （5.2）所以 支座處截面上的彎矩為 （5.3）故5.1.2 筒體軸向應(yīng)力計(jì)算由化工機(jī)械工程手冊(cè)（上卷）P11-99 表11.4-11 查得K1=K2=1.0。因?yàn)?，且ARm/2=762mm，故最大軸向應(yīng)力出現(xiàn)在跨中面，校核跨中面應(yīng)力。5由彎矩引起的軸向應(yīng)力圓筒中間截面上最高點(diǎn)處： （5.4）故 最低點(diǎn)處： 鞍座截面處最高點(diǎn)處：鞍座截面處最低點(diǎn)處：5有設(shè)計(jì)壓力引起的軸向應(yīng)力由 （5.5）所以

26、 5 軸向應(yīng)力組合與校核最大軸向拉應(yīng)力出現(xiàn)在筒體中間截面最低處，所以 （5.6）許用軸向拉壓應(yīng)力=163MPa，而，合格。最大軸向壓應(yīng)力出現(xiàn)在充滿(mǎn)水時(shí)，在筒體中間截面最高處，軸向許用應(yīng)力 （5.7）根據(jù)A值查外壓容器設(shè)計(jì)的材料溫度線圖得B=150MPa，取許用壓縮應(yīng)力，合格。5.2 筒體和封頭切向應(yīng)力校核因筒體被封頭加強(qiáng)，筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力分別按下列計(jì)算。5.2.1 筒體切向應(yīng)力計(jì)算由化工機(jī)械工程手冊(cè)（上卷，P11-100）查得K3=0.880，K4=0.401。所以 （5.8）5.2.2 封頭切向應(yīng)力計(jì)算（5.9）因，所以合格。5.3 筒體環(huán)向應(yīng)力的計(jì)算和校核5.3.1 環(huán)向應(yīng)力的計(jì)算

27、設(shè)墊片不起作用5 在鞍座處橫截面最低點(diǎn) （5.10）式中 b2筒體的有效寬度（mm）。由化工機(jī)械工程手冊(cè)（上卷，P11-101）查得，K5=0.7603，K6=0.0132。式中k=0.1，考慮容器焊在鞍座上 （5.11）式中 b鞍座軸向?qū)挾龋╩m）。所以 所以5鞍座邊角處軸向應(yīng)力因?yàn)?，?（5.12）所以 5.3.2 環(huán)向應(yīng)力的校核=163MPa，合格。1.25，合格。5.4 鞍座有效斷面平均壓力鞍座承受的水平分力 （5.13）由化工機(jī)械工程手冊(cè)（上卷，P11-103）查得，K9=0.204。所以，鞍座有效斷面平均應(yīng)力 （5.14）式中：鞍座的計(jì)算高度（mm）； 鞍座的腹板厚度（mm）。其中取鞍座實(shí)際高度（H=250mm）和中的最小值，即。腹板厚度。所以 應(yīng)力校核，式中，鞍座材料 Q235-A·F的許用應(yīng)力。6 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 表6.1 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 （mm）序號(hào)名稱(chēng)指標(biāo)材料1設(shè)計(jì)壓力2.2MPa2工作溫度503物料名稱(chēng)液氨4容積5筒體16MnR6封頭16MnR7鞍座JB/T4712-92鞍座A3000-FJB/T4712-92鞍座A3000-SQ235-A·F8人孔R(shí)F（A·G） 450-2.5組合件9補(bǔ)強(qiáng)圈16MnR10液面計(jì)接管 HG20595 法蘭WN15-2.5RF Q235-A101