液氨儲罐設計

1、化工設備機械基礎課程設計化工設備機械基礎課程設計 液氨儲罐設計液氨儲罐設計 17小組小組化工化工12-2班班 化工化工12-3 化工化工12-1班班化工化工12-3班班 課程設計說明書 設計目的：應用化工設備機械基礎所學相關知識，利用化設計目的：應用化工設備機械基礎所學相關知識，利用化機課程設計這一有效途徑，將化學工藝專業(yè)所學相關知識有機機課程設計這一有效途徑，將化學工藝專業(yè)所學相關知識有機的結合起來，鞏固并升華所學化工設備機械基礎基本知識的結合起來，鞏固并升華所學化工設備機械基礎基本知識和基本理論。和基本理論。 設計要求：設計時要有比較詳盡的設計過程及步驟，并將其編設計要求：設計時要有比較詳

2、盡的設計過程及步驟，并將其編輯為一份內容比較規(guī)范詳細的設計說明書。主要內容包括如下輯為一份內容比較規(guī)范詳細的設計說明書。主要內容包括如下幾項：幾項： 一、封面一、封面 二、前言二、前言 三、各部分的結構尺寸的確定和設計計算三、各部分的結構尺寸的確定和設計計算 四、設計小結四、設計小結 五、參考文獻五、參考文獻 與此同時，還應附有一份結構圖紙一張，手繪。與此同時，還應附有一份結構圖紙一張，手繪。 要求要求：容積：容積16m3。 本儲罐最高工作溫度為本儲罐最高工作溫度為40，此時氨的飽和蒸汽壓，此時氨的飽和蒸汽壓1.55Mpa。 設計內容：設計內容：材料，罐體的規(guī)格（內徑、長度），形狀（臥式、立材

3、料，罐體的規(guī)格（內徑、長度），形狀（臥式、立式），罐體厚度，封頭形狀及厚度，支座的選擇，人孔及接管，開孔式），罐體厚度，封頭形狀及厚度，支座的選擇，人孔及接管，開孔補強，設備裝配圖（補強，設備裝配圖（A2）。）。本章符號說明本章符號說明英文字母英文字母a容器的設計壽命容器的設計壽命,年年;Di貯罐內徑，貯罐內徑，mm;t鋼板的許用應力鋼板的許用應力 MPaP液氨的飽和蒸汽壓液氨的飽和蒸汽壓 MPaC1鋼板厚度負偏差鋼板厚度負偏差, mm;C2介質的腐蝕裕量介質的腐蝕裕量,mm;希臘字母希臘字母罐體計算厚度罐體計算厚度, mm;d罐體設計厚度罐體設計厚度, mm;n罐體的名義厚度罐體的名義厚度,

4、 mm;e罐體的有效厚度罐體的有效厚度, mm;圓整值圓整值 mm腐蝕速率腐蝕速率 （mma）f焊接接頭系數焊接接頭系數一、一、 確定容器的材質確定容器的材質 根據液氨貯罐的工作根據液氨貯罐的工作壓力、工作溫度和介質的壓力、工作溫度和介質的性質可知該設備為一中壓性質可知該設備為一中壓常溫設備，介質對碳鋼的常溫設備，介質對碳鋼的腐蝕作用很小。腐蝕作用很小。 16MnR的機械加工性的機械加工性能、強度和塑性指標都比能、強度和塑性指標都比較好，綜合金屬的強度、較好，綜合金屬的強度、剛度、溫度、抗腐蝕能力剛度、溫度、抗腐蝕能力等方面考慮，選用等方面考慮，選用16MnR制作罐體和封頭。制作罐體和封頭。二

5、、二、 確定罐體的形狀及內徑確定罐體的形狀及內徑(1)由于此容器為液氨貯存性容器，所以此由于此容器為液氨貯存性容器，所以此容器選用罐身為圓筒形，兩端均用標準橢容器選用罐身為圓筒形，兩端均用標準橢圓形封頭的立式（臥式）容器。圓形封頭的立式（臥式）容器。（2）內徑和圓筒長度）內徑和圓筒長度L的計算的計算取取Di=2000,2200，2300經計算，經計算，Di=2200時，時，L=3401mm,此時此時Di/L最接近于最接近于0.618所以次容器的罐身的長度所以次容器的罐身的長度L=3401mm，公，公稱直徑稱直徑Di=2200mm2n42V-VLDi三、罐體壁厚設計三、罐體壁厚設計 （1）計算厚

6、度）計算厚度= pDtiC2P =mm4 .106 . 11170222006 . 1（2）設計壁厚）設計壁厚d = +C2 C2-腐蝕余量腐蝕余量 ， 取取C2=1.0mm得設計厚度得設計厚度d = 11.4mm cticPDP2（3）名義厚度）名義厚度 n=+C1+ C2+所以所以n=+C1+C2+ =10.4+0.8+1.0+=14mm取取C10.8mm（見表（見表8-11），圓整后取），圓整后取n14mm厚的厚的16MnR鋼板制作罐體。鋼板制作罐體。（4）有效厚度）有效厚度e=+=n-C1- C2所以所以e=(14.0-0.8-1.0)mm =12.2 mm臥式容器臥式容器C2=2.0

7、mm設計厚度為設計厚度為12.4mm名義厚度不變名義厚度不變有效厚度為有效厚度為11.2mm四、封頭壁厚的設計（標準橢圓形封頭）四、封頭壁厚的設計（標準橢圓形封頭） 1、設計壁厚、設計壁厚d按按(8-8)式計算：式計算：d = +C2 PDPtic5 . 02 = +1.0=11.4 6 . 15 . 00 . 1170222006 . 1 考慮鋼板厚度負偏差及沖壓減考慮鋼板厚度負偏差及沖壓減薄量，圓整后取薄量，圓整后取n14mm厚厚的的16MnR鋼板制作封頭。鋼板制作封頭。2、校核罐體與封頭水壓試驗強度、校核罐體與封頭水壓試驗強度 ：式中：式中： PT=1.25p=1.251.62.0Mpa

8、e=n-C=12-1.8=10.2mm s=345 MPa t= =216.69Mpa 2 .102)2 .102200(0 . 2 水壓試驗滿足強度要求。水壓試驗滿足強度要求。 臥式容器為臥式容器為12.4mm臥式容器為臥式容器為197.43MPa（一）、（一）、 結構，形式與尺寸結構，形式與尺寸首先粗略計算支座負荷。首先粗略計算支座負荷。貯罐總質量：貯罐總質量：m=m1+m2+m3+m4 式中式中 m1-罐體質量；罐體質量； m2-封頭質量；封頭質量； m3-液氨質量；液氨質量； m4-附件質量。附件質量。1、罐體質量、罐體質量m1 DN=2200mm，dn=14mm的筒節(jié)，每米的筒節(jié)，每

9、米質量為質量為q1=714Kg/m 故故 m1=q1L=7143.401 2428(Kg) 2、封頭質量、封頭質量m2 （查附錄）質量為（查附錄）質量為q2=616Kg/m，故，故 m2=2q2=26161232 (Kg) 3、液氨的質量、液氨的質量m3 M3=V式中式中 V-貯罐容積貯罐容積16.0 m3，-氨的密度為氨的密度為665Kgm3 m30.916665=9576Kg 4、附件質量、附件質量m4人孔約重人孔約重200Kg，其它接管的總和，其它接管的總和按按300Kg計，故計，故 m4=500Kg 設備總重量設備總重量 m=m1+m2+m3+m4=2428+1232+9576+500

10、=13736kg13.7t （二）、耳式支座的選用（二）、耳式支座的選用利用公式利用公式 3010)(4 nDGeSePhknGegmQ23.651025113)1391100006009 .30287(431100008 . 9137363 =Q=150KN所以選擇此支座是沒有問題的。所以選擇此支座是沒有問題的。（一）、（一）、 結構，形式與尺寸結構，形式與尺寸首先粗略計算支座負荷。首先粗略計算支座負荷。貯罐總質量：貯罐總質量：m=m1+m2+m3+m4 式中式中 m1-罐體質量；罐體質量； m2-封頭質量；封頭質量； m3-液氨質量；液氨質量； m4-附件質量。附件質量。1、罐體質量、罐體

11、質量m1 DN=2200mm，dn=14mm的筒節(jié)，每米的筒節(jié)，每米質量為質量為q1=714Kg/m 故故 m1=q1L=7143.401 2428(Kg) 2、封頭質量、封頭質量m2 （查附錄）質量為（查附錄）質量為q2=616Kg/m，故，故 m2=2q2=26161232 (Kg) 3、液氨的質量、液氨的質量m3 M3=V式中式中 V-貯罐容積貯罐容積16.0 m3，-氨的密度為氨的密度為665Kgm3 m30.916665=9576Kg 4、附件質量、附件質量m4人孔約重人孔約重200Kg，其它接管的總和，其它接管的總和按按300Kg計，故計，故 m4=500Kg 設備總重量設備總重量

12、 m=m1+m2+m3+m4=2428+1232+9576+500=13736kg13.7t （二）、鞍式支座的選用（二）、鞍式支座的選用每個鞍座承受的負荷為每個鞍座承受的負荷為根據鞍座承受的負荷，查表根據鞍座承受的負荷，查表(化工設備機械基礎，化學工化工設備機械基礎，化學工業(yè)出版社附錄，查得業(yè)出版社附錄，查得JB4712-92鞍座結構尺寸如下：鞍座結構尺寸如下：JB/T4712-92鞍座鞍座 Q235-AR 數量：數量：2 單重單重740 總重總重1480kN068.6829.8113877.3142WgF 根根據貯罐是在常溫及最高工作壓力為據貯罐是在常溫及最高工作壓力為16MPa的條件下工

13、作，的條件下工作，人孔標準應按公稱壓人孔標準應按公稱壓力為力為1.6MPa的等級選取的等級選取。從人孔類型系列標準。從人孔類型系列標準可知，公稱壓力為可知，公稱壓力為1.6MPa的人孔類型很多。本的人孔類型很多。本設計考慮人孔蓋直徑較大較重，故選用水平吊設計考慮人孔蓋直徑較大較重，故選用水平吊蓋人孔。該人孔結構中有吊鉤和銷軸，檢修時蓋人孔。該人孔結構中有吊鉤和銷軸，檢修時只須松開螺栓將蓋板繞銷軸旋轉一個角度，由只須松開螺栓將蓋板繞銷軸旋轉一個角度，由吊鉤吊住，不必將蓋板取下。吊鉤吊住，不必將蓋板取下。 該人孔標記為：該人孔標記為： HG21523-95 人孔人孔RF （AG）450-1.6 其

14、中其中RF指突面密封，指突面密封，指接指接管與法蘭的材料為管與法蘭的材料為20R，AG是指用普通石棉是指用普通石棉橡膠板墊片，橡膠板墊片，450-1.6是指公稱直徑為是指公稱直徑為450mm、公稱壓力為公稱壓力為1.6 Mpa。 七、人孔補強的確定七、人孔補強的確定 補強圈尺寸確定如下：補強圈尺寸確定如下：補強圈內徑補強圈內徑=450mm，外徑，外徑=760mm，圓整后取圓整后取,補強材料與殼體材料相同為補強材料與殼體材料相同為16MnR。八、液面計尺寸確定八、液面計尺寸確定選擇玻璃管液面計選擇玻璃管液面計（HG21592-95),選擇材料如下，玻璃選擇材料如下，玻璃管液面計選用表，液面計標記

15、為管液面計選用表，液面計標記為AG1.6-I W-1400本貯罐設有以下接口管：本貯罐設有以下接口管：1、液氨進料管：采用、液氨進料管：采用f573.5mm無縫鋼管無縫鋼管 2、液氨出料管：、液氨出料管： 采用法蘭套在接口管采用法蘭套在接口管f573.5mm內。內。3、液面計接管：接管尺寸為、液面計接管：接管尺寸為f183mm，管法蘭為，管法蘭為HG20592 法法蘭蘭SO15-1.6 RF 16MnR。 4、放空管接管：、放空管接管： 采用采用f453.5mm無縫鋼無縫鋼管，法蘭管，法蘭HG20592 法蘭法蘭SO32-1.6 RF 16MnR。 本貯罐設有以下接口管：本貯罐設有以下接口管：

16、1、液氨進料管：采用、液氨進料管：采用1086mm的無縫鋼管，的無縫鋼管，鋼管一端切成鋼管一端切成45。配用突面板式平焊法蘭。配用突面板式平焊法蘭 HG 20593法蘭法蘭 PL 100-1.6 RF 16MnR,不需補強不需補強2、液氨出料管：、液氨出料管： 采用可拆的壓出管采用可拆的壓出管764mm，將它用，將它用法蘭固定在接口管法蘭固定在接口管894mm內。內。3、排污管：管子規(guī)格：、排污管：管子規(guī)格：894mm，管，管端焊有一與截止閥端焊有一與截止閥J41W-16相配的管法相配的管法蘭蘭HG 20593法蘭法蘭 PL 80-1.6 RF 16MnR 4、安全閥接口管：、安全閥接口管：

17、采用采用573.5mm無縫鋼無縫鋼管，采用管，采用HG20593 法蘭法蘭 PL 50-1.6 RF 16MnR。 5、液面計接口管：采用透光式玻璃管液面計、液面計接口管：采用透光式玻璃管液面計AG 1.6-IW-1400 兩支。與液面計相配的接管尺寸為兩支。與液面計相配的接管尺寸為142mm, 與液面計接口管相配的法蘭型號為與液面計接口管相配的法蘭型號為 HG 20593-97 法蘭法蘭 PL10-1.6 RF 16MnR。6、放空管接管口：、放空管接管口： 為了在注入液體時，將容器內的空氣排為了在注入液體時，將容器內的空氣排到罐體外以便能順利快速地注入，需安設到罐體外以便能順利快速地注入，需安設一放空管。采用一放空管。采用323.5mm無縫鋼管，采無縫鋼管，采用用HG20593 法蘭法蘭 PL30-1.6 RF 16MnR。參考文獻參考文獻 化工機械設備基礎，董大勤，化學工業(yè)出版社化工機械設備基礎，董大勤，化學工業(yè)出版社化工容器及設備簡明設計手冊，賀匡國主編化工容器及設備簡明設計手冊，賀匡國主編化工機械基礎，陳國桓，化學工業(yè)出版社化工機械基礎，陳國桓，化學工業(yè)出版社壓力容器設計手冊，董大勤，袁鳳隱編壓力容器設計手冊，董大勤，袁鳳隱編