_液氨储罐设计说明书[](修复的)

1、1/ 24目录目录一设计条件及设计任务.2二.压力容器种类的确定和材料的选用 .3三设计温度，A、B类焊接接头与设计压力的确定 .4四筒体和封头壳体厚度设计及其校核.5五. 封头的设计.10六. 零部件设计.11八. 焊接接头设计 .18九. 结束语.20十.参考文献.20 b.液氨储罐经常置于室外，罐内液氨的温度和压力直接受到大气温度的影响，在夏季储罐经常受太阳暴晒，液氨温度可达40C以上,随着气温的变化，储罐的操作压力也不断变化。但太原地区夏季最高气温也达不到50C，因此液氨储罐的操作温度可取50C。16MnR的使用温度为-20475C，设计压力p35MPa,对容器中的介质没有限制，是压力

2、容器专用钢。三 设计压力、A/B类焊接接头的设计及设计温度的确定1.设计温度的确定 根据液氨储罐工作温度为-2048C所以选择设 计温度2/ 24t=50C2壳体2.A/B类焊接接头的设计 封头与圆筒连接属A类焊缝，采用双面对接焊焊接接头形式。接头坡口设计形式为X形，局部无损检测，=0.85。3.设计压力的确定经查下表得50C下液氨饱和蒸汽压为1.925MPa，所以工作压力pW=1.9250.101)MPa=1.824MPa，设计压力为容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，而最高工作压力系指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表 压。装设安全阀的容器，考虑到安全阀开启动作的滞后，

3、容器不能 及时泄压，设计压力不得低于安全阀的开启压力，通常可取最高工作压力的1.051.10倍，所以设计压力P=2.0Mpa。并查得下表：焊接，在压力容器制造中使用十分广泛。焊条的选择：同种材料之间用E5016,例如筒体与封头的焊 接，不同中材料之间采用E403,如接管与法兰或与筒体的焊接。九结束语这次的课程设计是对大学以来已修学科过程装备基础方面内 容比较系统的实习，是在实践中考察我们学习和掌握能力的程度。 通过查阅各种相关书籍，通过对筒体和封头的厚度设计以及强度的 校核，开孔及补强的计算，从各种零部件的材料选取到可能引起的 突发因素等多角度考虑，我们建立了比较完善的安全3/ 24防范系统。

4、为 期两周的储罐的设计，从辅导课开始，我始终抱着检验自己、提高自己的目的和态度，以严谨着实的态度，在老师积极的带领指导下， 努力完成任务。从中，我收获了好多，课程内容的深度理解、实践 中的科学严谨作风的深刻认识与培养，同学之间互助合作带来的进在这里，谢谢一起走过来的同学们，谢谢刘老师！.十参考文献 ：1 刘俊明主编 课程设计指导书.太原:太原理工大学印刷厂，20182 朱孝钦主编 过程装备基础.北京：化学化工出版社，20083 谭天恩主编 化工原理.北京：化学化工出版社，20094 天津大学物理化学教研室 物理化学.北京：高等教育出版社，20085 陈钟秀等主编 化工热力学.北京：化学化工出版

5、社，2009一.设计条件及设计任务二.压力容器种类的确定和材料的选用三.设计温度和设计压力的确定四.筒体封头壳体厚度设计及其校核五.封头的设计六.零部件设计八.焊接接头设计九.结束语4/ 24十.参考文献5/ 2415M3液氨储罐设计说明书一、设计条件表序号工程数值单位备注1最高工作压力2.5MPa由介质温度确定2工作温度50C具体按储存形式定3公称容积15M34装量系数0.855工作介质液氨6使用地点太原市，室外管口条件：液氨进口管DN40;液氨出口管DN40;气氨出 口DN40;放空口DN25;排污口DN32。安全阀接口DN80;压力 表接口DN25.液位计接口人孔按需设置。一）设计任务：

6、综合运用所学的专业课知识，设计一个第二类压力容器中的中度危险性内压容器一一液氨储罐。二）设计思想：综合运用所学的专业课知识，以课程设计指导书为根，以过程装备基础为本，结合所学的专业课知识，对储罐进行设计。在设计过程中综合考虑了经济效益，适用性，安全可靠性。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准.6/ 24二 压力容器种类的确定及材料的选用1压力容器的类型化工设备的主体是压力容器，容器的强度决定着设备的 安全性，为了加强压力容器的安全监察，保护任命生命和财产的 安全，国家质量监督局颁布了?压力容器安全技术监察规程?这是 一部对压力容器安全技术监督提出基本要求的法规，压力容器设 计、安装、

7、使用、检验、修理和改造等单位必须遵守的法规，为 了有利于安全技术监督和管理，?压力容器安全技术监察规程?将 其管辖范围内的压力容器划分为三类，分别为第I类压力容器、 第H类压力容器和第皿类压力容器。本次设计压力容器中的介质为液态氨，属于中度危害，由指导书图1-1可知，应将其划分为第H类压力容器。2压力容器的用材及物料的物理特性、物料的储存方式a.纯液氨是腐蚀性小，储罐可选用一般钢材，但由于压力较 大，使用温度又在50摄氏度以下， 根据 课程设计指导书 中钢板 的使用条件， 应选用Q245F或Q345R可以考虑20R 16MnF这两种 钢种，如果纯粹从技术角度看，建议选用20R的低碳钢板，16M

8、nR的钢材价格虽比20F贵，但在制造方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济，所以在此选择16M nR钢板作为制造筒体和 封头材料。封头采用标准椭圆形封头，同样采用16MnR。b.液氨储罐经常置于室外，罐内液氨的温度和压力直接受到7/ 24大气温度的影响，在夏季储罐经常受太阳暴晒，液氨温度可达40C以上，随着气温的变化，储罐的操作压力也不断变化。但太原地区夏季最高气温也达不到50C，因此液氨储罐的操作温度可取50C。16MnR的使用温度为-20475C，设计压力p35MPa,对容器中的介质没有限制，是压力容器专用钢。8/ 24三 设计压力、A/B类焊接接头的设计及设计温度的确定1.设

9、计温度的确定 根据液氨储罐工作温度为-2048C所以选择设 计温度t=50C2壳体2.A/B类焊接接头的设计 封头与圆筒连接属A类焊缝，采用双面对 接焊焊接接头形式。接头坡口设计形式为X形，局部无损检测，=0.85。3.设计压力的确定经查下表得50C下液氨饱和蒸汽压为1.925MPa，所以工作压力PW=/(2X12.7=142.732 MPa cr=325mm总长L=5250+2X325=5900mm12/ 24建立力学模型，把上述计算所得的质量产生的重力，简化为沿容器轴线作用的分布载荷,13/ 24即左图 先求出A、B两点的支反力qL2a、正常操作时跨中截面处的弯矩qMig2q =- 2正常

10、操作时L，代入太原地区的g=9.79684m/s，得q=3398.14N/m，再代入求出的跨中截面处弯矩方程得M =115462.86N /mb、液压实验时跨中截面处的弯矩2液压实验时L，代入太原地区的9=9.7968/5，得q二22261.36N/m，再代入求出的跨中截面处弯矩方程得M 77656.0N /m。2.计算圆筒跨中截面的最大拉应力和最大压应力1）正常操作状态下最大拉应力由介质压力及弯矩引起，位于截面的最低点，其计式中：计算压力6 =2.0MPa有效厚度=佗7亦 圆筒跨中截面的最大弯矩M= 77656.0N/m公称直径D=1800mm由教材弯矩图可知最大弯矩在跨中截面处且Mmaxq

11、L40算公式为:入二貯 0.785D,14/ 24将以上数据代入公式得；-ax =73.27MPa最大压应力位于截面的最高点，其计算公式为：PcD M-min246e0.785D 乱带入具体数据得二min=68-462MPa0，说明整个跨中截面不会出现压应力。由钢板许用应力表可得16MnR的 J ?=170MPa，又因为0.85，所以二maxVZ。即正常操作时可以满足强度条件。2）液压实验状态下液压实验状态下最大应力由实验压力及弯矩引起，位于该截面的最低点，其计算公式为:fax_ PTDMT_ 4e0.785D2，带入具体数据得max=92.158MPao最大压应力在盛满液体而未升压时有最大值

12、，故压力实验时压应力的最大值公式为:MT:-Tmin2- -3.575MPa0.785D、eeo很明显Smin=92158E03s=0.85汉345汉0.9=263.925，所以液压实验也满足强度条件。3）稳定性判断A0.094R/由公式e确定计算系数ARo =P= 900.14mm = 0.90014m式中：圆筒外径2有效厚度 飞-C=佗7亦15/ 2416/ 24将以上数据代入公式得A = 6.531 10，根据圆筒的材料选择相应的系数B图，A值位于曲线的右方，则根据E =2 105MPa，查教材194页图14-5得B =85MPa。因为稳定许用压缩应力為B=85MPa,所以很明显maxD

13、min,min G cr艮卩圆筒符合强度条件。综合上面的强度条件和稳定性条件圆筒都符合，因此这个储 罐可以安全使用。六封头的设计标准椭圆形封头是中低压容器中经常采用的封头形式，其最新的标准为JB/T4746-2002该标准规定以内径为公称直径的标准椭圆 形封头（代号EHA的直边高度只与公称直径有关DN2000mm时，直边高度为40mm。由于所设计的筒体公称直径DN=1800mm,所以直边高度为25mm,又根据EHA椭圆形封头内表面积及容积查得：DN=2000mm23时，总深度H=475mm,内表面积A=3.6535m，容积V=0.8270m所以，封头设计为EHA1800X14-16MnR JB

14、/T4746-2002七零部件的设计1、开孔接管位置及其法兰设计17/ 24筒体顶部从左往右依次为液氨入口，液氨出口，气氨出口，放空口，压力表接口，安全阀接口，右侧为人孔，底部为排污管1）液氨入口及其法兰设计液氨入口接管距左侧筒体环焊缝的距离为500 mm2.5R=400）,伸处筒体长度为200 mm,深入筒体深度为1500mm,接管 总长为1670采用带颈对焊法兰，凹面密封FM）采用的压力等级为2.5MPa公称直径钢管外径法兰外径法兰厚度法兰高度40 mm45 mm150 mm18 mm45 mm2）液氨出口及其法兰设计距左侧液氨入口中心线的距离为255 mm,伸处筒体长度为200mm,接管

15、长度为1920 mm其接管数据如下：公称直径钢管外径壁厚40 mm45 mm4.0 mm采用带颈对焊法兰，凹面密封FM）采用的压力等级为2.5MPa同1）3）气氨出口及其法兰设计气氨出口距左侧液氨出口中心线的距离为255 mm,伸处筒体长度为200 mm,接管长度为169 mm其接管数据如下：公称直径钢管外径壁厚40 mm45 mm4.0 mm采用带颈对焊法兰，凹面密封FM）采用的压力等级为2.5MPa同1）18/ 244）放空口及其法兰设计放空口距左侧气氨出口中心线的距离为255 mm,伸处筒体长度为200mm,接管长度为174mm其接管数据如下：公称直径钢管外径壁厚25 mm32 mm3.

16、5 mm采用带颈对焊法兰，凹面密封FM）采用的压力等级为2.5MPa公称直径钢管外径法兰外径法兰厚度法兰高度25 mm32 mm115 mm18 mm40 mm5）安全阀接口及其法兰设计安全阀接口距左侧放空口中心线的距离为255 mm，伸处筒体长度为200 mm，接管长度为156mm其接管数据如下：公称直径钢管外径壁厚80 mm89 mm6.0 mm采用带颈对焊法兰，凹面密封FM）采用的压力等级为2.5MPa公称直径钢管外径法兰外径法兰厚度法兰高度80 mm89 mm200 mm24 mm58 mm6）压力表接口及其法兰设计压力计接口距左侧安全阀接口中心线的距离为255 mm，伸处筒体长度为2

17、00 mm，接管长度为174mm其接管数据如下：公称直径钢管外径壁厚25 mm32 mm3.5 mm采用带颈对焊法兰，凹面密封FM）采用的压力等级为2.5MPa公称直径钢管外径法兰外径法兰厚度法兰高度25 mm32 mm115 mm18 mm40 mm19/ 247）排污管接口及其法兰设计排污管接口距右侧封头边缘的距离为2425mm,伸出筒体长度为200 mm，接管长度为172mm其接管数据如下：公称直径钢管外径壁厚32 mm38 mm3.5 mm采用带颈对焊法兰，凹面密封FM）采用的压力等级为2.5MPa公称直径钢管外径法兰外径法兰厚度法兰高度32 mm38 mm140 mm18 mm42

18、mm2、人孔及其法兰设计人孔即检查孔。压力容器开设检查孔目的是为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹，变形，腐蚀等缺陷以及装拆设备的内 部零部件，一般设备的公称直径在900mm以下时可根据需要设置适 当数量的手孔，超过900mm时应开设人孔。人孔有圆形和长圆两种。人孔大小的设置原则是方便人的进出，因此，圆形人孔的公称直径 规定为400600mm,所以本次设计选择人孔公称直径为500 mm。人孔位置的确定：L, - Dn=500 12 1800 14二236.204mm；1:人孔的壁厚，4：人孔的公称直径，：筒体壁厚，Dn:筒 体公称直径人孔采用带颈对焊法兰，凹面密封FM）采用的压力等级为2.

19、5MPa人孔类型公称压力公称直径dwS带颈对焊法兰人孔2.5MPa500mm530X12查表可知回转盖20/ 24ABLH1H2d0405；200300280：12330材料选择:零件名称筒节法兰法兰盖垫片公称压力材料代号16Mn16MnR16Mn缠绕式垫片2.5MPa3、开孔补强结构设计89mm，所以进行补强 圈补强。容器设计压力2.0MPav6.4MPab容器设计温度-2045c容器钢材的标准抗拉强度下限壳体开孔处的名义厚度n4补强圈厚度10mm1-5n所以补强圈的设计标准可用JB/T 4736 -2002补强圈3）开孔补强计算由于人孔的筒节不是采用无缝钢管，故不能直接选用补强圈标准。本次

20、设计所选用的人孔筒节的公称直径为500mm，查回转盖带颈对焊法兰人孔尺寸表得dsS为530 12,H1=250mm。1）不计焊缝系数的筒体计算壁厚由21/ 24PcDir - Pc1得=10.65mm,补强的面积A=dS+2Set1-fi)其中d=500+1.3X2=502.6mmS=12.544A=12.544x502.6=6304.6 mm2fi=1)选择与筒体相同的材料进行补强。有效补强圈的面积为Ae=A1+A2+A3 4 5B=2d=2x502.6=1005.2mmA1=Bd)Se-S )2SeSe S )1f1)=80.416 mmA2=2h1Set St)f1+2h2SetC2)f

21、1h1=5=1502.6x12=77.66 h2=0A2=2h1Set St)f1+2h2SetC2)f12=590.216 mm2A3100 mm密度跟黏度也随之变化，其他液位计均不符合要求，故选用此液位 计。2Ae=A1+A2+A3=778.632 mm所以840530)S=6304.6778.632=5533.9685=18.09mm考虑到钢板负偏差并圆整，实取补强厚度18mm,补强材料与壳体材料相同3液位计及其法兰选择此容器选用磁性液位计，因为储罐介质温度在太原地区随季 节温度的变化而变化，最低温度可为-20C，最高温度可达到50C,22/ 24由液氨的装填系数为0.85，经计算可得最

22、高液面距离筒体中心线的距离为526.6mm液位计必须安装在最高液面以上的位置， 则液位计安装在距离筒体中心线700mm处，选用的公称压力为2.5MPa, L=1400mm查表可知:公称直径外径厚度25mm32 mm3.5 mm法兰采用16Mnn，查表可知:公称直径法兰外径法兰厚度法兰高度法兰重量钢管外径25 mm115 mm18 mm42 mm2.05kg32 mm法兰垫片采用石墨复合垫片，16个螺栓16个垫圈4支座设计本次设计为卧式容器，所以采用鞍式支座。鞍式支座分为轻型（代号为A和重型（代号为B，对于一般直径在1000 mm以上的容器，选用轻型鞍座就可满足要求，鞍座与基础的安装形式有 固定

23、式代号F）和滑动式代号S）两种，一般为满足容器的热胀 冷缩的位移要求，固定式和滑动式应配对使用。故设计中选用轻型鞍座，米用固定式和滑动式支座中心与环焊缝的距离为1040 mm筒体的公称直径为1800 mm查表可知:公称 直mm鞍座 高mm底座mm腹板52筋板m|1b151I3b2b35318002501280 2201210295|1902608垫板mm螺栓间距|2鞍座质量kg弧长b453e210043010801120160制作为S型和F型23/ 24八焊接接头设计1）回转壳体的焊接结构设计回转壳体的拼接接头必须采用对接接头，壳体上的所有纵向及环向接头，凸形接头上的拼接接头，即A，B类接头，是容器要求最高的焊缝，对容器的安全至关重要，必须采用对接焊，不允许采用搭接焊.对接焊易于焊透，质量容易保证，易于作无 损检测，可获得最好的焊接接头质量。2）接管与壳体的焊接结构设计接管与壳体及补强圈之间的焊接一般只能采用角焊和搭焊, 具体的焊接结构还与对容器的强度与安全的要求有关，涉及到 是否开坡口，单面焊与双面焊，焊透与否等问题。1.无补强圈接管的焊接结构中低压容器不需另作补