10立方米液氨压力容器储罐设计说明书

目录第一章工艺设计1.任1务书***1.储2量****.备3的选型及轮廓尺寸*第二章机械设计.结1构设计2.1筒.体1及封头设计材料的选择****筒体壁厚的设计计算封头壁厚的设计计算接.管2及接管法兰设计接管尺寸选择***管口表及连接标准*接管法兰的选择*紧固件的选择**2.1人.孔3的结构设计密封面的选择*人孔的设计****2.核1算.开4孔补强*2.1支.座5的设计支座的选择****支座的位置****1液.面6计及安全阀选择1总.体7布局1焊.接8接头设计强2度校核小结课程设计任务书1.设计目的：设计目的使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。掌握工程图纸的计算机绘图。.设计内容）设备工艺、结构设计；）设备强度计算与校核；）技术条件编制；）绘制设备总装配图；）编制设计说明书。3.设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实物样品等〕：）设计说明书：主要内容包括：封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等；）总装配图设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸采用计算机绪论1、任务说明设计一个容积为m3的液液氨储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计，然后采用 6 对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。2、液氨的性质分子式： 气氨相对密度（空气 ：）0.5分子量:704液氨相对密度（水：）0.602824（25℃）液氨，又称为无水氨，是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料应用广泛，为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。液氨在工业上应用广泛，而且具有腐蚀性，且容易挥发，所以其化学事故发生率相当高。为无色液体，有强烈刺激性气味，极易气化为气氨。密度0.67c沸点为-33.5℃,低于一77.7℃可成为具有臭味的无色结晶。液氨为第2.3类有毒气体设计参数的确定表1：设计参数表序号项 目数 值单位备 注名称液氨储罐用途液氨储存最高工作压力由介质温度确定工作温度〜℃公称容积（）工作压力波动情况可不考虑装量系数（P工作介质液氨（中度危害）使用地点太原市室外第一章工艺设计存1储量盛装液化气体的压力容器设计存储量w=WPt式中：储存量，式中：储存量，小一一装载系数；——压力容器容积;设计温度下的饱和溶液的密度，t/m3；根据设计条件w=6Vp0.85x10X0.5631=4.78551t1.设2备的选型及轮廓尺寸粗略计算内径：工D2L=10m34i一般LD=3—6，取LD=3得D二1619mm，圆整得：D:1600mmii选用 椭圆封头，那么 封头公称直径选取 ，那么此时的总体积为 8由于误差较大，所以将筒体长调整为,体积变为了与封头 K故，筒体公称直径与封头的工程直径选定为D=1600mm筒体长选i定为L=4500mm所以计算容积为3,工作容积：义第二章机械设计,.1结构设计,.1筒.体1及封头设计①材料的选择纯液氨是中度危害性的介质，具有腐蚀性,又因为使用温度为TOC\o"1-5"\h\z-20〜50C，根据《课程设计指导书》中钢板的使用条件，选用 。②筒体壁厚设计计算I设计压力液氨储罐的工作温度℃——0,故选取设计温度 5,由《课程设计指导书》查的，该温度下的绝对饱和蒸汽压为2.03。0在本次设计中的液氨储罐上装有安全阀，通常认为设计压力为工作压力的 一一1.1倍，所以设计压力为 工程压力取 。压力容器类别确定一、划分总原则综合考虑压力容器中介质的危害程度、容器所受的压力的高低和容器容积的大小来确定容器的危险程度。二、介质的危险程度及分组压力容器的介质分为以下两组，包括气体、液化气体以及最高温度高于或等于标准沸点的液体：第一组介质，毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。第二组介质，除第一组以外的介质由于该储罐为中压（ ）介质为液氨，液氨属于易爆介质，属于第一组介质，查压力容器的分类图II液柱静压力液氨的密度为3,筒体公称直径为 0则根据公式p=pgD可得P静=0.008836MPa静 i 静III计算压力Pc因为P静Y5%，所以液柱静压力可忽略不计，则计算压力等于设P计压力。IV设计温度下材料的许用应力b】t为-20〜50。。，假设筒体厚度为3〜16mm,由《材料许用应力表》可得Q345R的卜］=189MPaV焊接接头系数。本次液氨储罐的设计采用双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头，局部无损检测，所以①=内压容器的计算厚度5根据内压容器的计算厚度公式【2】：=11.19mm2.233=11.19mm2义189*0.85-2.23311.19mm在6〜16mm之间，故假设是成立的。取腐蚀裕量C=2mm，6=6+C=13.2mm2 d2负偏差C1=0,3mmo5d+C1=13.5mm查《钢板厚度的常用规格表》，将其圆整为14mm，即名义厚度5n=14mm的。345R钢板。③封头壁厚的设计计算标准椭圆形封头的计算厚度根据标准椭圆形封头的计算厚度公式：pD5=「］_^-i =11.16mm2b_t〃-0.5pc取腐蚀裕量C=2mm，5n=14mm2查《钢板厚度的常用规格表》，将其圆整为14mm,即名义厚度5=14mm的q345r钢板，可见标准椭圆形封头与筒体等厚。n2.1接.管2及接管法兰设计②管口表及连接标准接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称进料口出料口———人孑L出气口温度计接口

压力表接口液位计接口排液口安全阀接口③接管法兰的选择序号名称公称直径DN钢管外径A1法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n螺栓Th法兰厚度C法兰颈法兰高度H法兰质量(Kg)NBS叁H1心R1进料口出料口5057165125184M1620752.986483.02安全阀接口排液口3238140100184M1618562.666422.0A7温度计接口压力表接口出气口液位计接口253211585144M1218462.666401.0接管法兰标记名称法兰标记温度计接口压力表接口出气口液位计接口进料口出料口安全阀接口排液口2.1.3人孔的结构设计.密封面的选择由于本次设计的介质是中度危害的，所以本次设计采用凹凸法兰密封面（）。.人孔的设计本次设计的储罐设计压力为 ，根据HG/T21514〜21535-2005《钢制人孔和手孔》【】，采用回转盖带颈对焊法兰人孔。该人孔标记为：人孔MFMIII-35CMB500—2.5SHG/T21518—2005人孔结构示意图人孔结构尺寸【3】密封面型式公称压力公称直径XbX44螺柱螺母螺柱总质量数量直径X长度XX3022.1.核4算开孔补强在设计中,只有人孔需要补强,去补强圈的公称直径为人孔直径的二倍,厚度与筒体厚度相同.2.1支.座5的设计①支座的选择鞍座结构该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用 5估算鞍座的负荷：储罐总质量m=m+2m+m+m1 234m1—筒体质量：m1=rDL8xp=3.14x1.6x4.5x14x10一3x7850=2484，6kgm一单个封头的质量：查标准 《钢制压力容器用封头》2中表椭圆形封头质量，可知，m2=315kgm—充液质量：m=5742.6Kg33m一附件质量：人孔质量为 ，其他接管质量总和估，即4m4=402kg综上所述，m=m1+2m2+m3+m4=2846.6+2x315+5472.6+302=9521.2kg每个鞍座承受的重量为由此查 容器支座，选取轻型，焊制为包角为2有垫板的鞍座。查 得鞍座结构尺寸如下表4

鞍式支座结构尺寸 单位：公称直径允许载荷鞍座高度底板腹板筋板515253垫板螺栓配置鞍座质量增加高度增加的质量弧长54间距螺孔螺纹孔长

②鞍座位置的确定通常取尺寸不超过值，中国现行标准 《钢制卧式容器》规定W (2最大不超过否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。故A<0.2(L+2h)=0.2(4500+2x25)=910mm由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局部的加强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。因此， 还规定当满足W时，最好使w时，最好使w=Ri+，2R二幽+2二814mmm2 2A<0.5R=0.5x1006=407mm，取m综上有： °鞍座标记为：JB/T4712.1—2007,支座A1600—FJB/T4712.1—2007,支座A1600—S2由1液由位6计选择本次设计采用磁性液位计，普通型，压力等级为2.5MPa。根据实际要求，选用液位计的长度为1100mm。标记总.体7布局进料管外伸度 0内伸高度0出料管外伸高度 0内伸高度。安全阀外伸高度 0内伸高度。压力表外伸高度内伸高度出气管外伸高度 内伸高度。人孔外伸。内伸。接管与接管间距 0接管与封头间距 与焊缝距离不小于鞍座距封头切线02.1焊.接8结构设计及焊条的选择1）、壳体A,B类焊接接头的设计该容器上的A,B类接头必须采用对接焊，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。该容器上的接管与壳体以及补强圈之间的焊接一般只能采用角接和搭接。2）、壳体C,D类焊接接头的设计平盖，管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体，接管连接的接头,内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头,均属C类焊接接头，但已规定为A,B类的焊接接头除外。接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头均属于D类焊接接头，但已规定为A,B类的除外。3）、焊接接头坡口设计容器筒体，封头与接管法兰的厚度均在6=3〜26mm的范围，为了减小焊接变形和残余应力，因此可取接头坡口形式为X形。4、常用焊接方法与焊条的选择采用手工电弧焊，该方法设备简单，便于操作，使用于各种焊接，在压力容器制造中应用十分广泛，钢板对接，接管与筒体、封头的连接等都可以采用。考虑母材力学性能与化学成分，对低碳钢和低合金钢构件，要求等强度原则选择焊条，即要求焊缝与母材的强度相等或基本相等，而不要求焊缝的化学成分与木材相同。不同类型的低合金钢之间进行异种钢焊接时，应选与其中强度较低的钢材等强度的焊条进行焊接，再综合考虑金属进行热处理后，对其力学性能的影响构件的结构与刚性和经济性，该容器所用焊条使用型号如下表：接头母材焊条型号焊条牌号Q345R+Q345RE5016(GB/T5n7)J506Q235-A+Q235-AE4316(GB/T5n7)J426Q235-A+Q345RE4303(GB/T5n7)J422图8.3补强圈接头形9强度校核钢制卧式容器计算单位计算条件简图设计压力 pMPaJ(-1—1设计温度 t50℃Jq।qTT 筒体材料名称Q345R（热轧）封头材料名称Q345R封头型式标准椭圆形封头筒体内直径Di1600mm筒体长度 L4500mm筒体名义厚度5n14mm支座垫板名义厚度5rn8mm筒体厚度附加量 C2.3mm腐蚀裕量 C12mm筒体焊接接头系数 ①0.85封头名义厚度 5hn14mm封头厚度附加量 Ch2.3mm鞍座材料名称Q235AF鞍座宽度 b200mm鞍座包角 e120°支座形心至封头切线距离 A400mm鞍座高度H250mm地震烈度度

内压圆筒校核 计算单位计算条件筒体简图计算压力尸 ： c 设计温度t内径Di材料i试验温度许用应力设计温度许用应力试验温度下屈服点钢板负偏差C1腐蚀裕量C2焊接接头系数。2.03050.001600Q345R(板材)189.00189.00345.000.302.000.85MPaoCmmMPaMPaMPammmm1- pq一- i ——iii_ .—Di―-- --- -1_ i 一ii厚度及重量计算计算厚度PDX= c =1119°=2[o]t科Pc=11.19mm有效厚度8=°-C-C=11.7mm名义厚度 e n 1 2 °=14.00mm重量 n 2484.6Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT=1.25P3=2.791 （或由用户输入）MPa压力试验允许通过的应力水平[a]T[o]T<0.90os=310.50MPa试验压力下圆筒的应力o=p.(D+°)=226.16I TieT 2°2eMPa校核条件0T<[O]T校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力[P]=28e[0尸，=2.3324Lw」 (D+°)ieMPa设计温度下计算应力P(D,+°)ot=c2°e=153.8eMPa[o]池160.65MPa校核条件[o]t@Not结论合格

左封头计算计算单位计算条件椭圆封头简图计算压力Pc2.233MPa设计温度t50.00°C内径D.i1600.00mmT--H Di -]曲面高度h.i425.00mm材料Q345R（热轧）（板材）试验温度许用应力［司189.00MPa设计温度许用应力［o］t189.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C22.00mm焊接接头系数。0.85厚度及重量计算形状系数K=1[2+[D丫]=0.9238、2hji」计算厚度KPD3=26:0.5P=-16cmm有效厚度3e=3n-C1-C2=11.7mm最小厚度bmin=6.00mm名义厚度3n=14.00mm结论满足最小厚度要求重量31