20m^3-氮气储罐设计方案.docx

太原科技大学过程设备设计（论文）课程设计任务书1．设计目的：1) 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2) 掌握查阅、综合分析文献资料的能力， 进行设计方法和方案的可行性研究和论证3) 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4) 掌握工程图纸的计算机绘图2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等） ：1．原始数据序号 项 目1名称2用途3最高工作压力4工作温度设计条件表数 值 单位 备 注氮气储罐氮气储配站2.5 MPa 由介质温度确定-20～ 48 ℃5公称容积 （ Vg）6工作压力波动情况7装量系数 (φV)20 M0.93可不考虑8工作介质9使用地点10 安装与地基要求11 其它要求接管代号 公称尺寸A 80B 80C 80D 80E 80F 28G 28H 450氮气室外储罐底壁坡度 0.01～0.02管口表连接尺寸标准连接面形式用途或名称HG20592-1997MFM物料进管HG/T21514-2005MFM物料出管HG20592-1997MFM安全阀接口HG20592-1997MFM排污管HG20592-1997MFM放气管HG20592-1997MFM温度计接口HG20592-1997MFM压力表接口HG20592-1997MFM人孔I太原科技大学过程设备设计（论文）课程设计任务书2．设计内容1）设备工艺、结构设计；2）设备强度计算与校核；3）技术条件编制；4）绘制设备总装配图；5）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〕：1）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；2）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，图纸采用计算机绘制II太原科技大学过程设备设计（论文）课程设计任务书4．主要参考文献：[1] 国家质量技术监督局， GB150-1998《钢制压力容器》，中国标准出版社， 1998[2] 国家质量技术监督局， 《压力容器安全技术监察规程》 ，中国劳动社会保障出版社，1999[3] 全国化工设备设计技术中心站， 《化工设备图样技术要求》 ，2000，11[4] 郑津洋、董其伍、桑芝富， 《过程设备设计》，化学工业出版社， 2001[5] 黄振仁、魏新利，《过程装备成套技术设计指南》 ，化学工业出版社， 2002[6] 国家医药管理局上海医药设计院， 《化工工艺设计手册》，化学工业出版社， 1996[7] 蔡纪宁主编，《化工设备机械基础课程设计指导书》 ，化学工业出版社， 2003 年5．设计成果形式及要求：1）完成课程设计说明书一份；2）草图一张（ A1 图纸一张）3）总装配图一张 ( A1 图纸一张 ) ；系主任审查意见：签字：年 月 日III太原科技大学过程设备设计（论文）前 言本设计是针对《过程设备设计》这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。

本设计的物料为氮气， 它是一种无色无味气体 氮气作为一种重要的化工原料，应用广泛于氨氮的生产制造 分子式 N，密度 1.25g/L，熔点 63K，沸点 75K，临界温度 126K氮气通常不易燃烧且不支持燃烧化学性质很稳定，常温下很难跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质设计基本思路： 本设计综合考虑环境条件、 介质的理化性质等因素， 结合给定的工艺参数，按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、接管、管法兰、人孔接管、人孔接管补强、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择 设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件， 也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计IV太原科技大学过程设备设计（论文）目 录1. 工艺设计 . 11.1. 存储量 11.2. 设备的选型及轮廓尺寸 . 12. 筒体及封头设计 . 32.1. 筒体材料设计 . 32.2. 圆筒设计 . 32.3. 封头厚度 . 33. 接管、法兰、垫片和螺栓的选择 . 43.1. 接管和法兰 . 43.2. 垫片的选择 . 53.3. 螺栓（螺柱）的选择 . 63.4. 人孔的选取 . 73.5. 人孔补强圈设计： . 94. 容器支座 . 124.1. 制作所承受最大载荷 . 124.2. 鞍座选择 . 124.3. 支座的位置 . 134.4. 焊接机构设计 . 135. 附件选择 . 156. 整体布局 . 167. 强度校核 . 17结束语 32参考文献 33V太原科技大学过程设备设计（论文）1. 工艺设计1.1. 存储量盛装氮气的压力容器设计存储量W=φVρt式中： W--------存储量， t；Φ---------装量系数；V---------压力容器容积；ρt------------设计温度下的饱和溶液的密度， t/m3已知压力容器的工作温度是-20~48℃，取设计温度为50℃，设计压力Pc=2.5MPa由气体状态方程： PV=nRT得 PM=ρRT查得，标准状况下氮气的密度 ρ0=1.251 kg/m3设计温度下的密度 ρ =ρ 0 c003P /PT/T=26.094 kg/m根据设计条件 W=φV ρ t××26.094=469.692kg=0.9201.2. 设备的选型及轮廓尺寸3粗略计算内径： D 2i L=20m取 L/D=4 , 得 Di =1853mm 圆整为 1900mm根据氮气的性质及设计条件，选用卧式椭圆形封头容器。

就力学性能而言，半球形封头效果较好，但是冲压工艺较难，不易成型根据 JB/T4737-1995 选用 EHA 椭圆形封头公称直径曲面高度直边高度内表面积容积DN/mmh1 /mmh 2 /mmA/m 2V/m 31900500254.06240.9687图 1-1 椭圆形封头1太原科技大学过程设备设计（论文）压力容器体积 V=2V 封头 + π Di2 L=20m34得 L=5750mm 圆整得 L=6000mmV 实 =2V 封头 + D i2 L=2 0.9687+1.92 6=20.79m344V实—V100%=4%<5% 不符合设计要求V要根据 V实—V100%>5%可得 L=6800mmV综上所述，筒体的公称直径为 Di=1900mm ，长度 L=6800mm2太原科技大学过程设备设计（论文）2. 筒体及封头设计2.1. 筒体材料设计设计压力 Pc 2.5MPa ，工作温度 -20 ～ 48℃根据 GB6654 选用 16MnR 热轧钢2.2. 圆筒设计材料许用应力表得 16MnR 的t =163MPa (16 ~ 36mm )由《钢制压力容器的焊接接头系数值》表，选择双面焊对接接头无损检测比例为 100%，所以=1.00PcD i2[] tPc =14.68mm取腐蚀裕度 C22mm，负偏差 C10.30mm设计厚度dC 214.68216.68mm名义厚度ndC1圆整18mm根据《钢材标准规格》 GB709-88 ，得：名义厚度为 18mm检查：mm,t没有变化，故取名义厚度18mm合适n182.3. 封头厚度标准椭圆形封头形状系数 k=1KPc Di14.63mm2[ ] t0.5Pc取腐蚀裕量 C22mm，负偏差 C10.30mm设计厚。