液氨贮罐设计.doc

液氨储罐设计说明书湖 北 大 学 化 学 化 工 学 院化工设备机械基础课程设计计算说明书 课程设计题目: 液 氨 储 罐 设 计 姓 名 杨 颖 学 号 2011221106220028 专业年级 2011级化学工程与工艺 指导教师 鲁德平 日 期 2014年1月 目 录一、设计任务书 2二、液氨储罐设计参数的确定 21、罐体和封头的材料的选择 22、设计温度与设计压力的确定 23、 其他设计参数 3三、筒体和封头的壁厚的计算 31. 筒体壁厚的计算 32.封头壁厚的计算 33. 水压试验 43.1确定水压试验的试验压力值 43.2计算水压试验时的器壁应力值 43.3校核强度 4四、选择人孔并核算开孔补强 44.1人孔的选择 44.2开孔补强的计算 4五、选择鞍座并核算承载能力 65.1罐体质量W1 75.2水压试验时水的质量W2 75.3其他附件质量W3 75.4设备总质量W 7六、选择液面计 7七、选配工艺接管 71.液氨进料管 82.液氨出料管 83.排污管 84.安全阀接口管 85.压力表接口管 8八、液氨储罐装配图 8附录 9一、设计任务书试设计一液氨储罐，设计参数见技术特性表、管口表和工艺条件图，使用地点：家乡（湖北鄂州）。

技 术 特 性 表公称容积(M3)40 公称直径(DN) 2.6m介 质液 氨筒体长度(L) 6.6m工作压力（Mpa） 1.6工作温度(℃) 400C使 用 地 点湖北蕲春 推 荐 材 料16MnR 管 口 表编号名称公称直径（mm）编号名 称公称直径（mm）a1-a2液面计 20e安全阀 80b人 孔450f放空管 65c出料管 80g排污管 65d进料管 80h压力表80液氨储罐设计工艺条件图（见附录I）二、 液氨储罐设计参数的确定1、罐体和封头的材料的选择纯液氨腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,但由于压力较大,可以考虑20R、16MnR.这两种钢种如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板， 16MnR钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料2、设计温度与设计压力的确定液氨储罐通常置于室外，罐内液氨的温度和压力直接受到大气温度的影响，在夏季液氨储罐经太阳暴晒，液氨温度可达40℃以上，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不断变化通过查阅气相资料可知该地区夏季最高气温低于400C，因此液氨储罐的操作温度通常最低可取夏季气温40℃，通过查表可知，在400C时液氨的饱和蒸汽压(绝对压力)为1.55MPa，密度为580kg/m3。

《压力容器安全监察规程》规定液化气体储罐必须安装安全阀，设计压力可取最大操作压力的1.05-1.10倍所以设计压力，故取设计压力p=1.6MPa3、 其他设计参数容器公称直径见技术特性表即公称直径DN=2.6m；罐体和封头的材料为16MnR，查教材P168 表8-7可知其设计温度下的许用应力液氨储罐封头从受力方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式但缺点是深度大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一平板封头因直径各厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难从钢材耗用量来年：球形封头用材最少，比椭圆开封头节约，平板封头用材最多因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理液氨储罐筒体为板卷焊，焊接接头采用V坡口双面焊接,采用局部无损检测,根据焊接接头结构和无损探伤比例确定焊接接头系数三、 筒体和封头的壁厚的计算1. 筒体壁厚的计算设计压力，筒体内径，设计温度下的许用应力，焊接接头系数所以，筒体的计算厚度在《钢制压力容器》中，只考虑钢板腐蚀裕量，不计钢板的厚度负偏差C1，平面腐裕量取C2=1 mm则筒体的设计厚度根据钢板厚度规格表，圆整后选取名义厚度的16MnR钢板。

2.封头壁厚的计算采用标准椭圆形封头，各参数与筒体相同封头的计算厚度设计厚度圆整后选取名义厚度的16MnR钢板3. 水压试验3.1确定水压试验的试验压力值根据公式，试验压力其中，η—耐压试验压力系数，查教材表15-3知，而所以试验压力3.2计算水压试验时的器壁应力值试压时的器壁应力3.3校核强度查教材表8-7可知16mm的16MnR钢板的常温强度指标，所以，，故器壁厚度满足水压试验要求四、 选择人孔并核算开孔补强4.1人孔的选择压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成一般人孔有两个手柄根据储罐是在常温下及最高工作压力为1.6 MPa的条件下工作,人孔的标准按公称压力为1.6 MPa等级选取，考虑到人孔盖直径较大较重,故选用碳钢水平吊盖人孔(JB583-79)，人孔筒节轴线垂直安装公称直径450mm,凹凸法兰密封面（C型），该人孔结构中有吊钩和销轴，检修时只须松开螺栓将盖板旋转一个角度，由吊钩吊住，不必将盖松取下该人孔标记为：HG2152-95 人孔CⅠPg1.6 Dg450,JB583-794.2开孔补强的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。

本设计所选用的人孔筒节内径为d=450mm,壁厚=10mm故补强圈尺寸如下：查表得人孔的筒体尺寸为480×10，由标准查得补强强圈内公式D1=484mm,外径D2=760mm，开孔补强的有关计算参数如下：1.不计焊缝系数的筒体计算壁厚：2.开孔所需补强的面积A：开孔直径：补强的面积：3.有效宽度B： 取最大值 B=907.2mm4.有效高度h：外侧高度 或两者取较小值内侧高度 或 两者取较小值5.筒体多余面积A1： 筒体有效厚度：选择与筒体相同的材料（16MnR）进行补偿，故=1，所以 6.接管多余金属的截面积A2： 接管计算厚度 7.补强区内焊缝截面积A3：8.有效补强面积Ae： 因为，所以需要补强9.所需补强截面积A4:10.补强圈厚度：（补强圈内径，外径） 考虑钢板负偏差并圆整，实取补强厚度12mm，补强材料与壳体材料相同，制造时为便于备材，且补强圈耗材也不多，设计时可采用与壳体相同的板厚，即取五、选择鞍座并核算承载能力首先粗略计算鞍座负荷储罐总质量： 式中 —罐体的质量，Kg —水压试验时水的质量，Kg —附件的质量，Kg5.1罐体质量W1罐体的自重由《压力容器设计手册》可查得，公称直径DN=2600，壁厚的筒体的重量为7238Kg，封头自重为1016Kg，故罐体自重5.2水压试验时水的质量W2筒体公称直径DN=2.6m，筒体长度L=6.6m，由《材料与零部件》查得封头容积=2.8，则储罐的总容积故水压试验时罐内水重5.3其他附件质量W3人孔质量约为200Kg，其他接管总和按350Kg计。

5.4设备总质量W 查《压力容器设计手册》得，公称直径为2600，高度H=250的A型鞍座单个允许载荷547kN>498.2kN,故其承载能力足够标记为： JB/T 4724-92支座A 4 六、 选择液面计液氨储罐常用玻璃液面计,由储罐公称直径2600选择长度为2000mm 液面计二支，体材料(针形阀)为碳钢,体温型, 液面计接管为无缝钢管，液面计相配的接口管尺寸为:平焊管法兰HG 5010-58 Pg16Dg20 液面计标记为：玻璃管液面计 AIDL-1200 HG 5-227-80七、选配工艺接管本储罐设有如下接口管：1.液氨进料管采用无缝钢管YB231-70 88×4mm ,管的一端伸入罐切成45°,管长400 mm配用凸面式平焊管法兰HG 5010-58 Pg16Dg802.液氨出料管采用可拆的压出管88×4mm,伸入到罐内离罐底约100 mm,外套无缝钢管100×6mm(管壁加厚，具有补强作用),都配用凸面板式平焊管法兰（HG 5010-58 Pg16Dg80），凸面管法兰盖（GB9123.9-88）和石棉橡胶垫片（GB9126.2-88）3.排污管在罐的右端最底部设个排污管，规格是70×2.5mm，管端焊有与截止阀相配的管法兰HG 5010-58 Pg16Dg65。

排污管与罐体连接处焊有一厚度为10mm的补强圈.4.安全阀接口管安全阀接口管尺寸由安全阀泄放量决定本贮罐选用88×4mm的无缝钢管, 管法兰HG 5010-58 Pg16Dg805.压力表接口管压力表接口管由最大工作压力决定, 因此选用采用70×2.5mm无缝钢管,管法兰采用HG 5010-58 Pg16Dg65各接管外伸高度都是150mm八、 液氨储罐装配图（见附图）参考文献：①　 董大勤 编.《化工设备机械基础》 北京：化学工业出版社，2009②　 丁伯民 编.《钢制压力容器》 上海：华东化工学院出版社,1992 ③　 董大勤, 袁凤隐 编.《压力容器设计手册》 北京：化学工业出版社,2006④　 《化工设备设计手册》编写组 编.《化工设备设计手册.1.材料与零部件》 上海：上海人民出版社,1973⑤　 刘善淑 编.《AutoCAD机械设备图绘制技巧》 北京：化学工业出版社，2005第 2 页 (共 9 页)。