化工设备机械基础课程设计

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1、化工设备机械基础课程设计化工设备机械基础课程设计题目：液氨储罐的机械设计班级：07080102学号：0708010209姓名：熊领领指导老师：崔岳峰沈阳理工环境与化学工程学院2010月11月17设计任务书课题： 液氨储罐的机械设计设计内容:根据给定的工艺参数设计一个液氨储罐已知工艺参数：1 最高使用温度：T=502 公称直径: DN=2600mm3 筒体长度（不含封头）：L0=3900mm具体内容包括： 1：筒体材料的选择2：罐的结构及尺寸3 罐的制造施工4 零部件型号及位置、接口5 相关校核及计算设 计 人： 熊 领 领学 号： 0708010209下达时间： 2010年11月19号完成时间

2、: 2010年12月20号目录1设计方案11.1设计依据11.2设计参数的确定11.3设计结果的确定22工艺计算32.1壁厚的设计32.1.1筒体壁厚设计32.1.2封头壁厚的设计32.1.3筒体与封头水压强度的校核42.2人孔的设计及补强的确定52.2.1人孔的选择52.2.2补强的确定52.3接口管的设计62.3.1液氨进料管的设计62.3.2液氨出料管的设计62.3.3放空管接管口的设计62.3.4液面计接口管的设计62.3.5排污管的设计62.3.6安全阀接口管的设计72.4鞍座的设计72.4.1罐体的质量72.4.2封头的质量72.4.3液氨的质量72.4.4附件的质量83参数的校核

3、93.1筒体轴向应力的校核93.1.1筒体轴向弯矩计算93.1.2筒体轴向应力计算103.2筒体和封头切向应力的校核113.2.1筒体切向应力113.2.2 封头切向应力校核113.3筒体环向应力的校核123.3.1轴向应力计算123.3.2轴向应力校核123.4鞍座有效断面平均压力124液氨贮罐设备图145设计汇总156总结16参考文献171设计方案1.1设计依据本液氨贮罐属于中压容器，设计以“钢制压力容器”国家标准为依据，严格按照政府部门对压力安全监督的法规“压力容器安全技术监督教程”的规定进度进行设计。以安全为前提，综合考虑质量保证的各个环节，尽可能做到经济合理，可靠的密封性，足够的安全

4、寿命。设计的主要步骤如下：1）对设计中要用的各种设计参数进行计算和选取，以及根据制造容器的特殊要求选择材料。2）利用计算公式对容器筒体和封头壁厚的设计，以及封头类型的选择。3）根据鞍座承受的载荷而选用对称布置的双鞍座，再对容器进行各种应力分析和校核。4）从连接的密闭性、强度等出发，标准选用各种法兰。5）根据以上的容器设计计算，画出总的设备图。1.2设计参数的确定1）设计温度:T=502)设计压力：查化工设备机械基础(赵军，张有忱，段成红编，p132)本贮罐在最高使用温度下，氨的饱和蒸汽压为2.033Mpa(绝对压强)，故取设计压力为p=1.10×（2.0330.10133）=2.12

5、Mpa（表压），原因是因为容器上装有安全阀时，可取1.05到1.11倍的最高工作压力作为设计压力，这里取最高设计压力为1.10倍。液柱静压力为Pi=DN··g=2.6×562.90×9.81×10-6=0.0144Mpa5p=0.106Mpa，所以静压力可忽略不计，可取计算压力pc=p=2.12Mpa3)材料选择：由操作条件分析，该容器属于中压、常温范畴。在常温下材料的组织和力学性能没有明显变化。根据化工设备机械基础(赵军，张有忱，段成红编，p125)表93钢板选用表，筒体和封头的材料选择钢号为16MnR的钢板，使用状态为热轧或正火(设计温度-

6、40475 ，钢板标准GB6654-1996),接管材料选用10号钢管（许用应力：=t=112Mpa）,法兰材料选择16Mn(锻)，鞍座底板材料选用16MnR，鞍座其余材料选用Q235-AF。4)钢板厚度负偏差：由化工设备机械基础（赵军，张有忱，段成红编，p128）表910知钢板厚度在8.025mm时钢板负偏差C1=0.8mm。5)腐蚀裕量：根据化工设备机械基础（赵军，张有忱，段成红编，p128） 知腐蚀余量有介质对材料的均匀腐蚀速率与容器的设计寿命决定。腐蚀裕量C2=·n ，其中为腐蚀速率；n为容器的设计寿命。根据腐蚀数据与选材手册 （左景伊，左禹编著P216）钢铁对于氨气和液氨有

7、优良的腐蚀性，腐蚀率在0.1mm/a以下。且设计贮罐为单面腐蚀，故取C2=2.0mm。6)焊接头系数：本次设计是液氨贮罐的机械设计。氨属于中度毒性物质，又由于PV=2.12×2.62×/4=47.25>10Mpa.m3 ,由化工设备机械基础（赵军，张有忱，段成红编，p99，p127表96）可知，该设备为中压储存容器，即为第三类压力容器。要保证设备密封性能良好，故筒体焊接结构采用双面焊或相当于双面的全焊透的对接接头，且全部无损探伤的，故取焊接头系数=1.0。7）许用应力：对于本设计是用钢板卷焊的筒体以内径作为公称直径DN=D1=2600mm。假设16MnR钢的厚度在16

8、36mm之间，根据化工设备机械基础（赵军，张有忱，段成红编，p125）表94，设计温度下钢板的许用应力t =163Mpa。常温强度指标b=490Mpa、s=325Mpa。1.3设计结果的确定罐体：采用16MnR钢板，DN=2600mm,L0=3900mm,dn=20mm封头：采用DN2600×2016MnR JB/T4737鞍座：采用JB/T471292 鞍座A2600FJB/T471292 鞍座A2600S人孔：采用HG215231995人孔RF（A·G）4502.5液氨进料管:采用57mm×3.5mm无缝钢管液氨出料管：采用可拆的压出管25mm×3m

9、m，将它与法兰套在接口管38mm×3.5mm内排污管：采用57mm×3.5mm的管子液面计：采用HG522780AG2.5-I-1200P，L=1200mm两支放空管接管：采用32mm×3.5mm无缝钢管，法兰HG20592，法兰SO251.6RF 16MnR安全阀接管：采用32mm×2.5mm无缝钢管，法兰HG20592，法兰SO251.6RF 16MnR2工艺计算2.1壁厚的设计2.1.1筒体壁厚设计在GB-150-1998钢制压力容器中规定，将计算厚度与腐蚀余量作为设厚度，即： (2-1)式中d设计厚度（mm）；C2腐蚀裕量（mm）；Pc圆筒的设计

10、压力（Mpa）；DN圆筒的公称直径（mm）；焊接接头系数；t钢板在设计温度下的许用应力（Mpa）。于是 =2.12×2600（2×163×1.02.12）2.0=19.02mm将设计厚度加上钢板负偏差后向上圆整到钢板的标准规格的厚度，即圆筒的名义厚度： n=dC1 （2-2）即n=dC1=19.020.8=20mm。圆整后取n=20mm厚的16MnR钢板制作筒体。有效厚度 e=nC1C2 （2-3）所以e=nC1C2=200.82.0=17.2mm2.1.2封头壁厚的设计由于椭圆封头厚度的筒体厚度的计算公式几乎一样，说明圆筒体采用标准椭圆封头，其封头厚度近似等于筒

11、体厚度，这样筒体和封头可采用同样厚度的钢板来制造。故采用标准椭圆型封头。由化工设备机械基础（赵军，张有忱，段成红编，P134）表102知，当DN2hi=2时，椭圆封头的形状系数K=1.00。封头的设计厚度为： （2-4）即 =2.12×2600（2×163×1.00.5×2.12）2.0=18.96mm考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量，需圆整，封头的名义厚度仍利用公式（2.2）于是n=dC1=18.960.8=20mm。圆整后取n=20mm厚的16MnR钢板制作封头。椭圆封头标记为：椭圆封头DN2600×2016MnR JBT4737封头的有效厚