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1、目录第一章 概述31.1 设计背景意义31.2 主要工作3第二章 工艺设计32.1 设计内容32.2 设计数据32.3 设计压力42.4 主要元件材料的选择42.5 工艺规程42.6 工艺主要选材及规格5第三章 机械设计73.1结构设计73.1.1 总体结构73.1.2 补强结构73.1.3 焊缝接头结构设计73.2 容器计算及校核73.2.1 罐体壁厚计算73.2.1 封头壁厚计算及校核83.2.2 鞍座计算83.2.3 人孔补强确定93.3 压力试验9第四章 零部件选型104.1 鞍座选型104.2 支座选型104.3 人孔选型104.4 其他零部件选型11第五章 总结11第六章 参考文献
2、11第一章 概述1.1 设计背景意义本组液氨储罐设计是针对化工设备机械基础这门课程的一次总结，是综合运用所学的知识，查阅相关书籍，经过多次老师指导和同学交流完成。典型化工设备机械设计是对课程内容的应用性训练环节，是学生应用所学知识进行阶段性的单体设备或单元设计方面的专业训练过程，也是对理论教学效果的检验。通过这一环节使学生在查阅资料、理论计算、工程制图、调查研究、数据处理等方面得到基本训练，培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力。1.2 主要工作设计一个液氨储罐属于化工常见的储运设备，一般可分解为筒体，封头，法兰，人孔，手孔，支座及管口等几种元件。储罐的工艺尺寸可通过工艺计算及生产经
3、验决定。液氨储罐是合成氨工业中必不可少的储存容器，所以本设计过程的内容包括容器的材质的选取、容器筒体的性状及厚度、封头的性状及厚度、确定支座，人孔及接管、开孔补强的情况以及其他接管的设计与选取。第二章 工艺设计2.1 设计内容设计一卧式液氨储罐。工艺参数为储罐内径Di=2600mm,罐体（不包括封头）长度L=4800mm。使用地点：合肥。2.2 设计数据如下表1表1数据序号项目数值单位备注1名称液氨储罐2用途液氨储配站3最大工作压力1.455MPa4工作温度405公称直径2600mm6装量系数1.07工作介质液氨8其他要求100%无损检测2.3 设计压力设计压力取最大工作压力的1.1倍，即 (
4、表压)2.4 主要元件材料的选择本储罐根据化工设备机械基础章节中选材的分析，选用Q345R制作罐体和椭圆形封头。2.5 工艺规程液氨储罐设计主要规程及标准：压力容器安全技术监察规定；钢制压力容器；钢制管壳式换热器；钢制塔式容器。液氨储罐的工程图2.6 工艺主要选材及规格储罐总装配图总 图 材 料 明 细 表22GB8163-87出料接管f383.5 L=2001010.521HB20592-95法兰SO 32-1.6 RF16MnR11.620HB20592-95法兰内径f35其它尺寸按SO32-1.6 16MnR11.8619GB8163-87压料接管f253 L=27501014.518H
5、B20592-95法兰SO20-1.6 RF16MnR10.9417GB8163-87排污接管f573.5 L=2101011.016HB20592-95法兰SO50-1.6 RF16MnR12.7715JB/T4712-92JB/T4712-92鞍座600-FJ T4712-92鞍座 A2600-sQ235-AF242084014HB20592-95法兰SO25-1.6 RF16MnR11.1213GB8163-87放空管接管f323.5 L=2101010.5812HB20592-95法兰SO25-1.6 RF16MnR11.1211GB8163-87安全阀接管f323.5 L=21010
6、10.5810HB20592-95法兰SO50-1.6 RF16MnR12.279GB8163-87 进料接管f573.5 L=4001011.858JB/T4736-95补强圈f760/f484 d=2016MnR133.97HG21523-95人孔RF （AG）450-1.6组合件11786GB9019-88罐体DN260016 L=480016MnR149505JB4737-95 封头DN260016 h=4016MnR2110022004HG5-227-80玻璃管液面计BIW PN1.6， L1000mm组合件212.625.23GB8163-87液面计接管f183 L=2101020
7、.230.462HB20592-95法兰SO15-1.6 RF16MnR40.682.731GB8163-87液面计接管f183 L=4001020.440.88序号图号或标准号名称材料数量单重总重备注重量(Kg)(企 业 名 称)工程名称设计项目设计阶段施工图审核液罐贮罐装配图f26006416 V=30.52校对设计制图描图年月比例第张共张第三章 机械设计3.1结构设计3.1.1 总体结构卧式液氨储罐的总体结构如2.6的储罐装配图所示，包括筒体，封头，法兰，人孔，手孔，支座及管口等几种元件。储罐的工艺尺寸可通过工艺计算及生产经验决定。3.1.2 补强结构补强结构是指补强金属采用什么结构型式
8、与被补强的壳体或接管连成一体。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d450mm，壁厚dn10mm。经计算取补强圈24mm厚。3.1.3 焊缝接头结构设计对于壳体和封头的焊接。常用的对接坡口有V、U、X三种形式。经综合考虑后决定采用V型坡口形式，具体原因如下：1.板厚较薄采用V型坡口，在清根后再作双面焊；2.为保证焊透，按操作视野、空间位置、焊条运动角度来分析，V型坡口比较好；3.X型坡口加工方便。3.2 容器计算及校核3.2.1 罐体壁厚计算 本储罐根据化工设备机械基础章节中选材的分析，选用Q345R制作罐体和椭圆形封头。本贮罐在夏季最高温度可达
9、40，这时氨的饱和蒸气压为1.455MPa（绝对压力)，故取 (表压)；Di=2600mm；st170MPa；f1.O(双面对接焊缝，100探伤，)；C2=1mm。式中 P-设计压力。取Cl0.8mm，圆整后取dn16mm厚的16MnR钢板制作罐体。 3.2.1 封头壁厚计算及校核采用标准椭圆形封头。设计壁厚dd计算：式中f1.0 (钢板最大宽度为3m，该贮罐直径为2.6m，故封头需将钢板并焊后冲压)；其它符号如前。 考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量，圆整后取dn16mm厚的16MnR钢板制作封头。校核罐体与封头水压试验强度： 式中：；ss=345 MPa 水压试验满足强度要求。 3.2.2 鞍
10、座计算 首先粗略计算鞍座负荷。 贮罐总质量：m=m1+m2+m3+m4 式中 m1-罐体质量； m2-封头质量； m3-液氨质量； m4-附件质量。（1）罐体质量m1 DN=2600mm，dn=16mm的筒节，每米质量为q1=1030Kg/m（见附录7），故 m1=q1L=10304.84944(Kg) （2）封头质量m2 DN=2600mm，dn=16mm，直边高度h=40mm的椭圆形封头，其质量为q2=1100Kg/m（见附录19），故 m2=2q2=211002200(Kg) （3）充水质量m3 m3=Vg式中 V-贮罐容积，V=V对+V筒=22.51+4.85.309=30.42m3；
11、g-水的密度为1000Kgm3。m330.52100030420 Kg （4）附件质量m4人孔约重200Kg，其它接管的总和按300Kg计，故 m4=500Kg 设备总重量 m=m1+m2+m3+m4=4950+2200+30420+500=38070=38.1 t 3.2.3 人孔补强确定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d450mm，壁厚dn10mm。故补强圈尺寸确定如下：补强圈内径D1=484mm，外径D2=760mm，根据补强的金属面积应大于等于开孔减少的截面积，补强圈的厚度按下式估算：故补强圈取24mm厚。 3.3 压力试验1压力试验
12、种类的确定由于所设计储罐的储存介质为液态，如果选用液压试验的话，可以在进行压力试验校核的同时检查容器是否存在渗漏、明显的塑性变形以及其他缺陷。而且进行液压试验的安全性比气压试验要高，液压试验如无特殊要求时使用的介质水的取得也比较经济方便，同时，并不存在不允许进行液压试验的条件。综上所述，压力试验的类型确定为液压试验。2液压试验压力 =1.65MPa查阅表可知，试验温度下筒体材料的屈服极限为345MPa。则筒体的校核用应力：=178.2MPa0.9=310.5MPa由上述计算可知液压试验合格。第四章 零部件选型4.1 鞍座选型由第三章机械设计（鞍座计算）知，设备总重量为38.1 t 故：每个鞍座
13、只承约受190KN负荷，所以选用轻型带垫板，包角为120的鞍座即：JBT4712-92鞍座 A2600一 FJBT4712-92鞍座 A2600一 S 4.2 支座选型本次设计的卧式容器选用比较常见的鞍式支座。筒体直径为2600mm，选择的支座型号JB/T 4712.1-2007,支座A2300-F，支座A2300-S的鞍座。4.3 人孔选型根据贮罐是在常温及最高工作压力为1.6MPa的条件下工作，人孔标准应按公称压力为1.6MPa的等级选取。从人孔类型系列标准可知，公称压力为1.6MPa的人孔类型很多。本设计考虑人孔盖直径较大较重，故选用水平吊盖人孔。该人孔结构中有吊钩和销轴，检修时只须松开
14、螺栓将盖板绕销轴旋转一个角度，由吊钩吊住，不必将盖板取下。 该人孔标记为： HG21523-95 人孔RF （AG）450-1.6 其中RF指突面密封，指接管与法兰的材料为20R，AG是指用普通石棉橡胶板垫片，450-1.6是指公称直径为450mm、公称压力为1.6 Mpa。 4.4 其他零部件选型其他选型见总图材料明细表第五章 总结课程设计给了我们一个锻炼自己结合自身知识进行设计的机会，通过本次设备设计，我得到的体会如下：1. 化工设备设计时要有一个明确的思路，要考虑多种因素包括环境条件和介质的性质等再选择合适的设计参数。2. 对罐体的材料和结构确定之后还要进行一系列校核计算，包括筒体、封头的应力校核，以及鞍座的载荷和应力校核。3. 校核合格之后才能确定所选设备型符合要求。第六章 参考文献【1】化工机械设备基础，俞建良主编 2009年出版【2】化工设备机械基础课程设计指导书 北京化工学院 1992.07【3】编化工原理 上册天津大学出版社 2006.310
