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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第9页 共9页化工设备基础课程设计第一章 设计方案的确定11.1 液氨储罐选型11.2 液氨储罐选材2第二章 储罐的工艺设计22.1 筒体壁厚设计22.2 筒体封头设计32.3 校核罐体及封头的水压试验强度42.4 人孔设计42.5 人孔补强52.6 接口管52.6.1 液氨进料管52.6.2 液氨出料管62.6.3 排污管62.6.4 液面计接管62.6.5 放空接口管62.7 鞍座62.7.1 罐体质量72.7.2 封头质量72.7.3 液氨质量72.7.4 附件质量7第三章 设备总装配图83.1 设备总装配图83.2 储罐
2、技术要求：83.3 设计技术特性表9第四章 设计总结9参考文献10 第一章 设计方案的确定1.1 液氨储罐选型 工业的压力容器种类很多，按形状主要分以下几类：（1）方型或矩形容器 （2）球型容器 （3）圆筒型容器 。本设计采用圆筒型容器，方型或矩形容器虽制造简单，但承压能力差，四角的边缘应力较大，容易失效且封头设计较厚，故不选用。球型容器，虽单位容积所用的材料最少且受力最佳，承载力好，但对中小型储罐来说安装内件不方便，制造难度较大，成本相对较高，不选用。而圆筒型容器，制造容易，选用适当的长径比之后，安装、检修方便，承载能力较好。因此本设计采用圆筒型容器。1.2 液氨储罐选材储罐的经济性与实用性
3、重要方面就是材料的选择。根据实际条件，本设计采用16MnR，主要有几下方面原因：（1）容器的使用条件，如温度、压力等。当容器温度低于0时，不得选用Q235系列的钢板，因其塑性变脆。虽20R的碳素钢满足，但其制造要求较高且强度底。而16MnR在常温-40200下，具有良好的力学性能和足够的强度。（2）综合经济 市场调查（2009年）20R碳素钢价格：2600元/吨，低合金钢16MnR价格：2680元/吨，两者价格相差不大，但16MnR制造的储罐比碳素钢的质量轻1/3，同时减少了壁厚。综上所述，本设计用钢选用16MnR。 第二章 储罐的工艺设计2.1 筒体壁厚设计 采用内径Di=2200mm ，储
4、罐长度L（不包含封头）=5000mm的工艺尺寸。其长径之比L/Di=2.27，满足一般卧式容器长径比在26的范围之内1。本设计采用50设计温度，这时氨的饱和蒸汽压为2.07MPa 2。 P表压=P绝对大气压-P大气压=2.07-0.10103=1.969 Mpa储罐上安装安全阀 故P=1.9691.1=2.16 Mpa设计壁厚公式： 其上式中相关参数如表2-1：项目Di(mm)P设计（MPa）(双面，100%探伤)C2(mm)尺寸22002.161631.01.0 =15.67mm由表3-133查得：C1=0.8mm =15.67+0.8=16.47mm圆整后 =18mm 故筒壁用18mm的1
5、6MnR钢板制2.2 筒体封头设计 从工艺操作要求考虑，对封头没有特殊要求。从定性角度分析可知：平板封头四角处在较大边缘应力且厚度较大，故不采用；半球形封头受力最好、壁厚最薄、重量轻，但深度大，制造较难，中、低压设备不宜选用；蝶形封头母线曲率不连续，存在局部应力，受力不如椭圆形封头；标准椭圆形封头已系列化，制造容易，受力比蝶形好，故选用此封头。设计壁厚： 其中=1 =16.43mm圆整之后 =18mm考虑减少材料间的线性膨胀系数，故采用18mm厚16MnR钢板制造的标准椭圆形封头。2.3 校核罐体及封头的水压试验强度由水压实验公式： 可见 ： 所以满足水压试验，强度足够。2.4 人孔设计 根据
6、储罐的设计温度、工作压力、材质及使用要求等条件，选用公称压力PN=2.5Mpa的水平吊盖带颈对焊法兰人孔，其公称直径选定为DN=450mm。采用榫槽密封面（T.G）型和石棉橡胶板垫片（A.G）。人孔各零件名称、材质及尺寸见表2-2，结构见1-1图。该水平吊盖带颈对焊法兰人孔的标记： 人孔TG(A.G) 450-2.5 HG21524-95 4 人孔PN2.5 DN450（HG21524-95）明细表2-2代号名称数量材料尺寸/mm1筒节116MnRdWS=48012H1=3202法兰116Mn4法兰盖116Mnb=39 b1=44 7 吊环1Q235-A.F8转臂1Q235-A.Fd=3611
7、吊勾1Q235-A.F14支撑板116Mn其图见后附图 1-12.5 人孔补强 人孔开孔补强采用补强圈结构，材质为16MnR。根据补强经验,补强圈的厚度与筒体壁厚相等，其补强强度足够，故补强圈厚度取18mm。2.6 接口管 本储罐有以下接管2.6.1 液氨进料管采用流速为1.5m/s ,3.8小时流到16.5m3（220.75），故Qv,h=4.34m3/h 采用的无缝钢管，管的一端切成45，深入储罐内少许，配用图面板式平焊管法兰，法兰标记：HG20592 法兰PL32-2.5RF16MnR 。因该其设计压力等于2.5MPa，接管公称外径小于89mm且接管最小壁厚满足表3-315,所以不用补强
8、。2.6.2 液氨出料管采用可拆的压出管，将它用法兰固定在接口管内。罐体的接口管法兰采用HG20592 法兰PL32-2.5 RF 16Mn,与该法兰相配并焊接在压出管的 法兰上，其连接尺寸和厚度与法兰HG20592 法兰PL32-2.5 RF 16Mn相同，其内径为25mm。压出管深入储罐2.1m。2.6.3 排污管 储罐右端最低部，安设排污管一个，管子规格，管端装有一与截止阀J41W-16相配的管法兰：HG20592 法兰PL50-2.5 RF 16Mn 2.6.4 液面计接管本储罐采用玻璃防霜面计AI2.5126050 HG/T2155-93两只。其中： AI防霜面计类型 2.5公称压力
9、等级，MPa 1260液面计的公称长度 50防霜翅片高度，mm HG/T2155-93液面计的标准图号2.6.5 放空接口管 采用无缝钢管，管法兰 HG20592 法PL25-2.5 RF 16Mn 2.7 鞍座 储罐总质量: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2.7.1 罐体质量 DN=2200mm, =18mm筒件。每米质量q1=984kg/m (见附表4)4 故m1= q1L=9845=4920kg2.7.2封头质量 DN=2200mm, =18mm 直角高度40mm的标准椭圆形封头。 其质量m2=782kg(附表6)42.7.3
10、液氨质量 m3=V 式中： -装填系数，取0.75 V-储罐体积 V=V封+V筒=22.08m3 -液氨在-20时密度665kg/m3 m3=0.7522.08665=11012.4kg2.7.4附件质量 人孔质量约重200kg ； 法兰质量列如下表：DN(mm)数量(个)法兰理论质量（kg）2521.1232 31.865012.77法兰总质量=10.59kg m4=200+250+10.59=460.59kg设备总质量：m= m1+m2+ m3+ m4=4920+1564+11012.4+460.59 =17956.99kg F=88.08kN即每个鞍座只承受约88.08kN负荷，根据附录
11、165 表40，可以选用轻型带垫板、包角为120的鞍座。 故选用： JB/T4712-92 鞍座 A2200-F JB/T4712-92 鞍座 A2200-S第三章 设备总装配图3.1 设备总装配图示见附图2-2，各零部件的名称、规格、尺寸、材料等见明细表。3.2 储罐技术要求 储罐技术要求： (1) 本设备按GB150-1998钢制压力容器进行制造、试验和验收(2)焊接材料、对接焊接接头形式及尺寸可按GB985-80中规定（设计焊接接头系数为1）(3)焊接采用电弧焊，焊条牌号为E4303(4)壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为100%(5)设备制造完毕后，以2 MPa表压进行水压试验(6)管口方位按本图3.3 设计技术特性综上计算过程，其结果如技术特性表：序号 名称结果1设计压力2.16MPa2工作温度503物料名称液氨4容积22.08 m35人孔DN=450mm第 9 页 共 9 页