化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)---13m3液氨貯罐的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　13m3液氨貯罐的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)容積為13m3液氨貯罐</p><p

2、><b>　　三、設(shè)計(jì)條件</b></p><p>　　1.最高溫度40℃，氨的飽和蒸汽壓為1.55Mpa</p><p>　　2.液氨的儲(chǔ)量為13m3</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)步驟</b></p><p><b>　　1.確定容器的材質(zhì)</b></p&

3、gt;<p>　　根據(jù)液氨貯罐的工作壓力、工作溫度和介質(zhì)的性質(zhì)可知該設(shè)備為一中壓常溫設(shè)備，介質(zhì)對(duì)碳鋼的腐蝕作用很小。故選材料時(shí)，主要考慮的強(qiáng)度指標(biāo)（指σs和σb）和塑性指標(biāo)適合的材料有：A3R、20g、16MnR、15MnVR。為了節(jié)省金屬，高壓設(shè)備應(yīng)優(yōu)先選取普通低合金鋼、中強(qiáng)度。凡屬?gòu)?qiáng)度計(jì)算為主要的中壓設(shè)備亦以采用普通低合金鋼為宜。因?yàn)榍?qiáng)度分別為343MPa 和392MPa的普通低合金鋼，其材料價(jià)格與碳素鋼差不多，但

4、強(qiáng)度比碳素鋼約高30%-60%，采用該類(lèi)鋼材制造壓力容器，可以有效地減少設(shè)備質(zhì)量，降低成本，給設(shè)備的制造、運(yùn)輸、安裝帶來(lái)很大的方便。</p><p>　　其中16MnR的機(jī)械加工性能、強(qiáng)度和塑性指標(biāo)都比較好，綜合金屬的強(qiáng)度、剛度、溫度、抗腐蝕能力等方面考慮選用16MnR制作罐體和封頭。</p><p>　　2. 確定罐體的形狀及內(nèi)徑</p><p>　?。?）由于此

5、容器為液氨貯存性容器，所以此容器選用罐身為圓筒形，兩端均用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的臥式容器。</p><p><b>　?。?）內(nèi)徑的確定</b></p><p>　　根據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械與基礎(chǔ)》中的表8-1壓力容器的公稱直徑，由于V=13m3液氨貯罐，試選用Di=1600mm,設(shè)罐身的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則</p><p>　　2×V 1+V2

6、5; L= 26m3</p><p>　　V 1——標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的容積查表為0.586 m3</p><p>　　V2——筒體每米的容積查表為2.017 m3</p><p>　　求得L=2.40m.由L/Di=1.5 符合L/Di=2-9</p><p>　　所以次容器的罐身的長(zhǎng)度L=2400mm，公稱直徑Di=1600mm</

7、p><p><b>　　3.罐體壁厚設(shè)計(jì) </b></p><p>　　設(shè)計(jì)壁厚δd根據(jù)公式計(jì)算：</p><p>　　40oC溫度時(shí)，16MnR鋼材的許用應(yīng)力表 </p><p><b>　　負(fù)偏差 查表：</b></p><p>　　式中 P-設(shè)計(jì)壓力。本貯罐在夏季最高溫度

8、可達(dá)40℃，這時(shí)氨的飽和蒸氣壓為1.55MPa（絕對(duì)壓力)，故取p=1.1×1.45=1.6 MPa (表壓)；Di=1600mm；[?]t＝170MPa(表8-7)；?＝1.O(雙面對(duì)接焊縫，100％探傷，表8-10)；C2=1mm 于是：</p><p>　　δd =+C2=+1=8.6mm</p><p>　　取C1＝0.8mm（見(jiàn)表8-11），圓整后取δ＝12mm厚的16

9、MnR鋼板制作罐體。δe=δn-Cl- C2=12-1.0-0.8=10.2mm</p><p><b>　　4．封頭壁厚的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。</p><p>　　設(shè)計(jì)壁厚?δd按(8-8)式計(jì)算：</p><p>　　?δd =+C2=+1=8.5mm</p><

10、p>　　式中?＝1.0 (鋼板最大寬度為2.0m，該貯罐直徑為1.6m，故封頭需將鋼板并焊后沖壓)；其它符號(hào)如前。 </p><p>　　考慮鋼板厚度負(fù)偏差及沖壓減薄量，圓整后取?δn＝12mm厚的16MnR鋼板制作封頭。</p><p>　　校核罐體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度根據(jù)（15-2）式： </p><p>　　式中：?PT=1.25p=1.25×1

11、.6≈2.0Mpa</p><p>　　δe=?n-C=12-1.8=10.2mm ?s=345 MPa （表8-7）</p><p>　　?T==157.86Mpa 0.9σs????????????????? Mpa</p><p>　　所以?T〈0.9σs? 水壓試驗(yàn)符合強(qiáng)度要求。 </p><p><b>

12、　　5．鞍座 </b></p><p>　　首先粗略計(jì)算鞍座負(fù)荷。</p><p>　　貯罐總質(zhì)量：m=m1+m2+m3+m4 </p><p>　　式中 m1-罐體質(zhì)量； m2-封頭質(zhì)量； m3-液氨質(zhì)量； m4-附件質(zhì)量。</p><p>　?。?）罐體質(zhì)量m1 </p><p>　　DN=1600mm

13、，?n=12mm的筒節(jié)，每米質(zhì)量為q1=477Kg/m（附表8-24），故 m1=q1L=4772.40＝1144.8(Kg) </p><p>　?。?）封頭質(zhì)量m2 </p><p>　　DN=1600mm，?n=12mm，直邊高度h=25mm的橢圓形封頭，其質(zhì)量為q2=270Kg/m（參考書(shū)），故 m2=2q2=2×270＝540 (Kg) </p><

14、p>　?。?）充水質(zhì)量m3 </p><p>　　m3=Vg ， g-水的密度為1000Kg／m3。 </p><p>　　V= V封 + V筒 =π×1.6×2.40+0.586×2＝13.24m3</p><p>　　m3＝13240Kg </p><p><b>　?。?）附件質(zhì)量m4&l

15、t;/b></p><p>　　人孔約重200Kg，其它接管的總和按300Kg計(jì)，故 m4=500Kg </p><p>　　設(shè)備總重量 m=m1+m2+m3+m4=1144.8+540+13240+500=15424Kg≈15t </p><p>　　每個(gè)鞍座只承約受180KN負(fù)荷，所以選用輕型帶墊板，包角為120°的鞍座。即</p>

16、<p>　　JB／T4712-92鞍座 A2400一 F</p><p>　　JB／T4712-92鞍座 A2400一 S</p><p><b>　　6.人孔的確定 </b></p><p>　　根據(jù)貯罐是在常溫及最高工作壓力為1．6MPa的條件下工作，人孔標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按公稱壓力為1.6MPa的等級(jí)選取。從人孔類(lèi)型系列標(biāo)準(zhǔn)可知，公稱壓力

17、為1.6MPa的人孔類(lèi)型很多。本設(shè)計(jì)考慮人孔蓋直徑較大較重，故選用水平吊蓋人孔。該人孔結(jié)構(gòu)中有吊鉤和銷(xiāo)軸，檢修時(shí)只須松開(kāi)螺栓將蓋板繞銷(xiāo)軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，由吊鉤吊住，不必將蓋板取下。 </p><p>　　該人孔標(biāo)記為： HG21523-95 人孔R(shí)F Ⅳ（A·G）450-1.6 其中RF指突面密封，Ⅳ指接管與法蘭的材料為20R，A·G是指用普通石棉橡膠板墊片，450-1.6是指公稱直徑為450m

18、m、公稱壓力為1.6 Mpa。 </p><p>　　7．人孔補(bǔ)強(qiáng)的確定 </p><p>　　由于人孔的筒節(jié)不是采用無(wú)縫鋼管，故不能直接選用補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)所選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑d＝450mm，壁厚?n＝10mm。故補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸確定如下：補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑d=484mm，外徑D=760mm，根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積應(yīng)大于等于開(kāi)孔減少的截面積，補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度按下式估算：</p><p&g

19、t;　　?補(bǔ) ===16.76mm</p><p>　　故補(bǔ)強(qiáng)圈取17mm厚。 </p><p><b>　　8．接口管 </b></p><p>　　本貯罐設(shè)有以下接口管。 </p><p><b>　　液氨進(jìn)料管：采用</b></p><p>　　?

20、45×3.5mm無(wú)縫鋼管(強(qiáng)度驗(yàn)算略去)。</p><p>　　管的一端切成45°，伸入貯罐內(nèi)少許。配用具有突面密封的平焊管法蘭，法蘭標(biāo)記：HG20592 法蘭SO50-1.6 RF16MnR。 因?yàn)闅んw名義壁厚?n＝12mm>10mm，接管公稱直徑小于或等于50mm，不需補(bǔ)強(qiáng)。</p><p><b>　　(2)液氨出料管</b><

21、/p><p>　　采用可拆的壓出管?25×3mm，</p><p>　　將它用法蘭套在接口管?38×3.5mm內(nèi)。</p><p>　　罐體的接口管法蘭采用法蘭：</p><p>　　HG20592 法蘭SO32-1.6 RF 16MnR 。 。</p><p>　　與該法蘭相配并焊接在壓出管的法蘭

22、上， 其連接尺寸和厚度與HG2 SO32-1.6 RF 16MnR相同，但其內(nèi)徑為25mm。 </p><p>　　液氨壓出管的端部法蘭(與氨輸送管相連)采用HG20592 法蘭SO20-1.6 RF 16MnR。這些小管都不必補(bǔ)強(qiáng)。壓出管伸入貯罐2.5m。</p><p><b>　　(3)排污管：</b></p><p>　　貯罐右端最底

23、部安設(shè)排污管一個(gè)，管子規(guī)格是?57×3.5mm，管端焊有一與截止閥J41W一16相配的管法蘭　HG20592 法蘭SO50-1.6 RF 16MnR。排污管與罐體聯(lián)接處焊有一厚度為10mm</p><p><b>　　的補(bǔ)強(qiáng)圈。 </b></p><p><b>　　(4)液面計(jì)接管</b></p><p>　　

24、本貯罐采用玻璃管液面計(jì)BIW 　PN1.6，L＝500mm，HG5-227-80兩支。 </p><p>　　與液面計(jì)相配的接管尺寸為?18×3mm，管法蘭為HG20592 法蘭SO15-1.6 RF 16MnR。 </p><p><b>　　(5)放空管接管 </b></p><p>　　采用?32×3.5mm無(wú)縫鋼管，

25、法蘭HG20592 法蘭SO25-1.6 RF 16MnR。 </p><p><b>　　(6)安全閥接管 </b></p><p>　　安全閥接管尺寸由安全閥泄放量決定。本貯罐選用?32×2.5mm的無(wú)縫鋼管，法蘭為HG20592 法蘭SO25-1.6 RF 16MnR。</p><p><b>　　五.參考文獻(xiàn)<

26、/b></p><p>　　[1] 董大勤主編.化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.12</p><p>　　[2] 王非編著.化工壓力容器設(shè)計(jì). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.4</p><p>　　[3] 陳國(guó)桓主編. 化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ). 第二版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.1</p><p>　　[4] 潘紅良

27、,郝俊文主編.過(guò)程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì).上海:華東理工大學(xué)出版社,2006.7</p><p><b>　　六.設(shè)計(jì)心得</b></p><p>　　為期兩周緊張而忙碌的課程設(shè)計(jì)馬上結(jié)束了。忙碌的時(shí)間總是過(guò)得很快，回想剛開(kāi)始設(shè)計(jì)的時(shí)候無(wú)從下手，再到后來(lái)的得心應(yīng)手，自己的收獲確實(shí)很多。在這整個(gè)設(shè)計(jì)期間，我對(duì)已經(jīng)學(xué)過(guò)的《化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)》書(shū)中的知識(shí)有了更深一步的了解，對(duì)液氨貯罐工

28、作原理及其工作過(guò)程有了更全面的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也鞏固加強(qiáng)了CAD制圖方法，感受到了CAD制圖的方便與快捷。</p><p>　　順利完成此次設(shè)計(jì)離不開(kāi)老師和同學(xué)們的幫助和關(guān)心，自己的設(shè)計(jì)不可避免的存在很多錯(cuò)誤跟問(wèn)題，期待老師的批評(píng)指正！</p><p><b>　　技術(shù)特性表</b></p><p>　　其它：焊縫采用雙面對(duì)接焊縫，100％探傷，表8

29、-10 </p><p><b>　　?＝1.O</b></p><p>　　鋼板負(fù)偏差： Cl＝0.8mm</p><p>　　腐蝕裕量: C2=1mm</p><p><b>　　液氨貯罐技術(shù)要求</b></p><p>　　1．本設(shè)備按GBl50-1998《鋼制壓

30、力容器》進(jìn)行制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收 </p><p>　　2．焊接材料，對(duì)接焊接接頭型式及尺寸可按GB985-80中規(guī)定(設(shè)計(jì)焊接接頭系數(shù)?＝1．0) </p><p>　　3．焊接采用電弧焊，焊條型號(hào)為E4303 </p><p>　　4．殼體焊縫應(yīng)進(jìn)行無(wú)損探傷檢查，探傷長(zhǎng)度為100％ </p><p>　　5．設(shè)備制造完畢后，以2MPa表壓進(jìn)行