化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)--14.0m3液氨貯罐的設(shè)計(jì)

1、<p>　　一 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p>　　課程名稱(chēng)：化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：14.0m3液氨貯罐的設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。ㄒ唬⒔虒W(xué)要求</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是對(duì)課程內(nèi)容的應(yīng)用性訓(xùn)練環(huán)節(jié)，是學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行階段性的單體設(shè)備或單元設(shè)計(jì)等方

2、面的專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練過(guò)程，也是對(duì)理論教學(xué)效果的檢驗(yàn)。通過(guò)這一環(huán)節(jié)使學(xué)生在查閱資料、理論計(jì)算、工程制圖、調(diào)查研究、數(shù)據(jù)處理等方面得到基本訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力</p><p>　　（二）、設(shè)計(jì)資料及參數(shù)</p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)為設(shè)計(jì)一14.0 m3液氨貯罐的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)條件如下：</b>

3、</p><p>　　1、最高工作溫度為40度，氨的飽和蒸汽壓1.55兆帕；</p><p>　　2、液氨的儲(chǔ)量為14.0 m3</p><p>　　試根據(jù)上述設(shè)計(jì)條件完成液氨貯罐的設(shè)計(jì)。</p><p>　?。ㄈ?、設(shè)計(jì)要求及成果</p><p>　　1. 確定容器材質(zhì)；</p><p>　　

4、2. 確定罐體形狀及名義厚度；</p><p>　　3. 確定封頭形狀及名義厚度；</p><p>　　4. 確定支座，人孔及接管，以及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)情況</p><p>　　5. 編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)以及繪制設(shè)備裝配圖1張（A2）。</p><p><b>　　二 設(shè)計(jì)步驟</b></p><p>　　1

5、. 儲(chǔ)罐材質(zhì)的選取</p><p>　　根據(jù)儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的溫度、壓力要求集體積介質(zhì)的綜合考慮《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》P114表6—7，GB150規(guī)定使用的低合金結(jié)構(gòu)鋼，選取鋼號(hào)為16MnR的低合金鋼。</p><p>　　2. 罐體的長(zhǎng)度、公稱(chēng)直徑(內(nèi)徑)設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)液氨的儲(chǔ)量14.0m³，有即 </p><p>　　取L

6、=3.7m，Di=2.2m。</p><p>　　由所選數(shù)據(jù)可得：液氨的儲(chǔ)量為</p><p><b>　　滿(mǎn)足要求。</b></p><p><b>　　3．罐體壁厚設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1）設(shè)計(jì)壓力P</b></p><p>　　

7、容器設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在工作情況下可能遇到的工作壓力和相對(duì)應(yīng)的溫度兩者相結(jié)合中最苛刻工作壓力來(lái)確定設(shè)計(jì)壓力。一般是指容器頂部最高壓力與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力。</p><p>　　此液氨儲(chǔ)罐采用安全法，依據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》若儲(chǔ)罐采用安全法時(shí)設(shè)計(jì)壓力應(yīng)采用最大工作壓力PW的1.05-1.1倍，取設(shè)計(jì)壓力P=1.1PW（已知PW=1.45MPa表壓）</p><p&

8、gt;　　所以 P=1.1PW=1.6MPa</p><p>　　2）罐體的焊接系數(shù)φ</p><p>　　查《化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)》的表14-5，對(duì)此罐體采用雙面全焊頭對(duì)接焊縫，進(jìn)行100%全部無(wú)損檢查，則焊接系數(shù)φ=1.0</p><p>　　3）儲(chǔ)罐鋼材的最大許用應(yīng)力[σ]t</p><p>　　40oC溫度時(shí)，16MnR鋼材的許用應(yīng)力

9、表 </p><p><b>　　4）腐蝕余量</b></p><p>　　由于儲(chǔ)存液體為液氨溶液,所以介質(zhì)對(duì)材質(zhì)的腐蝕為輕度腐蝕,腐蝕速率在0.05-0.13mm/a，同時(shí)儲(chǔ)罐為單面腐蝕，則取腐蝕余量C2=1.0mm。應(yīng)力腐蝕和其他形式的腐蝕為非均勻腐蝕,所以?xún)?chǔ)罐材質(zhì)得以抵抗</p><p><b>　　5)負(fù)偏差 </b&

10、gt;</p><p><b>　　查表：</b></p><p>　　6)儲(chǔ)罐的計(jì)算厚度、設(shè)計(jì)厚度、名義厚度及有效厚度</p><p>　?、艃?chǔ)罐的計(jì)算厚度假設(shè)名義厚度在小于16mm,則許用應(yīng)力[σ]t=170 MPa</p><p><b>　　==10.3</b></p><

11、;p>　?、圃O(shè)計(jì)厚度 ----腐蝕余量 </p><p>　　所以設(shè)計(jì)厚度 =11.3 mm</p><p>　?、敲x厚度 δn=δ+C1+ C2+Δ</p><p>　　所以δn=δ+C1+ C2+Δ=10.3+0.8+1.0+Δ=14.0mm</p><p>　?、扔行Ш穸圈膃=δ+Δ=δn-C1- C2<

12、/p><p>　　所以δe=(14.0-0.8-1.0) mm=12.2 mm</p><p><b>　　4.封頭壁厚設(shè)計(jì)</b></p><p>　　采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，雙面對(duì)接焊縫100%探傷，φ=1.0.設(shè)計(jì)壁厚δd按下式計(jì)算：</p><p>　　考慮鋼板厚度負(fù)偏差及沖壓減薄量，圓整后取δn=14mm厚的16MnR

13、鋼板制作封頭。</p><p>　　5.校核筒體、封頭的強(qiáng)度</p><p>　　對(duì)此液氨儲(chǔ)罐采用水壓試驗(yàn)，校核罐體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度式 ： </p><p>　?。?）依據(jù)《化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)》的關(guān)于容器強(qiáng)度校核章節(jié)，可得知</p><p>　?。?）由于本水壓試驗(yàn)溫度和設(shè)計(jì)溫度相同，則有：[σ]=[σ]t</p><p&

14、gt;<b>　　所以 </b></p><p><b>　　（3）有效厚度</b></p><p>　?。?）查表的在實(shí)驗(yàn)溫度下鋼材的屈服極限σs=345 MPa</p><p>　?。?）焊接系數(shù)φ=1.0</p><p>　?。?）水壓強(qiáng)度校核：</p><p>　　

15、MPa=181.33 MPa =310.5 MPa</p><p>　　水壓實(shí)驗(yàn)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 </p><p><b>　　6.鞍座設(shè)計(jì)</b></p><p>　　首先粗略計(jì)算鞍座負(fù)荷：</p><p><b>　　儲(chǔ)罐總質(zhì)量：</b></p><p>　　式中m1——罐

16、體質(zhì)量 m2——封頭質(zhì)量</p><p>　　m3——充液質(zhì)量 m4——附件質(zhì)量</p><p>　　罐體質(zhì)量m1：筒節(jié)Di=2200mm，δn=14mm，每米質(zhì)量為q1=714 ㎏/m</p><p><b>　　則。</b></p><p>　　封頭質(zhì)量：Di=2200mm，δn=14mm

17、，直邊高度h=40mm的橢圓形封頭，其質(zhì)量為=616㎏， </p><p><b>　　則。</b></p><p><b>　　充液質(zhì)量=Vδ</b></p><p>　　式中V——儲(chǔ)罐容積，</p><p>　　δ——水的密度為1000㎏/m3。</p><p><

18、b>　　所以：</b></p><p>　　附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為200㎏，其他接管總和按300㎏計(jì)。</p><p><b>　　故：m4=500㎏</b></p><p><b>　　設(shè)備總質(zhì)量為。</b></p><p>　　每個(gè)鞍座只約承受190KN負(fù)荷，所以選用輕型墊板，包

19、角為120°的鞍座，即：</p><p>　　JB/74712-92鞍座A2200-F；</p><p>　　JB/74712-92鞍座A2200-S。</p><p><b>　　7.人孔設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)儲(chǔ)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(chēng)壓力為1.6M

20、Pa的等級(jí)選取。</p><p>　　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)只需松開(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。該人孔標(biāo)記為：</p><p>　　HG21523-95人孔R(shí)F Ⅳ(A·G)450-1.6，</p><p>　　其中RF面密封，Ⅳ指接管與法蘭的材料為20R，A

21、3;G指用普通石棉橡膠板墊片，450-1.6是指公稱(chēng)直徑為450mm、公稱(chēng)壓力為1.6MPa。</p><p><b>　　8.人孔補(bǔ)強(qiáng)確定</b></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，壁厚，故補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸確定如下：補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑，外徑，根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)圈的金屬表面積應(yīng)大于或等于開(kāi)孔減少的截面積，補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度按下

22、式計(jì)算：</p><p>　　故補(bǔ)強(qiáng)圈取21mm厚。</p><p><b>　　9.接口管設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本儲(chǔ)罐有一下接口管：</p><p><b>　　液氨進(jìn)料管：</b></p><p>　　用φ57mm×3.5mm無(wú)縫鋼管(強(qiáng)度驗(yàn)算略)。

23、一端切成45°。配用具有突面密封的平焊管法蘭，</p><p>　　法蘭標(biāo)記：HG20592 法蘭SO50-1.6 RF 16MnR。 </p><p>　　因?yàn)闅んw名義壁厚δn＝16mm>12mm，接管公稱(chēng)直徑小于80mm，故不用補(bǔ)強(qiáng)。</p><p><b>　　液氨出料管：</b></p><p>

24、　　采用可拆壓出管φ25mm×3mm，用法蘭套在接口管φ38mm×3.5mm內(nèi)。罐體接口管法蘭：</p><p>　　HG20592 法蘭SO32-1.6 RF 16MnR。</p><p>　　該法蘭與38mm×3.5mm的接口管相配合并焊接在一起，另一法蘭蓋與該法蘭用焊接緊固，法蘭蓋上穿過(guò)φ25mm×3mm的壓出管，兩者焊接牢。其聯(lián)結(jié)尺寸和厚度與

25、HG20592 法蘭SO32-1.6 RF 16MnR相同，但內(nèi)徑25mm。 液氨壓出管端部法蘭(與氨輸送管相連)用HG20592 法蘭SO20-1.6 RF 16MnR。都不必補(bǔ)強(qiáng)。壓出管伸入貯罐2.5m。</p><p><b>　　排污管：</b></p><p>　　貯罐右端最底部安設(shè)排污管1個(gè)，管子規(guī)格φ57×3.5mm，管端焊有一與截止閥J41W

26、-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的補(bǔ)強(qiáng)圈。 </p><p><b>　　液面計(jì)接口管：</b></p><p>　　本貯罐采用兩支玻璃管液面計(jì)BIW PN1.6，L＝1000mm，HG5-227-80兩支。與液面計(jì)相配的接管φ18mm×3mm，管法蘭為</p>

27、<p>　　HG20592 法蘭SO15-1.6 RF 16MnR。</p><p><b>　　放空管接管：</b></p><p>　　用φ32×3.5mm無(wú)縫鋼管，法蘭HG20592 法蘭SO25-1.6 RF 16MnR。</p><p><b>　　安全閥接管：</b></p>

28、<p>　　其尺寸由安全閥泄放量決定。本貯罐選用φ32mm×2.5mm的無(wú)縫鋼管，法蘭 SO25-1.6 RF 16MnR。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　1．本設(shè)備按GBl50-1998《鋼制壓力容器》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

29、可按GB985-80中規(guī)定(設(shè)計(jì)焊接接頭系數(shù)j＝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)行水壓試驗(yàn) </p><p>　　6．管口方位按接管表</p><p&