3立方液氨储罐设计..docx

目 录一 设计任务、设计思想、设计特点2二 材料及结构的选择与论证3三 设计计算内容5四 容器的压力实验9五 进出料接管的选择、液面的设计10六 支座的设计12七 压力容器焊接结构设计要求141、筒体与椭圆封头的焊接接头142、管法兰与接管的焊接接头153、接管与壳体的焊接接头15八 筒体和封头的校核计算151、 筒体轴向应力校核152、 由设计压力引起的轴向应力173、 轴向应力组合与校核174、 筒体和封头切向应力校核17九 设备结构图18总结19参考文献20一 设计任务、设计思想、设计特点(1)设计任务：根据储罐筒体公称直径D i = 1220mm ，罐体公称容积 V=3m3 ,设计一液氨储罐, 通过设计储罐的厚度，使其能满足工艺要求。设计任务主要分两个阶段：① 准备阶段A、准备好设计资料、手册、图纸、说明书的报告纸B、认真研究、分析设计任务及有关设计数据，明确设计要求及设计内容C、认真复习有关教科书内容，熟悉有关资料及步骤D、结合有关图纸，了解设备结构及作用② 机械设计阶段A、根据设计参数，论证选材、论证物料的腐蚀性及对环境的污染情况B、根据计算有关壳体的尺寸，根据压力计算壳体壁厚，校核壳体的强度，确定合理尺寸C、选用零部件，查标准及手册，确定尺寸和结构D、计算设备重量，列表有关附件的重量E、绘制设备总装图，进行缩小或放大绘图比例F、提出技术要求，对设备制造、检验、安装提出技术地求，并在总图上标注清楚G、编写设计说明书（2）设计思想：各种石油化工设备，虽然大小不一、形状不同，但都有一个受到内压或外压作用的称之为压力容器的外壳。压力容器是化工生产所用的各种各样化工设备外部壳体的总称。所以，容器设计是所有化工设备设计的基础。（3）设计特点对化工压力容器的基本要求：①安全可靠性的要求要求所使用的设备具有足够的强度、韧性和刚度，以及良好的密封性和腐蚀性。②工艺条件的要求化工设备是为工艺过程服务的，应保证在指定的生产工艺条件下完成指定的生产任务，即满足相应的工艺条件要求③经济合理性要求在满足设备的安全运行和工艺条件的前提下，结构要合理，制造要简单，尽量减少加工量，降低制造成本。④便于操作和维护例如所设置的阀门、平台、人孔形位置要合适，易损件便于更换等。⑤环境保护要求所谓化工设备失效的一个新概念是“环境失败”即有害物质泄露到环境中，生产过程残留无法消除的有害物质及噪音等，化工容器在设计时包括化工工厂的选址均应考虑这些因素的影响。（2）主要设计参数的确定及说明 本储罐设计公称容积为3m3，公称直径Dg为1220mm，材料为16MnR在温度t≤42℃时工作，液氨的饱和蒸汽压为1.8MP，取P=1.8MP，取=170MP，则双面对接焊的全焊透对接焊缝为100%无损，根据书本表5-4可得焊接接头系数全部无损检测=1.00。二 材料及结构的选择与论证（1）材料选择与论证本贮罐选用16MnR制作罐体和封头。材料：本贮罐选用16MnR制作罐体和封头。16MnR表示平均含碳量为0.16%的容器钢，属于低碳钢，它的塑性好，焊接性和锻造性良好，适宜制造化工容器等焊接件和设备封头等冲压件，也可用来制造受载不大的螺栓，或经渗碳后制作齿轮和轴等零件。所以，本液氨储罐选用16MnR制作罐体和封头。（2）结构选择与论证：封头型式的确定、人孔选择、法兰型式选择确定。①封头形式的确定本液氨储罐的封头选用椭圆形封头，椭圆封头是由曲率半径连续变化而成的，所以，封头上的应力分布也是均匀变化的，他的受力状态比蝶形封头要好，虽不如半球封头，但对各种封头的强度和经济合理性进行比较。从钢材耗用量考虑：球形封头用量最少，比椭圆形封头节约25.8％，平板封头的用量最多，是椭圆形封头的4倍多。从制造考虑：椭圆形封头制造方便，平板封头则因直径和厚度较大，坯材的获得、车削加工、焊接等方面都遇到不少困难，且封头与筒体厚度相差悬殊，结构也不合理。所以，从强度，结构和制造等方面综合考虑，采用椭圆形风封头最为合理。②人孔的选择人孔是安装或按检修人员进入塔器的唯一通道。一般每隔5~10m距离才设置一个人孔，对于直径大于800mm的填料塔，人孔可设在每段填料层的上、下，同时兼作填料装卸孔用。根据储罐是在常温及最高工作压力为1.8MPa的条件下工作，人孔标准应按公称压力为1.8MPa的等级选取，符合要求的有垂直吊盖带颈平焊法兰人孔和和水平吊盖带颈平焊法兰人孔，本设计选用水平吊盖人孔，人孔的公称直径选定为450mm，密封压紧面采用C型。③法兰形式法兰与筒体、封头或管段以角焊方式联接的，称为平焊法兰，平焊法兰制造简单，广泛应用，但刚性较差，紧用于压力不高的场合，如管法兰PN小于或等于2.5MPa,压力容器法兰PN小于或等于4.0MPa ；是筒体、封头或管段以对焊方式连接用的法兰，称为对焊法兰或带颈