化工机械设备基础13m3液氨贮罐的设计.docVIP

设计任务书 一、设计题目 13m3液氨贮罐的设计 二、设计任务 设计一个容积为13m3液氨贮罐 三、设计条件 1.最高温度40℃，氨的饱和蒸汽压为1.55Mpa 2.液氨的储量为13m3 四、设计步骤 1.确定容器的材质 根据液氨贮罐的工作压力、工作温度和介质的性质可知该设备为一中压常温设备，介质对碳钢的腐蚀作用很小。故选材料时，主要考虑的强度指标（指σs和σb）和塑性指标适合的材料有：A3R、20g、16MnR、15MnVR。为了节省金属，高压设备应优先选取普通低合金钢、中强度。凡属强度计算为主要的中压设备亦以采用普通低合金钢为宜。因为屈服强度分别为343MPa 和392MPa的普通低合金钢，其材料价格与碳素钢差不多，但强度比碳素钢约高30%-60%，采用该类钢材制造压力容器，可以有效地减少设备质量，降低成本，给设备的制造、运输、安装带来很大的方便。 其中16MnR的机械加工性能、强度和塑性指标都比较好，综合金属的强度、刚度、温度、抗腐蚀能力等方面考虑选用16MnR制作罐体和封头。 2. 确定罐体的形状及内径 （1）由于此容器为液氨贮存性容器，所以此容器选用罐身为圆筒形，两端均用标准椭圆形封头的卧式容器。 （2）内径的确定 根据《化工设备机械与基础》中的表8-1压力容器的公称直径，由于V=13m3液氨贮罐，试选用Di=1600mm,设罐身的长度为L，则 2×V 1+V2× L= 26m3 V 1——标准椭圆形封头的容积查表为0.586 m3 V2——筒体每米的容积查表为2.017 m3 求得L=2.40m.由L/Di=1.5 符合L/Di=2-9 所以次容器的罐身的长度L=2400mm，公称直径Di=1600mm 3.罐体壁厚设计 设计壁厚根据计算：式中 P-设计压力。本贮罐在夏季最高温度可达40℃，这时氨的饱和蒸气压为1.55MPa（绝对压力)，故取 MPa (表压)；Di=00mm；[?]t＝170MPa()；?＝1.O(双面对接焊缝，100％探伤，表)；C2=1mm 于是：+C2=+1=8.6mm 取＝0.8mm（见表），圆整后取＝mm厚的16MnR钢板制作罐体。n-Cl- C2=12-1.0-0.8=10.2mm 4．封头壁厚设计采用标准椭圆形封头。 设计壁厚?d按()式计算：?δd =+C2=+1=8.5mm 式中?＝1.0 (钢板最大宽度为m，该贮罐直径为m，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?n＝mm厚的16MnR钢板制作封头。 校核罐体与封头水压试验强度根据式： 式中：??n-C=12-1.8=10.2mm ?s=345 MPa （）?T==157.86Mpa 0.9σs????????????????? Mpa 所以?T〈0.9σs? 水压试验强度要求。 ．鞍座 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=mm，?n=mm的筒节，每米质量为q1=Kg/m（附），故 m1=q1L=2.40＝Kg) （2）封头质量m2 　　DN=mm，?n=mm，直边高度h=mm的椭圆形封头，其质量为q2=Kg/m（），故 m2=2q2=2×＝ (Kg) 　　（3）充水质量m3 m3=V-水的密度为1000Kg／m3。V= V封 + V筒 =π×1.6×2.40+0.586×2＝m3 　　m3＝Kg 　　（4）附件质量m4 　　人孔约重Kg，其它接管的总和按Kg计，故 m4=Kg 设备总重量 m=m1+m2+m3+m4=t 　　每个鞍座只承约受KN负荷，所以选用轻型带垫板，包角为120°的鞍座。即 　　JB／T4712-92鞍座 A一 FJB／T4712-92鞍座 A一 S 6.人孔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 （A·G）4-1.6 其中RF指突面密封，指接管与法兰的材料为20R，A·G是指用普通石棉橡胶板垫片，450-1.6是指公称直径为4mm、公称压力为1.6 Mpa。 ．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d＝4mm，壁厚?n＝mm。故补强圈尺寸确定如下：补强圈内径=484m