液氨贮罐机械设计

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1、化工设备机械基础课程设计化工设备机械基础课程设计题目：液氨贮罐的机械设计姓名：姚春青学号：0708010211指导教师：崔岳峰沈阳理工大学环境与化学工程学院2010年11月18化工设备机械基础课程设计18化工设备机械基础课程设计设计任务书课题：液氨贮罐的机械设计设计内容：根据给定工艺参数设计一台液氨贮罐已知工艺参数：最高使用温度：T=50℃公称直径：DN=2200mm筒体长度（不含封头）：L0=3600mm具体内容包括：1.筒体材料的选择2.罐的结构及尺寸3.罐的制造施工4.零部件型号及位置，接口5.相关校核计算设计人：姚春青学号：0708010211下达时间：2010年11月19

2、日完成时间：2010年12月26日18化工设备机械基础课程设计目录1．设计方案11．1设计原则11．2设计参数的确定11．3设计结果22．各种参数设计计算42．1壁厚设计42．1．1筒体壁厚设计42．1．2封头壁厚设计42．1．3封头水压试验与强度校核52．2鞍座设计52．2．1罐体质量m162．2．2封头质量m262．2．3液氨质量m362．2．4附件质量m462．3人孔设计72．3．1人孔的设计72．3．2人孔补强的确定72．4接口管设计72．4．1液氨进料管设计72．4．2液氨出料管设计82．4．3液面计接管设计82．4．4放空阀接口管设计82．4．5安全阀接口管设计82．4

3、．6排污管83．参数校核93．1筒体轴向应力校核93．1．1筒体轴向弯矩计算93．1．2通体轴向应力计算103．2筒体和封头切向剪应力校核113．2．1筒体切向应力计算1118化工设备机械基础课程设计3．2．2封头切向剪应力计算113．3筒体环向应力校核123．3．1环向应力计算123．3．2环向应力校核133．4鞍座有效断面平均应力134．符号及公式对照表144．1符号对照表144．2公式对照表155．总结17参考文献1818化工设备机械基础课程设计1．设计方案1．1设计原则本液氨贮罐属于中压容器，设计以“钢制压力容器”国家标准（GB150）为依据，严格按照政府部门对压力容器安全

4、监督的法规“压力容器安全技术监督教程”的规定进行设计。以安全为前提，综合考虑质量保证的各个环节，尽可能做到经济合理，可靠的密封性，足够的安全寿命。其设计的主要步骤如下：1）对设计中要用的各种设计参数进行计算和选取，以及根据制造容器的特殊要求选择材料。2）利用计算公式对容器筒体和封头壁厚的设计，以及封头类型的选择。3）根据鞍座承受的载荷而选用对称布置的双鞍座，再对容器进行各种应力分析和校核。4）从连接的密封性，强度等角度出发，标准选用各种法兰。5）根据以上的容器设计计算，画出设计总设备图。1．2设计参数的确定1）设计温度：T=50℃2）设计压力：查《化工设备机械基础》（赵军，张有忱，

5、段成红编，P132）。本贮罐在最高使用温度50℃下，氨的饱和蒸汽压为2.033Mpa（绝对压强），故取设计压力为p=1.08×(2.033-0.10133)=2.09Mpa（表压），原因是因为容器上装有安全阀时，可取1.05到1.11倍的最高工作压力作为设计压力，这里取最高设计压力为1.08倍。液柱静压力为Pi=DN*ρ*g=2.2×562.90×9.81×10-6=0.0121Mpa<5%p，所以静压力可忽略，可取计算压力pc=p=2.09Mpa。3）材料的选择：由操作条件分析，该容器属于中压，常温范畴。在常温下材料的组织和力学性能没有明显变化。考虑到材料的机械性能、焊接性能、腐

6、蚀情况、强度条件、钢板价格、钢板的耗材量与质量等要求，根据《化工设备机械基础》（赵军，张有忱，段成红编，P125）表9—3钢板选用表，筒体和封头的材料选择钢号为16MnR的钢板，使用状态为热轧或正火（设计温度-40~475℃，钢板标准GB6654—86）。接管材料选用10号钢管（许用应力：[σ]=[σ]t=112Mpa），法兰材料选用16Mn（锻），鞍座底板材料选用16MnR，鞍座其余材料选用18化工设备机械基础课程设计Q235—AF。4）钢板厚度负偏差：由《化工设备机械基础》（赵军，张有忱，段成红编，P128）表9—10知钢板厚度在8.0~25mm时钢板负偏差C1=0.8mm。5

7、)腐蚀裕量：根据《化工设备机械基础》（赵军，张有忱，段成红编，P128）知腐蚀裕量由介质对材料的均匀腐蚀速率与容器的设计寿命决定。腐蚀裕量C2=λ·n，其中λ为腐蚀速率；n为容器的设计寿命。根据《腐蚀数据与选材手册》（左景伊，左禹编著P216）钢铁对于氨气和液氨有优良的耐蚀性，腐蚀率在0.1mm/a以下。且设计贮罐为单面腐蚀，故取C2=2.0mm。6）焊接头系数：本次设计是液氨贮罐的机械设计。氨属于中度毒性物质，又由于PV=2.09×2.22××3.6=28.59＞1