安徽工程大学化工机械基础化工设备课程设计液氨储罐机械设计
目录
第一章绪论 (1)
1.1 设计任务 (1)
1.2 设计思路 (2)
1.3 设计特点 (2)
1.4 主要设计参数的确定及说明 (3)
第二章材料及结构的选择与论证 (4)
2.1 材料的选择与论证 (4)
2.2 结构的选择与论证 (4)
第三章设计计算 (7)
3.1 公称直径DN的确定 (7)
3.2 计算筒体的壁厚 (7)
3.3 计算封头的壁厚 (8)
3.4 水压实验及其强度校核 (8)
3.5 选择人孔并核算开孔补强 (9)
3.6 选择鞍座并核算承载能力 (9)
3.7 选择液位计 (14)
3.8 选配工艺接管 (14)
第四章设计小节 (15)
第一章绪论
1.1设计任务
设计题目：液氨储罐机械设计
公称容积（3
m）：50
工作压力（MPa）：3.2
工作温度（℃）：40
材料：16MnR
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
1.2设计思路
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。
综合运用所学的机械基础课程知识，考虑结构方面的要求，合理地进行设计，研究出最佳方案。
1.3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。
1.4 主要设计参数的确定及说明
本储罐设计公称容积为50m 3，公称直径DN 为2400mm ，材料为16MnR 在温度
≤t 40℃时工作，工作压力为3.2MPa ，取t ][σ=163MP ，则双面对接焊的全焊透对接焊缝为100%无损，由下表可得焊接接头系数全部无损检测φ=1.00。
焊接接头系数
此储罐采用100%无损探伤，故0.1=φ
序号 焊接接头结构
焊接接头系数φ
全部无损探伤 局部无损探伤
1
双面焊或相当于双面焊的全焊透对接
焊接接头
1.0 0.85 2 单面焊的对接焊接接头，在焊接过程中沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的
垫板
0.9
0.85
第二章材料及结构的选择与论证
2.1材料选择与论证
纯液氨腐蚀性小，储罐可选用一般钢种，但由于压力较高，根据钢种适用范围的说明，可以考虑采用20R、16MnR、15MnVR等钢种。其中适用较多且合理的为20R 和16MnR钢种。
从钢板耗量上看，钢板耗用量与板厚成正比，采用16MnR时，钢板用量比采用20R时要少。因此，16MnR钢板的价格虽比20R钢板略贵，但从耗用量和价格综合考虑，两种钢板均可考虑。
从制造费用上看，由于采用16MnR钢板，厚度较薄，质量较轻，且制造费用目前也按碳钢设备重量同等计价，因此采用16MnR钢板，制造费用较为经济。
综上所述，本设计的储罐材料选用16MnR钢板制作罐体和封头。
2.2结构选择与论证
(1)封头形式的确定
本设计选用椭圆形封头，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，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，材料的获得、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，采用椭圆形封头最为合理。
(2)人孔选择
卧式液氨储罐常用碳钢水平吊盖人孔，这种人孔使用方便，压紧垫片可靠，开启时人孔盖悬挂于吊杆下，避免搬动较重的人孔盖。碳钢水平吊盖人孔的尺寸、材料和性能可查HG 21522～21524-2005标准。
碳钢水平吊盖带颈对焊法兰人孔结构图
人孔是安装或按检修人员进入塔器的唯一通道。本设计卧式容器筒体长度为4600mm，设置一个人孔。
人孔类型公称压力MPa 公称直径mm 板式平焊法兰人孔0.6 400、450、500、600
板式平焊法兰人孔（限用凸面）或带颈平焊法法兰1.0 400、450、500、600 1.6 400、450、500、600
带颈对焊法法兰
2.5 400、450、500、600
4.0 400、450、500、600
卧式液氨储罐常用碳钢水平吊盖人孔，这种人孔使用方便，压紧垫片可靠，储罐在常温及最高工作压力为3.2MPa的条件下工作，人孔标准应按公称压力4.0的等级选取，由于容器公称直径为2400mm,碳钢水平吊盖人孔的尺寸、材料和性能可查HG21523-95标准，选用水平吊盖带颈对焊法兰人孔，DN450人孔，密封压紧面采用RF型。该人孔标记为：HG 21523-95 人孔 RF Ⅷ 450-4.0 其中RF指突面密封，Ⅷ指接管与法兰的材料为16MnR，用金属缠绕垫片，450-4.0是指公称直径为450mm、公称压力为4.0 Mpa。
(3)法兰型式选择
法兰与设备的连接形式：平焊法兰制造简单，使用广泛，但刚性较差，仅用于压力不高的场合。由于本设计 3.2MPa P =，由HG20592-97标准,可以选择焊接法兰中的平焊法兰PL 。
法兰与密封面形式： 3.2MPa P =，根据HG20592-97标准可以选择RF 密封面。
(4)液面计的选择
对于承压容器，一般都是将液面计通过法兰、活接头或螺纹接头与设备联接在一起。当设备直径很大时，可以同时采用两组或几组液面计接口管。在现有标准中，有反射式玻璃板液面计、反射式防霜液面计、透光式板式液面计和磁性液面计。
（5）鞍式支座的选择确定
鞍式支座是应用最广泛的一种卧式容器支座，常见的卧式容器和大型卧式储槽、热交换器等多采用这种支座。鞍式支座已有标准JB/T 4712-92《鞍式支座》，设计时可根据容器的公称直径和容器的重量选用标准中的规格。
一台卧式容器的鞍式支座，一般情况下不宜多于两个。因为鞍座水平高度的微小差异都会造成各支座的受力不均，从而引起筒壁内的附加应力。采用双鞍座，每种鞍座又分为固定式支座（代号F ）和滑动式支座（代号S ）两种安装形式。鞍座与筒体端部的距离A 可按下述原则确定：当筒体的L/D 较大，且鞍座所在平面内又无加强圈时，应尽量利用封头对支座处筒体的加强作用，取A ≤
0.25D[0)(2D S R D n i =+=]；当筒体的L/D 较小，δ/D 较大，或鞍座所在平面内有加强圈时，取A ≤0.2L 。
第三章 设计计算
3.1 公称直径DN 的确定
已知公称容积V=50。试选用公称直径DN=2400mm ，查《化工机械基础》附录12知，1m 高筒体的容积1V =4.5243m ，封头容积2V =2.003m ,得： 1.11524
.4501===
V V n ∴L=11.1m 查附录12得，DN=2400mm 的封头曲面高度为600mm ，直边高度为40mm ，得：
总长mm L 12380
11100)40600(2=++?=总 625.42400
11100
==DN L 2<4.625<9 满足要求 所以选用DN=2400mm 的筒体合适
3.2计算筒体的壁厚
设计壁厚
2][2C P D P c
t
i
c d +-=
φσδ 工作压力MPa P w 2.3=，故设计压力MPa MPa P P w C 4.336.32.305.105.1≈=?== 取外径Di=DN=2400mm
16MnR ，最高温度40℃，查附录6，取0.1,163][==φσMPa t
腐蚀余量2C ，查《腐蚀数据手册》16MnR 耐氨腐蚀其λ<0.1mm/y ，若设计寿命为10年，则mm a C 11.0102=?==λ
∴ mm d 3.260.14
.30.116322400
4.3=+-???=
δ
3616< 故，圆整后取名义厚度mm n 28=δ 查《化工机械基础》表10-10，得钢板厚度负偏差mm C 9.01= 得有效厚度mm C C C n n e 1.26)9.01(28)(21=+-=+-=-=δδδ 3.3计算封头的壁厚 采用标准椭圆形封头，设计厚度： []25.02C P D P C t i C d +-= φσδ 其中各数据跟罐体相同， []25.02C p D p t i d +-?= φσδ =4.35.00.116322400 6.3?-???+1.0=26.2mm 考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量，圆整后取mm n 28=δ厚的16MnR 钢板制作封头。 3.4水压试验压力及其强度校核 根据公式 ()s e e i T T D p φσδδσ9.02≤+= 试验压力MPa P P C T 25.44.325.125.1=?== 由mm e 1.26=δ查附录6得MPa s 325=σ ∴ MPa T 53.1971 .262) 1.262400(25.4=?+?= σ MPa s 5.2953250.19.09.0=??=φσ ∴ S T φσσ9.0≤ 水压试验满足强度要求 3.5选择人孔并核算开孔补强 根据储罐是在常温及最高工作压力为3.2Mpa 的条件下工作，人孔标准应按公称压力为4.0 Mpa 。从人孔类型系列标准可知，公称压力为4.0Mpa 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，检修时只需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：HG 21523-95 人孔 RF Ⅷ 450-4.0 其中RF 指突面密封，Ⅷ指接管与法兰的材料为16MnR ，用金属缠绕垫片，450-4.0是指公称直径为450mm 、公称压力为4.0 Mpa 。 另外,还要考虑人孔补强,确定补强圈尺寸,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为di=450mm,壁厚 nt δ=10mm 。故补强圈尺寸如下：补强圈内径mm D 4841=，外径mm D 7602= ，根据补强的金属面积大于或等于开孔减少的截面积，补强圈的厚度按下式估算，即， ()mm 5.44mm 484 7601.26)102450(D D 2d δ1 2i 补 =-??+=-+= e n δδ 故补强圈取45mm 厚。 3.6选择鞍座并核算承载能力 首先粗略计算鞍座负荷。 储罐总质量4321m m m m m +++= 式中1m ——罐体质量，kg ； 2m ——封头质量，kg ； 3m ——液氨质量，kg ； 4m ——附件质量，kg 。 1.罐体的质量1m DN=2400mm,n δ=28mm 的筒节，查附录12，得1m 高的筒节钢板质量m kg q /11671=，故， kg L q m 7.186141.11167711=?== 2.封头的质量2m DN=2400mm ,mm n 28=δ，直边高度h=40mm 的椭圆形封头，查附录12，得封头质量 kg q 15002=，故， kg q m 3000222== 3.充液质量3m γV m =3 式中： V —— 储罐容积，322.54524.41.1100.22m V V V =?+?=+=筒封 γ—— 水密度，为3 /1000m kg kg V m 54220100022.543=?==γ 4.附件的质量4m 人孔的质量约为200kg ，其他的连接管质量总和按300kg 计，故， kg 500m 4= 5.设备总质量为： t kg m m m m m 34.767.763345005422030007.186144321==+++=+++= 6.每个鞍座负荷： kN F 33.3762/86.97.76334=?= 7.鞍座的选择 由DN=2400mm ，查JB/T 4712-92《鞍式支座》： 可查得，选用轻型带垫板，120°包角的鞍座。即，JB/T4712-92 鞍座A2400-F,JB/T4712-92 鞍座 A2400-S 。 此轻型带垫板120°包角鞍座结构和尺寸应如下图： 8.鞍座的安放位置尺寸 鞍座h的选择应按下图，由负荷量求的： 可得h=280mm 因为L/D较大，且鞍座所在平面无加强圈，所以此鞍座与筒体端部的距离A：.0= ? 25 = ≤ A1080 mm D 2400 45 .0 3.7选择液位计 液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，大体上可分为四类，有玻璃板液面计、玻璃管液面计、浮子液面计和浮标液面计。在中低压容器中常用前两种。 1．玻璃板液面计和玻璃管液面计均适用于物料内没有结晶等堵塞固体的场合。板式液面计承压能力强，但是比较笨重、成本较高。 2．玻璃板液面计一般选易观察的透光式，只有当物料很干净时才选反射式。 3．当容器高度大于m 3时，玻璃板液面计和玻璃管液面计的液面观察效果，应改用其它适用的液面计。 液氨为较干净的物料，易透光，不会出现严重的堵塞现象所以在此选用玻璃管液面计。玻璃板液面计有透光式玻璃板液面计（T 型）、反射式玻璃板液面计（R 型）和试镜式玻璃板液面计（S 型）三种结构，其适用温度一般在0～250℃。但透光式适用工作压力较反射式高，试镜式工作压力最小。玻璃管液面计适用工作压力小于MPa 2.3，介质温度在C 25000-的范围。对于承压设备，一般都是将液面计通过法兰、活接头或螺纹接头与设备连接在一起，分别用于不同型式的液面计。考虑到本设备的设计压力为3.4MPa,而且液氨为较干净的物料，易透光，不会出现严重的堵塞现象，所以在此选用反射式玻璃板液面计（R 型）。由筒体公称直径为2400mm ，选择长度为1400mm 的液面计。已知其公称直径为15mm 。 液氨储罐常用玻璃管液面计，由储罐公称直径i D =2400mm 根据HG/T21550-93，选择玻璃管液面计AIW PN4.0,L=1000mm ，HG5-227-80两支。 与其相配的接管尺寸为φ18×3mm,管法兰为法兰PN 4.0 DN 15 GB 9119.8-88。 3.8选配工艺接管 本储罐设有以下接口管 (1)液氨进料管： 采用φ45×2.5mm无缝钢管。管的一端切成45°,伸入储罐少许.配用具有突面密封的平焊管法兰:法兰PN4.0 DN40 GB9119.8-88 δ=28mm,接管公称直径小于80mm,故不要补强. 因为壳体名义壁厚 n (2)液氨出料管： 采用可拆的压出管φ25×2.5mm,将它套入罐体的固定接口管φ38×3.5mm内, 罐体的接口管法兰采用法兰PN4.0 DN32 GB9119.8-88。与该法兰相配并焊接在压出管的法兰上,其连接尺寸和厚度与法兰法兰PN4.0 DN32 GB9119.8-88相同,但其内径为25mm(见总装图的局部放大部大图). 液氨压出管的端部法兰(与氨输送管相连)采用法兰PN4.0 DN20 GB9119.8-88。这些小管都不必补强。压出管伸入贮罐2.5m。 (3)排污管 在罐的右端最底部设个排污管一个，规格是φ45×2.5mm，管端焊有与截止阀J41W-16相配的管法兰PN4.0 DN40 GB9119.8-88。排污管与罐体连接处焊有一厚度为10mm的补强圈. (4)放空管接口管 采用φ32×3.5mm无缝钢管,法兰PN4.0 DN25 GB9119.8-88 (5)液面计接管 D=2400mm 液氨储罐常用玻璃管液面计，由储罐公称直径 i 根据HG/T21550-93，选择玻璃管液面计AIW PN4.0,L=1000mm，HG5-227-80两支。 与其相配的接管尺寸为φ20×2.5mm,管法兰为法兰PN4.0 DN15 GB9119.8-88。 (6)安全阀接口管 安全阀接口管尺寸由安全阀泄放量决定。本贮罐选用φ32×2.5mm的无缝钢管,法兰PN4.0 DN25 GB9119.8-88。 第四章设计小结 经过了几天的努力，终于完成了课程设计。在设计的过程中，给自己最大的体会是：办法总比困难多，遇到了问题，不要气，要努力去寻找答案。课程设计刚开始的时候，感觉很陌生，只知道要设计一个贮罐，而且还要画图，至于怎么开始，大家都很惘然。在画图时，因为一开始没有查好资料，只知道筒体的公称直径，至于那些其它的数据，例如封头高度，封头直边都没有查好，所以无从着手，那时候只能一边看书，一边探索画图，以至于浪费了不少的时间。课程设计是另外一种学习课堂，通过我们动手，对掌握的理论知识进行补充与质疑。我们应该在注意书本知识的时候应该也要把所学到的知识应用到实践生产中去，不仅仅满足于书本的知识，要在实践过程中吸收课本外的知识。 通过这次设计对我们独自解决问题的能力也有所提高。在整个过程中，我查阅了相关书籍及文献，取其相关知识要点应用到课设中，而且其中有很多相关设备选取标准可以直接选取，这样设计出来的设备更加符合要求。在设计过程中，自己对《化工机械设备基础》有了更深入地学习，也是我们加强了化工方面的基本素养，为我们以后的学习及工作都奠定了良好的基础。 课程设计任务书 课程设计任务书 1. 设计题目：液氨储罐机械设计 2. 课程设计要求及原始数据（资料）： (1)、课程设计要求： ①.使用国家最新压力容器和换热器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。 ②.广泛查阅和综合分析各种文献资料，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。 ③.设计计算要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。 ④.设计说明书可以手写，也可打印，但工程图纸要求手工绘图。 ⑤.课程设计全部工作由学生本人独立完成。 (2). 设计数据： 1 3. 工艺条件图 4. 计算及说明部分内容（设计内容）： 第1章绪论： （1）液氨储罐的设计背景 （2）液氨贮罐的分类及选型； （3）主要设计参数的确定及说明。 第2章材料及结构的选择与论证 （1）材料选择与论证； （2）结构选择与论证：封头型式的确定、人孔选择、法兰型式、液面计的选择、鞍座的选择确定。 第3章工艺尺寸的确定 第4章设计计算 （1）计算筒体的壁厚； （2）计算封头的壁厚； （3）水压试验压力及其强度校核； （4）选择人孔并核算开孔补强； （5）选择鞍座并核算承载能力； （6）选择液位计； （7）选配工艺接管。 设计小结 参考文献 5．绘图部分内容： 总装配图一张（A1图纸） 2 课程设计任务书 6．设计期限：1周（ 2013 年 06月 24 日～ 2013 年 07 月 05 日） 7、设计参考进程： (1)设计准备工作、选择容器的型式和材料半天 (2)设计计算筒体、封头、选择附件并核算开孔补强等一天 (3)绘制装配图二天 (4)编写计算说明书一天 (5)答辩半天 8．参考资料： (一)国家质量技术监督局，GB150-1998《钢制压力容器》，中国标准出版社，1998； (二)国家质量技术监督局，《压力容器安全技术监察规程》，中国劳动社会保障出版社，1999 (三)《金属化工设备·零部件》第四卷 (四)中华人民共和国化学工业部，中华人民共和国待业标准《钢制管法兰、垫片、紧固件》，1997 (五)《化工设备机械基础课程设计指导书》（图书馆借阅书号：TQ 05/51） (六)刁玉纬王立业，《化工设备机械基础》，大连理工大学出版社，2003年第五版； (七)李多民俞惠敏，《化工过程设备机械基础》，中国石化出版社，2007； (八)董大勤，《化工设备机械基础》，化学工业出版社，1994年第二版； (九)汤善甫朱思明，《化工设备机械基础》，华东理工大学出版社，2004年第二版； 发给学生（签名）：指导教师： 年月日 （注：此任务书应附于所完成的课程设计说明书封面后） 3 目录 课程设计任务书 2 20m3液氨储罐设计 2 课程设计容 3 液氨物化性质及介绍 3 1. 设备的工艺计算 3 1.1 设计储存量 3 1.2 设备的选型的轮廓尺寸的确定 3 1.3 设计压力的确定 4 1.4 设计温度的确定 4 1.5 压力容器类别的确定 4 2. 设备的机械设计 5 2.1 设计条件 5 2.2 结构设计 6 2.2.1 材料选择 6 2.2.2 筒体和封头结构设计 6 2.2.3 法兰的结构设计 6 （1）公称压力确定7 （2）法兰类型、密封面形式及垫片材料选择7 （3）法兰尺寸7 2.2.4 人孔、液位计结构设计8 （1）人孔设计8 （2）液位计的选择9 2.2.5 支座结构设计10 （1）筒体和封头壁厚计算10 （2）支座结构尺寸确定12 2.2.6 焊接接头设计及焊接材料的选取14 （1）焊接接头的设计14 （2）焊接材料的选取16 2.3 强度校核16 2.3.1 计算条件16 2.3.2 压圆筒校核17 2.3.3 封头计算18 2.3.4 鞍座计算20 2.3.5 开孔补强计算21 3. 心得体会22 4. 参考文献22 课程设计任务书 20m3液氨储罐设计 一、课程设计要求： 1.按照国家最新压力容器标准、规进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。 2.设计计算采用手算，要求设计思路设计思路清晰，计算数据准确、可靠。 3.工程图纸要求计算机绘图。 4.独立完成。 二、原始数据 设计条件表 三、课程设计主要容 1.设备工艺设计 2.设备结构设计 3.设备强度计算 4.技术条件编制 5.绘制设备总装配图 6.编制设计说明书 四、学生应交出的设计文件（论文）： 1.设计说明书一份； 2.总装配图一(A1图纸一) 液氨储罐项目设计方案1.设计题目：液氨储罐机械设计 2. 课程设计要求及原始数据（资料）： (1)、课程设计要求： ①.使用国家最新压力容器和换热器标准、规进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。 ②.广泛查阅和综合分析各种文献资料，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。 ③.设计计算要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。 ④.设计说明书可以手写，也可打印，但工程图纸要求手工绘图。 ⑤.课程设计全部工作由学生本人独立完成。 (2). 设计数据： 3. 工艺条件图 4. 计算及说明部分容（设计容）： 1 绪论 1.1 液氨储罐的设计背景 1.2 液氨储罐的分类及选型 2 材料及结构的选择与论证 2.1 工艺参数的设定 2.1.1设计压力 2.1.2筒体的选材及结构 2.1.3封头的结构及选材 3 设计计算 3.1 筒体壁厚计算 3.2 封头壁厚计算 3.3 压力试验 4 附件的选择 4.1 人孔的选择 4.2 人孔补强的计算 4.3 进出料接管的选择 4.4 液面计的设计 4.5 安全阀的选择 4.6 排污管的选择 4.7 真空表选择 4.8 鞍座的选择 4.8.1 鞍座结构和材料的选取 4.8.2 容器载荷计算 4.8.3 鞍座选取标准 4.8.4 鞍座强度校核 5 容器焊缝标准 5.1 压力容器焊接结构设计要求 5.2 筒体与椭圆封头的焊接接头 5.3 管法兰与接管的焊接接头 5.4 接管与壳体的焊接接头 6 筒体和封头的校核计算 6.1 筒体轴向应力校核 6.1.1 由弯矩引起的轴向应力 6.1.2 由设计压力引起的轴向应力 6.1.3 轴向应力组合与校核 6.2 筒体和封头切向应力校核 7 总结 8 参考文献 5．绘图部分容： 总装配图一（A1图纸） 6．设计期限：1周（2013 年06月24日～ 2013年 06月30日） 7、设计参考进程： (1)设计准备工作、选择容器的型式和材料半天 (2)设计计算筒体、封头、选择附件并核算开孔补强等一天 (3)绘制装配图二天 (4)编写计算说明书一天 (5)答辩半天 设计任务书 设计题目：液氨储罐设计 设计任务：试设计一液氨储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计。 包括筒体、封头、零部件的材料的选择及结构的设计；罐的制造施工及焊接形式等；设计计算及相关校核；各设计的参考标准；附CAD图。 已知工艺参数如下： 最高使用温度：T=50℃； 公称直径：DN=3000㎜； 筒体长度（不含封头）：Lo=5900㎜。 目录 设计任务书 1 前言 (1) 2 设计选材及结构 (2) 2.1 工艺参数的设定 (2) 2.1.1设计压力 (2) 2.1.2筒体的选材及结构 (2) 2.1.3封头的结构及选材 (2) 3 设计计算 (4) 3.1 筒体壁厚计算 (4) 3.2封头壁厚计算 (4) 3.3压力试验 (5) 4 附件的选择 (6) 4.1人孔的选择 (6) 4.2人孔补强的计算 (7) 4.3进出料接管的选择 (9) 4.4液面计的设计 (10) 4.5安全阀的选择 (10) 4.6排污管的选择 (10) 4.7 鞍座的选择 (11) 4.7.1鞍座结构和材料的选取 (11) 4.7.2容器载荷计算 (12) 4.7.3鞍座选取标准 (12) 4.7.4鞍座强度校核 (13) 5 容器焊缝标准 (14) 5.1压力容器焊接结构设计要求 (14) 5.2筒体与椭圆封头的焊接接头 (14) 5.3管法兰与接管的焊接接头 (14) 5.4接管与壳体的焊接接头 (14) 6 筒体和封头的校核计算 (16) 6.1 筒体轴向应力校核 (16) 6.1.1由弯矩引起的轴向应力 (16) 6.1.2 由设计压力引起的轴向应力 (17) 6.1.3 轴向应力组合与校核 (17) 6.2筒体和封头切向应力校核 (18) 7 总结 (19) 参考文献 (20) 课程设计任务书 广东石油化工学院 《化工机械基础》课程设计任务书 1.设计题目：液氨储罐机械设计 2. 设计数据： 技术特性 公称容积V0(m3) 16 公称直径D i(mm) 2000介质液氨筒体长度L(mm) 4000 工作压力(MPa) 2.07 工作温度(0C) ≤50 厂址茂名推荐材料16MnR 管口表 编号名称公称直径(mm) 编号名称公称直径(mm) a1-2 液位计15 e 安全阀32 b 进料管50 f 放空管25 c 出料管32 g 人孔500 d 压力表15 h 排污管50 工艺条件图 广东石油化工学院课程设计毕业书 3.计算及说明部分内容（设计内容）： 第一部分绪论： （1）设计任务、设计思想、设计特点； （2）主要设计参数的确定及说明。 第二部分材料及结构的选择与论证 （1）材料选择与论证； （2）结构选择与论证：封头型式的确定、人孔选择、法兰型式、液面计的选择、鞍式支座的选择确定。 第三部分设计计算 （1）计算筒体的壁厚； （2）计算封头的壁厚； （3）水压试验压力及其强度校核； （4）选择人孔并核算开孔补强； （5）选择鞍座并核算承载能力； 第四章主要附件的选用 （1）、液面计选择 （2）、各进出口的选择 （3）、压力表选择 第五章设计小结 附设计参考资料清单 4．绘图部分内容： 总装配图一张（1#） 5．设计期限：1周（2014 年 07 月 07 日—— 2014 年 07月 11 日） 6、设计参考进程： (1)设计准备工作、选择容器的型式和材料半天 (2)设计计算筒体、封头、选择附件并核算开孔补强等一天 (3)绘制装配图二天 (4)编写计算说明书一天 (5)答辩半天 7．参考资料： [1]《化工过程设备机械基础》，李多民、俞慧敏主编，中国石化大学出版社 第一章绪论 1. 1设计任务 设计一液氨贮罐。工艺条件：温度为40℃，氨饱和蒸气压MPa .1，容积 55 为20m3, 使用年限15年。 1.2设计要求及成果 1. 确定容器材质； 2. 确定罐体形状及名义厚度； 3. 确定封头形状及名义厚度； 4. 确定支座，人孔及接管，以及开孔补强情况 5. 编制设计说明书以及绘制设备装配图1张（A1）。 1.3技术要求 （一）本设备按GBl50-1998《钢制压力容器》进行制造、试验和验收 （二）焊接材料，对接焊接接头型式及尺寸可按GB985-80中规定(设计焊接φ) 接头系数0.1 = （三）焊接采用电弧焊，焊条型号为E4303 （四）壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为100％ 第二章设计参数确定 2.1 设计温度 O 题目中给出设计温度取40C 2.2 设计压力 在夏季液氨储罐经太阳暴晒，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不断变化。通过查阅资料可知包头最高气温为40.4℃，通过查表可知，在40℃ 时液氨的饱和蒸汽压(绝对压力)为1.55MPa ，密度为580kg/m3，而容器设计时必须考虑在工作情况下可能遇到的工作压力和相对应的温度两者相结合中最苛刻工作压力来确定设计压力。一般是指容器顶部最高压力与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。 此液氨储罐采用安全法，依据《化工设备机械基础》若储罐采用安全法时设计压力应采用最大工作压力w P 的1.105.1-倍，取设计压力w P P 05.1=（已知 MPa P w 55.1=表压）所以 MPa P P w 6.105.1==。 2.3 腐蚀余量 查《腐蚀数据手册》16MnR 耐氨腐蚀，其y mm /1.0<λ，若设计寿命为15年，则m m 5.11.0152=?==αλC 2.4焊缝系数 该容器属中压贮存容器，技《压力容器安全技术监察规程》规定，氨属中度 毒性介质，容器筒体的纵向焊接接头和封头基本上都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，所以φ取0.1或85.0常见。φ得选取按下表选择: 表2.1 焊接接头系数 ** 氨库装置 消防专篇编制： 校核： 审核： 1 设计原则、依据及规范 1.1 设计原则 认真贯彻“预防为主，防消结合”的方针，严格遵循国家和地方的有关防火规范及规定，搞好本项目的防火设计。充分利用装置所在地域现有的消防设施，尽量节约投资。 1.2 设计依据 1.2.1 设计合同。 1.2.2 **提供的设计基础资料。 1.3 国家和地方的相关法规和规定 1.3.1 《中华人民共和国消防法》（中华人民共和国主席令第4号） 1.3.2 建筑工程消防监督审核管理规定（公安部30号令） 1.3.3 《危险化学品安全管理条例》（中华人民共和国国务院令第344号） 1.3.4 《中华人民共和国安全生产法》（中华人民共和国主席令第70号） 1.3.5 《中华人民共和国劳动法》（中华人民共和国主席令第28号） 1.3.6 《特种设备安全监察条例》（中华人民共和国国务院令373号） 1.3.7 《国务院关于进一步加强安全生产工作的规定》（国发【2004】2号）1.3.8 《关于加强安全生产事故应急预案监督管理工作的通知》（国务院安全生 产委员会安委办字【2005】48号） 1.4 设计中执行的主要标准、规范 1）《建筑设计防火规范》（GB50016－2006） 2）《化工企业安全卫生设计规定》（HG20571－1995） 3）《石油化工企业设计防火规范》（GB50160－1992，1999年版） 4）《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001） 5）《建筑物防雷设计规范》（GB50057－94，2000版） 6）《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》（GB50212－2002） 7）《钢结构设计规范》（GB50017－2003） 8）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058－1992） 9）《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87－1985） 10）《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》（SH3063-1999） 目录 第一章、绪论-----------------------------------------------------2 1.液氨贮罐的设计背景---------------------------------------------5 2.设计任务----------------------------------------------------- 3.设计思路----------------------------------------------------- 4. 2.液氨贮罐的分类及选型-------------------------------------------5 3.设计温度和设计压力的确定--------------------------------------- 第二章、材料及结构的选择与论证-----------------------------------6 1.材料选择与论证-------------------------------------------------6 2.结构选择与论证-------------------------------------------------7 第三章工艺尺寸的确定-------------------------------------------8 第四章设计计算-------------------------------------------------9 1.计算筒体的壁厚-------------------------------------------------9 2.计算封头的壁厚------------------------------------------------10 3.水压试验压力及其强度校核--------------------------------------10 4.选择人孔并核算开孔补强----------------------------------------11 5.选择鞍座并核算承载能力----------------------------------------13 6.选择液位计----------------------------------------------------14 7.选配工艺接管--------------------------------------------------14 设计小结--------------------------------------------------------15 参考文献--------------------------------------------------------16总图材料明细表……………………………………………………… 化工设备机械基础课程设计题目：液氨贮罐的机械设计 班级： 学号：0708010213 姓名：陈剑 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 设计任务书 课题：液氨储罐的机械设计 设计内容：根据给定的工艺参数设计一台液氨储罐。 已知工艺参数： 最高使用温度：T=50℃ 公称直径：DN=3000mm 筒体长度：L=4500mm 具体内容包括： （1）筒体材料的选择 （2）储罐的结构和尺寸 （3）罐的制造施工（焊接焊缝） （4）零部件的型号、位置和接口 （5）相关校核计算 设计人：陈剑 学号：0708010213 下达时间：2010年11月19日 完成时间：2010年12月24日 目录 前言 1 1液氨储罐的设计背景 2 2液氨储罐的分类和选型 3 2.1 储罐的分类 3 2.2 储罐的选型 3 3 材料用钢的选取 4 3.1容器用钢 4 3.2附件用钢 4 4工艺尺寸的确定 5 4.1储罐的体积 5 5工艺计算 6 5.1筒体壁厚的计算 6 5.2封头壁厚的计算6 5.3水压试验7 5.4支座7 5.4.1支座的选取7 5.4.2鞍座的计算7 5.4.3安装高度9 5.5人孔的选取9 5.6人孔补强9 5.6.1人孔补强的计算9 5.6.2 不需补强的最大开孔直径11 5.7接口管12 5.7.1液氨进料管12 5.7.2液氨出料管12 5.7.3排污管12 5.7.4液面计接管12 5.7.5放空接口管13 5.7.6安装阀接口管13 6参数校核14 6.1筒体轴向应力校核14 6.1.1 筒体轴向弯矩的计算14 6.1.2筒体轴向应力的计算14 6.2 筒体和封头切向应力的校核15 6.2.1筒体切向应力的计算15 6.2.2封头切向应力的计算16 6.3筒体环向应力的计算与校核16 6.3.1环向应力的计算16 6.3.2环向应力校核17 6.4鞍座有效断面平均压力17 7总结18 8设计结果一览表19 9液氨储罐化工设计图20 参考文献21 武汉工程大学 课程设计 题目：液氨储罐设计 院系：化学工程学院 专业：化学工程与工艺 班级： 姓名： 指导教师： 完成日期：2010年12月25日 设计任务书 设计题目：液氨储罐设计 设计任务：试设计一液氨储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计。 包括筒体、封头、零部件的材料的选择及结构的设计；罐的制造施工及焊接形式等；设计计算及相关校核；各设计的参考标准；附CAD图。 已知工艺参数如下： 最高使用温度：T=50℃； 公称直径：DN=3000㎜； 筒体长度（不含封头）：Lo=5900㎜。 任务下达时间：2010年11月19日 完成截止时间：2010年12月30日 目录 设计任务书 1 前言 (1) 2 设计选材及结构 (2) 2.1 工艺参数的设定 (2) 2.1.1设计压力 (2) 2.1.2筒体的选材及结构 (2) 2.1.3封头的结构及选材 (2) 3 设计计算 (4) 3.1 筒体壁厚计算 (4) 3.2封头壁厚计算 (4) 3.3压力试验 (5) 4 附件的选择 (6) 4.1人孔的选择 (6) 4.2人孔补强的计算 (7) 4.3进出料接管的选择 (9) 4.4液面计的设计 (10) 4.5安全阀的选择 (10) 4.6排污管的选择 (10) 4.7 鞍座的选择 (11) 4.7.1鞍座结构和材料的选取 (11) 4.7.2容器载荷计算 (12) 4.7.3鞍座选取标准 (12) 4.7.4鞍座强度校核 (13) 5 容器焊缝标准 (14) 5.1压力容器焊接结构设计要求 (14) 5.2筒体与椭圆封头的焊接接头 (14) 5.3管法兰与接管的焊接接头 (14) 5.4接管与壳体的焊接接头 (14) 学号：11014020817 《化工机械基础》 课程设计说明书 设计题目：液氨储罐机械设计 学院化学与环境工程学院专业化学工程与工艺班级化工11-8 学生白涛指导教师陈华豪 完成时间2013年06月24日至2013年06月30日 课程设计任务书 1.设计题目：液氨储罐机械设计 2. 课程设计要求及原始数据（资料）： (1)、课程设计要求： ①.使用国家最新压力容器和换热器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。 ②.广泛查阅和综合分析各种文献资料，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。 ③.设计计算要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。 ④.设计说明书可以手写，也可打印，但工程图纸要求手工绘图。 ⑤.课程设计全部工作由学生本人独立完成。 (2). 设计数据： 4. 计算及说明部分内容（设计内容）： 1 绪论 1.1 液氨储罐的设计背景 1.2 液氨储罐的分类及选型 2 材料及结构的选择与论证 2.1 工艺参数的设定 2.1.1设计压力 2.1.2筒体的选材及结构 2.1.3封头的结构及选材 3 设计计算 3.1 筒体壁厚计算 3.2 封头壁厚计算 3.3 压力试验 4 附件的选择 4.1 人孔的选择 4.2 人孔补强的计算 4.3 进出料接管的选择 4.4 液面计的设计 4.5 安全阀的选择 4.6 排污管的选择 4.7 真空表选择 4.8 鞍座的选择 4.8.1 鞍座结构和材料的选取 4.8.2 容器载荷计算 4.8.3 鞍座选取标准 4.8.4 鞍座强度校核 5 容器焊缝标准 5.1 压力容器焊接结构设计要求 5.2 筒体与椭圆封头的焊接接头 5.3 管法兰与接管的焊接接头 5.4 接管与壳体的焊接接头 6 筒体和封头的校核计算 前言 本说明书为《31m3液氨储罐设计说明书》。本文采用分析设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计，然后采用1SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。 目录 附：设计任务书 (2) 第一章绪论 (3) （一）设计任务 (3) （二）设计思想 (3) （三）设计特点 (3) 第二章材料及结构的选择与论证 (3) （一）材料选择 (3) （二）结构选择与论证 (3) 第三章设计计算 (5) （一）计算筒体的壁厚 (5) （二）计算封头的壁厚 (6) （三）水压试验及强度校核 (6) （四）选择人孔并核算开孔补强 (7) （五）核算承载能力并选择鞍座 (9) （六）选择液面计 (9) （七）选择压力计 (10) （八）选配工艺接管 (10) 第四章设计汇总 (11) 第五章结束语 (12) 第六章参考文献 (13) 第一章绪论 （一）设计任务： 针对化工厂中常见的液氨储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，绘制总装配图和零件图，并编写设计说明书。（二）设计思想： 综合运用所学的机械基础课程知识，本着认真负责的态度，对储罐进行设计。在设计过程中综合考虑了经济性，实用性，安全可靠性。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。 （三）设计特点： 容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。 各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。 第二章材料及结构的选择与论证 （一）材料选择： 纯液氨腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,但由于压力较大,可以考 虑20R、16MnR这两种钢种。如果纯粹从技术角度看，建议选用20R 类的低碳钢板， 16MnR钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济，且16MnR机械加工性能、强度和塑性指标都比较号，所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。 （二）结构选择与论证： 1.封头的选择： 从受力与制造方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式。但缺点是深度大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。平板封头因直径各厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。从钢材耗 湖北大学化学化工学院化工设备机械基础课程设计计算说明书 课程设计题目: 液氨储罐设计 姓名邹晓双 学号 专业年级12级化工2班 指导教师鲁德平 日期 目录 一、设计任务书 (1) 二、液氨储罐设计参数的确定 (2) 1、根据要求选择罐体和封头的材料 (2) 2、确定设计温度与设计压力 (2) 3、其他设计参数 (2) 三、筒体和封头壁厚的计算 (2) 1、筒体壁厚的计算 (2) 设计参数的确定 (3) 筒体壁厚的设计 (3) 刚度条件设计筒体的最小壁厚 (3) 2、罐体封头壁厚的计算 (3) 3、罐体的水压试验 (3) 液压试验压力的确定 (3) 液压试验的强度校核 . (3) 压力表的量程、水温的要求 (3) 液压试验的操作过程 (3) 4、罐体的气压试验 (4) 气压试验压力的确定 (4) 气压试验的强度校核 (4) 、气压试验的操作过程 (4) 四、罐体的开孔与补强 (4) 1、开孔补强的设计准则 (4) 2、开孔补强的计 算 ..................................4 、开孔 补强的有关计算参数 .......................5 、补强圈的 设计 (5) 五、选择鞍座并核算承载能力 (5) 1、支座的设计 (5) 2、鞍座的计算 (6) 3、安装位置 (6) 4、人孔的设计 (6) 5、液面计的设计 (7) 六、选配工艺接管 (7) 1、液氨进料管 (7) 2、液氨出料管 (7) 3、排污管 (7) 4、安全阀接口管 (7) 5、压力表接口管 (8) 七、设计结果一览表 (9) 八、液氨储罐装配图（见附图）............................... 一、设计任务书 试设计一液氨储罐，其公称容积、储罐内径、罐体（不包括封头）长度见下表。使用地点：家乡--湖北省十堰市竹溪县。 技术特性表 化工设备机械基础课程设计 题目：液氨贮罐的机械设计 班级：07080102 学号：0708010213 姓名：陈剑 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 设计任务书 课题：液氨储罐的机械设计 设计内容：根据给定的工艺参数设计一台液氨储罐。已知工艺参数： 最高使用温度：T=50℃ 公称直径：DN=3000mm 筒体长度：L=4500mm 具体内容包括： （1）筒体材料的选择 （2）储罐的结构和尺寸 （3）罐的制造施工（焊接焊缝） （4）零部件的型号、位置和接口 （5）相关校核计算 设计人：陈剑 学号：0708010213 下达时间：2010年11月19日 完成时间：2010年12月24日 目录 前言 (1) 1液氨储罐的设计背景 (2) 2液氨储罐的分类和选型 (3) 2.1储罐的分类 (3) 2.2 储罐的选型 (3) 3 材料用钢的选取 (4) 3.1容器用钢 (4) 3.2附件用钢 (4) 4工艺尺寸的确定 (5) 4.1储罐的体积 (5) 5工艺计算 (6) 5.1筒体壁厚的计算 (6) 5.2封头壁厚的计算 (6) 5.3水压试验 (7) 5.4支座 (7) 5.4.1支座的选取 (7) 5.4.2鞍座的计算 (7) 5.4.3安装高度 (9) 5.5人孔的选取 (9) 5.6人孔补强 (9) 5.6.1人孔补强的计算 (9) 5.6.2 不需补强的最大开孔直径 (11) 5.7接口管 (12) 5.7.1液氨进料管 (12) 5.7.2液氨出料管 (12) 5.7.3排污管 (12) 5.7.4液面计接管 (12) 5.7.5放空接口管 (13) 课程设计液氨储罐设计精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】 湖北大学化学化工学院化工设备机械基础课程设计计算说明书 课程设计题目: 液氨储罐设计 姓名邹晓双 学号 专业年级 12级化工2班 指导教师鲁德平 日期 目录 一、设计任务书 (1) 二、液氨储罐设计参数的确定 (2) 1、根据要求选择罐体和封头的材料 (2) 2、确定设计温度与设计压力 (2) 3、其他设计参数 (2) 三、筒体和封头壁厚的计算 (2) 1、筒体壁厚的计算 (2) 1.1设计参数的确定 (3) 1.2筒体壁厚的设计 (3) 1.3刚度条件设计筒体的最小壁厚 (3) 2、罐体封头壁厚的计算 (3) 3、罐体的水压试验 (3) 3.1液压试验压力的确定 (3) 3.2液压试验的强度校核 . (3) 3.3压力表的量程、水温的要求 (3) 3.4液压试验的操作过程 (3) 4、罐体的气压试验 (4) 4.1气压试验压力的确定 (4) 4.2气压试验的强度校核 (4) 4.4、气压试验的操作过程 (4) 四、罐体的开孔与补强 (4) 1、开孔补强的设计准则 (4) 2、开孔补强的计算 ..................................4 2.1、开孔补强的有关计算参数 .......................5 2.2、补强圈的设 计 (5) 五、选择鞍座并核算承载能力 (5) 1、支座的设计 (5) 2、鞍座的计算 (6) 3、安装位置 (6) 4、人孔的设计 (6) 5、液面计的设计 (7) 六、选配工艺接管 (7) 1、液氨进料管 (7) 液氨贮罐的设计及计算 第一章贮罐筒体与封头的设计 一、罐体DN、PN的确定 1、罐体DN 的确定 液氨贮罐的长径比L/Di一般取3～3.5，本设计取L/Di＝3.2，由V＝(πDi2/4) ·L＝10 L/Di＝3.2得：Di =( 40/ 3.2π)1/3 =1.585 m＝ 1585 mm 因圆筒的内径已系列化，由Di＝1585 mm可知： DN＝1600 mm 2、釜体PN 的确定 因操作压力P＝16 Kgf/cm2，由文献 [1]可知：PN＝1.6 MPa 二、筒体壁厚的设计 1、设计参数的确定 p=(1.05-1.1) p w ，p ＝1.1×1.6MPa=1.76MPa，p c ＝p＋p ∵ p 液＜ 5 ％ P ，∴可以忽略p 液 p c ＝p＝1.76 MPa ， t ＝ 100 ℃，Ф＝1（双面焊，100％无损探伤）， c 2 ＝2 mm（微弱腐蚀） 2、筒体壁厚的设计 设筒体的壁厚S n ′＝14 mm，[σ]t＝170MPa ，c 1 ＝0.8 mm 由公式S d ＝p c Di/(2 [σ]tФ-P c)+c 可得： S d ＝1.76×1600/(2×170×1-1.76)＋ 2 ＋0.8＝11.13(mm) 圆整S n ＝12 mm ∵S n ≠ S n ′∴假设S n ＝ 14mm是不合理的. 故筒体壁厚取S n =12 mm 3、刚度条件设计筒体的最小壁厚 ∵ Di＝1600 mm ＜ 3800 mm ，S min ＝2 Di /1000且不小于3 mm 另加 C 2 ， ∴ S n ＝5.2 mm 按强度条件设计的筒体壁厚S n ＝12 mm ＞S n ＝5.2 mm，满足刚度条件的要求． 三、罐体封头壁厚的设计 1、设计参数的确定 p=(1.05-1.1) p w ，p ＝1.1×1.6MPa=1.76MPa，p c ＝p＋p 液 ，∵ p 液 ＜ 5 ％ p ， ∴可以忽略p 液 p c ＝p＝1.76 MPa ， t=40 ℃，Ф＝1（双面焊，100％无损探伤）， c 2 ＝2 mm（微弱腐蚀） 2、封头的壁厚的设计 采用标准椭圆形封头，设封头的壁厚S n ′＝14 mm，[σ]t＝170 MPa ，c 1 ＝ 0.8 mm 由公式S d ＝P c Di/(2 [σ]tФ-0.5P c )+c 可得： S d ＝1.76×1600/(2×170×1-0.5×1. 76)＋ 2 ＋0.8＝11.10 mm 圆整 S n ＝12 mm . 燕京理工学院Yanching Institute of Technology （2018）届本科生化工设备机械基础大作业题目：液氨储罐的设计 学院：化工与材料工程学院专业：应用化学 学号： 140140023 姓名：游超杰 指导教师：周莉莉 2017年6月30日 . 目录 1、设计任务书 (1) 2、前言 (2) 3.设计方案 (3) 3.1设计依据及原则 (3) 3.2、设计要求 (3) 技术特性表 (3) 4、设计计算 (5) 4.1、圆筒厚度设计 (5) 4.2、封头壁厚设计 (6) 4.3、水压试验及强度校核 (6) 5、选择人孔并核算开孔补强 (7) 5.1、人孔参数确定 (7) 5.2、开孔补强的计算 (8) 6、接口管设计 (10) 6.1、进料管 (10) 6.2、出料管 (10) 6.3、液位计接口管 (10) 6.4、放空阀接口管 (11) 6.5、安全阀接口管 (11) 6.6、排污管 (11) 6.7、压力表接口 (11) 7、鞍座负载设计 (11) 首先粗略计算鞍座负荷 (11) 7.1、罐体质量m1 (12) 7.2、封头质量m2 (12) 7.3、液氨质量m3 (12) 7.4、附件质量m4 (12) 8、设计汇总 (13) 1、设计任务书 课题： 液氨储罐的设计（家乡衡水） 设计内容： 根据既定的工艺参数设计一台液氨储罐 已知工艺参数： 最高使用温度T=40℃ 罐体容积V=12mm3 此时氨的饱和蒸汽压P=1.55MPa 具体的内容包括： 1.筒体材料选择 2.罐的结构及尺寸（内径、长度）形状（卧式、球形、立式），罐体厚度，封 头形状及厚度，支座的选择，人孔及接管，开孔补强 下达时间：2017年6月16日 完成时间：2017年6月30日 目录 一、前言 (3) 二、摘要 (4) 三、绪论 (5) 3.1 设计任务： (5) 3.2设计思想： (5) 3.3 设计特点： (5) 四、设备材料及结构的选择 (6) 4.1材料选择 (6) 4.2结构选择 (6) 4.2.1 封头的选择 (6) 4.2.2容器支座的选择 (6) 4.3法兰型式 (6) 4.4液面计的选择 (7) 4.4.1 (7) 4.4.2 (7) 4.4.3 (7) 五、结构计算 (8) 5.1罐体壁厚设计 (8) 5.2封头厚度设计 (9) 5.2.1计算封头厚度 (9) 5.2.2校核罐体与封头水压实验强度 (9) 5.3选择人孔并核算开孔补强 (10) 5.4储罐零部件的选取 (12) 5.4.1储罐支座 (12) 5.4.2罐体质量 (12) 5.4.3封头质量 (12) 5.4.4液氨质量 (13) 5.4.5附件质量 (13) 六、接管的选取 (14) 6.1液氨进料管 (14) 6.1.1接管的计算厚度为： (14) 6.1.2开孔有效补强宽度B，有效补强高度的确定 (14) 6.1.3需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积的计算 (14) 6.2 平衡口管 (14) 6.3 液位指示口管 (15) 6.4 放空口管 (15) 6.5 液体进口管 (15) 6.6 液体出口管 (15) 七、压力计选择 (16) 八、符号说明 (17) 九、致谢 (18) 十、参考文献 (19) 一、前言 压力容器是一种密闭的承压容器，通常是由板、壳组合而成的焊接结构。其应用广泛且用量大，但又比较容易发生事故且事故往往是严重的。压力容器的设计一般有筒体、封头、密封装置、支座、接口管、人孔及安全附件等组成。与任何工程设计一样，压力容器的设计目标也是对新的或该进的工程系统和装置进行创新和优化，以满足人们的愿望与需要。具体来说，压力容器的设计人员应根据设计任务的特定要求，遵循设计工作的基本规则或规范，以及材料控制﹑结构细节﹑制造工艺﹑检验及质量管理等方面的规则，并尽可能地采用标准。 液氨储罐是合成氨工业中必不可少的储存容器，所以本设计过程的内容包括容器的材质的选取、容器筒体结构和强度的设计，密封的设计、罐体壁厚设计、封头壁厚设计、确定支座，人孔及接管、开孔补强的情况以及焊接形式的设计与选取。在设计过程中要综合考虑经济性、实用性和安全可靠性。设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。此次设计主要原理来自《化工设备机械基础》一书以及其他参考资料。 本设计的液料为液氨，它是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛。分子式 NH3，分子7.03，相对密度0.7714g/L，熔点-77.7℃，沸点-33.35℃，自燃点651.11℃，蒸汽压1013.08kPa(25.7℃)。蒸汽与空气混合物爆炸极限16～25%(最易引燃浓度17%)。氨在20℃水中溶解度34%,25℃时，在无水乙醇中溶解度10%，在甲醇中溶解度16%，溶于氯仿、乙醚，它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性。液态氨将侵蚀某些塑料制品，橡胶和涂层。遇热、明火，难以点燃而危险性较低；但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在，则危险性更高。 本次设计的所有参数都严格按照国家标准，让设计有章可循。但由于知识水平有限，又是第一次做关于化工设备机械基础的设计，难免会有很多缺陷和不足，还请老师给予批评和指正，最后感谢老师能在百忙之中抽出时间进行评阅 兰亚军2014年1月5日 目录 第一章绪论 (1) 1.1 设计任务 (1) 1.2 设计思路 (2) 1.3 设计特点 (2) 1.4 主要设计参数的确定及说明 (3) 第二章材料及结构的选择与论证 (4) 2.1 材料的选择与论证 (4) 2.2 结构的选择与论证 (4) 第三章设计计算 (7) 3.1 公称直径DN的确定 (7) 3.2 计算筒体的壁厚 (7) 3.3 计算封头的壁厚 (8) 3.4 水压实验及其强度校核 (8) 3.5 选择人孔并核算开孔补强 (9) 3.6 选择鞍座并核算承载能力 (9) 3.7 选择液位计 (14) 3.8 选配工艺接管 (14) 第四章设计小节 (15) 第一章绪论 1.1设计任务 设计题目：液氨储罐机械设计 公称容积（）：50 工作压力（MPa）：3.2 工作温度（℃）：40 材料：16MnR 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 1.2设计思路 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 南华大学 毕业设计(论文)综述报告 题目50m3液氨储罐设计及温控系统设计 学院名称机械工程学院 指导教师冯小康 职称教授 班级过控1102班 学号226 学生姓名刘洪 2015年4月23日 1.本设计研究的目的和意义 液氨主要用于生产硝酸、尿素和其他化学肥料，还可用作医药和农药的原料。 在国防工业中，用于制造火箭、导弹的推进剂。 可用作有机化工产品的氨化原料，还可用作冷冻剂。 NH3分子中的孤电子对倾向于和别的分子或离子形成配位键，生成各种形式的氨合物。如[Ag(NH3)2]+、[Cu(NH3)4]2+、BF3·NH3等都是以NH3为配位的配合物。 液氨是一个很好的溶剂，由于分子的极性和存在氢键，液氨在许多物理性质方面同水非常相似。一些活泼的金属可以从水中置换氢和生成氢氧化物，在液氨中就不那么容易置换氢。但液氨能够溶解金属生成一种蓝色溶液。这种金属液氨溶液能够导电，并缓慢分解放出氢气，有强还原性。例如钠的液氨溶液：金属液氨溶液显蓝色，能导电并有强还原性的原因是因为在溶液中生成“氨合电子”的缘故。例如金属钠溶解在液氨中时失去它的价电子生成正电 子： 液氨加热至800～850℃，在镍基催化剂作用下，将氨进行分解，可以得到含75%H2、25%N2的氢氮混合气体。用此法制得的气体是一种良好的保护气体，可以广泛地应用于半导体工业、冶金工业，以及需要保护气氛的其他工业和科学研究中。 2. 本设计国内外研究现状 2.1 国外研究现状 液氨储存是液氨工业中非常重要的一个环节, 但对液氨接收站或调峰型液化工厂来说占有很高的投资比例,因此世界上许多国家都非常重视大型常压液氨储罐设计和制造。阿尔及利亚、文莱和印度尼西亚等液氨输出国和英国、法国、日本等输入国都建有大量大型常压液氨储罐。目前液氨在亚洲应用量最大, 占全球78%, 其中日本应用量占全球62%。储罐形式取决于容量大小、投资费用、安全因素及当地的建造条件等。目前世界上不少国家都有能力和技术建造大中型常压储罐。 2.2 国内研究现状 近几年，我国液氨市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励液氨产业向高技术含量产品发展，国内企业新增投资项目逐渐增多，投资者对液氨市场的关注越来越密切，这使得液氨市场推广策略与营销渠道开发的研究需求增大，系统的市场调研成为企业了解液氨市场的必要手段。 3. 目前存在的主要问题 在储罐检验中经常发现的危险性缺陷包括:焊接造成的热裂纹、冷裂纹还有延迟裂纹;热处理措施不当造成的再热裂纹;制造过程中形成的原始埋藏面型缺陷(包括埋藏裂纹、未焊透以及未熔合);介质作用形成的应力腐蚀裂纹(包括含湿硫化氢介质的、氨介质的和氯离子作用下的应力腐蚀裂纹);氢鼓包等。液氨储罐课程设计分析
20立方米液氨储罐设计说明书
液氨储罐项目设计方案
的压力容器设计储罐液氨
液氨储罐机械设计分析
液氨储罐设计
液氨储罐区消防设计专篇
化工机械基础化工设备课程设计液氨储罐机械设计详解
液氨储罐的设计
压力容器设计说明书(储罐液氨)
液氨储罐设计说明书
液氨卧式储罐
课程设计液氨储罐设计
液氨储罐的设计
课程设计液氨储罐设计精编WORD版
液氨贮罐的设计及计算
液氨储罐的设计
卧式液氨储罐课程设计
机械基础化工设备课程设计液氨储罐机械设计
液氨储罐设计与温控系统设计文献综述