（60）M3液氨储罐设计.doc

1、 课 程 设 计 说 明 书 学生姓名： 学 号： 学 院： 云南机电职业技术学院 专 业： 焊接技术及自动化 题 目： （ 60） M3液氨储罐设计 学生 ： 2014 年 6 月 24 日 1 目录 目录 . 1 第一篇、课 程 设 计 任 务 书 . 2 1设计目的 . 3 2设计内容和要求 . 3 3设计工作任务及工作量的要求 . 4 4主要参考文献 . 5 5设计成果形式及要求 . 5 6工作计划及进度 . 5 第二篇、设计前言 . 6 第三篇、设计方案与分析 . 7 1、 设计温度 . 7 2、筒体和封头的结构设计 . 7 3、选择材料 . 9 4、设计压力 . 9 5、筒体封头的

2、厚度计算 . 10 6、 接管及接管法兰设计 . 8 7、 鞍座的设计 . 9 8、焊接 .11 9、垫片， 螺栓，人孔的设计 .11 10、 人孔补强的计算 . 13 第三篇、各结构尺寸的设计计算 . 19 内压圆筒校核 . 错误 !未定义书签。 内压椭圆封头校核 . 错误 !未定义书签。 右封头计算 . 错误 !未定义书签。 卧式容器（双鞍座） . 错误 !未定义书签。 支 座 反 力 计 算 . 错误 !未定义书签。 鞍 座 处 圆 筒 周 向 应 力 . 错误 !未定义书签。 开孔补强计算 . 28 第四篇、 参考资料 . 29 2 课程设计任务书 2013/2 014 学 年第 二

3、学期 学 院： 云南机电职业技术学院 专 业： 焊接技术及自动化 学 生 姓 名： 保德生 学 号： 201215003 课程设计题目： （ 60） M3液氨储罐设计 3 第一篇、课 程 设 计 任 务 书 1设计目的： 设计目的 1) 使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。 2) 掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的 可行性研究和论证。 3) 掌握 电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。 4) 掌握 工程图纸 的 计算机绘图。 2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）

4、： 1 原始数据 设计条件表 序号 项 目 数 值 单 位 备 注 1 名 称 65m3 液 氨 储罐 2 用 途 液 氨 储存站 3 最高工作压力 2.0325 MPa 由介质温度确定 4 工作温度 -20 48 5 公称容积（ Vg） 10/16/20/25/40 M3 6 工作压力波动情况 可不考虑 7 装量系数 ( V) 0.85 8 工作介质 液 氨 （ 中 度危害） 9 使用地点 室 外 10 安装与地基要求 11 其它要求 管口表 接管代号 公称尺寸 连接尺寸标准 连接面形式 用途或名称 a DN80 HG20595-97 MFM 液氨入口 b DN80 HG20595-97 M

5、FM 安全阀接口 c DN80 HG20595-97 MFM 空气进口管 d DN80 HG20595-97 MFM 空气出口管 e DN80 HG20595-97 MFM 压力表接口 f DN80 HG20595-97 MFM 人孔 g DN50 HG20595-97 MFM 液位计接口 h DN500 HG20595-97 液氨出口 4 i DN80 HG20595-97 MFM 排污管 课 程 设 计 任 务 书 2 设计内容 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 。 3设计工作任

6、务及工作量的要求包括课程设计计算说明书 (论文 )、图纸、实物样品等： 1） 设计说明书： 主要内容包括：封面 、 设计任务书 、 目录 、 设计方案的分析和拟定 、 各部分结构尺寸的设计计算和确定 、 设计总结 、 参考文献等 ； 2）总装配图 设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸采用计算机绘制。 5 第三篇、设计方案与分析 1、 设计温度 设计温度为压力容器的设计载荷条件之一，指容器在正常工作情况下，设定元件的金属温度。当元件金属温度不低于 0时，设计温度不得低于元件可能达到的最

7、高温度 ;当元件金属温度低于 0时，其值不得高于元件金属可能达到的最高温度。所以设计温度选择为 50。 2、 筒体和封头的结构设计 1）盛装液 氨 的压力容器设计储存量 6 tWV 其中： W ：储存量， ：装量系数， V 压力容器容积， t ：设计温度下液 氨 密度 根据压力容器介质手册，液 氨 在 50时密度 t =562.871kg/m3，饱和蒸汽压 P =2.0325MP 计算得： W =0.85 60 562.87=28706.37 Kg 2）设计初步选型及轮廓尺寸 筒体直径一般由工艺条件决定，但是要符合压力容器的公称直径。标准椭圆型封头是中低压容器经常采用的封头形式。封头公称直径必

8、须与筒体的公称直径相一致。 假设 L/D=4 2 gi 1 5 %4 D L V （ ） 得 Di=2717mm,圆整得 Di=2800mm. 由 封头公称直径 iD =2800mm，根据 JBT4746-2002 钢制压力容器用封头得，封头总深度 H =740mm，直边高度 h =40mm，总容积 V =3.1198m3。 根据 32g i1 . 0 5 - 6 0 1 . 0 5 -2 3 . 1 1 9 8 5 6 . 7 6 m 2DV V V L 筒 封 筒（ ）得 9218mmL 筒 ,圆整得 9300mmL 筒 ， 9300 3.32g 2800LD （在 3-6 之间） 3=

9、2 6 3 .5 mV V V全 筒 封 3、选择材料 由于液氨具有一定的腐蚀性，属于中度危害介质，且压力容器为中压容器，故 在此选择 16MnR 钢板作为制造筒体和封头材料。 钢板标准号为 GB6654-1996。 4、设计压力 7 设计压力为容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，而最高工作压力指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。装设安全阀的容器，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力不得低于 安全阀的开启压力，通常可取最高工作压力的 1.05 1.10 倍。 计算压力是指在相应的设计温度下，用以确定元件最危险截面厚度的压力，其中包括液柱静压力。通常情况

10、下，计算压力等于设计压力与液柱静压力之和，当元件所承受的液柱静压力小于 5%设计时，可忽略不计。 设计压 力 Pc=1.05xPv=1.1x2.0325 =2.13MPa 液柱静压力 pa0 1 5 4.0108.28.95 6 2 8 7.0g 6-i MD 因为 g h 0 .0 1 5 4 0 .7 2 3 % 5 %2 .1 3P 设， 所以液柱静压力可以不考虑，计算压力与设计压力相等。 水压试 验 Tp 1 . 2 5 1 . 2 5 2 . 1 3 2 . 7tp M p a 5、筒体封头的厚度计算 查 压力容器材料使用手册 -碳钢及合金钢得 16MnR 的密度为 7.85t/m3

11、，熔点为 1430，许用应力 t 列于下表： 表 3.1 16MnR 许用应力 钢号 板厚 / 在下列温度（）下的许用应力 / Mpa 20 100 150 200 250 300 16MnR 6 16 170 170 170 170 156 144 1636 163 163 163 159 147 134 3660 157 157 157 150 138 125 60100 153 153 150 141 128 116 8 由 筒体厚度计算 式：2 cit cpDp 可得筒体的计算厚度为 18.00mm，钢板厚度负偏差 1 0.3C ，腐蚀余量 2C2 ，故筒体的名义厚度为 mm22n 。

12、 封头厚度计算式：2 0.5cit cPD P 焊接接头的检验采用 100%无损检验，所以焊接接头系数 =1， 得封头计算厚度 18.61mm， 钢板厚度负偏差 1 0.3C ，腐蚀余量 2C2 ，故筒体的名义厚度为 22n mm。 6、 接管及接管法兰设计 螺栓法兰连接是一种应用最广泛的密封装置，它的作用是通过螺栓连接，并通过拧紧 螺栓使密封元件压紧而保证密封。由于工艺要求和检修的需要，在筒体上直接开孔安装接管，分别有液面计接口、人孔、压力表孔、空气进口、安全阀接孔、空气出口、液体进口、液体出口。根据各接口的大小选择相对应的法兰及垫片 。 表 6.1 管口表 接管代号 公称尺寸 连接尺寸标准

13、 连接面形式 用途或名称 a DN80 HG20595-97 MFM 液氨入口 b DN80 HG20595-97 MFM 安全阀接口 c DN80 HG20595-97 MFM 空气进口管 d DN80 HG20595-97 MFM 空气出口 管 e DN80 HG20595-97 MFM 压力表接口 f DN80 HG20595-97 MFM 人孔 g DN50 HG20595-97 MFM 液位计接口 h DN500 HG20595-97 MFM 液氨出口 i DN80 HG20595-97 MFM 排污管 接管及接管补强详细数据见强度校核书。 跟据管口公称直径选择相应的法兰， 2.5M

14、Pa 时选用带颈对焊榫槽法兰，主要 参数参照 HG20592-1997 钢制管法兰、垫片、紧固件 表 4-2 PN2.5MPa（ 25bar）带颈对焊 钢制管法兰尺寸表： 表 6.2 法兰尺寸表 9 公称通径 钢管外径 连接尺寸 法兰厚度C 法兰颈 法兰高度H A 法兰外径D 螺栓孔中心圆直径K 螺栓孔直径 L 螺栓孔数量 n 螺纹Th N S H R 25 32 115 85 14 4 M12 16 46 2.6 6 4 40 40 45 150 110 18 4 M16 18 64 2.6 7 5 45 80 89 200 160 18 8 M16 20 110 3.2 10 6 50 1

15、00 108 220 180 18 8 M16 22 130 3.6 12 6 52 7、 鞍座的设计 7.1 鞍座选型 该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用 Q235-B。 估算鞍座的负荷： 储罐总质量 4321 22m mmmm 1m 筒体质量： 1m 3 . 1 4 2 . 8 0 . 0 2 2 9 . 3 0 0 1 0 0 0 1 2 9 3 5 . 5DL 2m 单个封头的质量：查标准 JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表 B.2 EHA椭圆形 封头质量，可知， Kgm 15072 3m 充液质量：水液氨 故23m 1 0 0 0 2 . 8 9 . 3 2 3 . 1 1 9 8 6 3 4 7 5 K4V g 水 （ ） 4m 附件质量：人孔质量为 300kg，其他接管 质量 200kg，即 4 500m Kg 综上所述， G=mg=800kN,每个鞍座承受的重量为 800KN 由此查 JB4712.1-2007 容器支座，选取轻型，焊制 为 BI,包角为 120。 ，有垫板的鞍座。查 JB4712.1-2007 表 6 得 鞍座结构尺寸如下表 3： 表 2：鞍式支座结构尺寸 公称直径 允许载荷高度 h 底板 腹板 筋板 1l 1b 1 2 3l 2b b3 3