50立方米液氨储罐设计说明书张震-140140059Word文档下载推荐.docx

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2.2.3法兰的结构设计 7

2.2.4人孔、液位计结构设计 9

2.2.5支座结构设计 11

2.2.6焊接接头设计及焊接材料的选取 14

2.3开孔补强计算 15

2.3.1补强设计方法判别 15

2.3.2有效补强范围 16

2.3.3有效补强面积 17

2.3.4接管的多余面积 17

2.3.5补强面积 17

第三章液面计的选用 18

第四章视镜的选用 18

第五章安全阀的选用 18

第六章焊接接头的设计 18

第七章垫片及螺栓的选择 18

课程设计总结 19

参考文献 19

课程设计任务书

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、规范进行设计，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.独立完成。

二、原始数据

设计条件表

序号

项目

数值/名称

单位

备注

1

名称

液氨储罐

2

用途

液氨储存

3

最高工作压力

1.55

MPa

由介质温度确定

4

工作温度

0-40℃

℃

5

公称容积（Vg）

50

M3

6

工作压力波动情况

可不考虑

7

装量系数（φV）

0.85

8

工作介质

液氨

9

使用地点

河北省张家口市

10

安装与地基要求

11

其它要求

三、课程设计主要内容

1、设备工艺、结构设计；

2、设备强度计算与校核；

3、技术条件编制；

4、绘制设备总装配图；

5、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.总装配图一张（A3图纸一张）

课程设计内容

液氨物化性质及介绍

液氨，又称为无水氨，是一种无色液体，有强烈刺激性气味。

氨作为一种重要的化工原料，为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。

液氨在工业上应用广泛，具有腐蚀性且容易挥发，所以其化学事故发生率很高。

液氨分子式NH3，分子量17.03，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为16—25%（最易引燃浓度为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，难以点燃而危险性极低，但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇火和燃烧或爆炸，如有油类或其它可燃物存在则危险性极高。

第一章设备的工艺计算

工艺设计的内容是根据设计任务提供的原始数据和生产工艺要求，通过计算和选型确定设备的轮廓尺寸。

1.1设计储存量

式中：

W——储存量，t；

——装量系数；

V——压力容器容积；

m3

——设计温度下的饱和溶液的密度，

W=0.85×

50×

0.563=23.93t

1.2设备的选型的轮廓尺寸的确定

根据设计要求，本设计为卧式容器，筒体采用圆筒形，封头采用标准椭圆形封头

由已知数据计算出筒体的基本参数如下：

表1-1筒体基本参数

公称容积Vg/m³

公称直径DN/mm

筒体长度L/mm

2600

8400

椭圆形封头基本参数如下表：

表1-2椭圆形封头参数

总深度H/mm

内表面积A/m²

容积V/m³

690

7.6545

2.5131

设备计算容积

V计=π/4×

DN2×

L+V封×

2=π/4×

2.6²

×

8.4+2.5131×

2=47.10m³

实际工作容积

V工=V计×

f=47.10×

0.85=40.03m³

1.3设计压力的确定

液氨在40℃的饱和蒸汽压为1.55MPa，由于按《压力容器安全技术监察规程》规定，盛装液化气体无保冷设施的压力容器，其设计压力应不低于液化气40℃时的饱和蒸汽压力Pv=1.55Mpa，大气压Pa=0.1Mpa.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可取液氨容器的设计压力为最大工作压力的1.1倍。

即P=（1.55-0.1）×

1.1=1.6

水压试验Pt=1.25×

1.6=2.0Mpa

1.4设计温度的确定

设计温度系指容器在正常操作情况下，在相应设计压力下，设定受压元件的金属温度，其值不得低于元件金属可能达到的最高金属温度，对于0℃以下的金属温度，则设计温度不高于元件金属可能达到的最低金属温度，容器的设计温度是指壳体的设计温度，可知器设计温度选取的依据是：

其值不得低于最高金属温度或不得高于最低金属温度（0℃以下）。

河北省张家口市当地最高工作温度为-15℃-35℃，则设计温度取40℃。

1.5主要元件材料的选择

液氨属于液化气体，查阅文献，可知属于第一组介质

查第一组介质—压力容器类别划分图，可知50m³

液氨储罐属于第II类压力容器。

第二章设备的机械设计

2.1设计条件（见表2-1和表2-2）

表2-1设计条件表

内容

工作压力Mpa

1.54

设计压力Mpa

1.6

工作温度℃

-15—35

设计温度℃

40

公称容积（Vg）m3

计算容积（V计）m3

47.1

工作容积（V工）m3

40.03

装量系数f

介质密度（ρ）t/m³

0.563kg/L

材质

Q345R

保温要求

无保温层

表2-2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

DN450

HG20592WN450-2.5MFM

FM

人孔

b

DN15

G1/2

压力表口

c

DN50

HG20592WN50-2.5FM

气相出口

d

DN80

安全阀排气口

e

f

进料口

g

放空口

h1-2

DN20

液位口

j

DN25

HG20592WN25-2.5M

M

放尽口

i

出料口

t

M27×

1.5

温度计口

2.2结构设计

2.2.1材料选择

根据液氨的物性选择罐体材料，碳钢对液氨有良好的耐蚀性腐蚀率在0.1㎜/年以下，且又属于中压储罐，可以考虑20R和16MnR这两种钢材，综合考虑经济因素，根据GB150-1998表4-1，选用筒体材料为低合金钢（16MnR）Q345（钢材标准为GB6654）[σ]t=163Mpa。

Q345（16MnR）适用范围：

用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性,壁厚较大（≥8mm）的压力容器。

2.2.2筒体和封头结构设计

由表1-1可知筒体公称直径DN=2600mm，长度L=8400mm

由表1-2可知EHA标准椭圆形封头公称直径DN=2600mm总深度H=690mm

2.2.3法兰的结构设计

法兰有设备法兰和管法兰，设备筒体和封头焊接在一起，所以不需要设备法兰，只有管法兰。

（1）公称压力确定

计算压力是指在相应的设计温度下，用以确定组件最危险截面厚度的压力，其中包括液柱静压力。

通常情况下，计算压力等于设计压力与液柱静压力之和，当组件所承受的液柱静压力小于5%设计时，可忽略不计。

经查《压力容器安全技术监察规程》得液氨的设计压力

P设=1.1×

P工作=1.10×

（2.059-0.1）=2.16Mpa

液柱静压力ρgh=562.871×

9.8×

2600=0.0143Mpa

，

（2）法兰类型、密封面形式选择

液氨易挥发，为强渗透性的中度危害介质，查文献可知须采用带颈对焊型管法兰，面封面采用凹凸面密封。

（3）法兰尺寸

查阅文献可知各法兰详细尺寸及法兰质量，详细见下图2-2和表2-3

图2-2

表2-3PN25带颈对焊钢制法兰单位：

mm

公称尺寸DN

钢管外径

A1

连接尺寸

法兰厚度

C

法兰颈

法兰高度

H

法兰质量M

（kg）

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（个）

螺栓Th

N

S

≥

H1

R

B

80

89

200

160

18

M16

24

105

3.2

12

58

5.0

57

165

125

20

75

2.9

48

3.0

25

32

115

85

14

M12

46

2.6

1.0

SV.A.E.F

65

76

185

145

22

90

52

4.0

L1.L2

2.3

2.2.4人孔、液位计结构设计

（1）人孔设计

人孔的作用：

为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷以及装拆设备的内部零件。

。

人孔的结构：

人孔为组合件，包括承压零件筒节、端盖、法兰、密封垫片、紧固件等受压元件，以及人孔启闭所需要的轴、销、耳、把手等非受压件。

圆形人孔的公称直径规定为400~600mm

容器公称直径大于或等于1000mm且筒体与封头为焊接连接时，至少设一个人孔。

卧式容器的筒体长度大于等于6000mm,应考虑设置2个以上