50立方米液氨储罐设计.docx
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50立方米液氨储罐设计.docx
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50立方米液氨储罐设计
过程装备基础课程设计:
计算说明书
SPECIFICATION
学 院:
化学化工学院
专业班级:
姓 名:
一、设计条件表-----------------------------------------------------1
二、管口表-----------------------------------------------------------1
三、封头设计--------------------------------------------------------1
四、筒体长度确定--------------------------------------------------2
五、设备的设计计算----------------------------------------------2
六、开孔及开孔补强------------------------------3
七、卧式容器应力校核--------------------------------------------5
八、零部件设计-----------------------------------------------------5
1、支座设计--------------------------------------------------------------5
2、人孔其法兰设计------------------------------------------------------7
3、液氨入口接管与其法兰设计-------------------------------------7
4、液氨出口接管及其法兰设计---------------------------------------7
5、气氨出口接管及其法兰设计--------------------------------------7
6、安全阀接口管及其法兰设计-------------------------------------7
7、压力表接管及其法兰设计-----------------------------------------7
8、放空口接管及其法兰设--------------------------------------------8
9、排污管及其法兰设计------------------------------------------------8
10、液位计及其法兰的选择-------------------------------------------8
九、焊接接头设计--------------------------------------------------9
参考资料-------------------------------------------------------------11
50m3液氨储罐设计计算说明书
一、设计条件表
序号
项目
数值
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
1.952
MPa
由介质温度确定
4
工作温度
-20~48
℃
5
公称容积(Vg)
50
m3
6
装量系数
0.85
7
工作介质
液氨
8
使用地点
太原市(室外)
二、管口表
符号
ITEM
公称尺寸
N.SIZE
公称压力
PN
连接标准
CONNECT.STD
法兰型式
TYPE
密封面形式
FACING
用途或名称
SERVICE
设备中心线至法栏面距离/mm
a
40
2.5
HG20594-97
带颈对焊
FM
液氨进口管
\
b
40
2.5
HG20594-97
带颈对焊
FM
出口管
\
c
25
2.5
HG20594-97
带颈对焊
FM
放空口
\
d
80
2.5
HG20594-97
带颈对焊
FM
安全阀
\
e
600
2.5
HG20594-97
带颈对焊
FM
人孔
\
f
32
2.5
HG20594-97
带颈对焊
FM
排污口
\
g
40
2.5
HG20594-97
带颈对焊
FM
液氨出口
\
h
25
2.5
HG20594-97
带颈对焊
FM
压力表接口
\
I1-2
20
2.5
HG20594-97
带颈对焊
FM
液面计
\
三、封头设计
1、选用标准椭圆形封头
2、确定EHA椭圆形封头内表面积及容积
(1)确定封头的大概直径
因为:
=50
,筒体长为L:
Di≈3
设:
L=3Di
则:
,于是
(2)选取EHA椭圆形封头的直径
将圆筒直径圆整为
得
,则
m3
解得
,将其圆整为
。
。
误差为:
误差很小,可忽略。
选取的椭圆形封头为:
公称直径DN/mm
总深度H/mm
内表面积A/m2
容积V封头/m3
2700
715
8.2415
2.8055
表1
四、筒体长度确定
1、筒体长度确定
DN=2700mm,取L=8100mm
2、卧式容器内部总长确定
由表知封头深度H=715mm
容器内部总长
=2H+L=8100+715×2=9530mm
3、直边段长度的确定
封头为标准椭圆形封头,则DN>2000mm
直边段长度为H=40mm
五、设备的设计计算
温度℃
-20
20
40
50
饱和蒸汽压Bar
1.93
8.61
15.20
19.25
饱和液密度kg/L
0.6650
0.6103
0.5795
0.5663
表2——液氨物理性质
材料的选用条件
=1.970Mpa1.6Mpa 属于中压储存容器 液氨为中度危害介质。 根据《压力容器安全技术检查规程》设计的容器为第二类容器 Pc=1.970Mpa>1.6Mpa 容器壁及封头壁采用Q345R 钢板负偏差C1=0.3mm 腐蚀裕量C2=2mm 查寻钢板需用应力表 钢号 钢板标准 使用状态 厚度/mm 常用强度指标 在下列温度(℃)下的许用应力/MPA σb σs ≦20 100 150 200 250 Q345R GB6654 热扎或正火 <16 510 345 170 170 170 170 156 16-36 490 325 163 163 163 159 147 表3 忽略液柱静压力: 工作压力Pw取液氨t=50℃时的饱和蒸汽压(表压),查表得: 液氨50℃时的饱和蒸汽压为1.925MPa(绝压),则Pw=1.925-0.1013=1.8237MPa =0.5663kg/L=566.3kg/m3 Pc=1.07Pw=1.07×1.8237=1.952MPa 取Pc=1.970MPa,设δ≤16mm,焊接采用双面焊,全部无损探伤,即φ=1。 查表得: [σ]t=170MPa,σst=345MPa, 取腐蚀余量C2=2mm,查表得负偏差C1=0.3mm, δd=δ+C2=15.7+2=17.7mm δn=δd+C1=17.7+0.3=18.0mm>16mm 于是设δ>16mm,则[σ]t=163MPa,σst=325MPa, 取腐蚀余量C2=2mm,查表得负偏差C1=0.3mm, δd=δ+C2=16.4+2=18.4mm δn=δd+C1=18.4+0.3=18.7mm 于是取δn为20mm,则有效厚度 δe=δn-C2-C1=20-2-0.3=17.7mm, 压力试验采用水压试验: 忽略液柱压力, PT=1.25Pcσ/[σ]t=1.25Pc=1.25×1.970=2.44MPa, 0.9φσst=0.9×1×345=310.5MPa σT<0.9φσst,则选用20mm厚度符合要求。 六、开孔及开孔补强 (1)开孔以及条件 开孔破坏了原有应力分布并使应力集中。 接管处和筒体形成不连续应力。 壳体和接管处连接的拐角因不等截面而引起应力集中 (2)开孔位置计算 开孔距离筒体边>1.5√R筒体δe=231.87mm (3)开孔的直径 不另行补强的最大开口的最大直径 根据GB150-1998规定 1)设计压力小于等于2.5Mpa 2)两开孔之间距离>2(DN1+DN2) 3)接管公称外径小于等于98mm 4)满足 接管公称外径 25 32 38 45 48 57 65 76 89 最小壁厚 3.5 4.0 5.0 6.0 表4 所以液位计接口、放气管、安全阀接口、排污管、液化石油气进口管、液化石油气出口管、压力表接口、气相管,根据要求不另行补强 (4)人孔补强 1)Q345R钢材标准拉强σb=510Mpa≦540Mpa 2)筒体壁δn=20≦38mm 采用补强圈局部补强。 [1]所需的补强面积为A=dδ+2δδet(1-fτ) 其中: 开孔直径d=630mm,圆筒计算厚度δ=15.7mm,接管有效厚度δet=12mm, fτ=[σ]t接管/[σ]壳体=163/163=1, ∴A=630*15.7=9891mm2 [2]有效补强范围内的补强面积Ae 有效补强范围的宽度B=max{2d,d+2(δn+δnt)} ∵2d=2*630=1260mm,d+2(δn+δnt)=630+2*(20+15)=700mm, ∴B=1260mm [3]有效补强范围内的高度 外侧高度h1=97mm 内侧高度h2=0mm [4]∴壳体有效厚度减去计算范围之外的多余面积 A1=(B-d)(δe-δ)-2δet(δe-δ)(1-fτ)=1260mm2 接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 A2=2h1(δet-δt)fτ+2h2(δet-C2)fτ=388mm2 焊缝金属面积: D类接头K=0.7δe A3=1/2K2=77mm2
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- 关 键 词:
- 50 立方米 液氨储罐 设计