液氨儲罐設(shè)計全(共19頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計題 目液氨儲罐的設(shè)計 系 （院）專 業(yè)班 級學(xué)生姓名學(xué) 號指導(dǎo)教師職 稱二一一年六月七日設(shè) 計 任 務(wù) 書一、設(shè)計時間安排從2011年05月16 日至2011年06月06日二、設(shè)計內(nèi)容安排1.液氨儲罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計2. 筒體及封頭壁厚計算及其強度、穩(wěn)定性校核（1）根據(jù)設(shè)計壓力初定壁厚；（2）計算危險截面的重量載荷、風(fēng)載荷、地震載荷；（3）計算危險截面的由各種載荷作用下的軸向應(yīng)力；（4）計算危險截面的組合軸向拉應(yīng)力和組合軸向壓應(yīng)力，并進行強度和穩(wěn)定性校核。3. 編寫設(shè)計計算書一份三、設(shè)計條件表1接管表符號公稱尺寸mm公稱壓力MPa連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)連接面型

2、式用途a1-2202.5HG./T20592M液位計口b402.5HG./T20592M安全閥口c252.5HG./T20592M出氣口d5002.5MFM人孔e402.5HG./T20592M液氨出口f252.5HG./T20592M壓力表口g502.5HG./T20592M排污口h502.5HG./T20592M液氨進口表2設(shè)計參數(shù)序號項目數(shù)值單位備注1名稱液氨儲罐2最大工作壓力1.9MPa3工作溫度404公稱直徑1000mm5裝量系數(shù)0.86工作介質(zhì)液氨7其他要求20%無損檢測目錄14符號說明：A-鞍座底板中心線至封頭切線的距離，；B-設(shè)計溫度下，按GB150外壓設(shè)計方法確定的數(shù)值，MP

3、a；-常溫下，按GB150外壓設(shè)計方法確定的數(shù)值，MPa；-筒體內(nèi)直徑，mm；-筒體外直徑，mm；-每個支座的反力，N；-系數(shù)，查表71,79:；-封頭切線間的距離；-圓筒中間處的軸向彎矩，；-支座處圓筒的軸向彎矩，；-圓筒的平均半徑，；-圓筒的內(nèi)半徑，mm；b-支座的軸向?qū)挾?，mm；-加強圈的寬度，mm；-圓筒的有效厚度，??；-支座墊板寬度；-重力加速度；-封頭曲面深度；-系數(shù)。當(dāng)容器焊在支座上時，取 ； 當(dāng)容器不焊在支座上時，??；-容器的質(zhì)量，kg；-設(shè)計壓力，MPa；-計算壓力,MPa；-圓筒有效厚度，mm；-封頭有效厚度，mm；-圓筒名義厚度，mm；-鞍座墊板有效厚度，mm；-鞍座墊板

4、有效厚度，mm；-鞍座包角，；-設(shè)計溫度下容器殼體材料的許用應(yīng)力，MPa；-設(shè)計溫度下容器殼體材料的軸向許用壓縮應(yīng)力，MPa；-常溫度下容器殼體材料的軸向許用壓縮應(yīng)力，MPa；-鞍座材料的許用應(yīng)力，MPa；-圓筒中間處橫截面內(nèi)最高點處，最點低點處的軸向應(yīng)力，MPa；-支座處圓筒橫截面內(nèi)的軸向應(yīng)力，MPa；-支座處圓筒橫截面最低點的軸向應(yīng)力，MPa；-無加強圈時鞍座邊緣處的圓筒周向應(yīng)力，MPa；-無加強圈時鞍座墊板邊緣處的圓筒周向應(yīng)力，MPa；-鞍座腹板水平方向上的平均拉應(yīng)力，MPa；-圓筒切向剪應(yīng)力，MPa；-封頭切向剪應(yīng)力，MPa。前言儲存設(shè)備又稱儲罐，主要是指用于儲存或盛裝氣體、液體、液化

5、氣體等介質(zhì)的設(shè)備，在化工、石油、能源、輕工、環(huán)保、制藥及食品等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，如氫氣儲罐、液化石油氣儲罐、石油儲罐、液氨儲罐等。儲罐內(nèi)的壓力直接受溫度影響，且介質(zhì)往往易燃、易爆或有毒。儲罐的結(jié)構(gòu)形式主要有臥式儲罐、立式儲罐和球形儲罐。飽和蒸汽壓是指在一定溫度下的密閉容器中，當(dāng)達到氣液兩相平衡時氣液分界面上的蒸汽壓，它隨溫度而變化，但與容積的大小有關(guān)。對于液化石油氣和液化天然氣之類，都不是純凈物，而是一種混合物，此時的飽和蒸汽壓與混合比例有關(guān)，可根據(jù)道爾頓定律和拉烏爾定律進行計算。當(dāng)儲存的介質(zhì)為具有高粘度或高冰點的液體時，為保持其流動性，就需要對儲存設(shè)備進行加熱或保溫，使其保持便于輸送的狀態(tài)。

6、儲存液體的密度，直接影響制造工藝和設(shè)備造價。而介質(zhì)的毒性程度則直接影響設(shè)備制造與管理的等級和安全附件的配置。當(dāng)儲罐的金屬溫度受大氣環(huán)境溫度影響時，其最低設(shè)計溫度可按該地區(qū)氣象資料，取氣象局實測的10年逐月平均最低溫度的最小值。隨著液化氣體溫度的下降，罐內(nèi)壓力也將較大幅度下降，此時罐體的應(yīng)力水平就有較大的降低。為此，在確定儲罐設(shè)計溫度時，可按有關(guān)規(guī)定進行低溫低應(yīng)力分析。當(dāng)儲罐內(nèi)部因溫度降低而使內(nèi)壓低于大氣壓時，還應(yīng)進行罐體的穩(wěn)定性校核，以免發(fā)生失穩(wěn)失效。液氨儲罐設(shè)計第一章 設(shè)計參數(shù)的選擇1.1、設(shè)計題目：液氨儲罐的設(shè)計1.2、設(shè)計數(shù)據(jù)：如下表1表1數(shù)據(jù)序號項目數(shù)值單位備注1名稱液氨儲罐2用途液氨

7、儲配站3最大工作壓力1.9MPa4工作溫度405公稱直徑1200mm6裝量系數(shù)0.87工作介質(zhì)液氨8其他要求20%無損檢測1.3、設(shè)計壓力：設(shè)計壓力取最大工作壓力的1.1倍，即1.4、設(shè)計溫度：工作溫度為，設(shè)計溫度取。1.5、主要元件材料的選擇：1.5.1 筒體材料的選擇：根據(jù)GB150-1998表4-1，選用筒體材料為低合金鋼16MnR（鋼材標(biāo)準(zhǔn)為GB6654）。16MnR適用范圍：用于介質(zhì)含有少量硫化物，具有一定腐蝕性,壁厚較大（）的壓力容器。1.5.2 鞍座材料的選擇：根據(jù)JB/T4731,鞍座選用材料為Q235-B，其許用應(yīng)力第二章 設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1、圓筒厚度的設(shè)計：計算壓力：液柱

8、靜壓力: ,故液柱靜壓力可以忽略，即該容器需20%探傷，所以取其焊接系數(shù)為。圓筒的厚度在616mm范圍內(nèi)，查GB150-1998中表4-1，可得：在設(shè)計溫度下，屈服極限強度， 許用應(yīng)力利用中徑公式，計算厚度： 查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定表7-1知，鋼板厚度負偏差為0.25mm，而有GB150-1998中3.5.5.1知，當(dāng)鋼材的厚度負偏差不大于0.25mm，且不超過名義厚度的6%時，負偏差可以忽略不計，故取。查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定表7-5知,在無特殊腐蝕情況下，腐蝕裕量不小于1。本例取=2則筒體的設(shè)計厚度圓整后，取名義厚度筒體的有效厚

9、度2.2、封頭厚度的設(shè)計：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表1，得公稱直徑選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,型號代號為EHA，根據(jù)GB150-1998中橢圓形封頭計算中式7-1計算：同上，取，。封頭的設(shè)計厚度圓整后，取封頭的名義厚度 ，有效厚度封頭型記做 2.3、筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計：2.3.1 封頭的結(jié)構(gòu)尺寸：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表B.1 EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積下表2：表2 ：EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積公稱直徑DN /mm總深度H /mm內(nèi)表面積A/容積/12003251.65520.2545其中2.3.2 筒體的長度計算：2.4、鞍座選型和

10、結(jié)構(gòu)設(shè)計：該臥式容器采用雙鞍式支座，材料選用Q235-B。估算鞍座的負荷： 儲罐總質(zhì)量筒體的質(zhì)量單個封頭的質(zhì)量：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表B.2 EHA橢圓形封頭質(zhì)量，可知，充液質(zhì)量：， 故操作時：液壓試驗時：附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為302kg，其他接管質(zhì)量總和估為200kg，即綜上所述，故操作時： , 液壓試驗時：，故操作時支座反力： 液壓試驗時支座反力： 支座反力由此查JB4712.1-2007容器支座，選取輕型，焊制為BI,包角為120，有墊板的鞍座。查JB4712.1-2007表6得鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表3：表3：鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸公稱直徑DN1200腹板6墊板270

11、允許載荷Q/kN147筋板2006鞍座高度h200140e40底板880180螺栓間距720170610墊板弧長1410鞍座質(zhì)量Kg52 第三章：容器強度的校核3.1水壓試驗應(yīng)力校核：試驗壓力：圓筒的薄膜應(yīng)力3.2.筒體軸向彎矩計算：工作時支座反力壓力試驗時，圓筒中間處截面上的彎矩：壓力試驗時，鞍座處橫截面彎矩：3.3筒體軸向應(yīng)力計算與校核：3.3.1圓筒中間橫截面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力：充滿水未加壓時： 加壓狀態(tài)時： 3.3.2由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力：因鞍座平面上，即筒體未被封頭加強，查JB/T 4731-2005表7-1可得K1=0.107，K2=0.192充滿水未加壓

12、時鞍座橫截面軸向應(yīng)力： 加壓狀態(tài)時鞍座橫截面軸向應(yīng)力： 3.3.3筒體軸向應(yīng)力校核：因軸向許用臨界應(yīng)力由： 由直線內(nèi)插法：T/E/MPa2010020E）充滿水未加壓時： 合格b）加壓狀態(tài)時： 合格3.4.筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力計算與校核： 因，所以圓筒在鞍座平面上無加強圈，查JB/T4731-2005表7-2得，其最大剪應(yīng)力位于靠近鞍座邊角處因圓筒 t=0.8 故有 ， 故切向剪應(yīng)力校核合格3.5.無加強圈筒體的周向應(yīng)力計算與校核 ： 因為墊板的厚度6mm小于0.6倍的圓筒的厚度12mm,所以無墊板或者墊板不起作用，圓筒的有效寬度 ，當(dāng)容器焊在支座上時，取，查JB/4731-2005表7-

13、3可得。因為，由內(nèi)差法得：(1).鞍座在橫截面最低點處周向應(yīng)力(2).鞍座角邊處的周向應(yīng)力 (3).周向應(yīng)力校核 故周向應(yīng)力合格3.6鞍座應(yīng)力計算與校核：3.6.1.腹板水平應(yīng)力及強度校核：由可得，水平分力計算高度，鞍座腹板厚度鞍座有效斷面平均應(yīng)力：3.6.1.鞍座有效斷面應(yīng)力校核：鞍座材料Q235-B的許用應(yīng)力故鞍座有效斷面應(yīng)力校核合格。第四章 開孔補強設(shè)計：根據(jù)GB150中8.3，當(dāng)設(shè)計壓力小于或等于2.5MPa時，在殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管公稱外徑不大于89mm時，接管厚度滿足要求，不另行補強，故該儲罐中只有DN=500mm的 人孔需要補強。4.1

14、補強設(shè)計方法判別：按HG/T 21518-2005,選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔。開孔直徑故可以采用等面積法進行開孔補強計算。接管材料選用20號鋼，其許用應(yīng)力根據(jù)GB150-1998中式8-1，其中：殼體開孔處的計算厚度接管的有效厚度強度削弱系數(shù)所以開孔所需補強面積為4.2有效補強范圍：4.2.1有效寬度B的確定：按GB150中式8-7，得：4.2.2有效高度的確定：(1）外側(cè)有效高度的確定根據(jù)GB150中式8-8，得：(2）內(nèi)側(cè)有效高度的確定根據(jù)GB150-1998中式8-9，得：4.3 有效補強面積：根據(jù)GB150中式8-1-0 式8-13，分別計算如下：4.3.1 筒體多余面積：4.3.2

15、接管的多余面積：接管厚度：4.3.3焊縫金屬截面積：焊角取6.0mm4.4.補強面積：因為，所以開孔需另行補強所需另行補強面積：補強圈設(shè)計：根據(jù)DN500取補強圈外徑D=840mm。因為BD，所以在有效補強范圍。補強圈內(nèi)徑d=530+2=532mm補強圈厚度： 圓整取名義厚度為12mm結(jié)束語：經(jīng)過這段時間的查閱文獻和計算數(shù)據(jù)，化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計的基本工作已經(jīng)完成，并得出了可行的設(shè)計方案，全部計算過程已在前面的章節(jié)中給以體現(xiàn)。 課程設(shè)計是對以往學(xué)過的知識加以檢驗，能夠培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力，尤其是這次液氨儲罐設(shè)計更加深入了對機械設(shè)備的理解和認識，使我們所學(xué)的知識不局限于書本，并鍛煉了我們的

16、邏輯思維能力，同時也讓我深深地感受到機械設(shè)計的復(fù)雜性以及我了解的知識的狹隘性。所有的這些為我今后的努力指明了具體的方向。 設(shè)計過程中培養(yǎng)了我的自學(xué)能力，設(shè)計中的許多知識都需要查閱資料和文獻，并要求加以歸納整理和總結(jié)。通過自學(xué)及老師的指導(dǎo)，不僅鞏固了所學(xué)的化工原理知識，更極大的拓展了我的知識面，讓我更加認識到實際化工生產(chǎn)過程和理論的聯(lián)系和差別，這對將來的畢業(yè)設(shè)計及工作無疑將起到重要的作用。在此次課程設(shè)計實際過程中，我的收獲很大，感觸也很深，更覺得學(xué)好基礎(chǔ)知識的重要性。同時通過這次課程設(shè)計，我深深的體會到與人討論的重要性。因為通過同學(xué)或者是老師的交換看法很容易發(fā)現(xiàn)自己認識的不足，從而讓自己少走彎路。 在此，特別感謝洪巖美教授和李亞平老師的幫