化工機械基礎(chǔ)化工設(shè)備課程設(shè)計-液氨儲罐機械設(shè)計

(1)設(shè)計任務(wù)、設(shè)計思想、設(shè)計特點………(2)主要設(shè)計參數(shù)的確定及說明……………(1)計算筒體的壁厚…………(2)計算封頭的壁厚…………(4)選擇人孔并核算開孔補強……………(5)選擇鞍座并核算承載能力………………(6)選擇液位計………………第一部分設(shè)計緒論1.設(shè)計任務(wù)、設(shè)計思想、設(shè)計特點根據(jù)儲罐筒體公稱直徑Di=2600mm,罐體公稱容積V=35m3,設(shè)計一液通過圖書館和上網(wǎng)查找有關(guān)的書籍與資料，獲取需要的數(shù)據(jù)，來完成所要求要設(shè)計的部分。液氨儲罐是我們平時運輸液氨的一個常用設(shè)備，在設(shè)計液氨儲罐時，要有利于成批生產(chǎn)，提高質(zhì)量，便于互換，降低成本，提高勞動的生產(chǎn)率，要對容器的設(shè)計(如封頭、法蘭、支座、人孔、液面計等)進行標準(1)強度：液氨儲罐可以抵抗外力破壞能力，以保證生產(chǎn)安全。(2)剛度：零部件應(yīng)有抵抗外力使其變形的能力，以防止容器在使用、運輸或(3)穩(wěn)定性：容器或其零部件在外力作用下有維持其原型的能力，防止容器被(4)耐久性：容器有一定的抵抗介質(zhì)及大氣的腐蝕能力，保持一的使用年限。(5)氣密性：容器在承受壓力或處理有毒介質(zhì)時有可靠的氣密性，提供良好的(6)其他：節(jié)約材料、便于制造、運輸、安裝、操作、維修方便，符合有關(guān)的2.主要設(shè)計參數(shù)的確定及說明蕪湖30年來最高氣溫為40°c2.2設(shè)計壓力2.4焊縫系數(shù)該容器屬中壓貯存容器，技《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定，氨屬中度毒性介質(zhì)，容器筒體的縱向焊接接頭和封頭基本上都采用雙面焊或相當(dāng)于雙面焊取φ=1.02.5容器直徑考慮到壓制封頭胎具的規(guī)格及標準件配套選用的需要，容器的筒體和封頭的直徑都有規(guī)定。此儲罐設(shè)計的公稱直徑(內(nèi)徑)選擇Di=2600mm。2.6許用應(yīng)力鋼材厚度8(mm許用應(yīng)力[σ](MPa)屈服極限σ(MPa)根據(jù)液氨貯罐的工作壓力(P=2.2MPa作為設(shè)計壓力)、工作溫度(最高的腐蝕作用很小，主要考慮的強度指標(指。和。)和塑性指標適合的材料通低合金鋼、中強度。凡屬強度計算為主要的中壓設(shè)備亦以采用普通低合與碳素鋼差不多，但強度比碳素鋼約高30%-60%,采用該類鋼材制造壓力容大的方便。所以主要考慮16MnR和20R這兩種。公稱容積(m3)公稱直徑Dg(mm)液氨筒體長度工作壓力工作溫度(C)蕪湖推薦材料編號名稱公稱直徑(mm)編號名稱公稱直徑(mm)液位計e安全閥b進料管f放空管C出料管g人孔d壓力表h排污管第二部分材料及結(jié)構(gòu)的選擇與論證式中P—設(shè)計壓力為2.2MPa;Di=2600mm;[o]=170MPa;φ=1.0(雙面對接那么,代入數(shù)據(jù)得：δ=18.43mm取C,=0.8mm,圓整后取δ=20mm(1)封頭形式的確定從應(yīng)力分布情況考慮：在直徑、壁厚、設(shè)計壓力相同的條件下各種封頭應(yīng)力分布由好到壞的順序是：半球形、橢圓形、蝶形、錐形、球冠形、平板形。橢圓型封頭的最大應(yīng)力值和與其相連接的圓筒體中的最大應(yīng)力值相等，便于筒從金屬消耗量考慮：在相同設(shè)計條件下，各種封頭的金屬消耗量按下列順序依次增大：半球形，橢圓形，蝶形，平板形。球形封頭用量最少，比橢圓形封頭節(jié)約25.8%,平板封頭的用量最多，是橢圓形封頭的4倍多。從制造考慮：橢圓形封頭制造方便，平板封頭則因直徑和厚度較大，坯材的獲得、車削加工、焊接等方面都遇到不少困難，且封頭與筒體厚度相差懸人孔的結(jié)構(gòu)：既有承受壓力的筒節(jié)、端蓋、法蘭、密封墊片、緊固件等受人孔類型：從是否承壓來看有常壓人孔和承壓人孔。從人孔所用法蘭類型來看，承壓人孔有板式平焊法蘭人孔、帶頸平焊法蘭人孔和帶頸對焊法蘭人孔，在人孔法蘭與人孔蓋之間的密封面，根據(jù)人孔承壓的高低、介質(zhì)的性質(zhì)，可以采用突面、凹凸面、榫槽面或環(huán)連接面。從人孔蓋的開啟方式及開啟后人孔蓋的所處位置看，人孔又可分為回轉(zhuǎn)蓋人孔、垂直吊蓋人孔和水平吊蓋人孔孔結(jié)構(gòu)中有吊鉤和銷軸，檢修時只需松開螺栓將蓋板繞銷軸旋轉(zhuǎn)一個角HG21523-95人孔RFIV(A·G)450-2.2,人孔選擇表人孔類型公稱壓力MPa公稱直徑mm板式平焊法蘭人孔400、450、500、600板式平焊法蘭人孔(限用凸面)或帶頸平焊法法蘭400、450、500、600400、450、500、600帶頸對焊法法蘭400、450、500、600400、450、500、600第三部分設(shè)計計算設(shè)計一液氨儲罐，工藝尺寸為：儲罐的公稱直徑Di=2600mm,公稱容積V=35m3。使用地點：蕪湖；工作溫度：40℃。1、計算筒體的壁厚制作罐體和封頭，查得16MnR材料在t=40℃[o]’=170MPa時，焊縫為雙面對接焊，100%無損探傷，故φ=1.00,設(shè)備內(nèi)徑D,=2600mm,P=2.2MPa。于是罐體計算厚度為：圓整后取δn=20mm厚的16MnR鋼板制作罐體。2、計算封頭的壁厚采用標準橢圓形封頭，封頭厚度計算：校核罐體與封頭水壓試驗強度：其中：aP=1.25P=1.25×2.2=2.75MPa故?r<0.9σ,,水壓試驗時強度足夠。3、水壓試驗壓力及其強度校核液壓試驗時設(shè)計溫度T=40°C[o]=[o]’=170MPaP=1.25P=1.25×2.2=2.75MPa圓筒的應(yīng)力σr<0.9σ,所以，水壓校驗符合要求4、選擇人孔并核算開孔補強根據(jù)儲罐是在常溫及最高工作壓力為2.2MPa的條件下工作，人孔標準應(yīng)按公稱壓力為2.2MPa的等級選取。從人孔類型系列標準可知，公稱壓力為2.2MPa的人孔類型很多。本設(shè)計考慮人孔蓋直徑較大較重，故選用水平吊蓋人孔。該人孔結(jié)構(gòu)中有吊鉤和銷軸，檢修時只需松開螺栓將蓋板繞銷軸旋轉(zhuǎn)一個角度，由吊鉤吊住，不必將蓋板取下。該人孔標記為HG21523—95人孔RFIV(A·G)450—2.2,其中RF指突面密封，IV指接管與法蘭的材料為20R,A·G指用普通石棉橡膠板墊片，450—2.2指公稱直徑為450mm、公稱壓力為2.2MPa。由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管，故不能直接選用補強圈標準。本設(shè)計所選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑D,=450mm,壁厚10mm,故補強圈尺寸確定如下：補強圈內(nèi)徑D,=484mm,外徑D,=760mm,根據(jù)補強圈的金屬表面積應(yīng)大于或等于開孔減少的截面積，補強圈的厚度按下式計算：c=C?+C?c,=0.80mmc,=1.50mm5、選擇鞍座并核算承載能力首先粗略計算鞍座負荷，儲罐總質(zhì)量：m=m?+m?+m?+m?(1)罐體質(zhì)量：根據(jù)D=2600mm,8,=20mm的筒節(jié)，可得每米質(zhì)量(2)封頭質(zhì)量：h=50mm,得qz=1230kg,橢圓封頭質(zhì)量為m?=2q?=2*1230=2460kg(3)沖液質(zhì)量：m?=Vpp——水的密度為1000kg/mV=V+V=2×2.56+0.785×2.6×2.6×5.8=35.9mm?=1000×35.9=35900kg4)附件質(zhì)量：附件取m。=500kg,其中人孔質(zhì)量為200kg,其他接管總和按300kg計，一46342kg選取鞍座為：輕型帶墊板，包角為120°的鞍座。即JBT4712-92鞍座A2000-FJBT4712-92鞍座A2000-S6、選擇液位計液面計是用以指示容器內(nèi)物料液面的裝置，其類型很多，大體上可分為四類，有玻璃板液面計、玻璃管液面計、浮子液面計和浮標液面計。在中低壓容器中常用前兩種。1.玻璃板液面計和玻璃管液面計均適用于物料內(nèi)沒有結(jié)晶等堵塞固體的場合。板式液面計承壓能力強，但是比較笨重、成本較高。2.玻璃板液面計一般選易觀察的透光式，只有當(dāng)物料很干凈時才選反射3.當(dāng)容器高度大于3m時，玻璃板液面計和玻璃管液面計的液面觀察效果，應(yīng)改用其它適用的液面計。液氨為較干凈的物料，易透光，不會出現(xiàn)嚴重的堵塞現(xiàn)象所以在此選用玻璃管液面計。玻璃板液面計有透光式玻璃板液面計(T型)、反射式玻璃板液面計(R型)和試鏡式玻璃板液面計(S型)三種結(jié)構(gòu)，其適用溫度一般在0~250℃。但透光式適用工作壓力較反射式高，試鏡式工作壓力最小。玻璃管液面計適用工作壓力小于4.0MPa,介質(zhì)溫度在0-250°c的范圍。對于承壓設(shè)備，一般都是將液面計通過法蘭、活接頭或螺紋接頭與設(shè)備連接在一起，分別用于不同型式的液面計?？紤]到本設(shè)備的設(shè)計壓力為2.2MPa,而且液氨為較干凈的(R型)。由筒體公稱直徑為2600mm,選擇長度為1400mm的液面計。已知其液氨儲罐常用玻璃管液面計，由儲罐公稱直徑D,=2600mm根據(jù)HG/T21550-93,選擇玻璃管液面計AIWPN4.0,L=1000mm,HG5-227-80本儲罐設(shè)有以下接口管(1)液氨進料管：采用φ45×2.5mm無縫鋼管。管的一端切成45°,伸入儲罐少許.配用具有突面密封的平焊管法蘭：法蘭PN4.0DN40G(2)液氨出料管：液氨壓出管的端部法蘭(與氨輸送管相連)采用法蘭PN4.0DN20GB9119.8-88。這些小管都不必補強。壓出管伸入貯罐2.5m。(3)排污管(4)放空管接口管(5)液面計接管液氨儲罐常用玻璃管液面計，由儲罐公稱直徑D,=2600mm根據(jù)HG/T21550-93,選擇玻璃管液面計AIWPN4.0,L=1000mm,HG5-227-80與其相配的接管尺寸為φ20×2.5m,管法蘭為法蘭PN4.0DN15GB9119.8-(6)安全閥接口管管，法蘭PN4.0DN25GB9119.8-88。技術(shù)要求1)本設(shè)備按GB150-1998《鋼制壓力容器》進行制造、試驗和驗收2)焊接材料、對焊接接頭型式及尺寸可按GB985-80中規(guī)定(設(shè)計焊縫強度系數(shù)φ3)殼體焊縫應(yīng)進行無損探傷檢查，探傷長度為100%4)設(shè)備制造完畢后，進行水壓實驗5)管口方位按本圖第四部分結(jié)束語經(jīng)過了幾天的努力，終于完成了課程設(shè)計。在設(shè)計的過程中，給自己最大的體會是：辦法總比困難多，遇到了問題，不要氣，要努力去尋找答案。課程設(shè)計剛開始的時候，感覺很陌生，只知道要設(shè)計一個貯罐，而且還要畫圖，至于怎么開始，大家都很惘然。在畫圖時，因為一開始沒有查好資料，只知道筒體的公稱直徑，至于那些其它的數(shù)據(jù)，例如封頭高度，封頭直邊都沒有查好，所以無從著手，那時候只能一邊看書，一邊探索畫圖，以至于浪費了不少的時間。課程設(shè)計是另外一種學(xué)習(xí)課堂，通過我們動手，對掌握的理論知識進行補充與質(zhì)疑。我們應(yīng)該在注意書本知識的時候應(yīng)該也要把所學(xué)到的知識應(yīng)用到實踐生產(chǎn)中去，不僅僅滿足于書本的知識，大的。不僅僅掌握了臥式儲罐的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計步驟與方法；也不僅解決問題、收集資源的方法與能力。而且，通過此次的課程設(shè)計，我們這些學(xué)生最最缺少的是經(jīng)驗，沒有感性的認識；空有理論知識，參考文獻[3]《壓力容器優(yōu)化設(shè)計》梁基照2010.03[3]《工程制圖新編教程》胡志勇，宇文研2009.07[4]《化工設(shè)計》劉榮杰2010.09[5]《管道及儲罐強度設(shè)計》帥鍵2006.06[6]《化工機械基礎(chǔ)課程設(shè)計》韓葉象北京化工學(xué)院出版社[7]《化工機械工程手冊》余國棕化學(xué)工業(yè)出版社2010[8]《壓力過程設(shè)備設(shè)計》李福寶，李勤化學(xué)工業(yè)出版社2010附表GB8163-871HB20592-95法蘭S032-4.0RF1HB20592-95法蘭內(nèi)徑φ50其它尺寸按1GB8163-87壓料接管φ38×3.51HB20592-95法蘭S020-4.0RF1GB8163-87排污接管φ45×2.51HB20592-95法蘭S050-4.0RF1JB/T4712-92JB/T4712.1-2007鞍座A2400-FJB/T4712.1-2007鞍座Q235-A·F2HB20592-95法蘭S025-4.0RF1GB8163-87放空管接φ32×3.51HB20592-95法蘭S025-4.0RF1