【正文】 20 3M 液氨儲罐設(shè)計說明書 摘要 本設(shè)計是針對《過程裝備基礎(chǔ)》這門課程所安排的一次課程設(shè)計，是對這門課程的一次總結(jié)，要綜合運用所學(xué)的知識并查閱相關(guān)書籍完成設(shè)計。蒸汽與空氣混合物爆炸極限為 16— 25%（最易引燃濃度為 17%）氨在 20℃水中溶解度 34%,25℃時 ,在無水乙醇中溶解度 10%,在甲醇中溶解度 16%,溶于氯仿、乙醚 ,它是許多元素和化合物的良好溶劑。 設(shè)計基本思路：本設(shè)計綜合考慮環(huán)境條件、介質(zhì)的理化性質(zhì)等因素，結(jié)合給定的工藝參數(shù)，按容器的選材、壁厚計算、強(qiáng)度核算、附件選擇 、焊縫標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計順序，分別對儲罐的筒體、封頭、人孔接管、人孔補(bǔ)強(qiáng)、接管、管法蘭、液位計、鞍座、焊接形式進(jìn)行了設(shè)計和選擇。 設(shè)計計算 采用手算，要求設(shè)計思路清晰，計算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。 6 工作壓力波動情況 可不考慮 7 裝置系數(shù) f 8 工作介質(zhì) 液氨（中毒危害） 9 使用地點 太原市，室外 課程設(shè)計主要內(nèi)容 設(shè)備工藝設(shè)計 設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)備強(qiáng)度設(shè)計 技術(shù)條件編制 繪制設(shè)備總裝配圖 編制設(shè)計說明書 目 錄 設(shè)計任務(wù)書 5 工藝設(shè)計 6 一、結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 ①容器的筒體和封頭壁厚的設(shè)計 17 ③ 強(qiáng)度校核 17 容器的水壓試驗 17 圓筒切向剪應(yīng)力計算并校核 氨 658 625 595 563 一、 設(shè)計壓力的確定 設(shè)計壓力應(yīng)根據(jù)最高工作壓力來確定。 20 計算容積（ V 計 ） m179。設(shè)備零部件包括支座、接管和法蘭、人孔和手孔、液面計、視鏡等。 （ b）壓力容器的類型 化工設(shè)備的主體是壓力容器，容器的強(qiáng)度決定著設(shè)備的安全性，為了加強(qiáng)壓力容器的安全監(jiān)察，保護(hù)任命生命和財產(chǎn)的安全，國家質(zhì)量監(jiān)督局頒布了 171。將其管轄范圍內(nèi)的壓力容器劃分為三類，分別為第一類壓力容器、第二類壓力容器和第三類壓力容器。 壓力容器受元件用鋼應(yīng)符合 GB150《 鋼制壓力容器》中的有關(guān)規(guī)定，對于非受壓元件用鋼，當(dāng)與受壓元件焊接時，也應(yīng)是焊接性能良好的鋼材。標(biāo)準(zhǔn)橢圓型封頭是中低壓容器經(jīng)常采用的封頭形式。 （ b） 橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積： 查 GB/T251982021《壓力容器用封頭》中 EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積，如下表： 表 5 EHA 橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積 計算容積 v =2V封 + 2D? L/4=179。 容積 V 封 /m179。法蘭有壓力容器法蘭和管法蘭 ，二者屬相同的標(biāo)準(zhǔn)體系。人孔大 小的設(shè)置原則是方便人的進(jìn)出，因此，圓形人孔的公稱直徑規(guī)定為 400～ 600mm，所以本次設(shè)計選擇人孔公稱直徑為 450 mm 。 液位： mmDh i 2 2 0 02 0 0 ????? （ 5） 介質(zhì) Lkg /?? 。鞍式支座分為輕型 (代號為 A)和重型 (代號為 B)，對于一般直徑在 1000 mm 以上的容器，選用輕型鞍座就可滿足要求，鞍座與基礎(chǔ)的安裝形式有固定式（代號 F）和滑動式（代號 S）兩種，一般為滿足容器的熱脹冷縮的位移要求，固定式和滑動式應(yīng)配對使用。因此， JB 4731 還規(guī)定當(dāng)滿足 A≤ 時，最好使 A≤ m（ 2Ri nmR ???） ,即 mmnRiRAm 504) ????? ?（，取 A=500mm 綜上有： A=550mm。焊接接頭的型式及焊接材料應(yīng)在化工設(shè)備的裝配圖及零部件圖中以適當(dāng)?shù)姆绞奖硎境鰜怼? 中低壓容器不需另作補(bǔ)強(qiáng)的小直徑接管可直接插入殼體所開孔內(nèi)，有平齊式和內(nèi)伸式兩種。 筒體設(shè)計選用 6～ 16 mm 厚度的 16MnR， 50℃下其許用應(yīng)力 ][ t? ＝ 170 MPa。厚度附加量21 CCC ?? ＝ 。為 40mm 由于所設(shè)計的筒體公稱直徑 DN=2021mm=2021mm， 所以直邊高度為 h=25mm， ②開孔補(bǔ)強(qiáng)計算 根據(jù) GB150，當(dāng)設(shè)計壓力小于或等于 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(bǔ)強(qiáng)，故該儲罐中只有 DN=450mm 的 人孔需要補(bǔ)強(qiáng)。 所以 M ????TP 而圓筒的應(yīng)力 eeTT DP ? ?? 2 )( ?? 式中 T? ――試驗壓力下圓筒的應(yīng)力， MPa； iD ――圓筒內(nèi)直徑， mm； e? ――圓筒的有效厚度， mm； s? ――圓筒材料在試驗溫度下的屈服點， MPa； ?――圓筒的焊接接頭系數(shù)。 鞍座中心線至封頭切線距離 A 510 mm 鞍座墊板名義厚度 ?rn 10 mm 鞍座軸向?qū)挾? b 220 mm 鞍座墊板有效厚度 ?re mm 鞍座腹板名義厚度 0b 10 mm 鞍座高度 H 250 mm 鞍座墊板寬度 4b 430 mm 圓筒中心至基礎(chǔ)表面距離 vH 1266 mm 地震烈度 8() 腹板與筋板 (小端 )組合截面積 saA 20210 mm2 鞍座底板與基礎(chǔ)間的靜摩擦系數(shù) f 腹板與筋板 (小端 )組合截面抗彎截面系數(shù) rZ 369095 mm3 鞍座底板對基礎(chǔ)墊板的動摩擦系數(shù) sf 筒體軸線兩側(cè)螺栓間距 l 1260 mm 地腳螺栓公稱直徑 24 mm 承受傾覆力矩螺栓個數(shù) n 2 個 地腳螺栓根徑 mm 承受剪應(yīng)力螺栓個數(shù) n? 2 個 支 座 反 力 計 算 圓筒質(zhì)量 (兩切線間 ) ? ? ??? snni1 ???? LDm kg 封頭質(zhì)量 (曲面部分 ) m2? kg 附件質(zhì)量 m3? 0 kg 封頭容積 (曲面部分 ) ?HV +09 容器容積 ?V +10 mm3 容器內(nèi) 充液質(zhì)量 操作工況 ?? oo4 ??Vm kg 液壓試驗 TVm ?? 4 = kg 耐熱層質(zhì)量 m5? 0 kg 總質(zhì)量 操作工況 ?????? 54321 mmmmmm kg 液壓試驗 ?????? 4321 mmmmm kg 單位長度載荷 操作工況 q mgL h? ? ?43 i N/mm 液壓試驗 ?? ?? ?q mgL h43 i N/mm 支座反力 操作工況 ?? ?F mg12 76522 N 液壓試驗 ????? gmF 21 129153 N ? ?F F F? ? ?? ?ma x , 129153 N 系 數(shù) 確 定 系數(shù)確定條件 ARa/2 θ=120 系數(shù) K1= K2= K3= K4= K5= K6= K6’= K7= K8= K9= C4= C5= 筒 體 軸 向 應(yīng) 力 計 算 及 校 核 軸 向 彎 圓筒中間橫截面 操作工況 ? ???????????????????LALhLhRLFM 4341/214 i22i2a1 = +07 Nmm 鞍座平面最高點處 ???e2a12e aC3 2 ???? RK MRp MPa 內(nèi)壓未加壓 圓筒中間橫截面最高點處 ???eRM??? 2a11 MPa 鞍座平面最低點處 ??e2a2 24 ??? RKM MPa 水壓試驗工況 未加壓 圓筒中間橫截面最高點處 ???e2a 1T1 ??? RMT MPa 鞍座平面最低 點處 ??e2a2 24 ??? RKMTT MPa 加壓 圓筒中間橫截面最低點處 ???e2a1aT2 2 ???? RMRp TeT MPa 鞍座平面最高點處 ???e2a12eaT3 2 ???? RK MRp TT MPa 應(yīng)力校核 許用壓縮應(yīng)力 外壓應(yīng)力系數(shù) B ?? oe RA / ? 按 B = MPa， B0= MPa。mm 地腳螺栓 拉應(yīng)力 ???btEvbt nlAM 00? MPa 地腳螺栓 剪應(yīng)力 當(dāng) mgfFEv? 時 ???? bt sEvbt An fFF 39。此外，還配有安全裝置、表計及完成不同生產(chǎn)工藝作用的內(nèi)件。通過查閱各種相關(guān)書籍，對各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度進(jìn)行詳細(xì)的計算，從附件、可能引起的突發(fā)因素等多角度考慮，建立了比較完善的安全防范系統(tǒng)。我還練習(xí)使用了 office， CAXA， SW62021 等軟件，這無疑又多學(xué)習(xí)了知識。北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 1998 [2]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局。北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1996 [4]吳粵主編。化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求。壓力容器法蘭。昆明：云南科技出版社， 2021 [15]HG/T21514～ 215352021 鋼制人孔和手孔