1、广 东 石 油 化 工 学 院 化 工 机 械 基 础 课程设计说明书二级学院：化 工 学 院 系 别：石 油 化 工 系 专 业： 姓 名： 班别： 学号： 指导教师： 过程装备与控制工程教研室2013 年 06 月2目录附：设计任务书.2第一部分 绪论.5（一）设计任务.5（二）设计思想.5（三）设计特点.5第二部分 材料及结构的选择与论证6（一）材料选择6（二）结构选择与论证6第三章 设计计算7（一）计算筒体的壁厚7（二）计算封头的壁厚8（三）水压试验及强度校核8（四）选择人孔并核算开孔补强9（五）核算承载能力并选择鞍座9（六）选择液面计10（七）选配工艺接管10（八）选择压力计.11第
2、四部分 设计心得.12第五部分 参考文献123广 东 石 油 化 工 学 院化工机械基础课程设计任务书1. 设计题目：液氨储罐机械设计2. 设计数据：技 术 特 性公称容积(m 3) 公称直径 Dg(mm)介 质 液氨 筒体长度 L(mm)工作压力(MPa) 2.0 工作温度( 0C) 48厂 址 茂名 推荐材料 Q345R管 口 表编号 名称 公称直径(mm) 编号 名称 公称直径(mm)a1-2 液位计 e 安全阀b 进料管 f 放空管c 出料管 g 人孔d 压力表 h 排污管工艺条件图3.计算及说明部分内容（设计内容）：第一部分 绪论：（1）设计任务、设计思想、设计特点；（2）主要设计参
3、数的确定及说明。第二部分 材料及结构的选择与论证4（1）材料选择与论证；（2）结构选择与论证：封头型式的确定、人孔选择、法兰型式、液面计的选择、鞍式支座的选择确定。第三部分 设计计算（1）计算筒体的壁厚；（2）计算封头的壁厚；（3）水压试验压力及其强度校核；（4）选择人孔并核算开孔补强；（5）选择鞍座并核算承载能力；（6）选择液位计；（7）选配工艺接管。4绘图部分内容：总装配图一张（1#）5设计期限：1 周（2015 年 6 月 29 日 2015 年 7 月 5 日）6、设计参考进程：(1)设计准备工作、选择容器的型式和材料 半天(2)设计计算筒体、封头、选择附件并核算开孔补强等 一天(3)
4、绘制装配图 二天(4)编写计算说明书 一天(5)答辩 半天7参考资料：1 化工设备机械基础 ，汤善甫 朱思明主编，华东理工大学出版社。2 化工设备机械基础课程设计指导书 ，蔡业彬 宣征南主编。3 金属化工设备零部件第四卷4 钢制压力容器GB150-98学生： 指导教师：2015 年 6 月 29 日注：此任务书应附于所完成的课程设计说明书中5第一部分 绪论：（一）设计任务：针对化工厂中常见的液氨储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，绘制总装配图和零件图，并编写设计说明书。（二）设计思想：综合运用所学的机械基础课程知识，本着认真负责的态度，对储罐进行设计。在设计过程中综合考虑了经济性
5、，实用性，安全可靠性。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。（三）设计特点：容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。（2）主要设计参数的确定及说明。技 术 特 性公称容积(m 3) 9.0 公称直径 Dg(mm) 1200.0介 质 液氨 筒体长度 L(mm) 7961.8工
6、作压力(MPa) 2.0 工作温度( 0C) 48厂 址 茂名 推荐材料 Q345R管 口 表编号 名称 公称直径(mm) 编号 名称 公称直径(mm)a1-2 液位计 玻璃管液面计 e 安全阀 32.5mb 进料管 573.mf 放空管c 出料管 8g 人孔 水平吊盖带颈对焊法兰人孔 RF A 450-2.5d 压力表 YZ- 60h 排污管 573.m6第二部分 材料及结构的选择与论证（1）材料选择与论证；纯液氨腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,但由于压力较大,可以考虑 Q345R这种钢种。如果纯粹从技术角度看，选用 16MnR 类的钢板。16MnR 钢板为比较经济，且 16MnR 机械加工性
7、能、强度和塑性指标都比较号，所以在此选择16MnR 钢板作为制造筒体和封头材料。（2）结构选择与论证：1.封头的选择：从受力与制造方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。平板封头因直径各厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。从钢材耗用量来年：球形封头用材最少，比椭圆开封头节约，平板封头用材最多。因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。2.人孔的选择：压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。
8、一般人孔有两个手柄。选用时应综合考虑公称压力、公称直径(人、手孔的公称压力与法兰的公称压力概念类似。公称直径则指其简节的公称直径)、工作温度以及人、手孔的结构和材料等诸方面的因素。人孔的类型很多，选择使用上有较大的灵活性，其尺寸大小及位置以设备内件安装和工人进出方便为原则。通常可以根据操作需要,在这考虑到人孔盖直径较大较重, 可选择回转盖对焊法兰人孔。3.法兰的选择：法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。缺点是不能快速拆卸、制造成本较高。压力容器法兰分平焊法兰与对焊法兰。平焊法兰又分为甲型与乙型两种。法兰设计时，须注意以下二点：管法兰、钢制管法兰、垫片、紧固件设计参照原化学工业部于
9、1997 年颁布的钢制管法兰、垫片、紧固件标准（HG20592HG20635-1997）的规定。4.液面计的选择：液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，大体上可分为四7类，有玻璃板液面计、玻璃管液面计、浮子液面计和浮标液面计。在中低压容器中常用前两种。玻璃板液面计有透光式和反射式两种结构，其适用温度一般在 0250。但透光式适用工作压力较反射式高。玻璃管液面计适用工作压力 2.5MPa，介质温度在 0250的范围。液氨为较干净的物料，易透光，不会出现严重的堵塞现象，所以在此选用玻璃管液面计。4.鞍座的选择：鞍式支座是应用最广泛的一种卧式支座。从应力分析看，承受同样载且具有同样截面几
10、何形状和尺寸的梁采用多个支承比采用两个支承优越，因为多支承在粱内产生的应力较小。所以，从理论上说卧式容器的支座数目越多越好。但在是实际上卧式容器应尽可能设计成双支座，这是因为当支点多于两个时，各支承平面的影响如容器简体的弯曲度和局部不圆度、支座的水平度、各支座基础下沉的不均匀性、容器不同部位抗局部交形的相对刚性等等，均会影响支座反力的分布。因此采用多支座不仅体现不出理论上的优越论反而会造成容器受力不均匀程度的增加，给容器的运行安全带来不利的影响。所以一台卧式容器支座一般情况不宜多于二个。在此选择鞍式双支座，一个 S 型，一个 F 型。第三部分 设计计算（1）计算筒体的壁厚；（一）计算筒体的壁厚
11、：液氨的储量为 9m3，D i=1200mmPc设计压力 储罐的工作温度为 48，此时氨的饱和蒸汽压为1.929MPa ，取此压强的 1.10 倍作为设计压力，故1.0.92.1c aMP在操作温度 048的范围内，估计筒体壁厚大约为 16mm，在常用容器钢板（管）许用应力表中按设计温度 48 ，板厚 616mm 间插值取得7taMP焊接接头采用双面对焊接,采用全部无损检测,其焊接接头系数由焊接接头系数表查得 =1.00钢板负偏差由钢板厚度负偏差表查得 C1=0.8 mm；液氨为轻微腐蚀，腐蚀裕量由( 壳体、封头腐蚀裕量表)查得 C2=1 mm。液氨储罐是内压薄壁容器，按公式计算筒体的设计厚度
12、为：82.12018.527.cidtcPDCm 考虑到钢板负偏差，所以筒体厚度应再加上 C1，即8.5+0.8=9.3根据钢板的厚度规格，查钢板的常用厚度表 ，圆整为 n=10mm（2）计算封头的壁厚；二）计算封头的壁厚：采用标准椭圆形封头，各参数与筒体相同。封头的设计厚度 2.12018.427.5cidtcPDCm 考虑到钢板负偏差，所以封头厚度应再加上 C1，即 8.4+0.8=9.2 mm根据钢板的厚度规格，查钢板的常用厚度表 ，圆整为 n=10mm，可见跟筒体等厚。（3）水压试验压力及其强度校核；三）水压试验及强度校核：先按公式确定水压试验时的压力 为：tP1.251.25.2.6
13、0.0tcttPMa选取两者中压力较大值作为水压试验压力，即取 ，2.6taPM9水压试验时的应力为 ()2.610(.81)9.5tiet aPDMP查表得厚度为 10mm 的 16MnR 钢板的钢材屈服极限 asP345故在常温水压试验时的许用应力为as P5.31049.0.故 因此满足水压试验要求st9.0（4）选择人孔并核算开孔补强；（四）选择人孔并核算开孔补强：根据储罐是工作压力为 2.0 MPa 的条件下工作,人孔的标准按公称压力为2.5 MPa 等级选取，考虑到人孔盖直径较大较重,故选用回转盖带颈对焊法兰人孔 RF A 450-2.5，公称直径 450mm，密封压紧面采用 A
14、型。另外,还要考虑人孔补强,确定补强圈尺寸,由于人孔的筒节不是采用无缝钢管,故不能直接选用补强圈标准。本设计所选用的人孔筒节内径为,壁厚 =10mm，故补强圈尺寸确定如下：mdi450m内径 Di=484 外径 Do=7604508.213.476eokidm考虑钢板负偏差并圆整，实取补强厚度 12mm。（5）选择鞍座并核算承载能力；（五）核算承载能力并选择鞍座：首先粗略计算鞍座负荷储罐总质量： ，式中1234m=罐体的质量，Kg1封头的质量，Kg2液氨的质量，Kg310液氨的质量，Kg4m1. 罐体质量 ：1公称直径 DN=1200，壁厚 =10mm 的筒节，每米质量是 =475.4 ，所以
15、n1q/kgm3= L=475.4 7.962=3785kg1q2. 封头质量 ：2m公称直径 DN=1200，壁厚 =10mm，直边高度 h=40mm 的标准椭圆形封头，质n量 =128.3kg，所以2=2 =256.6kg3. 液氨质量 33mV式中 充料系数，取 0.7；V储罐容积，V= + =2 0.2545+7.962 1.13=9.5V封 筒 3m液氨在 48时的密度，为 566.268kg/ 3= kg30.7956.28=375.4. 附件质量 4m人孔质量 210kg,其他接管等质量总和按 300kg 计。于是，=510kg4m设备总质量为=3785+256.6+3765.7
16、+510=8317.3kg1234=每个鞍座负荷F= =8317.3 9.18/2=40796.4KN/mg选用轻型带垫板，包角 120。即JB/T4712.1-2007,鞍座，A1200-FJB/T4712.1-2007,鞍座，A1200-S（6）选择液位计；选择透光式玻璃面液面计 HG21589-95,由储罐公称直径 1200m，选择长度为 850mm ，液面计二支 。（7）选配工艺接管：（1）液氨进料管：采用 无缝钢管。管的一端切成 ，伸入储罐内少许。配用具53.m45。11有凸面密封平焊钢制管法兰：法兰 PN2.5 DN50 GB9119.8-88（2）液氨出料管：采用可拆的压出管 ，
17、将它套入罐体的固定253m接口管 内，并用一非标准法兰固定在接管法兰上。38.5m罐体的接口管法兰采用法兰 PN2.5 DN32 。与该法兰相配GB91.8-并焊接在压出管的法兰上，其连接尺寸和厚度与法兰上，其连接尺寸和厚度与法兰 相同，但其内径 。PN2.5D3GB91.8-25m液氨压出管的端部法兰采用法兰 。液氨出料管也不必.091.8PNDGB补强。（3）排污管储罐右端最底部，安设排污管一个，管子规格是 ，管端焊有一与573.m截止阀 J41W-16 相配的管法兰 2.5091.8PNDGB（4）放空管接管采用 32 3.5mm 无缝钢管，法兰（七）选择压力计：量程装在锅炉、压力容器上
18、的压力表，其最大量程（表盘上刻度极限值）应与设备的工作压力相适应。压力表的量程一般为设备工作压力的 1.53倍，最好取 2 倍。考虑到液氨有一定腐蚀性,所以综合考虑选用 YZ 压力表, 技术指标为：精度等级： 公称直径： 接头螺纹： )6.1(60201.5M测量范围： 04MPa4绘图部分内容：总装配图一张（1#）12第四部分 设计心得经过一周的紧张忙碌终于把这次设计做完了。一周以来虽然很累，尤其是撰写说明书的时候，我不懂怎么写公式。通过在网上的视频学习，我基本掌握了公式编辑器的用法。其实这次课程设计又增长了我的一项技能，我很开心。除了将学过的知识学以致用以外，我还学到了别的技能。这次的学习过程是愉快的，充实的。在这次设计中我要感谢我们的陈志静老师，正是因为他上课时讲解详细，才能够使我们的设计能够顺利的进行下去。还有要感谢我的舍友，是你们一次次的帮我发现问题，并且耐心的给我指正，谢谢你们了。学习感悟：理论上的东西要运用起来，才知道自己哪里是真的不清楚或是不懂。我们不要总是纸上谈兵，那样没有办法发现自己的不足。学习是无止境的，永远对知识保持敬畏的精神，活到老，学到老。第五部分 参考资料：5化工设备机械基础 ，汤善甫 朱思明主编，华东理工大学出版社。6化工设备机械基础课程设计指导书 ，蔡业彬 宣征南主编。7金属化工设备零部件第四卷8钢制压力容器GB150-98
