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20立方米液氨储罐设计说明书

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液氨储罐

液氨储罐

[σ ]t ——钢板在设计温度下的许用应力，MPa；
—焊接接头系数，其值为1；
： 将数值代入公式计算出筒体的计算厚度为
δ

pcDi
2σt
p

2
1.6 3200 170 1 1.6

15.13 mm
由于液氨对金属有一定的腐蚀，取腐蚀裕量C2=2mm，故筒体的设 计厚度为：
由钢板厚度负偏差表查得C1=0.8mm，故名义壁厚为： 圆整后取δn=18mm。
• 有效宽度B
B 2d
B d 2δn 2δnt
二者得出数值，较大的则为有效宽度
有效高度h
外侧高度h1
h1 dδnt
h1 接管实管实际外伸
二者得出数值，较小的则为外侧2 接管实管实际外内伸
二者得出数值，较小的则为内侧高度
• 补强面积 Ae
开孔补强的计算
• 在开孔或安装接管处一般采取相应的补强措施。容器开孔后，在 空附近的局部地区，应力会达到很大的数值。这种局部的应力增 长现象叫做“应力集中”。在应力集中区域的最大应力值，称为 “应力峰值”，通常用σmax表示。
• 引起开孔附近应力集中现象的基本原因是结构的连续性被破坏。 在开孔处，壳体和接管的变形不一致。为了使二者在连接之后的 变形协调一致，连接处便产生了附加内力，主要是附加弯矩。由 此产生的附加弯曲应力，便形成了连接处局部地区的应力集中。
名义厚度为：
δn δd C1 17.09 0.8 17.89 mm
圆整后取δ n=18mm。 查得标准椭圆形封头的直边高度(JB/T4737-95)为 h0=40mm
水压试验
容器制成以后，必须做压力试验或增加气密性试验，其目的是在于检 验容器的宏观强度和有无渗漏现象，即考察容器的密封性，以确保 设备的安全运行。对需要进行焊后热处理的容器，应在全部焊接工 作完成并经热处理之后，才能进行压力试验和气密性试验；对于分 段交货的压力容器，可以分段热处理，在安装工地组装焊接，并对 焊接的环焊缝进行局部热处理之后，再进行压力试验。

液氨储罐的设计

液氨储罐的设计

燕京理工学院Yanching Institute of Technology（2018）届本科生化工设备机械基础大作业题目：液氨储罐的设计学院：化工与材料工程学院专业：应用化学学号： ********* 姓名：游超杰指导教师：***2017年6月30日目录1、设计任务书 (1)2、前言 (2)3.设计方案 (3)3.1设计依据及原则 (3)3.2、设计要求 (3)技术特性表 (3)4、设计计算 (5)4.1、圆筒厚度设计 (5)4.2、封头壁厚设计 (6)4.3、水压试验及强度校核 (6)5、选择人孔并核算开孔补强 (7)5.1、人孔参数确定 (7)5.2、开孔补强的计算 (8)6、接口管设计 (10)6.1、进料管 (10)6.2、出料管 (10)6.3、液位计接口管 (10)6.4、放空阀接口管 (11)6.5、安全阀接口管 (11)6.6、排污管 (11)6.7、压力表接口 (11)7、鞍座负载设计 (11)首先粗略计算鞍座负荷 (11)7.1、罐体质量m1 (12)7.2、封头质量m2 (12)7.3、液氨质量m3 (12)7.4、附件质量m4 (12)8、设计汇总 (13)1、设计任务书课题：液氨储罐的设计（家乡衡水）设计内容：根据既定的工艺参数设计一台液氨储罐已知工艺参数：最高使用温度T=40℃罐体容积V=12mm3此时氨的饱和蒸汽压P=1.55MPa具体的内容包括：1.筒体材料选择2.罐的结构及尺寸（内径、长度）形状（卧式、球形、立式），罐体厚度，封头形状及厚度，支座的选择，人孔及接管，开孔补强下达时间：2017年6月16日完成时间：2017年6月30日2、前言本次课程设计是化工与材料工程学院，应用化学专业对化工设备机械基础这门课程进行的。

课设题目为液氨储罐的课程设计。

液氨，又称为无水氨，是一种无色液体。

氨作为一种重要的化工原料，应用广泛，为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。

20立方米液氨储罐设计说明书

20立方米液氨储罐设计说明书

目录课程设计任务书 2 20m³液氨储罐设计 2 课程设计内容 3 液氨物化性质及介绍 31. 设备的工艺计算 31.1 设计储存量 31.2 设备的选型的轮廓尺寸的确定 31.3 设计压力的确定 41.4 设计温度的确定 41.5 压力容器类别的确定 42. 设备的机械设计 52.1 设计条件 52.2 结构设计 62.2.1 材料选择 62.2.2 筒体和封头结构设计 62.2.3 法兰的结构设计 6（1）公称压力确定7（2）法兰类型、密封面形式及垫片材料选择7（3）法兰尺寸72.2.4 人孔、液位计结构设计8（1）人孔设计8（2）液位计的选择92.2.5 支座结构设计10（1）筒体和封头壁厚计算10（2）支座结构尺寸确定122.2.6 焊接接头设计及焊接材料的选取14（1）焊接接头的设计14（2）焊接材料的选取162.3 强度校核162.3.1 计算条件162.3.2 内压圆筒校核172.3.3 封头计算182.3.4 鞍座计算202.3.5 开孔补强计算213. 心得体会224. 参考文献22课程设计任务书20m³液氨储罐设计一、课程设计要求：1.按照国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。

2.设计计算采用手算，要求设计思路设计思路清晰，计算数据准确、可靠。

3.工程图纸要求计算机绘图。

4.独立完成。

二、原始数据设计条件表三、课程设计主要内容1.设备工艺设计2.设备结构设计3.设备强度计算4.技术条件编制5.绘制设备总装配图6.编制设计说明书四、学生应交出的设计文件（论文）：1.设计说明书一份；2.总装配图一张(A1图纸一张)课程设计内容液氨物化性质及介绍液氨，又称为无水氨，是一种无色液体，有强烈刺激性气味。

氨作为一种重要的化工原料，为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。

液氨在工业上应用广泛，具有腐蚀性且容易挥发，所以其化学事故发生率很高。

液氨储罐

液氨储罐

开孔补强的计算
• 在开孔或安装接管处一般采取相应的补强措施。容器开孔后，在 空附近的局部地区，应力会达到很大的数值。这种局部的应力增 长现象叫做“应力集中”。在应力集中区域的最大应力值，称为 “应力峰值”，通常用σmax表示。
• 引起开孔附近应力集中现象的基本原因是结构的连续性被破坏。 在开孔处，壳体和接管的变形不一致。为了使二者在连接之后的 变形协调一致，连接处便产生了附加内力，主要是附加弯矩。由 此产生的附加弯曲应力，便形成了连接处局部地区的应力集中。
封头的选择
根据规定选择标准椭圆形封头 焊接接头设计：容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头基本上都采
用双面焊，所以取焊接接头系数为1(双面焊，全部无损探伤)。 许用应力：制造容器所用的钢板，其在设计温度下许用应力值的大小，
直接决定着容器强度，是主要设计参数之一。在GB 150《钢制压力 容器》中，对钢板、锻件、紧固件均规定了材料的许用应力 。
压力试验一般采用液压试验或气压测试，本次设计我们选用液压测试， 液压试验一般采用水。需要时也可采用不会导致发生危险的其他液 体。实验室液体的温度应低于其闪点或沸点。奥氏体不锈钢制容器 用水进行液压实验后，应将水渍清楚干净。无法清楚干净时，应控 制水中氯离子的含量不超过25mg/L。
水压试验
试验温度：对碳钢、16MnR、15MnRNbR和正火的15MnVR钢制容 器进行液压试验时，液体温度不得低于5℃；对于其他低合金钢 制容器进行液压试验时，液体的温度不得低于15℃。如果由于板 厚等因素造成材料无塑性转变温度升高，则须相应提高试验液体 的温度。
• 有效宽度B
B 2d
B d 2δn 2δnt
二者得出数值，较大的则为有效宽度
有效高度h

20m3液氨储罐的设计

20m3液氨储罐的设计

20m3液氨储罐的设计摘要储罐按其形式可分为方形和矩形容器、球形容器、圆筒形容器（立式、卧式）。

按其承压性质和能力可分为内压和外压，内压容器又可分为常压、低压、中压、高压、超高压等五类。

根据使用时候的壁温，可分为常温容器、高温容器、中温容器和低温容器。

按其结构材料分类，容器有金属制的和非金属制的两类。

按其反应情况可分为反应压力容器（R）、换热压力容器（E）、分离压力容器（S）、储存压力容器（C）等。

本次设计，我选用的是卧式圆筒形、中压常温的内压容器。

经计算，筒体规格为：公称直径DN 1800mm，1m高的容积V12.545m3，1m高的内表面积F1 5.66m2，1m高筒节质量536kg。

封头选用椭圆形标准封头，其规格为：公称直径DN 1800mm，曲面高度h1 450mm，直边高度h0 40mm，内表面积F i, 3.73m2,，容积V 0.866m3。

筒体外伸端到支座的距离a = 1.8m。

目录1 引言 (1)2 设计任务书 (1)3 设计参数及材料的选择 (1)3.1 设备的选型与轮廓尺寸 (1)3.2 设计压力 (2)3.3 筒体及封头材料的选择 (2)3.4 许用应力 (3)4 结构设计 (3)4.1 筒体壁厚计算 (3)4.2 封头设计 (4)4.2.1 半球形封头 (4)4.2.2 标准椭圆形封头 (4)4.2.3 标准碟形封头 (5)4.2.4 圆形平板封头 (6)4.2.5 不同形状封头比较 (6)4.3 压力试验 (7)4.4鞍座 (8)4.4.1鞍座的选择 (8)4.4.2 鞍座的位置 (9)5 结果 (11)参考文献 (13)1 引言液氨，是一种无色液体，有强烈刺激性气味。

氨作为一种重要的化工原料，为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。

氨易溶于水，溶于水后形成氢氧化铵的碱性溶液。

液氨多储于耐压钢瓶或钢槽中，且不能与乙醛、丙烯醛、硼等物质共存。

液氨在工业上应用广泛，具有腐蚀性且容易挥发，所以其化学事故发生率很高。

液氨储罐设计

液氨储罐设计

目录第一章绪论 (2)设计任务 (2)设计思想 (3)设计特点 (2)第二章材料及结构的选择与论证 (2)材料选择 (2)结构选择与论证 (2)第三章设计计算 (4)筒体厚度设计 (4)封头壁厚设计 (4)水压试验及强度校核 (4)人孔并核算开孔补强 (5)核算承载能力并选择鞍座 (7)液面计选择 (7)压力表选择 (8)接口管选择 (8)设计小结 (9)第四章主要参考资料 (9)附于储罐装配图与储罐零件图于本书末前言本说明书为《31m3液氨储罐设计说明书》。

本文采用分析设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计，然后采用1SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。

目录附：设计任务书 (2)第一章绪论 (3)（一）设计任务 (3)（二）设计思想 (3)（三）设计特点 (3)第二章材料及结构的选择与论证 (3)（一）材料选择 (3)（二）结构选择与论证 (3)第三章设计计算 (5)（一）计算筒体的壁厚 (5)（二）计算封头的壁厚 (6)（三）水压试验及强度校核 (6)（四）选择人孔并核算开孔补强 (7)（五）核算承载能力并选择鞍座 (9)（六）选择液面计 (9)（七）选择压力计 (10)（八）选配工艺接管 (10)第四章设计汇总 (11)第五章结束语 (12)第六章参考文献 (13)第一章绪论（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，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。

液氨储罐

液氨储罐

• 公称直径Di和筒体长度L的计算：
L V 2 Vn π Di2 4
取Di = 2600 Di= 2800 Di = 3000 Di = 3200 经计算 当Di = 3200mm时，L = 4656mm,此时，Di/L = 0.687 最接近0.618 所以取 Di = 3200mm
筒体壁厚的计算
封头厚度的计算
采用的是长短轴之比为2的标准椭圆形封头，各参数与筒体相同，
其厚度计算式为：
δ

Kp cDi
2σt 0.5p

1.6 3200 21701 0.51.6

15.09
mm
K

1 6
2


Di 2 hi
2



1
设计厚度为：
δd δ C2 15.09 2 17.09 mm
设备总质量W W=W1+W2+W3
• 鞍座的选择
每个鞍座承受的负荷为
F Wg 38035.89.81 186.57 kN
2
2
根据鞍座承受的负荷，查表(《化工设备机械基础》，大连理 工大学出版社，附录16)可知，选择轻型(A)带垫板，包角为 120°的鞍座。即JB/T4712-92 鞍座A3000-F， JB/T4712-92 鞍座A3000-S。
由于接管材料与壳体材料都为16mnr故fr1故根据公式课求得面积二者得出数值较大的则为有效宽度有效高度h外侧高度h1nt接管实管实际外伸二者得出数值较小的则为外侧高度内侧高度h2nt接管实管实际外内伸壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积按式43mm接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积按式44mm根据公式

液氨储罐的设计范文

液氨储罐的设计范文

液氨储罐的设计范文
1.储罐材料选择
液氨是一种在常温下为无色气体，液氨储罐需要选用能够承受低温和高压的材料。

常见的材料有碳钢、不锈钢和玻璃钢。

碳钢和不锈钢都具有较好的强度和耐腐蚀性，适合储存液氨。

玻璃钢具有较高的机械强度和良好的耐腐蚀性能，但需要特别注意低温下的应力开裂。

2.结构设计
液氨储罐通常是垂直圆柱形结构，底部为圆锥形或平底设计，顶部有透气装置和液位计。

储罐壁通常采用双层结构，内层负责贮存液氨，外层起到保温作用。

内外层之间的空气隔离，可以减少换热，提高保温效果。

内壁还需喷涂耐腐蚀涂层，以防止液氨对储罐壁的腐蚀。

3.安全性能
液氨是一种具有强烈刺激性和腐蚀性的气体，因此液氨储罐设计时需要采取一系列安全措施。

首先是防火措施，储罐需要设置适当的防火墙和阻火系统。

其次是安全阀和爆破片的设置，用于防止罐内压力超过安全范围。

还需要配备泄漏探测器和报警系统，以及防爆电器设备。

4.储罐周围环境
5.附属设备
液氨储罐需要配备一些附属设备，如输送系统、冷却系统、液位监测系统等。

输送系统可以将液氨导入或排出储罐，冷却系统可以保持储罐内的液氨在适当的温度范围内，液位监测系统可以实时监测储罐内的液位情况。

总结：。

课程设计-液氨储罐设计共32页

课程设计-液氨储罐设计共32页

40
50
积V
公称直 2.4 2.0 2.2 2.4 2.2 2.4 2.6 2.4 2.6 2.8 径DN
筒体长 4.8 9.4 7.6 6.2 9.8 8.0 6.6 10.2 8.4 7.2 度L
6
接管公称直径
进出放排安液人 料料空污全面孔
阀计 V≤12 65 65 50 50 50 M3
20 450 V≥16 80 80 65 65 80 M3
参见第十一章第一节人孔和手孔的内容。
3.2选择人孔结构型式和法兰密封面型式
卧式液氨储罐常用碳钢水平吊盖人孔。
3.3开孔补强计算
参见第十二章第一节开孔补强之二补强结构与计算。
储罐开设人孔，对筒壁强度削弱较大，需另行补强，通
常是在筒体外焊接补强圈，补强圈材料一般与罐体材料
相同。
3.3.1确定补强圈直径
3.3.2计算补强圈厚度
e
f
名称 公称直径 （mm）
安全阀
放空管
c 进料管
g 排污管
d 出料管
4
液氨储罐设计: 设计参数
学号≤57的同学选择序号1-10的参数，学号尾数与序号 相同即为该同学的技术特性表中的设计参数
参数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
公称容 10
12
16
20 25
积V
公称直 1.6 1.8 1.6 1.8 1.8 2.0 2.0 2.2 2.0 2.2 径DN
10
液氨的饱和蒸汽压和密度（表压 = 绝对压力 - 0.1）
温度℃
饱和蒸汽 压Mpa(绝 对压力)
密度 kg/m3
温度℃
饱和蒸汽 压Mpa(绝 对压力)
密度 kg/m3

课程设计液氨储罐设计

课程设计液氨储罐设计

湖北大学化学化工学院化工设备机械基础课程设计计算说明书课程设计题目:液氨储罐设计一、设计任务书 (1)二、液氨储罐设计参数的确定 (2)1、根据要求选择罐体和封头的材料 (2)2、确定设计温度与设计压力 (2)3、其他设计参数 (2)三、筒体和封头壁厚的计算 (2)1、筒体壁厚的计算 (2)1.1设计参数的确定 (3)四、罐体的开孔与补强 (4)1、开孔补强的设计准则 (4)2、开孔补强的计算..................................42.1、开孔补强的有关计算参数.......................52.2、补强圈的设计. (5)五、选择鞍座并核算承载能力 (5)一、设计任务书试设计一液氨储罐，其公称容积、储罐内径、罐体（不包括封头）长度见下表。

使用地点：家乡--湖北省十堰市竹溪县。

技术特性表16MnR钢板为比较经济。

所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。

2、确定设计温度与设计压力液氨储罐通常置于室外，虽然设计有保温措施，但罐内液氨的温度和压力还是可能直接受到大气温度的影响，在夏季液氨储罐经太阳暴晒，液氨温度可达40℃，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不断变化.根据《化学化工物性数据手册》查得40℃饱和蒸汽压为1.55MPa,可以判定设计的容器为储存内压压力容器，按《压力容器安全技术监察规程》规定，盛装液化气体无保冷设施的压力容器，其设计压力应不低于液化气40℃时的饱和蒸汽压力，可取液氨的设计压力为1.70MPa，当液化气体储罐安装有安全阀时，设计压力可取最大操作压力的1.05-1.10倍，所以1.7MPa合适。

0.6MPa≤p≤10MPa 属于中压容器。

3、其他设计参数容器公称直径见技术特性表即公称直径DN=2.0m；罐体和封头的材料为钢板厚度负偏差C1=0.8mm，查材料腐蚀手册得40℃下液氨对钢板的腐蚀速率小于0.05mm/年，所以双面腐蚀取腐蚀裕量C2=2mm所以设计厚度为：δd=δ+C2+C1=10.05+0.8+2=12.85mm圆整后取名义厚度14mm.1.3刚度条件设计筒体的最小壁厚因为Di=2000mm<3800mm，所以δmin=2Di/1000=4.0mm，另加C2=2mm，所以δd=6.0mm。

_液氨储罐设计说明书[] (修复的)

_液氨储罐设计说明书[] (修复的)

目录目录一.设计条件及设计任务 (2)二.压力容器种类的确定和材料的选用 (3)三.设计温度，A、B类焊接接头与设计压力的确定 (4)四.筒体和封头壳体厚度设计及其校核 (5)五.封头的设计 (10)六.零部件设计 (11)八.焊接接头设计 (18)九.结束语 (20)十.参考文献 (20)b.液氨储罐经常置于室外，罐内液氨的温度和压力直接受到大气温度的影响，在夏季储罐经常受太阳暴晒，液氨温度可达40℃以上，随着气温的变化，储罐的操作压力也不断变化。

但太原地区夏季最高气温也达不到50℃，因此液氨储罐的操作温度可取50℃。

16MnR的使用温度为-20～475℃，设计压力p≤35MPa，对容器中的介质没有限制，是压力容器专用钢。

三设计压力、A/B类焊接接头的设计及设计温度的确定１．设计温度的确定根据液氨储罐工作温度为-20～48℃所以选择设计温度t=50℃2壳体2.A/B类焊接接头的设计封头与圆筒连接属A类焊缝，采用双面对接焊焊接接头形式。

接头坡口设计形式为X形，局部无损检测，φ=0.85。

3．设计压力的确定经查下表得50℃下液氨饱和蒸汽压为 1.925MPa，所以工作压力W p=<1.925－0.101）MPa=1.824MPa，设计压力为容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，而最高工作压力系指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。

装设安全阀的容器，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力不得低于安全阀的开启压力，通常可取最高工作压力的1.05~1.10倍，所以设计压力P=2.0Mpa。

并查得下表：焊接，在压力容器制造中使用十分广泛。

焊条的选择：同种材料之间用E5016，例如筒体与封头的焊接，不同中材料之间采用E403，如接管与法兰或与筒体的焊接。

九结束语这次的课程设计是对大学以来已修学科《过程装备基础》方面内容比较系统的实习，是在实践中考察我们学习和掌握能力的程度。

液氨储罐机械设计说明书

液氨储罐机械设计说明书

液氨储罐机械设计说明书第一章、绪论（一）、液氨贮罐的设计背景化学工业和其它流程工业的生产都离不开容器。

所有的化工设备的壳体都是一种容器，容器的应用遍及各行各业，诸如航空、航海、机械制造、轻工、动力等行业。

然而化工容器又有其本身特点，不仅要适应化学工艺过程所要求的压力和温度条件，还要承受化学介质的作用，要能长期的安全工作且保证良好的密封。

因此在容器的设计中应综合考虑个方面的因素，使之达到最优。

液氨主要用于生产硝酸、尿素和其它化学肥料，还可用作医药和农药的原料。

在国防工业中用于制造火箭、导弹的推进剂，可用作有机化工产品的氨化原料，还可用作冷冻剂，将氨进行分解，分解成氢氮混合气体这种混合气体是一种良好的保护气体，可以广泛地应用于半导体工业、冶金工业以及需要保护气氛的其它工业和科学研究中。

为能够进行连续的生产，需要有储存液氨的容器，因此设计液氨贮罐是制造贮罐的必备步骤，是化工生产能够顺利进行的前提。

（二）、液氨贮罐的分类及选型储罐的形状有圆形或球形。

圆筒形储罐两端的封头有椭圆形、球形、锥形和平盖等形状。

在本设计中由于设计体积较小且工作压力较小，可采用卧式圆筒形容器，方形和矩形容器大多在很小设计体积时采用，因其承压能力较小且使用材料较多；而球形容器虽承压能力强且节省材料，但制造较难且安装件不方便；立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏的能力较弱，故选用卧式圆筒形容器。

卧式圆筒形液氨储罐通常由卧式圆筒形筒体和两端的椭圆形封头组成，按照化学生产工艺的要求设置进料口、出料口、放空口、排污口、压力表、安全阀和液面计等。

为了检修方便，还要开设人孔，用鞍式支座支承于混凝土基座上。

选择化工容器的材料也是设计中的重要问题，应该综合考虑容器的操作条件和钢材的性能、价格等。

氨对钢材的腐蚀作用很小，但是，置于室外的液氨储罐，它的操作温度就是大气温度，它的操作压力就是操作温度对应的饱和蒸汽压。

随着气温的变化，液氨储罐的操作温度和压力也随之变化，制造储罐的钢材应能承受这种变化。

20M3液氨储罐设计说明书

20M3液氨储罐设计说明书
所以直边高度为25mm，
又根据《EHA椭圆形封头内表面积及容积》查得：DN=1900mm时，总深度H=500mm，内表面积A=4.0624 ，容积V=0.9687
所以，封头设计为EHA1900×11-16MnR JB/T4746-2002
见下图
五 零部件的设计
１．人孔的设置
人孔即检查孔。压力容器开设检查孔目的是为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹，变形，腐蚀等缺陷以及装拆设备的内部零部件，一般设备的公称直径在900mm以下时可根据需要设置适当数量的手孔，超过900mm时应开设人孔。人孔有圆形和长圆两种。人孔大小的设置原则是方便人的进出，因此，圆形人孔的公称直径规定为400～600mm，所以本次设计选择人孔公称直径为500 mm。
2.带补强圈的接管的焊接结构
作为开孔补强元件的补强圈，一方面要求尽量与补强出的壳体贴合紧密，另外与接管与壳体之间的焊接结构设计也应力求完善合理。
六 接管法兰的设计
PN2.5Mpa带颈对焊钢制管法兰及密封面尺寸
（mm）
公称直径DN
管外径
法兰外径D
法兰厚度C
法兰颈
法兰高度H
密封面d
密封面
螺栓孔中心圆直径k
N
A
B
20
25
105
16
40
40
6
40
56
2
75
25
32
115
16
46
46
6
40
65
2
85
32
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上部：安全阀接口，气氨出口，放空口，液氨入口。

液氨储罐设计...docx

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第一章绪论1.1 设计任务设计一液氨贮罐。

工艺条件：温度为40℃，氨饱和蒸气压 1.55MPa ，容积为20m3, 使用年限 15 年。

设计要求及成果1.确定容器材质；2.确定罐体形状及名义厚度；3.确定封头形状及名义厚度；4.确定支座，人孔及接管，以及开孔补强情况5.编制设计说明书以及绘制设备装配图 1 张（ A1）。

技术要求（一）本设备按 GBl50-1998《钢制压力容器》进行制造、试验和验收（二）焊接材料，对接焊接接头型式及尺寸可按 GB985-80中规定 ( 设计焊接接头系数 1.0 )（三）焊接采用电弧焊，焊条型号为E4303（四）壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为100％第二章设计参数确定设计温度题目中给出设计温度取40 C设计压力在夏季液氨储罐经太阳暴晒，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不断变化。

通过查阅资料可知包头最高气温为℃，通过查表可知，在40℃时液氨的饱和蒸汽压 ( 绝对压力 ) 为，密度为 580kg/m3，而容器设计时必须考虑在工作情况下可能遇到的工作压力和相对应的温度两者相结合中最苛刻工作压力来确定设计压力。

一般是指容器顶部最高压力与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。

此液氨储罐采用安全法，依据《化工设备机械基础》若储罐采用安全法时设计压力应采用最大工作压力P w的1.051.1 倍，取设计压力P 1.05P w（已知P w 1.55MPa表压）所以P 1.05P w 1.6MPa。

腐蚀余量查《腐蚀数据手册》16MnR耐氨腐蚀，其0.1mm/ y ，若设计寿命为15 年，则 C 215 0.1 1.5mm焊缝系数该容器属中压贮存容器，技《压力容器安全技术监察规程》规定，氨属中度毒性介质，容器筒体的纵向焊接接头和封头基本上都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，所以取 1.0 或 0.85 常见。

得选取按下表选择 :表焊接接头系数序焊接接头系数号焊接接头结构全部无损探伤局部无损探伤1双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊接接头2单面焊的对接焊接接头，在焊接过程中沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板此储罐采用 100%无损探伤，故 1.0容器直径考虑到压制封头胎具的规格及标准件配套选用的需要，容器的筒体和封头的直径都有规定。

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目录课程设计任务书 2 20m³液氨储罐设计 2 课程设计容 3 液氨物化性质及介绍 31. 设备的工艺计算 31.1 设计储存量 31.2 设备的选型的轮廓尺寸的确定 31.3 设计压力的确定 41.4 设计温度的确定 41.5 压力容器类别的确定 42. 设备的机械设计 52.1 设计条件 52.2 结构设计 62.2.1 材料选择 62.2.2 筒体和封头结构设计 62.2.3 法兰的结构设计 6（1）公称压力确定7（2）法兰类型、密封面形式及垫片材料选择7（3）法兰尺寸72.2.4 人孔、液位计结构设计8（1）人孔设计8（2）液位计的选择92.2.5 支座结构设计10（1）筒体和封头壁厚计算10（2）支座结构尺寸确定122.2.6 焊接接头设计及焊接材料的选取14（1）焊接接头的设计14（2）焊接材料的选取162.3 强度校核162.3.1 计算条件162.3.2 压圆筒校核172.3.3 封头计算182.3.4 鞍座计算202.3.5 开孔补强计算213. 心得体会224. 参考文献22课程设计任务书20m³液氨储罐设计一、课程设计要求：1.按照国家最新压力容器标准、规进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。

2.设计计算采用手算，要求设计思路设计思路清晰，计算数据准确、可靠。

3.工程图纸要求计算机绘图。

4.独立完成。

二、原始数据设计条件表三、课程设计主要容1.设备工艺设计2.设备结构设计3.设备强度计算4.技术条件编制5.绘制设备总装配图6.编制设计说明书四、学生应交出的设计文件（论文）：1.设计说明书一份；2.总装配图一(A1图纸一)课程设计容液氨物化性质及介绍液氨，又称为无水氨，是一种无色液体，有强烈刺激性气味。

氨作为一种重要的化工原料，为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。

液氨在工业上应用广泛，具有腐蚀性且容易挥发，所以其化学事故发生率很高。

液氨分子式NH3，分子量17.03，相对密度0.7714g/L ，熔点-77.7℃，沸点-33.35℃，自燃点651.11℃，蒸汽压1013.08kPa(25.7℃)。

蒸汽与空气混合物爆炸极限为16—25%（最易引燃浓度为17%）氨在20℃水中溶解度34%；25℃时,在无水乙醇中溶解度10%；在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。

水溶液呈碱性。

液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。

遇热、明火，难以点燃而危险性极低，但氨和空气混合物达到上述浓度围遇火和燃烧或爆炸，如有油类或其它可燃物存在则危险性极高。

1． 设备的工艺计算工艺设计的容是根据设计任务提供的原始数据和生产工艺要求，通过计算和选型确定设备的轮廓尺寸。

1.1设计储存量t V W ρφ=式中：W ——储存量，t ；φ——装量系数；V ——压力容器容积；m 3t ρ——设计温度下的饱和溶液的密度，3m tW=0.85×20×0.563=9.57 t1.2 设备的选型的轮廓尺寸的确定根据设计要求，本设计为卧式容器，筒体采用圆筒形，封头采用标准椭圆形封头 查阅文献，筒体的基本参数如下：表1-1 筒体基本参数查阅文献确定椭圆形封头基本参数如下表：V计=π/4×DN2×L+V封×2=π/4×2.0²×5.8+0.1257×2=20.46m³实际工作容积V工=V计×f=20.46×0.85=17.39m³1.3 设计压力的确定查阅文献液氨临界温度为132.4℃，其50℃饱和蒸汽压为1.93MPa故其设计压力为P d=1.1×1.93=2.12 MPa0.6MPa≤P d≤10MPa 属于中压容器1.4 设计温度的确定设备工作温度为-20℃~50℃，故其设计温度为50℃，在-20～200℃条件下工作属于常温容器。

1.5 压力容器类别的确定液氨属于液化气体，查阅文献［4］，可知属于第一组介质查第一组介质—压力容器类别划分图，可知20m³液氨储罐属于第Ⅲ类压力容器2．设备的机械设计2.1 设计条件（见表2-1和表2-2）容备注工作介质液氨工作压力Mpa 1.93设计压力Mpa 2.12工作温度℃-20—50设计温度℃50公称容积（V g）m320计算容积（V计）m320.46工作容积（V工）m317.39装量系数 f 0.85介质密度（ρ）t/m³0.563kg/L材质Q345R保温要求无保温层其他要求符号公称规格DN/mm 连接法兰标准密封面用途或名称L1.L2 20 HG/T 20592-2009 FM 液位计接口M 450 / FM 人孔SV 70 HG/T 20592-2009 FM 安全阀接口A 80 HG/T 20592-2009 FM 液相进口管2.2 结构设计2.2.1 材料选择一般而言，以强度为主的中压设备采用低合金钢为宜，而且低合金钢对液氨也具有良好的耐腐蚀率，可选用低合金钢，Q245R和Q345R这两种钢材可以满足要求。

由于Q345R许用应力高于Q245R,相同条件下，采用Q345R制造设备，可减小壁厚，减小设备重量，降低成本，同时壁厚减小，也可以为材料和设备的运输以及制造加工带来很大的方便，所以选择Q345R制造设备筒体和封头。

2.2.2 筒体和封头结构设计由表1-1可知筒体公称直径DN=2000mm ，长度L=5800mm由表1-2可知EHA标准椭圆形封头公称直径DN=2000mm 总深度H=525mm则其直边长h=25mm2.2.3 法兰的结构设计法兰有设备法兰和管法兰，设备筒体和封头焊接在一起，所以不需要设备法兰，只有管法兰。

（1）公称压力确定设备设计压力为2.12MPa，操作温度为-20~50℃，可选用锻件，材料选16MnⅡ查文献可知，在操作温度围，PN25材料为16MnⅡ的钢制管法兰最大允许工作压力为2.5MPa，满足设计要求，故管法兰公称压力为PN25（2）法兰类型、密封面形式选择液氨易挥发，为强渗透性的中度危害介质，查文献可知须采用带颈对焊型管法兰，面封面采用凹凸面密封。

（3）法兰尺寸查阅文献可知各法兰详细尺寸及法兰质量，详细见下图2-2和表2-3图2-2表2-3 PN25带颈对焊钢制法兰单位：mm接管代号公称尺寸DN钢管外径A1连接尺寸法兰厚度C法兰颈法兰高度H法兰质量M(kg) 法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n（个）螺栓ThN S≥H1≥RB 80 89 200 160 18 8 M16 24 105 3.2 12 8 58 5.0D 50 57 165 125 18 4 M16 20 75 2.9 8 6 48 3.0C 25 32 115 85 14 4 M12 18 46 2.6 6 4 40 1.0 SV.A.E.F 65 76 185 145 18 8 M16 22 90 2.9 10 6 52 4.0 L1.L2 20 25 105 75 14 4 M12 18 40 2.3 6 4 40 1.02.2.4 人孔、液位计结构设计（1）人孔设计人孔的作用：为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷以及装拆设备的部零件。

人孔的结构：人孔为组合件，包括承压零件筒节、端盖、法兰、密封垫片、紧固件等受压元件，以及人孔启闭所需要的轴、销、耳、把手等非受压件。

圆形人孔的公称直径规定为400~600mm容器公称直径大于或等于1000mm且筒体与封头为焊接连接时，至少设一个人孔。

卧式容器的筒体长度大于等于6000mm,应考虑设置2个以上人孔。

综合考虑，选择回转该带颈对焊法兰人孔，公称压力PN2.5,公称直径DN450，MFM型密封面,材料选用16MnR标记为：人孔MFMⅢs-35CM (NM-XB350) A 450-2.5 HG/T 21518-2005查阅文献，得本次选用回转盖带颈对焊法兰人孔结构尺寸，见下图2-3和表2-4图2-3 回转盖带颈对焊法兰人孔结构图（2）液位计的选择液位计是用以指示容器物料液面的装置，液位计的种类很多，常见的有许多包括玻璃管液面计、玻璃板液面计、浮标液面计、防霜液面计、磁性液位计等其中：玻璃管液面计和玻璃板液面计适用于工作温度在0℃以上；浮标液面计适用于常压设备；防霜液面计适用于液体温度在0℃一下的液体测量；液氨储罐工作温度在-20~50℃，设计压力为1.23MPa，以上三种都不适合。

磁性液位计适用于PN=1.6~16MPa，-40~300℃，液体密度≥0.45g/cm³，适合于液氨储罐根据设计要求选择磁性液位计，标记如下：HG/T 21584-95 UZ2.5M-1400-0.6 BF321C2.2.5 支座结构设计容器支座有鞍式支座、腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座。

腿式支座和支承式支座用于低矮立式设备的支承，耳式支座用于中小型立式圆筒形容器的悬挂式支承，裙式支座用于高大型高塔的支承，鞍式支座是卧式容器经常采用的支座形式，本设计也采用鞍式支座。

置于支座上的卧式容器，其情况和梁相似，有材料力学分析可知，梁弯曲产生的应力与支点的数目和位置有关。

当尺寸和载荷一定时多支点在梁产生的应力较小，因此支座数目似乎应该多些好。

对于大型卧式容器而言，一般情况采用双支座。

此外，卧式容器由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩，因此容器两端的支座不能都固定在基础上，必须有一端能在基础上滑动，以避免产生过大的附加应力。

通常的做法是将一个支座上的地脚螺栓孔做成长圆形，并且螺母不上紧，使其成为活动支座，而另一支座仍为固定支座。

所以本设计就采用这种双支座结构。

查阅文献，可知一边为F 型，一边为S 型。

鞍座的材料除垫板外都为Q235-B ，加强垫板的材料与设备壳体材料相同为Q345R 。

（1）筒体和封头壁厚计算○1筒体壁厚计算圆筒的设计压力为2.12 Mpa,容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，取焊接接头系数为1.00,全部无损探伤。

在板厚3～16mm 时取许用应力为189 Mpa 。

液柱静压力ρgh=1×9.8×2000=0.02Mpa而ρgh ∕2.123=0.9% <5%所以可以忽略。

故筒体壁厚 [1]c t 2[]-icP D P δσφ==(2.12×2000)/(2×-2.12)=11.28mm查得钢板厚度负偏差C 1=0.3mm,双面腐蚀取腐蚀裕量2C 2=㎜。

[1]筒体的设计厚度为：δd =δ+C 2=11.28+2=13.28mm δn =δd +C 1=13.28+0.3=13.58mm 对厚度进行圆整可得名义厚度为：n δ=14mm 确定用mm n 41=δ厚的Q345R 钢板制作筒体。