液氨贮罐的机械设计

设计任务书课题：液氨贮罐的机械设计设计内容：按照给定工艺参数设计一台液氨储罐已知工艺参数：最高利用温度：T=50℃公称直径：DN=3600mm筒体长度（不含封头）：L0=6500mm具体内容包括：1.筒体材料的选择2.罐的结构尺寸3.罐的制造施工4.零部件型号及位置5.相关校核计算下达时间：完成时间：目录1 .................................................................................................................................................. 前言12......................................................................................................... 液氨储罐设计参数的肯定22.1设计温度与设计压力的肯定 (2)2.2罐体和封头的材料的选择 (2)2.3其他设计参数 (2)2.3.1 .............................................................................................................. 封头的选择32.3.2 ................................................................................................................... 许用应力32.3.3 ......................................................................................................... 焊接接头设计43......................................................................................................... 筒体和封头的壁厚的计算53.1筒体壁厚的计算 (5)3.2封头壁厚的计算 (5)3.3水压实验 (6)3.3.1肯定水压实验的实验压力值 (6)3.3.2计算水压实验时的器壁应力值 (6)3.3.3校核强度 (6)4选择人孔并核算开孔补强 (8)4.1人孔选择 (8)4.2开孔补强的计算. (9)5选择鞍座并核算承载能力 (12)罐体质量W1 (12)5.1液氨质量W2 (12)5.2其他附件质量W3 (12)5.35.4设备总质量W (13)5.5鞍座的选择 (13)6选择液面计 (14)7选配工艺接管 (15)7.1液氨进料管 (15)7.2液氨出料管 (15)7.3排污管 (15)7.4安全阀接口 (15)7.5液面计接口管 (15)7.6放空管接管口 (16)8参数校核 (17)8.1筒体轴向应力校核 (17)8.1.1筒体轴向弯矩计算 (17)8.1.2筒体轴向应力计算 (18)8.2筒体和封头切向应力校核 (20)8.2.1筒体切向应力计算 (20)8.2.2封头切向应力计算 (20)8.3筒体环向应力的计算和校核 (20)8.3.1环向应力的计算 (20)8.3.2环向应力的校核 (21)8.4鞍座有效断面平均压力 (21)9设计汇总 (23)9.1符号汇总 (23)9.2公式汇总 (24)10小结 (26)参考文献 (27)1前言液氨，又称为无水氨，是一种无色液体。

化工设备机械基础课程设计题目：液氨贮罐的机械设计班级：学号：0708010213姓名：陈剑指导教师：崔岳峰沈阳理工大学环境与化学工程学院2010年11月设计任务书课题：液氨储罐的机械设计设计内容：根据给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=50℃公称直径：DN=3000mm筒体长度：L=4500mm具体内容包括：（1）筒体材料的选择（2）储罐的结构和尺寸（3）罐的制造施工（焊接焊缝）（4）零部件的型号、位置和接口（5）相关校核计算设计人：陈剑学号：0708010213下达时间：2010年11月19日完成时间：2010年12月24日目录前言 11液氨储罐的设计背景 22液氨储罐的分类和选型 32.1 储罐的分类 32.2 储罐的选型 33 材料用钢的选取 43.1容器用钢 43.2附件用钢 44工艺尺寸的确定 54.1储罐的体积 55工艺计算 65.1筒体壁厚的计算 65.2封头壁厚的计算65.3水压试验75.4支座75.4.1支座的选取75.4.2鞍座的计算75.4.3安装高度95.5人孔的选取95.6人孔补强95.6.1人孔补强的计算95.6.2 不需补强的最大开孔直径115.7接口管125.7.1液氨进料管125.7.2液氨出料管125.7.3排污管125.7.4液面计接管125.7.5放空接口管135.7.6安装阀接口管136参数校核146.1筒体轴向应力校核146.1.1 筒体轴向弯矩的计算146.1.2筒体轴向应力的计算146.2 筒体和封头切向应力的校核156.2.1筒体切向应力的计算156.2.2封头切向应力的计算166.3筒体环向应力的计算与校核166.3.1环向应力的计算166.3.2环向应力校核176.4鞍座有效断面平均压力177总结188设计结果一览表199液氨储罐化工设计图20参考文献21前言本学期在学习完化工设备机械基础理论课同时，老师下设了关于化工设备机械基础的课程设计-液氨储罐的机械设计，让我们学好理论知识的同时让我们懂得如何将学到的理论知识运用到实际生产中去，懂得如何综合考虑实际问题。

目录第一章概述 (2)1.1设计背景意义 (2)1.2主要工作 (2)第二章工艺设计 (2)2.1设计内容 (2)2.2设计数据 (2)2.3设计压力 (3)2.4主要元件材料的选择 (3)2.5工艺规程 (3)2.6 工艺主要选材及规格 (4)第三章机械设计 (6)3.1结构设计 (6)3.1.1总体结构 (6)3.1.2补强结构 (6)3.1.3焊缝接头结构设计 (6)3.2容器计算及校核 (6)3.2.1罐体壁厚计算 (6)3.2.1封头壁厚计算及校核 (7)3.2.2鞍座计算 (7)3.2.3人孔补强确定 (8)3.3压力试验 (8)第四章零部件选型 (9)4.1鞍座选型 (9)4.2支座选型 (9)4.3人孔选型 (9)4.4其他零部件选型 (10)第五章总结 (10)第六章参考文献 (10)第一章概述1.1设计背景意义本组液氨储罐设计是针对《化工设备机械基础》这门课程的一次总结，是综合运用所学的知识，查阅相关书籍，经过多次老师指导和同学交流完成。

典型化工设备机械设计是对课程内容的应用性训练环节，是学生应用所学知识进行阶段性的单体设备或单元设计方面的专业训练过程，也是对理论教学效果的检验。

通过这一环节使学生在查阅资料、理论计算、工程制图、调查研究、数据处理等方面得到基本训练，培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力。

1.2主要工作设计一个液氨储罐属于化工常见的储运设备，一般可分解为筒体，封头，法兰，人孔，手孔，支座及管口等几种元件。

储罐的工艺尺寸可通过工艺计算及生产经验决定。

液氨储罐是合成氨工业中必不可少的储存容器，所以本设计过程的内容包括容器的材质的选取、容器筒体的性状及厚度、封头的性状及厚度、确定支座，人孔及接管、开孔补强的情况以及其他接管的设计与选取。

第二章工艺设计2.1设计内容设计一卧式液氨储罐。

工艺参数为储罐内径D i=2600mm耀体（不包括圭寸头）长度L=4800mm。

目录第一章概述 (2)1.1 设计背景意义 (2)1.2 主要工作 (2)第二章工艺设计 (2)2.1 设计内容 (2)2.2 设计数据 (2)2.3 设计压力 (3)2.4 主要元件材料的选择 (3)2.5 工艺规程 (3)2.6 工艺主要选材及规格 (4)第三章机械设计 (6)3.1结构设计 (6)3.1.1 总体结构 (6)3.1.2 补强结构 (6)3.1.3 焊缝接头结构设计 (6)3.2 容器计算及校核 (6)3.2.1 罐体壁厚计算 (6)3.2.1 封头壁厚计算及校核 (7)3.2.2 鞍座计算 (7)3.2.3 人孔补强确定 (8)3.3 压力试验 (8)第四章零部件选型 (9)4.1 鞍座选型 (9)4.2 支座选型 (9)4.3 人孔选型 (9)4.4 其他零部件选型 (10)第五章总结 (10)第六章参考文献 (10)第一章概述1.1 设计背景意义本组液氨储罐设计是针对《化工设备机械基础》这门课程的一次总结，是综合运用所学的知识，查阅相关书籍，经过多次老师指导和同学交流完成。

典型化工设备机械设计是对课程内容的应用性训练环节，是学生应用所学知识进行阶段性的单体设备或单元设计方面的专业训练过程，也是对理论教学效果的检验。

通过这一环节使学生在查阅资料、理论计算、工程制图、调查研究、数据处理等方面得到基本训练，培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力。

1.2 主要工作设计一个液氨储罐属于化工常见的储运设备，一般可分解为筒体，封头，法兰，人孔，手孔，支座及管口等几种元件。

储罐的工艺尺寸可通过工艺计算及生产经验决定。

液氨储罐是合成氨工业中必不可少的储存容器，所以本设计过程的内容包括容器的材质的选取、容器筒体的性状及厚度、封头的性状及厚度、确定支座，人孔及接管、开孔补强的情况以及其他接管的设计与选取。

第二章工艺设计2.1 设计内容设计一卧式液氨储罐。

工艺参数为储罐内径D i=2600mm,罐体（不包括封头）长度L=4800mm。

课题：液氨储罐的机械设计设计内容：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=42mm3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，设备装配图（A2）下达时间：2011年11月10日完成时间：2011年11月16日前言本次课程设计是化工学院，化学工程与工艺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。

液氨在工业上应用广泛，而且具有腐蚀性，且容易挥发，所以其化学事故发生率相当高。

气氨相对密度(空气＝1)：0.59，分子量为17．04.液氨的密度是NH30.562871Kg/L(50℃) 。

自燃点：651．11℃饱和蒸汽压：2.033MPa熔点(℃)：-77．7 爆炸极限：16％～25％沸点(℃)：-33．4 1％水溶液PH值：11．7比热kJ(kg·K)：氨（液体）4.609 氨（气体）2.179蒸汽与空气混合物爆炸极限16～25%(最易引燃浓度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,难以点燃而危险性较低; 但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。

液氨主要用于生产硝酸、尿素和其他化学肥料，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。

液氨还可用用于纺织品的丝光整理。

液氨通常采用钢瓶或槽车灌装。

化学工程与工艺设计课程液氨贮罐机械设计说明书设计者：曹德亮学号：0708010113指导教师：崔岳峰完成时间：2010.12.26设计任务书课题：液氨贮罐的机械设计设计内容：已知工艺参数：最高使用温度T=50℃公称直径DN=3000mm筒体长度（不含封头）L0=4400mm 具体设计内容：1、筒体材料2、罐的结构、尺寸3、零部件型号、位置及接口4、相关校核计算设计人：曹德亮学号：0708010113下达时间：2010年11月19日完成时间：2010年12月29日目录1.前言 (1)2.液氨的物理化学性质 (2)3.具体设计内容 (3)3.1.筒体封头材料 (3)3.2.罐的结构、尺寸 (3)3.2.1.封头的选择 (3)3.2.2.人孔的选择 (3)3.2.3.支座的选择 (3)3.2.4.法兰形式 (3)3.3.零部件型号及位置、接口 (4)3.3.1.液面计的选择 (4)3.3.2.压力计的选择 (4)3.3.3.接口的选择 (4)4.设计计算 (6)4.1.筒体厚度计算 (6)4.2.封头尺寸计算 (6)4.3.水压试验及强度校核 (6)4.4.人孔尺寸计算 (7)4.5.鞍座尺寸计算 (8)5.筒体强度校核 (9)6.结束语 (11)7.参考文献 (12)8.附图 (13)1.前言综合运用所学的课程知识设计一个液氨的储罐，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。

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。

本设计书主要介绍了液氨罐的筒体、封头的设计计算。

并考虑到结构、施工、环境温度等方面的要求，合理地进行设计。

对各处接口管均查表查手册找到相应的标准合适的规格并进行校核验算验证能否承受压力等条件，进行有依据有条理的设计。

2.液氨的物理化学性质液氨，又称为无水氨，是一种无色液体。

目录第一章概述 (2)1.1 设计背景意义 (2)1.2 主要工作 (2)第二章工艺设计 (2)2.1 设计内容 (2)2.2 设计数据 (2)2.3 设计压力 (3)2.4 主要元件材料的选择 (3)2.5 工艺规程 (3)2.6 工艺主要选材及规格 (4)第三章机械设计 (6)3.1结构设计 (6)3.1.1 总体结构 (6)3.1.2 补强结构 (6)3.1.3 焊缝接头结构设计 (6)3.2 容器计算及校核 (6)3.2.1 罐体壁厚计算 (6)3.2.1 封头壁厚计算及校核 (7)3.2.2 鞍座计算 (7)3.2.3 人孔补强确定 (8)3.3 压力试验 (8)第四章零部件选型 (9)4.1 鞍座选型 (9)4.2 支座选型 (9)4.3 人孔选型 (9)4.4 其他零部件选型 (10)第五章总结 (10)第六章参考文献 (10)第一章概述1.1 设计背景意义本组液氨储罐设计是针对《化工设备机械基础》这门课程的一次总结，是综合运用所学的知识，查阅相关书籍，经过多次老师指导和同学交流完成。

典型化工设备机械设计是对课程内容的应用性训练环节，是学生应用所学知识进行阶段性的单体设备或单元设计方面的专业训练过程，也是对理论教学效果的检验。

通过这一环节使学生在查阅资料、理论计算、工程制图、调查研究、数据处理等方面得到基本训练，培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力。

1.2 主要工作设计一个液氨储罐属于化工常见的储运设备，一般可分解为筒体，封头，法兰，人孔，手孔，支座及管口等几种元件。

储罐的工艺尺寸可通过工艺计算及生产经验决定。

液氨储罐是合成氨工业中必不可少的储存容器，所以本设计过程的内容包括容器的材质的选取、容器筒体的性状及厚度、封头的性状及厚度、确定支座，人孔及接管、开孔补强的情况以及其他接管的设计与选取。

第二章工艺设计2.1 设计内容设计一卧式液氨储罐。

工艺参数为储罐内径D i=2600mm,罐体（不包括封头）长度L=4800mm。

液氨贮罐的设计及计算第一章贮罐筒体与封头的设计一、罐体DN、PN的确定1、罐体DN 的确定液氨贮罐的长径比L/Di一般取3～3.5，本设计取L/Di＝3.2，由V＝(πDi2/4) ·L＝10L/Di＝3.2得：Di =( 40/ 3.2π)1/3 =1.585 m＝ 1585 mm因圆筒的内径已系列化，由Di＝1585 mm可知： DN＝1600 mm2、釜体PN 的确定因操作压力P＝16 Kgf/cm2，由文献 [1]可知：PN＝1.6 MPa二、筒体壁厚的设计1、设计参数的确定p=(1.05-1.1) pw ，p ＝1.1×1.6MPa=1.76MPa，pc＝p＋p∵ p液＜ 5 ％ P ，∴可以忽略p液p c ＝p＝1.76 MPa ， t ＝ 100 ℃，Ф＝1（双面焊，100％无损探伤）， c2＝2 mm（微弱腐蚀）2、筒体壁厚的设计设筒体的壁厚Sn ′＝14 mm，[σ]t＝170MPa ，c1＝0.8 mm由公式Sd ＝pcDi/(2 [σ]tФ-P c)+c 可得：S d ＝1.76×1600/(2×170×1-1.76)＋ 2 ＋0.8＝11.13(mm) 圆整Sn＝12 mm∵Sn ≠ Sn′∴假设Sn＝ 14mm是不合理的. 故筒体壁厚取Sn=12 mm3、刚度条件设计筒体的最小壁厚∵ Di＝1600 mm ＜ 3800 mm ，Smin ＝2 Di /1000且不小于3 mm 另加 C2，∴ Sn＝5.2 mm按强度条件设计的筒体壁厚Sn ＝12 mm ＞Sn＝5.2 mm，满足刚度条件的要求．三、罐体封头壁厚的设计1、设计参数的确定p=(1.05-1.1) pw ，p ＝1.1×1.6MPa=1.76MPa，pc＝p＋p液，∵ p液＜ 5 ％ p ，∴可以忽略p液p c ＝p＝1.76 MPa ， t=40 ℃，Ф＝1（双面焊，100％无损探伤）， c2＝2mm（微弱腐蚀）2、封头的壁厚的设计采用标准椭圆形封头，设封头的壁厚Sn ′＝14 mm，[σ]t＝170 MPa ，c1＝0.8 mm由公式Sd ＝PcDi/(2 [σ]tФ-0.5Pc)+c 可得：Sd＝1.76×1600/(2×170×1-0.5×1. 76)＋ 2 ＋0.8＝11.10 mm 圆整Sn＝12 mm∵S n ≠ S n ′ ∴ 假设S n ＝ 14mm 是不合理的. 故封头的壁厚取S n ＝12 mm3、封头的直边、体积及重量的确定因为是标准椭球形封头，由文献［2］可知：封头的壁厚S n ＝12 mm ，直边高度h ＝40 mm ，由Di ＝1600 mm 、 S n ＝12 mm ，由文献［2］可知：封头的体积V 封＝0.616 m 3 、封头的深度h 1＝400mm封头的重量: 269.2×2=538.4 kg四、筒体的长度设计及重量的确定由V ＝2V 封＋V 筒 可得：V 筒＝10－2×0.616＝8.768 m 3V 筒＝πDi 2L/4＝8.768 m 3 可得：L ＝4363 mm 圆整：L ＝4360 mm筒体的重量: Di ＝1600 mm 、S n ＝12 mm 的筒体1 m 高筒节的重量为0.476(T) ∴ 4.36×0.476=2.08(T)第二章 贮罐的压力试验一、罐体的水压试验1、液压试验压力的确定液压试验的压力：p T =1.25p[σ]/[σ]t 且不小于(p+0.1) MPa ，当［σ]/[σ]t＜1.8时 取其为1 则p T =1.25×1.76×1= 2.2 (MPa)2、 液压试验的强度校核由σmax ＝p T （Di ＋S n －c ）/[2(S n -c)] ＝2.2（1600＋12－2.8）/[2(12-2.8)]＝192.4 (MPa)∵ σmax ＝192.4 (MPa)＜0.9σs Φ＝0.9×345×1＝310.5 MPa ∴ 液压强度足够3、压力表的量程、水温的要求压力表的量程：2p T =2×2.2=4.4 (MPa) 或3.3MPa －8.8MPa ，水温≥15℃ 4、液压试验的操作过程在保持罐体表面干燥的条件下，首先用液体将罐体内的空气排空，再将液体的压力缓慢升至22Kgf/cm 2,保压10-30分钟，然后将压力缓慢降至17.6Kgf/cm 2,保压足够长时间（不低于30分钟），检查所有焊缝和连接部位，若无泄漏和明显的残留变形。

XX学院本科课程设计题目: 液氨储蓄罐的机械设计专业: 应用化学学院: 化学XX 学院班级: XX级XX 班姓名: XXX 学号: XXX指导教师: XXX目录一、设计条件 (3)二、设计内容 (3)1.选择符合要求的材料 (3)2.确定设计参数 (3)3.罐体壁厚设计 (4)4.封头壁厚设计 (5)5.校核水压实验强度 (5)6.应力的计算 (6)7.鞍座的设计 (8)8.人孔的设计 (9)9.人孔的补强 (10)10.接口管的设计 (11)五、课程设计收获 (12)六、设计符号说明 (12)七、参考资料 (13)液氨储罐的机械设计一、设计时间2016年10月25日-2016年12月25日二、设计条件1.工艺条件；温度40℃, 氨的饱和蒸汽压1.55MPa2.贮罐筒体为圆柱形, 封头为标准椭圆封头3.贮罐容积V（单位m3）: 204.使用地点：XX三、设计内容1.选择符合要求的材料因为液氨的腐蚀性小, 贮罐可选用一般钢材, 但由于液氨贮罐属于带压容器, 可以考虑20R和16MnR这两种钢种。

而16MnR在中温（475℃以下）及低温（-40℃以上）的机械性能优于20R, 是使用十分成熟的钢种, 质量稳定, 可使用在-40-475℃场合, 故在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头的材料。

2.确定设计参数(1)设计温度题目中给出设计温度取40℃。

(2)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40℃, 通过查表可知, 在40℃时液氨的饱和蒸汽压(绝对压力)为 1.55MPa, 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/的/倍, 取设计压力/（已知/表压）所以 /。

设计任务书课题：液氨贮罐的机械设计设计内容：根据给定的工艺参数设计一个液氨贮罐相关工艺参数：最高使用温度：T=50℃公称直径：DN=2800mm筒体长度（不含封头）：L0=4500mm 设计操作步骤：1.筒体材料的选择2.罐的结构及尺寸3.罐的制造施工4.零部件型号及位置、接口5.相关校核计算设计人: XXX学号：080801XXXX下达时间：2011年11月25日完成时间：2011年12月26日目录前言 (1)1设计方案 (2)1.1设计原则 (2)1.2材料的选择 (2)1.3结构的选择 (2)2设计参数 (4)3设计计算 (5)3.1壁厚的计算 (5)3.1.1筒体壁厚 (5)3.1.2封头壁厚 (5)3.2鞍座承载能力计算 (7)3.2.1罐体质量m1 (7)3.2.2 封头质量m2 (7)3.2.3液氨质量m3 (7)3.2.4附件质量m4 (7)3.3人孔补强计算 (8)4附件选择 (11)4.1人孔选择 (11)4.2接口管的选择 (11)4.2.1液氨进料管 (11)4.2.2液氨出料管 (11)4.2.3液面计接口管 (11)4.2.4安全阀接口管 (11)4.2.5放空阀接口管 (11)4.2.6排污管 (11)5参数校核 (12)5.1筒体轴向应力校核 (12)5.1.1筒体轴向弯矩计算 (12)5.1.2筒体轴向应力计算 (12)5.2筒体和封头切向应力校核 (14)5.2.1筒体切向应力计算 (14)5.2.2 封头切向应力计算 (14)5.3筒体环向应力校核 (14)5.3.1环向应力计算 (14)5.3.2环向应力校核 (15)5.4鞍座有效断面平均压力 (15)6设计汇总 (17)7小结 (21)参考文献 (22)前言本设计是针对《化工设备机械基础》这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。

液氨作为一种重要的化工原料，在工业上应用广泛。