课程设计液氨储罐设计
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化工设备机械基础课程设计题目:液氨储罐设计指导老师:设计人:设计任务书课题: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。
N H3 气氨相对密度(空气=1):0.59,分子量为17.04.液氨的密度是0.562871K g/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。
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。
带液氨储罐课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握液氨储罐的基本知识,包括液氨的性质、储罐的结构和操作方法等。
通过本课程的学习,学生应能理解液氨在工业中的应用,掌握液氨储罐的基本操作技能,并能够对储罐进行简单的维护和故障排除。
在知识目标方面,学生需要了解液氨的化学性质、物理性质及其在工业中的应用;掌握液氨储罐的结构、工作原理和操作方法;了解液氨储罐的安全技术和故障处理方法。
在技能目标方面,学生需要能够正确操作液氨储罐,进行液氨的充装、运输和储存;能够对液氨储罐进行简单的维护和故障排除;能够进行液氨储罐的安全监测和应急处理。
在情感态度价值观目标方面,学生需要培养对液氨储罐操作的认真负责的工作态度,对液氨储罐安全的高度警惕性,以及对液氨储罐维护和故障处理的积极性和主动性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括液氨的性质、液氨储罐的结构和操作方法、液氨储罐的安全技术和故障处理等方面。
首先,我们将介绍液氨的化学性质和物理性质,包括液氨的分子结构、颜色、气味、沸点、溶解性等,以及液氨在工业中的应用。
其次,我们将介绍液氨储罐的结构和工作原理,包括储罐的类型、材料、容量、工作压力等,以及储罐的充装、运输和储存方法。
然后,我们将介绍液氨储罐的操作方法和安全技术,包括操作步骤、操作注意事项、安全监测和应急处理等。
最后,我们将介绍液氨储罐的维护和故障处理方法,包括储罐的日常维护、定期检查、故障诊断和排除等。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,我们将采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
首先,我们将采用讲授法向学生传授液氨储罐的基本知识和操作技能。
通过教师的讲解,学生可以系统地了解液氨储罐的相关内容。
其次,我们将采用讨论法引导学生进行思考和交流。
通过分组讨论和全班讨论,学生可以深入理解液氨储罐的原理和操作方法,提高解决问题的能力。
然后,我们将采用案例分析法让学生分析和解决实际问题。
通过分析储罐操作中的案例,学生可以掌握液氨储罐的安全技术和故障处理方法。
氨储罐设计课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握氨储罐设计的基本原理和方法,能够运用相关知识进行简单的氨储罐设计。
1.了解氨的物理和化学性质。
2.掌握氨储罐的类型和结构。
3.熟悉氨储罐的设计计算方法。
4.了解氨储罐的安全性能和检测方法。
5.能够运用氨的物理和化学性质进行氨储罐的设计。
6.能够运用氨储罐的设计计算方法进行氨储罐的设计。
7.能够对氨储罐的安全性能进行评估。
情感态度价值观目标:1.培养学生对氨储罐安全的重视。
2.培养学生对环境保护的责任感。
二、教学内容教学内容主要包括氨的性质、氨储罐的类型和结构、氨储罐的设计计算方法、氨储罐的安全性能和检测方法等。
具体的教学大纲如下:1.氨的性质2.氨储罐的类型和结构3.氨储罐的设计计算方法4.氨储罐的安全性能5.氨储罐的检测方法三、教学方法教学方法主要包括讲授法、案例分析法和实验法。
1.讲授法:通过教师的讲解,使学生了解和掌握氨储罐设计的基本原理和方法。
2.案例分析法:通过分析实际案例,使学生了解氨储罐设计的具体应用。
3.实验法:通过实验,使学生了解氨储罐的安全性能和检测方法。
四、教学资源教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
1.教材:选用《氨储罐设计》教材。
2.参考书:提供相关的专业书籍,供学生自主学习。
3.多媒体资料:制作相关的教学PPT,提供形象的视觉教学资源。
4.实验设备:准备氨储罐模型和检测设备,供学生进行实验操作。
五、教学评估教学评估将采用多元化的方式进行,以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
1.平时表现:通过课堂参与、提问、小组讨论等形式的评估,占总成绩的30%。
2.作业:布置与课程相关的设计练习和研究报告,占总成绩的20%。
3.考试:进行氨储罐设计知识的笔试和实际操作考核,占总成绩的50%。
六、教学安排教学安排将根据课程内容和学生的实际情况进行制定。
1.教学进度:按照教学大纲进行,确保每个知识点得到充分的讲解和实践。
课程设计--液氨储罐设计
课程设计--液氨储罐设计是一门基于工艺学的课程,主要介绍液氨储罐的设计、制造、安装、检验及操作等方面的内容。
具体内容包括:
(1)液氨储罐的性能要求和设计原则;
(2)各种液氨储罐的结构特点及构成;
(3)液氨储罐材料选用、工艺流程设计及操作要求;
(4)液氨储罐安装、检验、调试、运行及维修保养等;
(5)液氨储罐改造、升级及应急处理等。
通过本课程学习,使学生掌握液氨储罐的设计、制造、安装、检验及操作等知识,并能根据实际情况,正确分析和解决液氨储罐的问题。
带液氨储罐课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解液氨的基本性质、储存原理及其在工业中的应用。
2. 学生能够掌握带液氨储罐的结构、工作原理及安全操作规程。
3. 学生能够了解液氨泄漏的应急处理方法及相关安全措施。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,分析带液氨储罐的运行状况,判断潜在的安全隐患。
2. 学生能够根据实际情况,设计出合理的液氨储罐安全防护措施。
3. 学生能够通过团队合作,完成对带液氨储罐的模拟操作和故障排查。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化工安全知识的重视,提高安全意识,形成良好的安全操作习惯。
2. 培养学生面对紧急状况时的冷静判断和果断处理能力,增强责任感。
3. 培养学生团队协作精神,学会沟通与交流,共同解决问题。
本课程针对高年级学生,结合化学、物理及工程学科知识,注重理论知识与实践操作的紧密结合。
通过本课程的学习,使学生能够掌握带液氨储罐的相关知识,提高实际操作能力,培养安全意识和团队合作精神,为未来从事化工领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 液氨的基本性质:讲解液氨的物理性质、化学性质,以及在工业中的应用。
参考教材章节:第三章《化工原料》第二节“氨及其衍生物”2. 带液氨储罐的结构与原理:介绍带液氨储罐的构造、工作原理及主要性能参数。
参考教材章节:第五章《化工设备》第三节“压力容器及储罐”3. 储罐安全操作规程:详细讲解带液氨储罐的安全操作流程、注意事项及应急预案。
参考教材章节:第六章《化工生产安全管理》第二节“化工设备操作安全”4. 液氨泄漏应急处理:分析液氨泄漏的危害、原因,介绍应急处理方法及安全措施。
参考教材章节:第六章《化工生产安全管理》第三节“事故应急预案与处理”5. 实践操作:组织学生进行带液氨储罐的模拟操作、故障排查及应急处理演练。
教学内容安排与进度:第一课时:液氨的基本性质及工业应用第二课时:带液氨储罐的结构、原理及性能参数第三课时:储罐安全操作规程及注意事项第四课时:液氨泄漏应急处理方法及安全措施第五课时:实践操作(分组进行模拟操作、故障排查及应急处理演练)教学内容注重理论与实践相结合,以教材为依据,科学系统地组织教学,提高学生对带液氨储罐知识的掌握和应用能力。
化工机械设备基础课程设计---13m3液氨贮罐的设计设计任务书一、设计题目13m3液氨贮罐的设计二、设计任务设计一个容积为13m3液氨贮罐三、设计条件1.最高温度40℃,氨的饱和蒸汽压为1.55Mpa2.液氨的储量为13m3四、设计步骤1.确定容器的材质根据液氨贮罐的工作压力、工作温度和介质的性质可知该设备为一中压常温设备,介质对碳钢的腐蚀作用很小。
故选材料时,主要考虑的强度指标(指σs和σb)和塑性指标适合的材料有:A3R、20g、16MnR、15MnVR。
为了节省金属,高压设备应优先选取普通低合金钢、中强度。
凡属强度计算为主要的中压设备亦以采用普通低合金钢为宜。
因为屈服强度分别为343MPa 和392MPa的普通低合金钢,其材料价格与碳素钢差不多,但强度比碳素钢约高30%-60%,采用该类钢材制造压力容器,可以有效地减少设备质量,降低成本,给设备的制造、运输、安装带来很大的方便。
其中16MnR的机械加工性能、强度和塑性指标都比较好,综合金属的强度、刚度、温度、抗腐蚀能力等方面考虑选用16MnR制作罐体和封头。
2. 确定罐体的形状及内径(1)由于此容器为液氨贮存性容器,所以此容器选用罐身为圆筒形,两端均用标准椭圆形封头的卧式容器。
(2)内径的确定根据《化工设备机械与基础》中的表8-1压力容器的公称直径,由于V=13m3液氨贮罐,试选用Di=1600mm,设罐身的长度为L,则2×V1+V2× L= 26m3V1——标准椭圆形封头的容积查表为0.586 m3V2——筒体每米的容积查表为2.017 m3求得L=2.40m.由L/Di=1.5 符合L/Di=2-9所以次容器的罐身的长度L=2400mm,公称直径Di=1600mm3.罐体壁厚设计设计壁厚δd根据公式计算:40o C温度时,16MnR钢材的许用应力表钢材厚度δn (mm)许用应力[σ]t(MPa) 屈服极限σs(MPa)<16 1734516∽36 16332536∽60 157305负偏差查表:钢材厚度δn(mm)6-7 8-25 26-30 32-34式中 P-设计压力。
10液氨储罐课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解液氨储罐的相关知识,包括其定义、性质、用途和储存方法等。
知识目标要求学生掌握液氨的基本概念、物理化学性质及其储罐的类型和结构。
技能目标则侧重于学生的实际操作能力,包括液氨储罐的识别、操作和维护。
情感态度价值观目标则在于培养学生对安全生产的重视,提高他们的环保意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括液氨的基本概念、物理化学性质、液氨储罐的类型和结构、液氨储罐的操作和维护以及安全生产和环保意识等方面的知识。
教学内容将按照教材的章节进行,具体包括:1.第一章:液氨的基本概念和物理化学性质2.第二章:液氨储罐的类型和结构3.第三章:液氨储罐的操作和维护4.第四章:安全生产和环保意识三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法:用于讲解液氨的基本概念、物理化学性质、液氨储罐的类型和结构等理论知识。
2.讨论法:通过分组讨论,让学生深入了解液氨储罐的操作和维护技巧。
3.案例分析法:分析实际发生的液氨储罐事故,提高学生的安全生产意识。
4.实验法:让学生亲自动手进行液氨储罐的识别和操作,增强实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的液氨储罐相关教材作为主要教学资源。
2.参考书:提供相关的专业参考书,拓展学生的知识面。
3.多媒体资料:制作精美的PPT,生动展示液氨储罐的图像和操作视频。
4.实验设备:准备液氨储罐模型和相关的实验设备,进行实地操作教学。
五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果,本课程将采用多种评估方式,包括平时表现、作业、考试等。
平时表现主要评估学生的课堂参与度、提问回答等情况;作业则主要评估学生的理论知识掌握情况;考试则评估学生的综合运用能力。
具体的评估方式如下:1.平时表现:占课程总评的30%,包括课堂参与度、提问回答等情况。
18m3液氨储罐设计课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习18m3液氨储罐的设计,使学生掌握液氨储罐的基本设计原理和方法,培养学生运用理论知识解决实际问题的能力。
1.掌握液氨的物理和化学性质;2.了解液氨储罐的设计原理和计算方法;3.熟悉液氨储罐的构造和操作要求。
4.能够运用所学知识进行液氨储罐的初步设计;5.能够对液氨储罐的设计进行优化和改进;6.能够分析和解决液氨储罐设计过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标:1.培养学生对液氨储罐安全的重视;2.培养学生对环境保护的责任感;3.培养学生团队合作和创新精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括液氨的性质、液氨储罐的设计原理、设计计算、构造及操作要求等。
1.液氨的性质:介绍液氨的物理和化学性质,包括其溶解度、蒸发温度等。
2.液氨储罐的设计原理:讲解液氨储罐的设计原理,包括储罐的选材、结构设计等。
3.设计计算:详细讲解液氨储罐的设计计算方法,包括容积计算、强度计算等。
4.构造及操作要求:介绍液氨储罐的构造,包括罐体、罐底、罐顶等组成部分,并讲解液氨储罐的操作要求。
三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法和实验法相结合的教学方法。
1.讲授法:通过讲解液氨储罐的设计原理、计算方法和操作要求,使学生掌握基本知识。
2.案例分析法:分析实际工程中液氨储罐设计的成功案例和存在的问题,提高学生解决实际问题的能力。
3.实验法:安排实验课程,使学生在实际操作中了解液氨储罐的构造和操作要求,培养学生的动手能力。
四、教学资源1.教材:选用权威、实用的液氨储罐设计教材作为主要教学资源。
2.参考书:提供相关的专业参考书,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作精美的课件,辅助讲解,提高学生的学习兴趣。
4.实验设备:提供液氨储罐模型和相关实验设备,让学生在实际操作中掌握知识。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分,以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现:通过课堂参与、提问、讨论等方式评估学生的学习态度和理解能力。
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。
目录第一章、绪论 ------------------------------------------- 21.------------------------------------------------------------------------------------------------ 液氨贮罐的设计背景 52.设计任务-------------------------------------------3.设计思路-------------------------------------------4.2.液氨贮罐的分类及选型 ------------------------------------ 53.设计温度和设计压力的确定 ----------------------------------第二章、材料及结构的选择与论证 ------------------------------- 61.材料选择与论证----------------------------------------- 62.结构选择与论证----------------------------------------- 7第三章工艺尺寸的确定---------------------------------------- 8第四章设计计算-------------------------------------------- 91.计算筒体的壁厚----------------------------------------- 92.计算封头的壁厚 ----------------------------------------103.水压试验压力及其强度校核 ---------------------------------- 104.选择人孔并核算开孔补强---------------------------------- 115.选择鞍座并核算承载能力 ---------------------------------- 136.选择液位计------------------------------------------ 147.选配工艺接管 ---------------------------------------- 14设计小结---------------------------------------------- 15参考文献---------------------------------------------- 16总图材料明细表...............................................................................................第一章、绪论1、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。
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MPa.1,容积55为20m3, 使用年限15年。
1.2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)。
1.3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φ)接头系数0.1=(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2.1 设计温度O题目中给出设计温度取40C2.2 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40.4℃,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w P 的1.105.1-倍,取设计压力w P P 05.1=(已知MPa P w 55.1=表压)所以 MPa P P w 6.105.1==。
2.3 腐蚀余量查《腐蚀数据手册》16MnR 耐氨腐蚀,其y mm /1.0<λ,若设计寿命为15年,则m m5.11.0152=⨯==αλC2.4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φ取0.1或85.0常见。
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: 液氨储罐设计姓名邹晓双学号专业年级12级化工2班指导教师鲁德平日期目录一、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)设计参数的确定 (3)筒体壁厚的设计 (3)刚度条件设计筒体的最小壁厚 (3)2、罐体封头壁厚的计算 (3)3、罐体的水压试验 (3)液压试验压力的确定 (3)液压试验的强度校核 . (3)压力表的量程、水温的要求 (3)液压试验的操作过程 (3)4、罐体的气压试验 (4)气压试验压力的确定 (4)气压试验的强度校核 (4)、气压试验的操作过程 (4)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 ..................................4 、开孔补强的有关计算参数 .......................5 、补强圈的设计 (5)五、选择鞍座并核算承载能力 (5)1、支座的设计 (5)2、鞍座的计算 (6)3、安装位置 (6)4、人孔的设计 (6)5、液面计的设计 (7)六、选配工艺接管 (7)1、液氨进料管 (7)2、液氨出料管 (7)3、排污管 (7)4、安全阀接口管 (7)5、压力表接口管 (8)七、设计结果一览表 (9)八、液氨储罐装配图(见附图)...............................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。
技术特性表二、液氨储罐设计参数的确定1、根据要求选择罐体和封头的材料纯液氨腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,但由于压力较大,可以考虑20R、16MnR.这两种钢种。
如果纯粹从技术角度看,建议选用20R类的低碳钢板,16MnR钢板的价格虽比20R贵,但在制造费用方面,同等重量设备的计价,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,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,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倍,所以合适。
≤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=;罐体和封头的材料为16MnR,查教材P168 表8-7可知其设计温度下的许用应力[σ]t =170MPa。
液氨储罐封头从受力方面分析来看,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。
液氨储罐筒体为板卷焊,焊接接头采用V坡口双面焊接,采用局部无损检测,根据焊接接头结构和无损探伤比例确定焊接接头系数为。
三、筒体和封头壁厚的计算1.筒体壁厚的计算设计参数的确定由文献查得:焊接接头系数φ=(双面焊对接接头,100%无损探伤检查),腐蚀裕量C2=2mm (微弱腐蚀)筒体壁厚的设计圆筒的计算压力为,由教材P195-P208 表8-6 ,取许用应力[σ]t =170MPa,由上表知Pc= , Di=2*1000mm=2000mm壁厚:δ=Pc Di/(2 [σ]t Ф-Pc)代入数据得δ=钢板厚度负偏差C1= ,查材料腐蚀手册得40℃下液氨对钢板的腐蚀速率小于年,所以双面腐蚀取腐蚀裕量C2=2mm所以设计厚度为:δd =δ+C2+C1=++2=圆整后取名义厚度14mm.刚度条件设计筒体的最小壁厚因为Di=2000mm<3800mm,所以δmin=2Di/1000=,另加C2=2mm,所以δd=。
按强度条件设计的筒体壁厚δd=14mm >δd=,满足刚度条件的要求。
2.封头的壁厚计算标准椭圆形封头a:b=2:1封头计算公式:δ=Pc Di/(2 [σ]t Ф可见封头厚度近似等于筒体厚度,则可取同样厚度。
3.罐体的水压试验、液压试验压力的确定根据公式,Pt =[σ]/[σ]t ,当设计温度小于200℃时,[σ]与[σ]t接近,所以Pt =××1MPa= 。
、液压试验的强度校核根据公式,σt =Pt (Di +δe)/2δeφ,代入数据,σt = ×(2000+14—)/ [2×(14—] MPa=由文献查得:σs =345MPa,因为σmax= MPa <σsФ =×345 ×1= MPa 所以,液压强度足够。
、压力表的量程、水温的要求压力表的量程:2Pt=2×= MPa ,水温≥15℃、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cm2,保压10-30分钟,然后将压力缓慢降至cm2,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。
则质量合格,缓慢降压将罐体内的液体排净,用压缩空气吹干罐体。
若质量不合格,修补后重新试压直至合格为止4.罐体的气压试验、气压试验压力的确定根据公式,Pt =[σ]/[σ]t ,当设计温度小于200℃时,[σ]与[σ]t接近,所以Pt =××1 MPa= MPa 。
、气压试验的强度校核根据公式,σT =Pt (Di +δe)/2δeφ,代入数据,σt = ×(2000+14—)/ [2×(14—2-0..8)] MPa= 。
由文献[查得:σs =345MPa,因为σmax= MPa <σsФ =×345 × 1= MPa 所以,气压强度足够。
、压力表的量程、气温的要求压力表的量程:2Pt=2×= MPa,气温≥15℃。
、气压试验的操作过程气压试验时缓慢升压至 cm2,保持10分钟并进行初检,合格后继续升压至 Kgf/ cm2 ,然后按级差为 Kgf/ cm2 逐级升至 Kgf/cm2 ,保持10~30分钟,然后再降至 Kgf/ cm2 ,至少保压30分钟,同时进行检查。
若无泄露和明显的残留变形。
则质量合格,若质量不合格,修补后重新试压直至合格为止。
四、罐体的开孔与补强1、开孔补强的设计准则等面积设计法:起补强作用的金属面积不小于被削弱金属的面积。
2、开孔补强的计算为了满足各种工艺和结构上的要求,不可避免的要在容器的筒体或封头上开孔并安装接管。
开孔后,壳壁因除去了一部分承载的金属材料而被削弱,而出现应力集中现象。
为保证容器安全运行,对开孔必须采取适当的措施加以补强,以降低峰值应力。
这里采用补强圈补强,因其结构简单、制造方便、使用经验丰富。
采用等面积补强法。
本设计取人孔筒节内径di =450mm,壁厚δm=14mm。
由标准查得补强圈尺寸为:外径D2 =760mm ,内径D1 =484mm、开孔补强的有关计算参数(1) 开孔所需补强的面积A开孔直径:d = di + 2C = 450+2× = mm开孔所需补强面积:A = d·δd = × mm2= mm2(2) 补强有效区的范围①有效宽度:B =2d=2×=B =2d+2δn+2δm=+2×14+2×14mm=取两者之中的最大值B=②外侧有效高度:h1=(dδm)1/2 =×14)1/2mm =h1=接管实际外伸长度=250mm取两者之中的最小值 B=内侧有效高度:h2=0mm(3) 有效补强面积 A=A1+A2+A3①其中A1 =(B-d)( δe -δ)-2δm( δe -δ)(1-fr)筒体有效厚度δe =δn–C==接管材料选择与筒体相同的材料(16MnR)进行补偿,故fr=1,代入上式得, A1 = ×..48)=②接管计算厚度δt=Pc d/(2 [σ]t Ф-Pc)=×(2×163×=A2 = 2h1(δnt—δt) fr+2h2(δnt—C2) fr =2××(14——+0=③ A3 =2×1/2×12×12=144mm2④ Ae =A1+A2+A3=++144mm2=、补强圈的设计因为Ae<A ,所以开孔需要另加补强。
所需补强面积A4 =A—Ae = mm2补强圈厚度δ≥A4/(D2—D1)= (760—484)=圆整后取8mm,补强材料与壳体材料相同,为16MnR五、选择鞍座并核算承载能力1、支座的设计卧式容器支座又可分为:鞍座、圈座和支座。
常见的卧式容器和大型卧式储罐、换热器等多采用鞍座,它是应用得最为广泛的一种卧式容器支座。
故本设计选用鞍座。
置于支座上的卧式容器,其情况和梁相似,由材料力学分析可知,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,多支点在梁内产生的应力较小,因此支座数目似乎应该多些好。
但对于大型卧式容器而言,当采用多支座时,如果各支座的水平高度有差异或地基沉陷不均匀,或壳体不直不圆等微小差异以及容器不同部位受力挠曲的相对变形不同,使支座反力难以为各支点平均分摊,导致壳体应力增大,因而体现不出多支座的优点,故一般情况采用双支座。
鞍座的底板尺寸应保证基础的水泥面不被压坏。
根据底板上的螺栓孔形状不同,又分为F型(固定支座)和S型(活动支座),除螺栓孔外,F型与S型各部分的尺寸相同。
在一台容器上,F型和S型总是配对使用。
综上所述,本设计选择鞍式双支座,一个S型,一个F型。
2、鞍座的计算贮罐总质量:m=m1+m2+m3+m4其中,m1——筒体质量,kg;m2——封头质量,kg;m3——液氨质量,kg;m4——附件质量,kg;①液氨质量m3m3=ψρV,式中ψ——装量系数,取;(《压力容器安全技术监察规程》规定:介质为液化气体的固定式压力容器,装量系数一般取)。
ρ——液氨在-20℃时的密度为665Kg/m3V——贮罐容积(V=V封+V筒=+=所以m3=×665×= Kg②附件质量m4③则查得:人孔质量约为201Kg,其它接管等质量总和按300Kg 计,m4=501Kg所以设备总质量m=m1+m2+m3+m4=570+++501=每个鞍座承受的负荷Q=mg/2 =×2= ≈ 42KN根据文献,由于每个鞍座承受约42KN负荷,故选用轻型带垫板包角为120°的鞍座。