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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。
液氨储罐设计说明书前言本说明书为《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。
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。
第二章材料及结构的选择与论证（一）材料选择：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。
液氨储罐设计说明书前言本说明书为《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。
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。
第二章材料及结构的选择与论证（一）材料选择：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。
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。
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。
第二章材料及结构的选择与论证（一）材料选择：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。
50立方米液氨储罐设计说明书50立方米液氨储罐是一种用于储存液氨的设备，具有广泛的应用领域，包括化工、农业、制冷等行业。
本设计说明书将详细介绍50立方米液氨储罐的结构、性能、操作要点以及安全措施，以供相关人员参考和指导。
首先，介绍储罐的结构。
50立方米液氨储罐由罐体、密封装置、进出料口、排气装置、压力表等组成。
罐体采用钢材制成，经过特殊防腐处理，确保其在长期存储液氨的环境下不受腐蚀。
密封装置采用可靠的螺栓紧固和软管连接，以保证液氨不泄漏。
进出料口和排气装置在设计上考虑了便捷性和安全性，使得装卸操作更加方便，并能有效消除气体积压。
其次，介绍储罐的性能特点。
50立方米液氨储罐具有良好的密封性能、耐腐蚀性和抗震性。
密封装置的选材和结构设计保证了液氨的密封性，有效防止液氨的挥发和泄漏。
同时，储罐的钢材材质和结构设计考虑了液氨的腐蚀性，能够在长期使用中保持稳定性。
此外，储罐经过专业设计，在地震等外力作用下能够保持稳定，保护液氨的安全。
然后，介绍储罐的操作要点。
在使用50立方米液氨储罐时，需要按照相关操作规程进行操作。
首先，操作人员需要了解储罐的结构和性能特点，熟悉液氨的特性和储罐的操作要点。
其次，操作人员需要正确连接进出料口和排气装置，确保液氨的输送畅通。
操作过程中，需要注意操作规程，确保操作的安全性和可靠性。
最后，介绍储罐的安全措施。
50立方米液氨储罐在储存液氨的同时，也需要考虑安全问题。
操作人员需严格遵守有关安全操作规程，穿戴相应的个人防护装备。
储罐周围应设有安全警示标志，以引起人们的注意和警惕。
定期对储罐进行检查和维护，确保其安全使用。
综上所述，本设计说明书详细介绍了50立方米液氨储罐的结构、性能、操作要点和安全措施。
鉴于液氨储存的重要性和风险性，操作人员在使用储罐时应该严格按照说明书操作，并加强安全意识和防护措施，确保液氨的安全储存和使用。
30m3液氨储罐设计说明书前言本说明书为《30m3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。
目录第一章绪论 (4)（一）设计任务 (4)（二）设计思想 (4)（三）设计特点 (4)第二章材料及结构的选择与论证 (4)（一）材料选择 (4)（二）结构选择与论证 (4)第三章设计计算 (6)（一）计算筒体的壁厚 (6)（二）计算封头的壁厚 (7)（三）水压试验及强度校核 (7)（四）选择人孔并开孔确定补强 (8)（五）核算承载能力并选择鞍座 (8)（六）选择液面计 (9)（七）选配工艺接管 (9)第四章设计汇总 (10)第五章结束语 (11)第六章参考文献 (11)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。
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。
第二章材料及结构的选择与论证（一）材料选择：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，且16MnR机械加工性能、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。
学号：11014020817《化工机械基础》课程设计说明书设计题目：液氨储罐机械设计学院化学与环境工程学院专业化学工程与工艺班级化工11-8 学生白涛指导教师陈华豪完成时间2013年06月24日至2013年06月30日课程设计任务书1.设计题目：液氨储罐机械设计2. 课程设计要求及原始数据（资料）：(1)、课程设计要求：①.使用国家最新压力容器和换热器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。
②.广泛查阅和综合分析各种文献资料，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。
③.设计计算要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。
④.设计说明书可以手写，也可打印，但工程图纸要求手工绘图。
⑤.课程设计全部工作由学生本人独立完成。
(2). 设计数据：3. 工艺条件图4. 计算及说明部分内容（设计内容）：1 绪论1.1 液氨储罐的设计背景1.2 液氨储罐的分类及选型2 材料及结构的选择与论证2.1 工艺参数的设定2.1.1设计压力2.1.2筒体的选材及结构2.1.3封头的结构及选材3 设计计算3.1 筒体壁厚计算3.2 封头壁厚计算3.3 压力试验4 附件的选择4.1 人孔的选择4.2 人孔补强的计算4.3 进出料接管的选择4.4 液面计的设计4.5 安全阀的选择4.6 排污管的选择4.7 真空表选择4.8 鞍座的选择4.8.1 鞍座结构和材料的选取4.8.2 容器载荷计算4.8.3 鞍座选取标准4.8.4 鞍座强度校核5 容器焊缝标准5.1 压力容器焊接结构设计要求5.2 筒体与椭圆封头的焊接接头5.3 管法兰与接管的焊接接头5.4 接管与壳体的焊接接头6 筒体和封头的校核计算6.1 筒体轴向应力校核6.1.1 由弯矩引起的轴向应力6.1.2 由设计压力引起的轴向应力6.1.3 轴向应力组合与校核6.2 筒体和封头切向应力校核7 总结8 参考文献5．绘图部分内容：总装配图一张（A1图纸）6．设计期限：1周（2013 年06月24日～ 2013年 06月30日）7、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)绘制装配图二天(4)编写计算说明书一天(5)答辩半天8．参考资料：（1）国家质量技术监督局，GB150-1998《钢制压力容器》，中国标准出版社，1998；（2）国家质量技术监督局，《压力容器安全技术监察规程》，中国劳动社会保障出版社，1999（3）《金属化工设备·零部件》第四卷（4）中华人民共和国化学工业部，中华人民共和国待业标准《钢制管法兰、垫片、紧固件》，1997（5）《化工设备机械基础课程设计指导书》（图书馆借阅书号：TQ 05/51）（6）刁玉纬王立业，《化工设备机械基础》，大连理工大学出版社，2003年第五版；（7）李多民俞惠敏，《化工过程设备机械基础》，中国石化出版社，2007；（8）董大勤，《化工设备机械基础》，化学工业出版社，1994年第二版；（9）汤善甫朱思明，《化工设备机械基础》，华东理工大学出版社，2004年第二版；发给学生（签名）：指导教师：年月日目录1绪论 (1)1.1 液氨储罐的设计背景 (1)1.2 液氨储罐的分类及选型 (1)2 材料及结构的选择与论证 (3)2.1 工艺参数的设定 (3)2.1.1设计压力 (3)2.1.2筒体的选材及结构 (3)2.1.3封头的结构及选材 (3)3 设计计算 (5)3.1 筒体壁厚计算 (5)3.2 封头壁厚计算 (5)3.3 筒体长度确定 (6)3.4 压力试验 (7)4 附件的选择 (8)4.1 人孔的选择 (8)4.2 人孔补强的计算 (9)4.3 进出料接管的选择 (11)4.4 液面计的设计 (12)4.5 安全阀的选择 (13)4.6 排污管的选择 (13)4.7 真空表的选择 (13)4.8 鞍座的选择 (14)4.8.1 鞍座结构和材料的选取 (14)4.8.2 容器载荷计算 (14)4.8.3 鞍座选取标准 (15)4.8.4 鞍座强度校核 (16)5 容器焊缝标准 (17)5.1 压力容器焊接结构设计要求 (17)5.2 筒体与椭圆封头的焊接接头 (17)5.3 管法兰与接管的焊接接头 (17)5.4 接管与壳体的焊接接头 (18)6 筒体和封头的校核计算 (19)6.1 筒体轴向应力校核 (19)6.1.1 由弯矩引起的轴向应力 (19)6.1.2 由设计压力引起的轴向应力 (20)6.1.3 轴向应力组合与校核 (20)6.2 筒体和封头切向应力校核 (21)7 总结 (22)8 参考文献 (23)1 绪论1、1 液氨储罐的设计背景本设计是针对《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。
本设计的液料为液氨，它是一种无色液体。
氨作为一种重要的化工原料，应用广泛。
分子式NH，分子量17.03，相对密度0.7714g/L，熔点-77.7℃，沸点-33.35℃，3自燃点651.11℃，蒸汽压1013.08kPa(25.7℃)。
蒸汽与空气混合物体爆炸极限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，如有油类或其他可燃性物质存在，则危险性更高。
设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。
设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。
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。
1、2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，但制造较难且安装内件不方便；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。
液氨储罐通常选择16MnR 钢，它是屈服强度为350MPa级的普通低合金高强度钢，具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。
在我国北方严寒地区，冬季最低气温可达-30℃，这时普通碳钢将会出现低温脆性（冲击韧性严重下降），就应选用低温设备用钢（如09Mn2VDR）。
2 设计选材及结构2.1 工艺参数的设定2.1.1设计压力根据《化学化工物性数据手册》查得50℃蒸汽压为2032.5kpa，可以判断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50℃时的饱和蒸汽压力，可取液氨容器的设计压力为2.16Mpa，属于中压容器。
而且查得当容器上装有安全阀时，取1.05～1.3倍的最高工作压力作为设计压力；所以取2.16 Mpa的压力合适。
papa<≤属6.0MM10p于中压容器[5]。
设计温度为50摄氏度，在-20～200℃条件下工作属于常温容器。
2.1.2筒体的选材及结构根据液氨的物性选择罐体材料，碳钢对液氨有良好的耐蚀性腐蚀率在0.1㎜/年以下，且又属于中压储罐，可以考虑20R和16MnR这两种钢材。
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。
钢板标准号为GB6654-1996。
筒体结构设计为圆筒形。
因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能力较好，这类容器应用最广[1，5]。
2.1.3封头的结构及选材封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。
椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。
它吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。
查椭圆形封头标准（JB/T4737-95）表2.1 椭圆封头标准公称直径DN 曲面高度h1 直边高度h2 内表面积Fi/m2 容积V/m3 2200 550 40 5.50 1.5459封头取与筒体相同材料[1,5]。
3 设计计算3.1 筒体壁厚计算查 《压力容器材料使用手册-碳钢及合金钢》得16MnR 的密度为7.85t/m 3，熔点为1430℃，许用应力[]tσ列于下表：表3.1 16MnR 许用应力钢号板厚/㎜ 在下列温度（℃）下的许用应力/ Mpa≤20 100 150 200 250 300 16MnR6～16170 170 170 170 156 144 16～36 163 163 163 159 147 134 36～60 157 157 157 150 138 125 >60～100153153150141128116圆筒的计算压力为 2.17Mpa,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。
取许用应力为163 Mpa 。
壁厚：[]02.15.1621163222006.122D =-⨯⨯⨯=-=ctic p p φσδ㎜ （3.1）钢板厚度负偏差0.8C 1=,查材料腐蚀手册得50℃下液氨对钢板的腐蚀速率小于0.05㎜/年，设计寿命20年，所以双面腐蚀取腐蚀裕量2C 2=㎜。
