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液氨储罐(卧式)设计说明书(内嵌cad图纸)

发布时间:2020-06-28 08:32

  液氨储罐.bak液氨储罐.dwg 前言 本说明书为《31m 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。 液氨储罐设计说明书 目录附:设计任务书…………………………………………….2 第一章 (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 (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 液氨储罐设计说明书 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。 (二)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 液氨储罐设计说明书 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。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。甲型平焊法兰有PN0.25 MPa 0.6 MPa 1.0 MPa1.6 MPa,在较小范围内(DN300 mm ~2000 mm)适用温 度范围为-20~300。乙型平焊法兰用于PN0.25 MPa~1.6 MPa 力等级中较大的直径范围,适用的全部直径范围为DN300mm ~3000 mm,适用温度范围为-20~350。 对焊法兰具有厚度更大的颈, 进一步增大了刚性。用于更高压力的范围(PN0.6 MPa~6.4MPa)适 用温度范围为-20~45。法兰设计优化原则:法兰设计应使各项 应力分别接近材料许用应力值,即结构材料在各个方向的强度都得到 较充分的发挥。 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1997 年颁布的《钢制管法兰、垫片、 紧固件》标准(HG20592~HG20635-1997)的规定。 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0~250。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小于1.6MPa,介质温度在0~ 250的范围。液面计与容器的连接型式有法兰连接、颈部连接及嵌 液氨储罐设计说明书 入连接,分别用于不同型式的液面计。液面计的选用:(1)玻璃板液面计和玻璃管液面计均适用于物料内没有结晶等堵 塞固体的场合。板式液面计承压能力强,但是比较笨重、成本较高。 (2)玻璃板液面计一般选易观察的透光式,只有当物料很干净时 才选反射式。 (3)当容器高度大于3m 时,玻璃板液面计和玻璃管液面计的液面 观察效果受到限制,应改用其它适用的液面计。 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 第三章设计计算 ,按原化工部1985年颁布实施的有关贮 罐尺寸和质量的行业标准(《卧式椭圆形封头贮罐系列》HG5-1580-85), —设计压力储罐的最高工作温度为40,此时氨的饱和蒸汽压 为1.55MPa ,取此压强的1.10 倍作为设计压力,故 在操作温度-5~40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 40,板厚 6~16mm 间插值取得 MP75 焊接接头采用V坡口双面焊接,采用全部无损检测,其焊接接头 液氨储罐设计说明书 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=2 mm。 液氨储罐是内压薄壁容器,按公式计算筒体的设计厚度为: mm 2700705 13.515+0.8=14.315根据钢板的厚度规格,查《钢板的常用厚度表》,圆整为δ 采用标准椭圆形封头,各参数与筒体相同。封头的设计厚度 mm 2700705 即12.515+0.8=14.315mm 根据钢板的厚度规格,查《钢板的常用厚度表》,圆整为 =16mm,可见跟筒体等厚。(三)水压试验及强度校核: 先按公式确定水压试验时的压力 查表得厚度为16mm的16MnR 钢板的钢材屈服极限 MP345 310345 因此满足水压试验要求(四)选择人孔并核算开孔补强: 根据储罐是在常温下及最高工作压力为1.705 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,故选用水平吊盖人孔(GH21524-2004),公称直径450mm,突面 法兰密封面。 该人孔标记为:人孔RF (AG)450-2.5 GH21524-2004 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 mm =10mm查表得人孔的筒体尺寸为 48010,由标准查得补强圈尺寸为:内径Di=484外径Do=760 开孔补强的有关计算参数如下: 11705 2700705 计算开孔所需补强的面积A:开孔直径: mm 5223515 453mm 有效宽度:mm 50510 取最大值B=907.2mm 有效高度:外侧高度 mm 6710 mm250 两者取较小值mm 内侧高度mm 6710 接管实际内伸高度两者取较小值 mm 筒体有效厚度:mm 接管计算厚度mm 453705 10010 10 2162100 569 844916 1217mm 3060485 2162204 5223mm 10.补强圈厚度 :(补强圈内径484 ,外径760 11484 760 719 考虑钢板负偏差并圆整,实取补强厚度12mm,补强材料与壳体材料相同,制造时为便于备材,且补强圈耗材也不多,设计时可采 用与壳体相同的板厚,即取 mm 16 (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: =2700mm,那么每米长 的容积为5.73 3173 解得L=4.43,取L=4.5即取L=4500罐体的自重由《压力容器设计手册》可查得,公称直径DN=2700, 92701016 3173 故水压试验时罐内水重Kg 设备总质量W:Kg 41216550 31396 9270 查《压力容器设计手册》得,公称直径为2800,高度H=250的A型鞍座单个允许载荷447kN

  403.9168Kn,故其承载能力足够。标记 JB/T4712-1992 (六)选择液面计: 液氨储罐设计说明书 10 液氨储罐常用玻璃液面计,由储罐公称直径 2700 选择长度为 2000mm 液面计二支,体材料(针形阀)为碳钢,体温型, 液面计接管为 无缝钢管,液面计相配的接口管尺寸为: mm 平焊管法兰HG 5010-58 Pg16Dg25 液面计标记为:玻璃管液面计 AIDL-1200 HG 5-227-80 (七)选择压力计: 量程装在锅炉、压力容器上的压力表,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1.5~3 倍,最好取2 倍。若选用的压力表量程过大,由于同 样精度的压力表,量程越大,允许误差的绝对值和肉眼观察的偏差就 越大,则会影响压力读数的准确性;反之,若选用的压力表量程过小, 设备的工作压力等于或接近压力表的刻度极限,则会使压力表中的弹 性元件长期处于最大的变形状态,易产生永久变形,引起压力表的误 差增大和使用寿命降低。另外,压力表的量程过小,万一超压运行, 指针越过最大量程接近零位,而使操作人员产生错觉,造成更大的事 故。因此,压力表的使用压力范围,应不超过刻度极限的60~70%。 测量精度压力表的精度是以允许误差占表盘刻度极限值的百分 数来表示的。精度等级一般都标在表盘上,选用压力表时,应根据设 备的压力等级和实际工作需要来确定精度。额定蒸汽压力小于 2.45MPa 的锅炉和低压容器所用的压力表,其精度不应低于2.5 额定蒸汽压力大于2.45MPa的锅炉和中、高压容器的压力表,精度不 应低于1.5 表盘直径为了使操作人员能准确地看清压力值,压力表的表盘直径不应过小。在一般情况下,锅炉和压力容器所用压力表的表盘直径 不应小于100mm,如果压力表装得较高或离岗位较远,表盘直径还应 增大。 考虑到液氨有一定腐蚀性,所以综合考虑选用隔膜压力表, 技术 指标为: 精度等级: 公称直径:50 (八)选配工艺接管:本储罐设有如下接口管 1.液氨进料管 采用无缝钢管YB231-70 764mm,管的一端伸入罐切成45, 液氨储罐设计说明书 11 管长400 mm。配用凸面式平焊管法兰HG 5010-58 Pg16Dg25 2.液氨出料管 采用可拆的压出管 764mm,伸入到罐内离罐底约100 mm,外套 无缝钢管 896mm(管壁加厚,具有补强作用),都配用凸面板式平焊 管法兰(HG 5010-58 Pg16Dg25),凸面管法兰盖(GB9123.9-88)和 石棉橡胶垫片(GB9126.2-88)。 3.排污管 在罐的右端最底部设个排污管,规格是 764mm,管端焊有与 截止阀相配的管法兰HG 5010-58 Pg16Dg70。排污管与罐体连接处焊 有一厚度为10mm的补强圈. 4.安全阀接口管 安全阀接口管尺寸由安全阀泄放量决定。本贮罐选用 764mm的 无缝钢管, 管法兰HG 5010-58 Pg16Dg70 5.压力表接口管 压力表接口管由最大工作压力决定, ,因此选用采用 573.5mm 无缝钢管,管法兰采用HG 5010-58 Pg16Dg50。各接管外伸高度都是 150mm。 第四章 设计汇总 技术特性表 名称 指标 设计压力 1.705MPa 工作温度 40 物料名称 液氨 容积 31.396m3 液氨储罐设计说明书 12 接管表 符号 连接法兰标准 密封面形式 用途 a1-2 HG 5010-58 Pg16Dg25 液面计接口管b1-2 HG 5010-58 Pg16Dg50 HG5010-58 Pg16Dg25 HG5010-58 Pg16Dg25 HG5010-58 Pg16Dg25 HG5010-58 Pg16Dg70 HG5010-58 Pg16Dg70 排污口第五章 结束语 经过两周的紧张忙碌终于把这次设计做完了。两周以来虽然很累, 尤其是画图,因为很久没有用AUTO CAD 画图,所以感到特别生疏, 但是在使用了一段时间后还是熟悉了,又整天对着电脑,眼睛感到特 别的难受,不过凡事只要坚持就好了。 在这次设计中我要感谢我们的张永强老师,他总是在我们感到困 惑的时候给我们进行耐心的讲解,正是因为他的耐心与细心,才能够 使我们的设计能够顺利的进行下去。还有要感谢我的同学,是他们一 次次的帮我发现问题,并且耐心的给我指正,谢谢你们了。 液氨储罐设计说明书 13 第六章 参考文献 [1]《压力容器设计手册》 2005.7[2]《化工设备设计全书》 2003.12[3]《化工设备机械基础》(第二版) 2007[4]《化工制图》 2007.1化学工业出版社 [5]《钢制压力容器》 GB150-89 [6]《化工机械基础课程设计》 北京化工学院出版社[7]中华人民共和国行业标准 JB/T 4746-2002 [8]《金属化工设备零部件》 [9]《材料与零部件》

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