完整的压力容器设计(储罐液氨)

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1、沈阳理工大学课程设计吉林工业职业技术学院课程设计题目：液氨储罐设计院系：化工机械系专业：化工设备维修技术班级：设备3112班姓名：尤理指导教师：郭春梅完成日期：2014年3月22日沈阳理工大学课程设计沈阳理工大学课程设计设计任务书设计题目：液氨储罐设计设计任务：试设计一液氨储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计。包括筒体、封头、零部件的材料的选择及结构的设计；罐的制造施工及焊接形式等；设计计算及相关校核；各设计的参考标准；附CAD图。已知工艺参数如下：最高使用温度：T=50℃；公称直径：DN=3200㎜；筒体长度（不含封头）：L

2、o=5900㎜。任务下达时间：2014年3月7日完成截止时间：2014年5月10日沈阳理工大学课程设计目录设计任务书1前言12设计选材及结构22.1工艺参数的设定22.1.1设计压力22.1.2筒体的选材及结构22.1.3封头的结构及选材23设计计算43.1筒体壁厚计算43.2封头壁厚计算43.3压力试验54附件的选择64.1人孔的选择64.2人孔补强的计算74.3进出料接管的选择94.4液面计的设计104.5安全阀的选择104.6排污管的选择104.7鞍座的选择114.7.1鞍座结构和材料的选取114.7.2容器载荷计算124.7.3鞍

3、座选取标准124.7.4鞍座强度校核135容器焊缝标准145.1压力容器焊接结构设计要求145.2筒体与椭圆封头的焊接接头145.3管法兰与接管的焊接接头145.4接管与壳体的焊接接头14II沈阳理工大学课程设计6筒体和封头的校核计算166.1筒体轴向应力校核166.1.1由弯矩引起的轴向应力166.1.2由设计压力引起的轴向应力176.1.3轴向应力组合与校核176.2筒体和封头切向应力校核187总结19参考文献20II沈阳理工大学课程设计前言本设计是针对《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

4、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

5、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。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

6、，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。20沈阳理工大学课程设计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2.16Mpa的压力合适。属于中压容器[5]。设计温度为50摄氏

7、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

8、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，