机械基础化工设备课程设计--液氨储罐机械设计.doc

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1、目录绪论1■'m1设麟2册2主要设计参数的确定及说明3材料及结构的选择与论证4OW4设计计算7公称直径DNIWmm选择鞍座并核算承载能力计14逸逐>14设计小节15第一章绪论1.1设计任务设计题FI：液氨储罐机械设计公称容积（w3）：50工作压力（MPa）：3.2工作温度（°C）：40材料：16MnR设计任务主耍分两个阶段：（1）准备阶段A、准备好设计资料、手册、图纸、说明书的报告纸B、认真研究、分析设计任务及有关设计数抑，明确设计要求及设计内容C、认真复习有关教科书内容，熟悉有关资料及步骤D、结合有关图

2、纸，了解设备结构及作用（2）机械设计阶段A、根据设计参数，论证选材、论证物料的腐蚀性及对环境的污染情况B、根抑计算有关売体的尺寸，根据压力计算壳体壁厚，校核売体的强度，确定合理尺寸C、选用零部件，查标准及手册，确定尺寸和结构D、计算设备重量，列表有关附件的重量E、绘制设备总装图，进行缩小或放大绘图比例F、提出技术要求，对设备制造、检验、安装提出技术地求，并在总图上标注清楚G、编写设计说明书1.2设计思路各种石油化工设备，虽然大小不一、形状不同，但都有一个受到内压或外压作用的称之为压力容器的外売。压力容器是

3、化工生产所用的各种齐样化工设备外部売体的总称。所以，容器设计是所有化T设备设计的基础。综合运用所学的机械基础课程知识，考虑结构方面的耍求，合理地进行设计,研究出最佳方案。1.3设计特点对化工压力容器的基本要求：(1)安全可靠性的要求要求所使用的设备具有足够的强度、韧性和刚度，以及良好的密封性和腐蚀性。(2)T艺条件的耍求化工设备是为工艺过程服务的，应保证在指定的生产工艺条件下完成指定的生产任务，即满足相应的工艺条件要求(3)经济合理性要求在满足设备的安全运行和T艺条件的前提下，结构耍合理，制造耍简单，尽量

4、减少加丁量，降低制造成本。(4)便丁•操作和维护例如所设置的阀门、平台、人孔形位置要合适，易损件便于更换等。(5)环境保护耍求所谓化T设备失效的一个新概念是“环境失败”即有害物质泄露到环境中,生产过程残留无法消除的有害物质及噪音等，化工容器在设计时包括化工T厂的选址均应考虑这些因素的影响。1.4主要设计参数的确定及说明本储罐设计公称容积为50m公称直径DN为2400mm,材料为16MnR在温度r<40°C时工作，工作压力为3.2MPa,取［bf=163MP,则双面对接焊的全焊透对接焊缝为100%无损，由

5、下表可得焊接接头系数全部无损检测0=1.00。焊接接头系数序号焊接接头结构焊接接头系数0全部无损探伤局部无损探伤1双而焊或相当于双而焊的全焊透对接焊接接头1.00.852单面焊的对接焊接接头，在焊接过程中沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板0.90.85此储罐采用100%无损探伤，故0=1.0第二章材料及结构的选择与论证2.1材料选择与论证纯液氨腐蚀性小，储罐可选用一般钢种，但由于压力较高，根据钢种适用范围的说明，可以考虑采用20R、16MnR.15MnVR等钢种。其中适用较多且合理的为20R和16MnR钢

6、种。从钢板耗量上看，钢板耗用量与板甲成正比，采用16MnR吋，钢板用量比采用20R时要少。因此，16MnR钢板的价格虽比20R钢板略贵，但从耗用量和价格综合考虑，两种钢板均可考虑。从制造费用上看，由于采用16MnR钢板，厚度较薄，质量较轻，且制造费用FI前也按碳钢设备重量同等计价，因此采用16血R钢板，制造费用较为经济。综上所述，本设计的储罐材料选用16MnR钢板制作罐体和封头。1.2结构选择与论证(1)封头形式的确定本设计选用椭圆形封头，椭圆封头是由曲率半径连续变化而成的，所以，封头上的应力分布也是均匀

7、变化的，受力状态比蝶形封头耍好，虽不如半球封头，但对各种封头的强度和经济合理性进行比较。从钢材耗用量考虑，球形封头用量最少，比椭圆形封头节约25.8%,平板封头的用量最多，是椭圆形封头的4倍多。从制造考虑，椭圆形封头制造方便，平板封头则I次I直径和厚度较大，材料的获得、车削加工、焊接等方面都遇到不少困难，且封头与筒体厚度相差悬殊，结构也不合理。所以，从强度、结构和制造等方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。(2)人孔选择卧式液氨储罐常用碳钢水平卅盖人孔，这种人孔使用方便，压紧垫片可靠，开第二章材料及结构的

8、选择与论证2.1材料选择与论证纯液氨腐蚀性小，储罐可选用一般钢种，但由于压力较高，根据钢种适用范围的说明，可以考虑采用20R、16MnR.15MnVR等钢种。其中适用较多且合理的为20R和16MnR钢种。从钢板耗量上看，钢板耗用量与板甲成正比，采用16MnR吋，钢板用量比采用20R时要少。因此，16MnR钢板的价格虽比20R钢板略贵，但从耗用量和价格综合考虑，两种钢板均可考虑。从制造费用上看，由于采用16MnR钢板，厚度较薄，