化工設備機械基礎課程設計--14.0m3液氨貯罐的設計_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  一 課程設計任務書</p><p>  課程名稱:化工設備機械基礎課程設計</p><p>  設計題目:14.0m3液氨貯罐的設計</p><p><b> ?。ㄒ唬⒔虒W要求</b></p><p>  課程設計是對課程內容的應用性訓練環(huán)節(jié),是學生應用所學知識進行階段性的單體設備或單元設計等方

2、面的專業(yè)訓練過程,也是對理論教學效果的檢驗。通過這一環(huán)節(jié)使學生在查閱資料、理論計算、工程制圖、調查研究、數(shù)據(jù)處理等方面得到基本訓練,培養(yǎng)學生綜合運用理論知識分析、解決實際問題的能力</p><p> ?。ǘ⒃O計資料及參數(shù)</p><p>  本設計任務為設計一14.0 m3液氨貯罐的設計。</p><p><b>  設計條件如下:</b>

3、</p><p>  1、最高工作溫度為40度,氨的飽和蒸汽壓1.55兆帕;</p><p>  2、液氨的儲量為14.0 m3</p><p>  試根據(jù)上述設計條件完成液氨貯罐的設計。</p><p> ?。ㄈ?、設計要求及成果</p><p>  1. 確定容器材質;</p><p>  

4、2. 確定罐體形狀及名義厚度;</p><p>  3. 確定封頭形狀及名義厚度;</p><p>  4. 確定支座,人孔及接管,以及開孔補強情況</p><p>  5. 編制設計說明書以及繪制設備裝配圖1張(A2)。</p><p><b>  二 設計步驟</b></p><p>  1

5、. 儲罐材質的選取</p><p>  根據(jù)儲罐設計的溫度、壓力要求集體積介質的綜合考慮《化工設備機械基礎》P114表6—7,GB150規(guī)定使用的低合金結構鋼,選取鋼號為16MnR的低合金鋼。</p><p>  2. 罐體的長度、公稱直徑(內徑)設計</p><p>  根據(jù)液氨的儲量14.0m³,有即 </p><p>  取L

6、=3.7m,Di=2.2m。</p><p>  由所選數(shù)據(jù)可得:液氨的儲量為</p><p><b>  滿足要求。</b></p><p><b>  3.罐體壁厚設計</b></p><p><b>  1)設計壓力P</b></p><p>  

7、容器設計時必須考慮在工作情況下可能遇到的工作壓力和相對應的溫度兩者相結合中最苛刻工作壓力來確定設計壓力。一般是指容器頂部最高壓力與相應的設計溫度一起作為設計載荷條件,其值不低于工作壓力。</p><p>  此液氨儲罐采用安全法,依據(jù)《化工設備機械基礎》若儲罐采用安全法時設計壓力應采用最大工作壓力PW的1.05-1.1倍,取設計壓力P=1.1PW(已知PW=1.45MPa表壓)</p><p&

8、gt;  所以 P=1.1PW=1.6MPa</p><p>  2)罐體的焊接系數(shù)φ</p><p>  查《化工機械設備基礎》的表14-5,對此罐體采用雙面全焊頭對接焊縫,進行100%全部無損檢查,則焊接系數(shù)φ=1.0</p><p>  3)儲罐鋼材的最大許用應力[σ]t</p><p>  40oC溫度時,16MnR鋼材的許用應力

9、表 </p><p><b>  4)腐蝕余量</b></p><p>  由于儲存液體為液氨溶液,所以介質對材質的腐蝕為輕度腐蝕,腐蝕速率在0.05-0.13mm/a,同時儲罐為單面腐蝕,則取腐蝕余量C2=1.0mm。應力腐蝕和其他形式的腐蝕為非均勻腐蝕,所以儲罐材質得以抵抗</p><p><b>  5)負偏差 </b&

10、gt;</p><p><b>  查表:</b></p><p>  6)儲罐的計算厚度、設計厚度、名義厚度及有效厚度</p><p> ?、艃薜挠嬎愫穸燃僭O名義厚度在小于16mm,則許用應力[σ]t=170 MPa</p><p><b>  ==10.3</b></p><

11、;p> ?、圃O計厚度 ----腐蝕余量 </p><p>  所以設計厚度 =11.3 mm</p><p>  ⑶名義厚度 δn=δ+C1+ C2+Δ</p><p>  所以δn=δ+C1+ C2+Δ=10.3+0.8+1.0+Δ=14.0mm</p><p> ?、扔行Ш穸圈膃=δ+Δ=δn-C1- C2<

12、/p><p>  所以δe=(14.0-0.8-1.0) mm=12.2 mm</p><p><b>  4.封頭壁厚設計</b></p><p>  采用標準橢圓形封頭,雙面對接焊縫100%探傷,φ=1.0.設計壁厚δd按下式計算:</p><p>  考慮鋼板厚度負偏差及沖壓減薄量,圓整后取δn=14mm厚的16MnR

13、鋼板制作封頭。</p><p>  5.校核筒體、封頭的強度</p><p>  對此液氨儲罐采用水壓試驗,校核罐體與封頭水壓試驗強度式 : </p><p>  (1)依據(jù)《化工機械設備基礎》的關于容器強度校核章節(jié),可得知</p><p> ?。?)由于本水壓試驗溫度和設計溫度相同,則有:[σ]=[σ]t</p><p&

14、gt;<b>  所以 </b></p><p><b> ?。?)有效厚度</b></p><p> ?。?)查表的在實驗溫度下鋼材的屈服極限σs=345 MPa</p><p> ?。?)焊接系數(shù)φ=1.0</p><p>  (6)水壓強度校核:</p><p>  

15、MPa=181.33 MPa =310.5 MPa</p><p>  水壓實驗滿足強度要求。 </p><p><b>  6.鞍座設計</b></p><p>  首先粗略計算鞍座負荷:</p><p><b>  儲罐總質量:</b></p><p>  式中m1——罐

16、體質量 m2——封頭質量</p><p>  m3——充液質量 m4——附件質量</p><p>  罐體質量m1:筒節(jié)Di=2200mm,δn=14mm,每米質量為q1=714 ㎏/m</p><p><b>  則。</b></p><p>  封頭質量:Di=2200mm,δn=14mm

17、,直邊高度h=40mm的橢圓形封頭,其質量為=616㎏, </p><p><b>  則。</b></p><p><b>  充液質量=Vδ</b></p><p>  式中V——儲罐容積,</p><p>  δ——水的密度為1000㎏/m3。</p><p><

18、b>  所以:</b></p><p>  附件質量:人孔質量為200㎏,其他接管總和按300㎏計。</p><p><b>  故:m4=500㎏</b></p><p><b>  設備總質量為。</b></p><p>  每個鞍座只約承受190KN負荷,所以選用輕型墊板,包

19、角為120°的鞍座,即:</p><p>  JB/74712-92鞍座A2200-F;</p><p>  JB/74712-92鞍座A2200-S。</p><p><b>  7.人孔設計</b></p><p>  根據(jù)儲罐是在常溫及最高工作壓力為1.6MPa的條件下工作,人孔標準應按公稱壓力為1.6M

20、Pa的等級選取。</p><p>  本設計考慮人孔蓋直徑較大較重,故選用水平吊蓋人孔。該人孔結構中有吊鉤和銷軸,檢修時只需松開螺栓將蓋板繞銷軸旋轉一個角度,由吊鉤吊住,不必將蓋板取下。該人孔標記為:</p><p>  HG21523-95人孔RF Ⅳ(A·G)450-1.6,</p><p>  其中RF面密封,Ⅳ指接管與法蘭的材料為20R,A

21、3;G指用普通石棉橡膠板墊片,450-1.6是指公稱直徑為450mm、公稱壓力為1.6MPa。</p><p><b>  8.人孔補強確定</b></p><p>  由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管,故不能直接選用補強圈標準。本設計所選用的人孔筒節(jié)內徑,壁厚,故補強圈尺寸確定如下:補強圈內徑,外徑,根據(jù)補強圈的金屬表面積應大于或等于開孔減少的截面積,補強圈的厚度按下

22、式計算:</p><p>  故補強圈取21mm厚。</p><p><b>  9.接口管設計</b></p><p>  本儲罐有一下接口管:</p><p><b>  液氨進料管:</b></p><p>  用φ57mm×3.5mm無縫鋼管(強度驗算略)。

23、一端切成45°。配用具有突面密封的平焊管法蘭,</p><p>  法蘭標記:HG20592 法蘭SO50-1.6 RF 16MnR。 </p><p>  因為殼體名義壁厚δn=16mm>12mm,接管公稱直徑小于80mm,故不用補強。</p><p><b>  液氨出料管:</b></p><p>

24、  采用可拆壓出管φ25mm×3mm,用法蘭套在接口管φ38mm×3.5mm內。罐體接口管法蘭:</p><p>  HG20592 法蘭SO32-1.6 RF 16MnR。</p><p>  該法蘭與38mm×3.5mm的接口管相配合并焊接在一起,另一法蘭蓋與該法蘭用焊接緊固,法蘭蓋上穿過φ25mm×3mm的壓出管,兩者焊接牢。其聯(lián)結尺寸和厚度與

25、HG20592 法蘭SO32-1.6 RF 16MnR相同,但內徑25mm。 液氨壓出管端部法蘭(與氨輸送管相連)用HG20592 法蘭SO20-1.6 RF 16MnR。都不必補強。壓出管伸入貯罐2.5m。</p><p><b>  排污管:</b></p><p>  貯罐右端最底部安設排污管1個,管子規(guī)格φ57×3.5mm,管端焊有一與截止閥J41W

26、-16相配的管法蘭:HG20592 法蘭SO50-1.6 RF 16MnR。排污管與罐體聯(lián)接處焊有一厚度為10mm的補強圈。 </p><p><b>  液面計接口管:</b></p><p>  本貯罐采用兩支玻璃管液面計BIW PN1.6,L=1000mm,HG5-227-80兩支。與液面計相配的接管φ18mm×3mm,管法蘭為</p>

27、<p>  HG20592 法蘭SO15-1.6 RF 16MnR。</p><p><b>  放空管接管:</b></p><p>  用φ32×3.5mm無縫鋼管,法蘭HG20592 法蘭SO25-1.6 RF 16MnR。</p><p><b>  安全閥接管:</b></p>

28、<p>  其尺寸由安全閥泄放量決定。本貯罐選用φ32mm×2.5mm的無縫鋼管,法蘭 SO25-1.6 RF 16MnR。</p><p><b>  三、設計小結</b></p><p>  1.本設備按GBl50-1998《鋼制壓力容器》進行制造、試驗和驗收 </p><p>  2.焊接材料,對接焊接接頭型式及尺寸

29、可按GB985-80中規(guī)定(設計焊接接頭系數(shù)j=1.0) </p><p>  3.焊接采用電弧焊,焊條型號為E4303 </p><p>  4.殼體焊縫應進行無損探傷檢查,探傷長度為100% </p><p>  5.設備制造完畢后,以2MPa表壓進行水壓試驗 </p><p>  6.管口方位按接管表</p><p&

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