液氨储罐设计

3.2封头的选择
本液氨储罐的封头选用标准型椭圆形封头。
从应力分布情况考虑：在直径、壁厚、设计压力相同的条件下各种封头应力分布由好到坏的顺序是：半球形、椭圆形、蝶形、锥形、球冠形、平板形。椭圆型封头的最大应力值和与其相连接的圆筒体中的最大应力值相等，便于筒体强度设计；碟心封头有两处连接边界，受力不及椭圆形。
1.5设计要求及成果
1.确定容器材质；
2.确定罐体形状及名义厚度；
3.确定封头形状及名义厚度；
4.确定支座，人孔及接管，以及开孔补强情况
5.编制设计说明书以及绘制设备装配图1张（A2）。
1.6技术要求
（1）本设备按GBl50-1998《钢制压力容器》进行制造、试验和验收
（2）焊接材料，对接焊接接头型式及尺寸可按GB985-80中规定(设计焊接接头系数 )
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。
（3）焊接采用电弧焊，焊条型号为E4303
（四）壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为100％
第二章设计参数确定
2.1设计温度
题目中给出设计温度取40
2.2设计压力
在夏季液氨储罐经太阳暴晒，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不断变化。通过查阅资料可知包头最高气温为40.4℃，通过查表可知，在40℃时液氨的饱和蒸汽压(绝对压力)为1.55MPa，密度为580kg/m3，而容器设计时必须考虑在工作情况下可能遇到的工作压力和相对应的温度两者相结合中最苛刻工作压力来确定设计压力。一般是指容器顶部最高压力与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。
从金属消耗量考虑：在相同设计条件下，各种封头的金属消耗量按下列顺序依次增大：半球形，椭圆形，蝶形，平板形。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，平板封头则因直径和厚度较大，坯材的获得、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。
根据储罐是在常温及最高工作压力为 的条件下工作，人孔标准应按公称压力为 的等级选取。从人孔类型标准可知，公称压力为 的人孔类型很多，本设计考虑人孔盖直径较大较重，故选用水平吊盖人孔。该人孔结构中有吊钩和销轴，检修时只需松开螺栓将盖板绕销轴旋转一个角度，由吊钩吊住，不必将盖板取下。该人孔标记为：
HG21523-95人孔RFⅣ(A·G)450-1.6，
钢材厚度
许用应力
屈服极限
＜16
170
345
16～36
163
325
36～60
157
305
2.7、材料选择
根据液氨贮罐的工作压力（ 作为设计压力）、工作温度（最高工作温度为40 ）和介质的性质可知该设备为一中压常温设备，介质对碳钢的腐蚀作用很小,主要考虑的强度指标（指 和 ）和塑性指标适合的材料有：A3R、20g、16MnR、15MnVR、20R。为了节省金属，高压设备应优先选取普通低合金钢、中强度。凡属强度计算为主要的中压设备亦以采用普通低合金钢为宜。因为屈服强度分别为 和 的普通低合金钢，其材料价格与碳素钢差不多，但强度比碳素钢约高 ，采用该类钢材制造压力容器，可以有效地减少设备质量，降低成本，给设备的制造、运输、安装带来很大的方便。所以主要考虑16MnR和20R这两种。
3.5人孔的选择
人孔的作用：检查设备和便于安装与拆除设备内部构件。
人孔的结构：既有承受压力的筒节、端盖、法兰、密封垫片、紧固件等受压元件，也有安置与启闭端盖所需要的轴、销、耳、把手等非受压件。
人孔类型：从是否承压来看有常压人孔和承压人孔。从人孔所用法兰类型来看，承压人孔有板式平焊法兰人孔、带颈平焊法兰人孔和带颈对焊法兰人孔，在人孔法兰与人孔盖之间的密封面，根据人孔承压的高低、介质的性质，可以采用突面、凹凸面、榫槽面或环连接面。从人孔盖的开启方式及开启后人孔盖的所处位置看，人孔又可分为回转盖人孔、垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔三种。
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。
第三章结构的选择与论证
3.1储罐类型选择
储罐可分为立式储罐、卧式储罐和球式储罐。在本设计中由于设计体积较小（约为 ）且设计压力较小（ ）,故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，故选用圆筒形卧式容器。
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，要综合运用所学的知识，查阅相关书籍，小组团结合作共同完成设计。
本设计的液料为液氨。液氨，又称为无水氨，是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛，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，而且具有腐蚀性，且容易挥发，所以其化学事故发生率相当高。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛。分子式 ，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℃)。
不需另行补强的条件：当壳体上的开孔满足下述全部要求时，可不另行补强。
1设计压力小于或等于 。
2两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍。
3接管公称外径小于或等于 。
4接管最小壁厚满足以下要求。
表3.1接管最小壁厚要求
接管公称直径/mm
57
65
76
89
最小壁厚/mm
5.0
6.0
因此热轧无缝钢管的尺寸为 。钢管理论重量为 。取接管伸出长度为 。
1.6
400、450、500、600
带颈对焊法法兰
2.5
400、450、500、600
第十三小组
2011年11月
第一章绪论
1.1设计符号说明
英文字母
———容器的设计寿命, ;
———贮罐内径， ;
———钢板的许用应力，
———液氨的饱和蒸汽压，
———钢板厚度负偏差, ;
———介质的腐蚀裕量, ;
希腊字母
———罐体计算厚度, ;
———罐体设计厚度, ;
———罐体的名义厚度, ;
———罐体的有效厚度, ;
1.4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。
设计基本思路：设计压力容器要求根据化工生产工艺提出的条件，确定容器设计所需参数（P、T、D），选定材料和结构形式，通过强度计算确定容器筒体及封头壁厚。对已制定材准的受压元件，可直接选取。而本设计容器为 的液氨储罐，所以要求结合所学到的知识和利用身边可以查到的资料对 的液氨储罐进行设计。
课程设计是对课程内容的应用性训练环节，是学生应用所学知识进行阶段性的单体设备或单元设计方面的专业训练过程，也是对理论教学效果的检验。通过这一环节使学生在查阅资料、理论计算、工程制图、调查研究、数据处理等方面得到基本训练，培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力。
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。此次设计主要原理来自《化工设备机械基础》一书以及其他参考资料。
因为的知识有限，此次设计又是小组成员的首次设计，所做出的设计存在许多缺点和不足，请老师做出批评和指正。最后感谢老师对这次课设的评阅。
其中RF面密封，Ⅳ指接管与法兰的材料为20R，A·G指用普通石棉橡胶板垫片，450-1.6是指公称直径为 、公称压力为 。
表3.2人孔选择表
人孔类型
公称压力MPa
公称直径mm
板式平焊法兰人孔
0.6
400、450、500、600
板式平焊兰人孔（限用凸面）或带颈平焊法法兰
1.0
400、450、500、600
液氨储罐属于化工常见的储运设备，一般可分解为筒体，封头，法兰，人孔，手孔，支座及管口等几种元件。储罐的工艺尺寸可通过工艺计算及生产经验决定。
液氨储罐是合成氨工业中必不可少的储存容器，所以本设计过程的内容包括容器的材质的选取、容器筒体的性状及厚度、封头的性状及厚度、确定支座，人孔及接管、开孔补强的情况以及其他接管的设计与选取。
———圆整值，
———腐蚀速率，
———焊接接头系数
1.2设计任务
设计一液氨贮罐。工艺条件：温度为40℃，氨饱和蒸气压 ，容积为 。
1.3设计思路
综合运用所学的机械基础课程知识，本着认真负责团结合作的态度，对储罐进行详细设计。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，这样让设计有实际意义，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计，研究出最佳方案。
在离筒体底以上 处安装容器出料管，容器内的管以弯管靠近容器底，这种方式用于卧式容器。出料口的基本尺寸以及法兰与进料口相同。
进出料接管满足不另行补强的要求，所以不再另行补强。
3.4容器支座的选择
容器支座有鞍座,圈座和支腿三种,用来支撑容器的重量。可知大型卧式储槽和卧式容器常采用鞍座，多于两个支撑的长容器常采用圈座，小型容器常采用支腿，由于本设计采用卧式储罐，故采用鞍式支座。