液氨储蓄罐的机械设计

XX学院

本科课程设计

题目：液氨储蓄罐的机械设计

专业：应用化学

学院：化学XX 学院

班级： XX级XX 班

姓名： XXX 学号：XXX

指导教师： XXX

目录

一、设计条件 (3)

二、设计内容 (3)

1.选择符合要求的材料 (3)

2.确定设计参数 (4)

3.罐体壁厚设计 (5)

4.封头壁厚设计 (5)

5.校核水压实验强度 (5)

6.应力的计算 (6)

7.鞍座的设计 (8)

8.人孔的设计 (10)

9.人孔的补强 (11)

10.接口管的设计 (11)

五、课程设计收获 (13)

六、设计符号说明 (13)

七、参考资料 (14)

液氨储罐的机械设计

一、 设计时间

2016年10月25日-2016年12月25日

二、 设计条件

1.工艺条件；温度40℃，氨的饱和蒸汽压1.55MPa

2.贮罐筒体为圆柱形，封头为标准椭圆封头

3. 贮罐容积V （单位m 3）：20

4. 使用地点：XX

三、 设计内容

1.选择符合要求的材料

因为液氨的腐蚀性小，贮罐可选用一般钢材，但由于液氨贮罐属于带压容器，可以考虑20R 和16MnR 这两种钢种。而16MnR 在中温（475℃以下）及低温（-40℃以上）的机械性能优于20R ，是使用十分成熟的钢种，质量稳定，可使用在-40-475℃场合，故在此选择16MnR 钢板作为制造筒体和封头的材料。

2.确定设计参数

(1)设计温度

题目中给出设计温度取40℃。

(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℃，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/m 3，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。

此液氨储罐采用安全法，依据《化工设备机械基础》若储罐采用安全法时设计压力应采用最大工作压力的倍，取设计压力（已知

w P 1.105.1-w P P 05.1=

表压）所以 。

(3) 腐蚀余量

查得16MnR 耐氨腐蚀，其，若设计寿命为15年，则

(4)焊缝系数

该容器属中压贮存容器，氨属中度毒性介质，容器筒体的纵向焊接接头和封头基本上都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，所以取或

常见。得选取按下表选择:

此储罐采用100%无损探伤，故

(5) 容器直径

考虑到压制封头胎具的规格及标准件配套选用的需要，容器的筒体和封头的直径都有规定。此储罐设计的公称直径（内径）选择。

表2.2 公称直径

40o C 温度时，16MnR 钢材的许用应力表,知

表2.3 温度时，16MnR 钢材的许用应力表

MPa P w 55.1=MPa P P w 6.105.1==y mm /1.0<λm m

5.11.0152=⨯==αλC φ0.185.0φ0.1=φm m 2200=i D i D []MPa t

0.170=σC 040

3.罐体壁厚设计

（1）公式:

其中、、、代入公式：

由2.3可知 则

得：

根据 ，查书中表可知 则可得：

（2）筒体最小厚度

，满足要求。

4.封头壁厚设计

采用标准椭圆形封头，各参数与筒体相同。 封头的计算厚度 设计厚度 圆整后选取名义厚度的16MnR 钢板

5.校核水压实验强度

5.1罐体水压实验强度

[]p

pD t

i

d -=

ϕσδ2MPa P 6.1=mm D i 2200=[]MPa t 170=σ0.1=φmm 10.40mm 1.61.0170222001.6δd =⎪⎭

⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯=m m 1.50C 2=[]2t

i

d C p

σ2pD δ+-=

ϕmm 11.90mm C 1.61.0170222001.6δ2d =⎥⎦

⎤

⎢

⎣⎡+-⨯⨯⨯=mm 10.4δd =m m 8.01=C mm 1412.7ΔC C δδ21d n ==+++=()mm 11.7C δmm 4.41000D 2δ2n 筒i min =-≤==[]mm p

D p t

i c 39.146.185.017022600

6.12=-⨯⨯⨯=-=

ϕσδmm C d 39.15139.142=+=+=δδmm n 16=δ

液压试验时

设计温度

圆筒的应力

因为 ,

所以，水压校验符合要求

5.2封头水压实验强度

经强度校核满足要求。

6.应力的计算

6.1罐体应力的计算

筒体切向应力计算：

由《化工机械工程手册》查得。

t

T P

P ][]

[25.1σσ=C T 040=MPa T 170][][==σσMPa P P T 0.26.125.125.1=⨯==e

e i T T D P δδσ2)

(+=

MPa T 87.1859

.112)

9.112200(0.2=⨯+=

σMPa s 345=σMPa s 5.3103459.09.0=⨯=σS T σσ9.0

e i t t D P σσ94.02)

(≤∆∆+=

mm C n e 7.11=-∆=∆MPa p P

P t

T 225.1][]

[25.1===σσ5.31034519.003.1897

.112)

7.112200(2=⨯⨯<=⨯+=

t σMPa 401.0880.043==K K ，