“液氨贮罐的机械设计”完美版

设计任务书

课题：液氨贮罐的机械设计

设计内容：根据给定的工艺参数设计一个液氨贮罐相关工艺参数：

最高使用温度：T=50℃

公称直径：DN=2800mm

筒体长度（不含封头）：L0=4500mm 设计操作步骤：

1.筒体材料的选择

2.罐的结构及尺寸

3.罐的制造施工

4.零部件型号及位置、接口

5.相关校核计算

设计人: XXX

学号：080801XXXX

下达时间：2011年11月25日

完成时间：2011年12月26日

目录

前言 (1)

1设计方案 (2)

1.1设计原则 (2)

1.2材料的选择 (2)

1.3结构的选择 (2)

2设计参数 (4)

3设计计算 (5)

3.1壁厚的计算 (5)

3.1.1筒体壁厚 (5)

3.1.2封头壁厚 (5)

3.2鞍座承载能力计算 (7)

3.2.1罐体质量m1 (7)

3.2.2 封头质量m2 (7)

3.2.3液氨质量m3 (7)

3.2.4附件质量m4 (7)

3.3人孔补强计算 (8)

4附件选择 (11)

4.1人孔选择 (11)

4.2接口管的选择 (11)

4.2.1液氨进料管 (11)

4.2.2液氨出料管 (11)

4.2.3液面计接口管 (11)

4.2.4安全阀接口管 (11)

4.2.5放空阀接口管 (11)

4.2.6排污管 (11)

5参数校核 (12)

5.1筒体轴向应力校核 (12)

5.1.1筒体轴向弯矩计算 (12)

5.1.2筒体轴向应力计算 (12)

5.2筒体和封头切向应力校核 (14)

5.2.1筒体切向应力计算 (14)

5.2.2 封头切向应力计算 (14)

5.3筒体环向应力校核 (14)

5.3.1环向应力计算 (14)

5.3.2环向应力校核 (15)

5.4鞍座有效断面平均压力 (15)

6设计汇总 (17)

7小结 (21)

参考文献 (22)

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并查阅相关书籍完成设计。

液氨作为一种重要的化工原料，在工业上应用广泛。主要用于生产硝酸、尿素和其他化学肥料的原料，国防工业中制造火箭、导弹的推进剂，有机化工产品的氨化原料，冷冻剂等。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。采用钢瓶或槽车灌装，运输过程中应避免受热，严禁烟火。液氨具有腐蚀性，且容易挥发，故化学事故发生率较高。

在工业生产中，为能够进行连续化操作，需要有储存液氨的容器，因此，液氨贮罐的设计与制造不可或缺。本课程设计为设计一台圆筒形卧式液氨贮罐。设计内容主要包括，贮罐材料的选取，设计参数的确定，筒体和封头壁厚的计算及相关校核，鞍座与一些附件的选取和安装。

1设计方案

1.1设计原则

本次课程设计要求综合运用化工设备机械基础知识，根据给定的工艺参数设计一个化工厂中常见的贮存液氨的贮罐。设计以“钢制压力容器”国家标准（GB150）为依据，以安全为前提，综合考虑经济性、实用性、安全可靠性。各项设计参数严格参照行业使用标准或国家标准，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。

1.2材料的选择

本次课程设计要求综合运用化工设备机械基础知识，根据给定的工艺参数设计一个化工厂中常见的贮存本贮罐选用16MnR制作罐体和封头。纯液氨腐蚀性小，贮罐可选用一般钢材，但由于压力较大，故选16MnR这种钢种。16MnR表示平均含碳量为0.16%的容器钢，属于低碳钢，它的塑性好，焊接性和锻造性良好，适宜制造化工容器等焊接件和设备封头等冲压件。

1.3结构的选择

1)封头形式的确定

本液氨储罐的封头选用椭圆形封头。

椭圆封头是由曲率半径连续变化而成的，所以，封头上的应力分布均匀变化。从钢材用量考虑，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；从制造角度考虑，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。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)人孔的选择

人孔是安装或检修人员进入塔器的唯一通道，一般每隔5～10m距离才设置一个人孔。根据储罐是在常温及最高工作压力为1.6MP a的条件下工作，人孔标准应按公称压力为1.6MPa的等级选取，符合要求的有垂直吊盖带颈平焊法兰人孔和水平吊盖带颈平焊法兰人孔。本设计选用水平吊盖人孔，人孔的公称直径选定为450mm，密封压紧面采用C型。

3)法兰形式的选择

法兰与筒体、封头或管段以角焊方式联接的，称为平焊法兰。平焊法兰制造简单，广泛应用，但刚性较差，紧用于压力不高的场合；筒体、封头或管段以对焊方式连接用的法兰，称为对焊法兰或带颈法兰，对焊法兰刚性好且对焊缝的强度高，适用于压力、温度较高的场合。

本设计采用对焊法兰。

4)鞍式支座的选择

支座用来支撑容器的重量、固定容器的位置并使容器在操作中保持稳定。卧式圆筒形容器的支座分为鞍式支座、圈座、腿式支座三类。由于鞍式支座承压能力较好且对筒体产生的局部应力较小，故此设计中选用鞍式支座。

鞍座分为A型（轻型）和B型（重型）两类，每种形式的鞍座又分为固定式支座（F）和滑动式支座（S）两种。由于本设计中贮罐体积较小，故采用A型双鞍座，一个S型，另外一个F型。