化工机械设计论文

卧式贮罐的设计

设计一个卧式储罐，准备盛装密度小于

2000Kg/m3的易挥发物

料，材质为16MnR ，该物料有一定毒性。罐体长度（不包括封头）L ＝1524 mm ，设计温度为20摄氏度，要求根据尺寸选手孔或人孔，并安装安全阀或防暴膜。具体参数如下： P w ＝11.3 MP a D i ＝700mm ⒈罐体壁厚的设计

壁厚δ根据式（4－5）计算：

δ=

2[σ]φ-C i

t C

P D P

取Pc=Pw*1.3=1.3×11.3=14.69MP a ,设计温度为20℃，D i ＝700 mm ，163]σ[=t MP a ，325σ=s MP a （附表9－1），φ＝1.0（双面焊对接接头，100％无损检测）,(表4－8)。

取C 2＝2 mm 。于是 03.3369

.140.11632700

69.14=-⨯⨯⨯=

δ mm

名义厚度圆整值圆整值圆整值+=++==++=5.3225.23.30C n δδ 圆整后取mm n 36=δ

确定选用mm n 36=δ厚的16MnR 钢板制作罐体。 ⒉封头厚度设计

采用标准椭圆形封头

① 计算封头厚度

标准椭圆形封头的计算公式 []mm p D p c

t

i c 07.3269.145.00.11632700

69.145.02=⨯-⨯⨯⨯=-=

φσδ

0.1=φ（钢板最大宽度为3 m ，该贮罐直径为0.7 m,故封头采用整板冲压）。

名义厚度圆整值圆整值圆整值+=++==++=32.3425.207.32C n δδ 圆整后mm n 36=δ。

确定选用mm n 36=δ厚的16MnR 钢板制作封头。

②校核罐体与封头水压试验强度 ()

s e

e i T D p φσδδσ9.02T ≤+=

式中 a T MP p p 36.1869.1425.125.1=⨯== mm C n e 75.3325.236=-=-=δδ

a s MP 345=σ

则 ()a T MP 0.20075

.33275.3370036.18=⨯+⨯=

σ

而 a s MP 5.3103450.19.09.0=⨯⨯=φσ 因为s T 9.0φσσ<，所以水压试验强度足够。 3 鞍座

首先粗略计算鞍座负荷。 贮罐总质量

4321m m m m m +++=

式中 1m ——罐体质量； 2m ——封头质量； 3m ——物料质量； 4m ——附件质量。

⑴罐体质量1m

DN ＝700 mm ，δn ＝36mm ，L=1524 mm ，37900/kg m ρ=的节筒（《化工设备机械基础》，第六版，大连理工大学出版社，295页）

所以1i n m D L πδρ==3.14×0.7×1.524×0.036×7900=952.67kg

（2） 封头质量m 2曲面高度h 1=175mm,直边高度h 2=40mm(《钢制压力容器设计》，5页)。

m 2=34×3.14×[(δn +2i D )3－(2

i D )3]ρ=34

×3.14×[(0.036+0.35)3－0.353]

×7900

=484.13kg ⑶物料质量m 3

m 3＝ϕVρ

其中，装量系数取0.9，（《压力容器安全技术监察规程》规定：介质为液化气体的固定式压力容器，装量系数一般取0.9）。

V 筒＝πD i 2L ／4=3.14×0.7×0.7×1.524/4=0.5862m 3

()筒筒曲直筒V h D h D V V V V V i i i +⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛+⨯=+=+=1222)2(344222ππ

3

227642.05539.0175.0)27.0(14.3344040.07.014.32m =+⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯+⨯⨯⨯= ∴3m ＝φV ρ=0.9⨯0.7642⨯2000＝1375.56kg

⑷附件质量4m

人孔质量约200kg ，其他接管等质量总和按300kg 计。于是4m =500kg ，

m =1m +2m +3m +4m =952.67+484.13+1375.56+500=3312.36kg

KN mg F 11.162

81

.936.33122=⨯==

每个鞍座只承受KN 11.16负荷，根据《化工设备机械基础》第六版，大连

理工个大学出版社，357页，可以选用重型带垫板包角为120°的鞍座。

即JB/T4712－92 鞍座BI700－F

JB/T4712－92 鞍座BI700－S

⒋人孔

根据贮罐的设计温度，最高工作压力，材质，介质及使用要求等条件，选用公称压力为6.3MPa的水平吊盖带颈对焊法兰人孔（HG21524-95），人孔公称直径选定为420mm。采用榫槽面密封面（TG型）和石棉橡胶板垫片。人孔结构如图。人孔各零件名称，材质及尺寸见表。该水平吊盖带颈对焊法兰人孔的标记为

人孔 TG Ⅷ(A·G) 400－6.3 HG21524－95

⒌人孔补强：

人孔开孔补强采用补强圈结构，材质为16MnR ，根据JB/T 4736-2002，确定补强圈内径1D ＝426mm ，外径2D ＝560mm ，补强圈厚度为10mm 。

6接管

本贮罐设有以下接管。 1)

液体进料管：

采用φ32mm ⨯3.5mm 无缝钢管。管的一端切成045，伸入贮罐内少许。配用凹凸面带颈对焊法兰：HG20592 法兰IF25-6.3 RF 16Mn

因为该接管为φ32mm ⨯3.5mm ，厚度小于5mm ，故该接管开孔需要补强。 2)

液氨出料管：

采用可拆的压出管φ18mm ⨯3mm ，将它套入罐体的固定接口管φ25mm ⨯3mm 内，并用一非标准法兰固定在接口管法兰上。

罐体的接口法兰采用“HG20592 法兰IF20-6.3 RF 16Mn ” ，与该法兰相配并焊接在压出管的法兰上，其连接尺寸和厚度与法兰“HG20592 法兰IF20-6.3 RF 16Mn ”相同，但其内径为25mm 。

液氨压出管的端部法兰（与氨输出管相连）采用“HG20592 法兰IF15-6.3 RF 16Mn ”。液氨出料管也不必补强。 3)

排污管：

贮罐右端最底部安设一个排污管，管子的规格是φ32mm ⨯3.5mm ，管端装有一与截止阀J41W -16相配的管法兰：“HG20592 法兰IF25-6.3 RF 16Mn ”。 4) 液面计接管：本贮罐采用透光式玻璃板液面计。

5)

放空管接管：采用φ32mm ⨯3.5mm 无缝钢管，管法兰为“HG20592 法兰

IF25-6.3 RF 16Mn ”

7.设备总装置图见附图 JB/T4712－92 鞍座A1300－S

8、结束语