完整的压力容器设计(储罐液氨)
液氨储罐
[σ ]t ——钢板在设计温度下的许用应力，MPa；
—焊接接头系数，其值为1；
： 将数值代入公式计算出筒体的计算厚度为
δ
pcDi
2σt
p
2
1.6 3200 170 1 1.6
15.13 mm
由于液氨对金属有一定的腐蚀，取腐蚀裕量C2=2mm，故筒体的设 计厚度为：
由钢板厚度负偏差表查得C1=0.8mm，故名义壁厚为： 圆整后取δn=18mm。
• 有效宽度B
B 2d
B d 2δn 2δnt
二者得出数值，较大的则为有效宽度
有效高度h
外侧高度h1
h1 dδnt
h1 接管实管实际外伸
二者得出数值，较小的则为外侧2 接管实管实际外内伸
二者得出数值，较小的则为内侧高度
• 补强面积 Ae
开孔补强的计算
• 在开孔或安装接管处一般采取相应的补强措施。容器开孔后，在 空附近的局部地区，应力会达到很大的数值。这种局部的应力增 长现象叫做“应力集中”。在应力集中区域的最大应力值，称为 “应力峰值”，通常用σmax表示。
• 引起开孔附近应力集中现象的基本原因是结构的连续性被破坏。 在开孔处，壳体和接管的变形不一致。为了使二者在连接之后的 变形协调一致，连接处便产生了附加内力，主要是附加弯矩。由 此产生的附加弯曲应力，便形成了连接处局部地区的应力集中。
名义厚度为：
δn δd C1 17.09 0.8 17.89 mm
圆整后取δ n=18mm。 查得标准椭圆形封头的直边高度(JB/T4737-95)为 h0=40mm
水压试验
容器制成以后，必须做压力试验或增加气密性试验，其目的是在于检 验容器的宏观强度和有无渗漏现象，即考察容器的密封性，以确保 设备的安全运行。对需要进行焊后热处理的容器，应在全部焊接工 作完成并经热处理之后，才能进行压力试验和气密性试验；对于分 段交货的压力容器，可以分段热处理，在安装工地组装焊接，并对 焊接的环焊缝进行局部热处理之后，再进行压力试验。
20立方米液氨储罐设计说明书
目录课程设计任务书 2 20m³液氨储罐设计 2 课程设计内容 3 液氨物化性质及介绍 31. 设备的工艺计算 31.1 设计储存量 31.2 设备的选型的轮廓尺寸的确定 31.3 设计压力的确定 41.4 设计温度的确定 41.5 压力容器类别的确定 42. 设备的机械设计 52.1 设计条件 52.2 结构设计 62.2.1 材料选择 62.2.2 筒体和封头结构设计 62.2.3 法兰的结构设计 6（1）公称压力确定7（2）法兰类型、密封面形式及垫片材料选择7（3）法兰尺寸72.2.4 人孔、液位计结构设计8（1）人孔设计8（2）液位计的选择92.2.5 支座结构设计10（1）筒体和封头壁厚计算10（2）支座结构尺寸确定122.2.6 焊接接头设计及焊接材料的选取14（1）焊接接头的设计14（2）焊接材料的选取162.3 强度校核162.3.1 计算条件162.3.2 内压圆筒校核172.3.3 封头计算182.3.4 鞍座计算202.3.5 开孔补强计算213. 心得体会224. 参考文献22课程设计任务书20m³液氨储罐设计一、课程设计要求：1.按照国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。
2.设计计算采用手算，要求设计思路设计思路清晰，计算数据准确、可靠。
3.工程图纸要求计算机绘图。
4.独立完成。
二、原始数据设计条件表三、课程设计主要内容1.设备工艺设计2.设备结构设计3.设备强度计算4.技术条件编制5.绘制设备总装配图6.编制设计说明书四、学生应交出的设计文件（论文）：1.设计说明书一份；2.总装配图一张(A1图纸一张)课程设计内容液氨物化性质及介绍液氨，又称为无水氨，是一种无色液体，有强烈刺激性气味。
氨作为一种重要的化工原料，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，具有腐蚀性且容易挥发，所以其化学事故发生率很高。
液氨(无水)储罐设计要点
液氨（无水）储罐设计要点摘要：本文主要介绍了液氨储罐在设计过程中工作压力、设计压力、安全阀整定压力、最高允许工作压力的确定、设备选材原则及相应的技术条件要求等。
简介：液氨，又称为无水氨，呈无色液体状，有强烈刺激性气味。
氨作为一种重要的化工原料，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。
存储液氨的压力容器，主要应用的场合有医院、制冷业、气体生产厂等场合，它可以为这些企业提供存储的载体，在使用过程中安全可靠、降低成本。
1.设计数据：根据客户提供要求，本罐为常温储存液化气体储罐，无保冷措施，介质为无水液氨，最低设计金属温度-9℃，设计使用年限10年，固定卧式安装，设备公称直径DN1400，容积V=5m³。
2.液氨储罐过程设计要点2.1设计压力、温度确定常温储存液化气体的设计压力，应当以规定温度下的工作压力为基础来确定，根据TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》条款3.1.9.3规定，液氨临界温度≥50℃，无保冷措施，以液氨50℃饱和蒸气压设为工作压力，液氨50℃饱和蒸气压Pw=1.93MPa，设计压力确定Pc=（1.05～1.1）Pw ≈2.2MPa。
2.2设备材料选择原则根据液氨介质特性含水量不高于0.2%，且有可能受空气中O₂或CO₂污染，使用温度高于-5℃，属于液氨应力腐蚀环境。
对本设备根据设计压力、温度、介质特性，主体板材选用GB/T713-2017《锅炉和压力容器用钢板》低合金钢Q345R，供货状态正火；根据介质危害程度，最低设计金属温度，本设计选用符合GB/T9948的钢管，材料选择10#钢，供货状态正火；法兰锻件根据压力、介质不允许微量泄漏等特性，依照HG/T20592-2009《钢制管法兰、垫片、紧固件》选择带颈对焊法兰，公称压力等级PN40，材质为16MnⅡ锻件，密封面形式凹凸面。
2.3最高允许工作压力的引入及计算过程根据HG/T20660-2017《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类标准》氨属于中毒危害介质，泄漏时易挥发可燃气体，爆炸极限为16%～25%，属于易爆介质，对于盛装不允许有微量泄漏的压力容器，应进行泄漏试验，该设备选择气密性试验，试验压力等于设计压力，并且试验时，需要将安全附件装配齐全，为了确保泄漏性试验顺利进行，所以引入最高允许工作压力，最高允许工作压力[PMAWP]是根据容器各受压元件有效厚度计算得到的，考虑了该元件承受的所有载荷，取各受压元件承受最高允许工作压力的最小值；综上各压力之间关系：工作压力Pw＜设计压力Pc＜安全阀整定压力Pz＜最高允许工作压力。
液氨储罐
开孔补强的计算
• 在开孔或安装接管处一般采取相应的补强措施。容器开孔后，在 空附近的局部地区，应力会达到很大的数值。这种局部的应力增 长现象叫做“应力集中”。在应力集中区域的最大应力值，称为 “应力峰值”，通常用σmax表示。
• 引起开孔附近应力集中现象的基本原因是结构的连续性被破坏。 在开孔处，壳体和接管的变形不一致。为了使二者在连接之后的 变形协调一致，连接处便产生了附加内力，主要是附加弯矩。由 此产生的附加弯曲应力，便形成了连接处局部地区的应力集中。
封头的选择
根据规定选择标准椭圆形封头 焊接接头设计：容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头基本上都采
用双面焊，所以取焊接接头系数为1(双面焊，全部无损探伤)。 许用应力：制造容器所用的钢板，其在设计温度下许用应力值的大小，
直接决定着容器强度，是主要设计参数之一。在GB 150《钢制压力 容器》中，对钢板、锻件、紧固件均规定了材料的许用应力 。
压力试验一般采用液压试验或气压测试，本次设计我们选用液压测试， 液压试验一般采用水。需要时也可采用不会导致发生危险的其他液 体。实验室液体的温度应低于其闪点或沸点。奥氏体不锈钢制容器 用水进行液压实验后，应将水渍清楚干净。无法清楚干净时，应控 制水中氯离子的含量不超过25mg/L。
水压试验
试验温度：对碳钢、16MnR、15MnRNbR和正火的15MnVR钢制容 器进行液压试验时，液体温度不得低于5℃；对于其他低合金钢 制容器进行液压试验时，液体的温度不得低于15℃。如果由于板 厚等因素造成材料无塑性转变温度升高，则须相应提高试验液体 的温度。
• 有效宽度B
B 2d
B d 2δn 2δnt
二者得出数值，较大的则为有效宽度
有效高度h
压力容器设计说明书(储罐液氨)液态二氧化碳储罐设计
2查阅相关资料，提出可行方案3天
3上机画图6天
4书写说明书5天
5图纸及工艺的检测3天
6答辩2天
指导教师（签字）：
年月日
学院院长（签字）：
年月日
第一章．设计选材及结构
1.设计压力
设计压力：2.16MPa的压力合适。 属于中压容器[5]。
设计温度：为-40℃～40℃条件下工作属于低温容器。
——单个封头的质量：查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.2 EHA椭圆形封头质量，可知，
——充液质量： ，故
——附件质量：人孔质量为300kg，其他接管质量总和估为100kg，即
综上所述，
G=mg=178.721kN,每个鞍座承受的重量为89.361kN
由此查JB4712.1-2007容器支座，选取轻型，焊制为BI,包角为120 ，有垫板的鞍座。查JB4712.1-2007表6得鞍座结构尺寸如下表3：
0.5864
323.4
封头取与筒体相同材料。
第二章． 设计计算
1.筒体壁厚及长度计算
（1）计算压力Pc:
液柱静压力： pa
故液柱静压力可以忽略，即Pc＝P＝2.16× Pa
查 《压力容器材料使用手册-碳钢及合金钢》得16MnDR的密度为7.85t/m3，熔点为1430℃，许用应力 列于下表：
圆筒的计算压力为2.16Mpa,容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，取焊接接头系数为1.00,全部无损探伤。取许用应力为163 Mpa。
g1-2
液位计口
32
38B
140
100
18
4
课程设计液氨储罐设计
网络类：网址
10.参照文件要编序号 11.设计计算阐明书装订成册，装配图作为 附录折叠后装订在计算阐明书后。
28
五. 答辩问题 1.液氨储罐旳机械设计涉及哪些内容？ 2.设计参数中设计压力是怎样拟定旳？ 3.设计参数中焊接接头系数是怎样拟定？ 4.论述液氨旳性质并阐明怎样预防液氨泄 漏。
为便于计算设计压力可取最大操作压力 旳1.10倍。
征表； 罐体和封头旳材料一旦拟定，其设计温度 下旳许用应力可查教材P195-P208 表8-6 -表8-11. 液氨储罐筒体为板卷焊，封头一般选择半 椭圆型封头，根据焊接接头构造和无损探伤 百分比拟定焊接接头系数。
度。
液氨储罐常用玻璃管液面计，玻璃管液面计（HG-5-
227-80）按针形阀旳材料分为碳钢（Ⅰ类）和不锈钢
1Cr18Ni9（Ⅱ类）；按构造型式分为保温型（W型，
用加热蒸汽保温）和不保温型（D型）；按法兰密封
面旳型式分为光滑面（A型，管法兰 HG 5010-58）
和凸面（B型，凹凸面管法兰HG 5012-58）；玻璃管
2
液氨储罐设计 管口表
编号 名称
a1- 液面计 a2 b 人孔
公称直径 编 （mm） 号
e
f
名称 公称直径 （mm）
安全阀
放空管
c 进料管
g 排污管
d 出料管
3
液氨储罐设计: 设计参数
学号≤57旳同学选择序号1-10旳参数，学号尾数与序号 相同即为该同学旳技术特征表中旳设计参数
参数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
按照储罐旳设计压力和设计温度选择各个工艺 接管旳法兰。参见第十章第二节管法兰连接内容。
20M3液氨储罐设计说明书
卧式容器不考虑液柱静压力，故计算压力 ＝p＝2.0 MPa。
筒体设计选用6～16 mm厚度的16MnR，50℃下其许用应力 ＝170 MPa。
计算厚度
式中， ――计算压力，MPa；
――圆筒内直径，mm；
――容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa；
――圆筒的焊接接头
根GB3531，负偏差 ＝0.25系数， ＝1.0。
磁性液位计的特点：1.适用范围广、安装形式多样，适合任何介质的液位、界面的测量；2.集现场指示、远传变送、报警控制开关于一体，功能齐全；3.被测介质与指示结构完全隔离，密封性能好，防泄露，不受高、低温度剧变的影响，不需多组液位计的组合，适应高压、高温、腐蚀条件下的液位测量，可靠性高；4.全过程测量无盲区，双色指示、连续直观、醒目、测量范围大，观察方向可任意改变；5.耐振动性能好，能适应液位波动大的情况下工作；6.结构简单，方便安装，维护费用低。
所以直边高度为25mm，
又根据《EHA椭圆形封头内表面积及容积》查得：DN=1900mm时，总深度H=500mm，内表面积A=4.0624 ，容积V=0.9687
所以，封头设计为EHA1900×11-16MnR JB/T4746-2002
见下图
五 零部件的设计
１．人孔的设置
人孔即检查孔。压力容器开设检查孔目的是为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹，变形，腐蚀等缺陷以及装拆设备的内部零部件，一般设备的公称直径在900mm以下时可根据需要设置适当数量的手孔，超过900mm时应开设人孔。人孔有圆形和长圆两种。人孔大小的设置原则是方便人的进出，因此，圆形人孔的公称直径规定为400～600mm，所以本次设计选择人孔公称直径为500 mm。
六 接管法兰的设计
液氨贮罐的设计及计算
液氨贮罐的设计及计算第一章贮罐筒体与封头的设计一、罐体DN、PN的确定1、罐体DN 的确定液氨贮罐的长径比L/Di一般取3～3.5，本设计取L/Di＝3.2，由V＝(πDi2/4) ·L＝10L/Di＝3.2得：Di =( 40/ 3.2π)1/3 =1.585 m＝ 1585 mm因圆筒的内径已系列化，由Di＝1585 mm可知： DN＝1600 mm2、釜体PN 的确定因操作压力P＝16 Kgf/cm2，由文献 [1]可知：PN＝1.6 MPa二、筒体壁厚的设计1、设计参数的确定p=(1.05-1.1) pw ，p ＝1.1×1.6MPa=1.76MPa，pc＝p＋p∵ p液＜ 5 ％ P ，∴可以忽略p液p c ＝p＝1.76 MPa ， t ＝ 100 ℃，Ф＝1（双面焊，100％无损探伤）， c2＝2 mm（微弱腐蚀）2、筒体壁厚的设计设筒体的壁厚Sn ′＝14 mm，[σ]t＝170MPa ，c1＝0.8 mm由公式Sd ＝pcDi/(2 [σ]tФ-P c)+c 可得：S d ＝1.76×1600/(2×170×1-1.76)＋ 2 ＋0.8＝11.13(mm) 圆整Sn＝12 mm∵Sn ≠ Sn′∴假设Sn＝ 14mm是不合理的. 故筒体壁厚取Sn=12 mm3、刚度条件设计筒体的最小壁厚∵ Di＝1600 mm ＜ 3800 mm ，Smin ＝2 Di /1000且不小于3 mm 另加 C2，∴ Sn＝5.2 mm按强度条件设计的筒体壁厚Sn ＝12 mm ＞Sn＝5.2 mm，满足刚度条件的要求．三、罐体封头壁厚的设计1、设计参数的确定p=(1.05-1.1) pw ，p ＝1.1×1.6MPa=1.76MPa，pc＝p＋p液，∵ p液＜ 5 ％ p ，∴可以忽略p液p c ＝p＝1.76 MPa ， t=40 ℃，Ф＝1（双面焊，100％无损探伤）， c2＝2mm（微弱腐蚀）2、封头的壁厚的设计采用标准椭圆形封头，设封头的壁厚Sn ′＝14 mm，[σ]t＝170 MPa ，c1＝0.8 mm由公式Sd ＝PcDi/(2 [σ]tФ-0.5Pc)+c 可得：Sd＝1.76×1600/(2×170×1-0.5×1. 76)＋ 2 ＋0.8＝11.10 mm 圆整Sn＝12 mm∵S n ≠ S n ′ ∴ 假设S n ＝ 14mm 是不合理的. 故封头的壁厚取S n ＝12 mm3、封头的直边、体积及重量的确定因为是标准椭球形封头，由文献［2］可知：封头的壁厚S n ＝12 mm ，直边高度h ＝40 mm ，由Di ＝1600 mm 、 S n ＝12 mm ，由文献［2］可知：封头的体积V 封＝0.616 m 3 、封头的深度h 1＝400mm封头的重量: 269.2×2=538.4 kg四、筒体的长度设计及重量的确定由V ＝2V 封＋V 筒 可得：V 筒＝10－2×0.616＝8.768 m 3V 筒＝πDi 2L/4＝8.768 m 3 可得：L ＝4363 mm 圆整：L ＝4360 mm筒体的重量: Di ＝1600 mm 、S n ＝12 mm 的筒体1 m 高筒节的重量为0.476(T) ∴ 4.36×0.476=2.08(T)第二章 贮罐的压力试验一、罐体的水压试验1、液压试验压力的确定液压试验的压力：p T =1.25p[σ]/[σ]t 且不小于(p+0.1) MPa ，当［σ]/[σ]t＜1.8时 取其为1 则p T =1.25×1.76×1= 2.2 (MPa)2、 液压试验的强度校核由σmax ＝p T （Di ＋S n －c ）/[2(S n -c)] ＝2.2（1600＋12－2.8）/[2(12-2.8)]＝192.4 (MPa)∵ σmax ＝192.4 (MPa)＜0.9σs Φ＝0.9×345×1＝310.5 MPa ∴ 液压强度足够3、压力表的量程、水温的要求压力表的量程：2p T =2×2.2=4.4 (MPa) 或3.3MPa －8.8MPa ，水温≥15℃ 4、液压试验的操作过程在保持罐体表面干燥的条件下，首先用液体将罐体内的空气排空，再将液体的压力缓慢升至22Kgf/cm 2,保压10-30分钟，然后将压力缓慢降至17.6Kgf/cm 2,保压足够长时间（不低于30分钟），检查所有焊缝和连接部位，若无泄漏和明显的残留变形。
(完整word版)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 (3)3.罐体壁厚设计 (4)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 (9)9.人孔的补强 (10)10.接口管的设计 (11)五、课程设计收获 (12)六、设计符号说明 (12)七、参考资料 (13)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1.55MPa2.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m3）: 204.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/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。
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/表压）所以 /。
液氨储罐设计
(1)罐体质量： 20R和16MnR均按低碳钢密度 7.85kg/cm3计算 (2)封头质量： 查表
• （3）液氨质量ห้องสมุดไป่ตู้3:
– 其中：a——充料系数，取0.7； – v——储罐容积； ρ——液氨的密度,取665kg/m3;
m3 vp
• （4）附件质量m4:
– 人孔约200Kg，其它接管总和按300Kg计， m4=500Kg
• 设计题目： 液氨储罐设计 • 设计任务： 试设计一液氨储罐，完成主体 设备的工艺设计和附属设备的选型设计。包 括筒体、封头、零部件的材料的选择及结构 的设计；设计计算及相关校核；各设计的参 考标准；附图纸。 • 设计压力P=2.2Mpa，最高使用温度50℃， 内径Di=3000㎜，筒体长度（不含封头） L=5900㎜。使用地点：榆林
3 设计计算
• 3.1 筒体壁厚计算
– 先确定所需的各参数 – 计算
2 t pc
pc Di
• 3.2 封头壁厚计算
δn= δ+C1+C2+△
pc Di
– 先确定所需的各参数 t 2 0.5 pc – 计算
• 3.3 压力试验
– 确定压力试验的方法 – 压力试验前的应力校核
4 附件的选择
• 4.1人孔 • 4.2人孔补强 • 4.3接管
– – – – – 液氨进料管 液氨出料管 排污管 安全阀接口管 压力表接口管
• 4.4液面计
• 4.5鞍座
– – – – – – 贮罐总质量：m=m1+m2+m3+m4 式中 : m1-罐体质量； m2-封头质量； m3-液氨质量； m4-附件质量
• • • • • • • • •
液氨储罐设计
4. 鞍座
首先粗略计算鞍座负荷
罐体总质量m=m1+m2+m3+m4 式中：m1—罐体质量；m2—封头质量；m3—液氨质量；m4—附件质 量 ①罐体质量m1 DN=2200mm, δ n=18mm的筒节，L=4500mm，质量q1=1290kg/m 所以m1=q1×L=5805kg ②封头质量m2 DN=2200mm, δ n=18mm ,质变高度h=40mm的标准椭圆形封头质 量m2′=1230kg,所以
4. 鞍座
故贮罐总质量=21968kg 总负荷F=mg/2=107.8kN 每个鞍座只承受107.8kN负荷，根据附录16，可以选用轻型带 垫板，包角为120°的鞍座，即
JB/T4712-92
JB/T4712-92
鞍座A2200-F
鞍座A2200-S
5.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PN＝2．5MPa水平吊盖带颈对焊法兰人孔 (HG21524—95)．人孔公称直径选定为DN＝450mm。采用榫槽面密封 面(TG型)和石棉橡胶板垫片。人孔结构如图6—45所示，人孔各零 件名称、材质及尺寸见表6—19。
接触途径及中毒症状
2．皮肤和眼睛接触 低浓度的氨对眼和潮湿的皮肤能迅速产生刺激作用。潮湿的皮肤 或眼睛接触高浓度的氨气能引起严重的化学烧伤。 皮肤接触可引起严重疼痛和烧伤，并能发生咖啡样着色。被腐蚀 部位呈胶状并发软，可发生深度组织破坏。 高浓度蒸气对眼睛有强刺激性，可引起疼痛和烧伤，导致明显的 炎症并可能发生水肿、上皮组织破坏、角膜混浊和虹膜发炎。轻度病 例一般会缓解，严重病例可能会长期持续，并发生持续性水肿、疤痕 、永久性混浊、眼睛膨出、白内障、眼睑和眼球粘连及失明等并发症 。多次或持续接触氨会导致结膜炎。
10立方米液氨压力容器储罐设计说明书
目录第一章工艺设计1.1任务书*************************************** 1.2储量***************************************** 1.3备的选型及轮廓尺寸***************************第二章机械设计2.1结构设计2.1.1筒体及封头设计材料的选择**********************************筒体壁厚的设计计算**************************封头壁厚的设计计算*************************** 2.1.2接管及接管法兰设计接管尺寸选择*********************************管口表及连接标准*****************************接管法兰的选择 *****************************紧固件的选择 ******************************* 2.1.3人孔的结构设计密封面的选择 ******************************人孔的设计********************************2.1.4 核算开孔补强**************************** 2.1.5支座的设计支座的选择**********************************支座的位置********************************** 2.1.6液面计及安全阀选择2.1.7总体布局2.1.8焊接接头设计2.2强度校核小结课程设计任务书一、绪论1、任务说明设计一个容积为103m的液液氨储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计，然后采用SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。
20立方米液氨储罐设计说明书
目录课程设计任务书 2 20m³液氨储罐设计 2 课程设计容 3 液氨物化性质及介绍 31. 设备的工艺计算 31.1 设计储存量 31.2 设备的选型的轮廓尺寸的确定 31.3 设计压力的确定 41.4 设计温度的确定 41.5 压力容器类别的确定 42. 设备的机械设计 52.1 设计条件 52.2 结构设计 62.2.1 材料选择 62.2.2 筒体和封头结构设计 62.2.3 法兰的结构设计 6（1）公称压力确定 7（2）法兰类型、密封面形式及垫片材料选择 7（3）法兰尺寸 72.2.4 人孔、液位计结构设计 8（1）人孔设计 8（2）液位计的选择 92.2.5 支座结构设计 10（1）筒体和封头壁厚计算 10（2）支座结构尺寸确定 122.2.6 焊接接头设计及焊接材料的选取 14（1）焊接接头的设计 14（2）焊接材料的选取 162.3 强度校核 162.3.1 计算条件 162.3.2 压圆筒校核 172.3.3 封头计算 182.3.4 鞍座计算 202.3.5 开孔补强计算 213. 心得体会 224. 参考文献 22课程设计任务书20m³液氨储罐设计一、课程设计要求：1.按照国家最新压力容器标准、规进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。
2.设计计算采用手算，要求设计思路设计思路清晰，计算数据准确、可靠。
3.工程图纸要求计算机绘图。
4.独立完成。
二、原始数据设计条件表三、课程设计主要容1.设备工艺设计2.设备结构设计3.设备强度计算4.技术条件编制5.绘制设备总装配图6.编制设计说明书四、学生应交出的设计文件（论文）：1.设计说明书一份；2.总装配图一 (A1图纸一)课程设计容液氨物化性质及介绍液氨，又称为无水氨，是一种无色液体，有强烈刺激性气味。
氨作为一种重要的化工原料，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，具有腐蚀性且容易挥发，所以其化学事故发生率很高。
液氨储罐的设计说明书
课程设计题目液氨储罐的设计院 (系) 化学与化工学院专业过程装备与控制工程学号0806250118姓名杨律化指导老师范晓勇目录附：课程设计任务书一序言（一）设计任务（二）设计思想（三）设计特点二材料及构件的选择（一）材料的选择（二）构件的选择三设计计算内容（一）封头的设计（二）计算压力P的确定c（三）名义厚度的初步确定（四）容器的压力实验（五）人孔的设置（六）容器载荷的计算（七）支座的设计确定（八）各物料进出管位置的确定及其标准的选择（九）液位计的设计（十）焊接接头设计四设计小结五储罐总装配示意图六参考资料附：课程设计任务书一序言：（一）设计任务：设计液氨储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，绘制总装配图和零件图，并编写设计说明书。
（二）设计思想：综合运用所学的化工容器设计的基础课程知识，本着认真负责的态度，对储罐进行设计。
在设计过程中综合考虑了经济性，实用性，安全可靠性。
（三）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件大都有标准，设计时可直接选用。
本设计书主要介绍了液氨储罐的筒体，封头的设计计算，低压通用零件的选用。
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，合理的进行设计。
二材料及构件的选择：（一）材料的选择：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，又称为无水氨，是一种无色液体，有强烈的刺激性气味，液氨在工业上应用广泛，而且具有腐蚀性，且容易挥发，采用钢瓶和槽车装运。
纯液氨腐蚀性小，储罐可选用一般钢材，但由于压力较大，可以考虑20R，16MnR这两种钢材。
如果纯粹从技术角度看，可用20R类的低碳钢板，16MnR钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板较为经济，所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头的材料。
液氨储罐设计参考图
制 图 描 图 年 月 比例 １∶３０ 第 １张 共 １张
法兰 SO50-1.6 RF 进料接管φ57×3.5 L=400 补强圈φ760/φ484 δ=20 人孔 RF Ⅱ（A·G）450-1.6 ） 罐体 DN2600×16 L=4800 封头 DN2600×16 h=40
16MnR
1
2.27
9
GB8163-87
10
1
1.85
8
JB/T4736-95
16MnR 组合件 16MnR 16MnR
22 21
GB8163-87 HB20592-95
出料接管φ38×3.5 L=200 法兰 SO 32-1.6 RF
10 16MnR
1 1
0.5 1.6
20
HB20592-95
法兰内径φ35 其它尺寸按 SO32-1.6
16MnR
1
1.86
19
GB8163-87
压料接管φ25×3 L=2750 法兰 SO20-1.6 RF 排污接管φ57×3.5 L=210 法兰 SO50-1.6 RF
HB20592-95
法兰 SO25-1.6 RF 放空管接管φ32×3.5 L=210 法兰 SO25-1.6 RF 安全阀接管φ32×3.5 L=210
16MnR
1
1.12
3.5MPa液氨贮罐压力容器设计
化学工程与工艺（卓越计划）专业化工设备机械基础课程设计设计题目液氨贮罐的机械设计姓名学院专业班级学号指导教师设计日期评定成绩：评阅人：二〇二五年十二月二十一日目录课程设计任务书 (1)第一章前言 (3)第二章主要内容 (6)2.1选择符合要求的材料 (6)2.2确定设计参数 (7)2.3罐体壁厚设计 (7)2.4封头壁厚设计 (8)2.5校核水压实验强度 (9)2.5.1罐体水压实验强度 (9)2.5.1封头水压实验强度 (10)2.6应力的计算 (10)2.6.1罐体应力的计算 (10)2.6.2封头应力及应力分布计算 (11)2.7鞍座的设计 (13)2.8人孔的设计 (15)2.9人孔的补强 (16)2.9.1补强圈的设计 (16)2.9.2补强圈的强度验算 (16)2.10接管口的设计 (17)2.11设备装配图及有关明细表 (17)第三章心得体会 (19)参考文献 (23)图纸 (24)课程设计任务书23卓越班化工设备机械基础课程设计－设计任务书设计题目：液氨贮罐的机械设计一、设计时间：2025年12月6日～2025年12月17日二、设计条件：1.按夏季最高温度50℃考虑2.贮罐筒体为圆柱形，封头为标准椭圆封头3.容器设计压力P c （单位MPa ）：1-10序号：2.5MPa11-20序号：3.5MPa>20序号：4MPa注：序号为学生名单中第一列，以下相同。
4.贮罐内直径i D （单位mm ）：1-15号：()[]10011000⨯-+=序号i D >15号：()[]100161000⨯-+=序号i D 5.不包括封头的罐体长度L （单位mm ）：序号1-56-1011-1516-2021-25>25L220028003200240030003400三、设计内容：1.选择符合要求的材料2.确定设计参数3.罐体壁厚设计4.封头壁厚设计5.校核水压实验强度5.1罐体水压实验强度5.2封头水压实验强度6.应力的计算6.1罐体应力的计算6.2封头应力及应力分布的计算7.鞍座的设计8.人孔的设计9.人孔的补强9.1补强圈的设计10.接口管的设计11.设备装配图及有关明细表四、设计成果提交形式及时间：1.提交设计说明书的电子档、打印纸质档；提交CAD图纸（A2图纸）电子档、打印纸质档；2.提交时间：2025年12月21日下午2：00；3.务必严格按照化工系规范排版、撰写。
液氨储罐设计
D2 D1
760 484
故补强圈取30mm厚。
6．接口管
(1)液氨进料管： 用f57×5mm无缝钢管 (强度验算略)。一端切成45°。 配用具有突面密封的平焊管法兰， 法兰标记： HG20592 法兰SO50-2.5 RF 16MnR。 设计压力<=2.5MPa,接管公称直径 <= 89mm，且壁厚>=5mm,不用 补强。
4.人孔
常温及最高工作压力2.1MPa，按 公称压力2.5MPa的等级选取。 考虑人孔盖直径较大较重，水平 吊盖人孔。
人孔标记： HG21523-95 人孔RF Ⅳ（A· G）450-2.5 RF指突面密封，Ⅳ指接管与法兰 的材料为20R， A· G是指用普通石棉橡胶板垫片， 450-2.5是指公称直径为450mm、 公称压力为2.5 MPa。
本贮罐技术要求
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＝1.0) 3．焊接采用电弧焊，焊条型号为 E4303
本贮罐技术要求
4．壳体焊缝应进行无损探伤检查， 探伤长度为100％ 5．设备制造完毕后，以2.6MPa表压 进行水压试验 6．管口方位按接管表
(5)放空管接管
用f32×3.5mm无缝钢管， 法兰 HG20592 法兰SO25-2.5RF 16MnR。
(6)安全阀接管
安全阀接管尺寸由安全阀泄放量决 定。 本贮罐选用f32×2.5mm的无缝钢管， 法兰为 HG20592 法兰 SO25-2.5 RF 16MnR。
7．设备总装配图
附有贮罐的总装配图，技术特性表， 接管表，各零部件的名称、规格、 尺寸、材料等见明细表。
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武汉工程大学课程设计题目：液氨储罐设计院系：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：姓名：指导教师：完成日期：2010年12月25日设计任务书设计题目：液氨储罐设计设计任务：试设计一液氨储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计。
包括筒体、封头、零部件的材料的选择及结构的设计；罐的制造施工及焊接形式等；设计计算及相关校核；各设计的参考标准；附CAD图。
已知工艺参数如下：最高使用温度：T=50℃；公称直径：DN=3000㎜；筒体长度（不含封头）：Lo=5900㎜。
任务下达时间：2010年11月19日完成截止时间：2010年12月30日目录设计任务书1 前言 (1)2 设计选材及结构 (2)2.1 工艺参数的设定 (2)2.1.1设计压力 (2)2.1.2筒体的选材及结构 (2)2.1.3封头的结构及选材 (2)3 设计计算 (4)3.1 筒体壁厚计算 (4)3.2封头壁厚计算 (4)3.3压力试验 (5)4 附件的选择 (6)4.1人孔的选择 (6)4.2人孔补强的计算 (7)4.3进出料接管的选择 (9)4.4液面计的设计 (10)4.5安全阀的选择 (10)4.6排污管的选择 (10)4.7 鞍座的选择 (11)4.7.1鞍座结构和材料的选取 (11)4.7.2容器载荷计算 (12)4.7.3鞍座选取标准 (12)4.7.4鞍座强度校核 (13)5 容器焊缝标准 (14)5.1压力容器焊接结构设计要求 (14)5.2筒体与椭圆封头的焊接接头 (14)5.3管法兰与接管的焊接接头 (14)5.4接管与壳体的焊接接头 (14)6 筒体和封头的校核计算 (16)6.1 筒体轴向应力校核 (16)6.1.1由弯矩引起的轴向应力 (16)6.1.2 由设计压力引起的轴向应力 (17)6.1.3 轴向应力组合与校核 (17)6.2筒体和封头切向应力校核 (18)7 总结 (19)参考文献 (20)1 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。
本设计的液料为液氨，它是一种无色液体。
氨作为一种重要的化工原料，应用广泛。
分子式NH3，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℃)。
蒸汽与空气混合物爆炸极限16～25%(最易引燃浓度17%)。
氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。
水溶液呈碱性。
液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。
遇热、明火,难以点燃而危险性较低; 但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。
设计基本思路：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。
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。
2 设计选材及结构2.1 工艺参数的设定2.1.1设计压力根据《化学化工物性数据手册》查得50℃蒸汽压为2032.5kpa，可以判断设计的容器为储存内压压力容器，按《压力容器安全技术监察规程》规定，盛装液化气体无保冷设施的压力容器，其设计压力应不低于液化气50℃时的饱和蒸汽压力，可取液氨容器的设计压力为2.16 Mpa，属于中压容器。
而且查得当容器上装有安全阀时，取1.05～1.3倍的最高工作压力作为设计压力；所以取2.16 Mpa的压力合适。
papa<≤6.0MM10p属于中压容器[5]。
设计温度为50摄氏度，在-20～200℃条件下工作属于常温容器。
2.1.2筒体的选材及结构根据液氨的物性选择罐体材料，碳钢对液氨有良好的耐蚀性腐蚀率在0.1㎜/年以下，且又属于中压储罐，可以考虑20R和16MnR这两种钢材。
如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板，16MnR钢板的价格虽比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。
钢板标准号为GB6654-1996。
筒体结构设计为圆筒形。
因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能力较好，这类容器应用最广[1，5]。
2.1.3封头的结构及选材封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。
椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。
它吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。
查椭圆形封头标准（JB/T4737-95）表2.1 椭圆封头标准公称直径DN 曲面高度h1 直边高度h2 内表面积Fi/m2 容积V/m3 3000 750 50 10.2 3.89封头取与筒体相同材料[1,5]。
3 设计计算3.1 筒体壁厚计算查 《压力容器材料使用手册-碳钢及合金钢》得16MnR 的密度为7.85t/m 3，熔点为1430℃，许用应力[]tσ列于下表：表3.1 16MnR 许用应力钢号板厚/㎜在下列温度（℃）下的许用应力/ Mpa≤20100 150 200 250 300 16MnR6～16 170 170 170 170 156 144 16～3616316316315914713436～60 157 157 157 150 138 125 >60～100153153150141128116圆筒的计算压力为2.16 Mpa,容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，取焊接接头系数为1.00,全部无损探伤。
取许用应力为163 Mpa 。
壁厚：[]1.0206.121163230006.122D =-⨯⨯⨯=-=cti c p p φσδ㎜ （3.1）钢板厚度负偏差0.8C 1=,查材料腐蚀手册得50℃下液氨对钢板的腐蚀速率小于0.05㎜/年，所以双面腐蚀取腐蚀裕量2C 2=㎜。
所以设计厚度为：81.2212=++=C C d δδ㎜圆整后取名义厚度24㎜。
3.2 封头壁厚计算标准椭圆形封头a:b=2:1封头计算公式 ：[]ctic p p 5.02D -=φσδ （3.2）可见封头厚度近似等于筒体厚度，则取同样厚度。
因为封头壁厚≥20㎜则标准椭圆形封头的直边高度50h 0=㎜[1,4].3.3 压力试验水压试验，液体的温度不得低于5℃；试验方法：试验时容器顶部应设排气口，充液时应将容器内的空气排尽，试验过程中，应保持容器外表面的干燥。
试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后，保压时间一般不少于30min 。
然后将压力降至规定试验压力的80%，并保持足够长的时间以便对所有焊接接头和连接部位进行检查。
如有渗漏，修补后重新试验。
水压试验时的压力[][]Mpa pt7.216.225.125.1p T =⨯==σσ (3.3)水压试验的应力校核： 水压试验时的应力()()[]()44.177124212430007.22D T T =-⨯-+⨯=+=e e i p δδσMpa (3.4)水压试验时的许用应力为Mpa s 5.29232500.19.09.0=⨯⨯=φσS T 0.9φσσ＜故筒体满足水压试验时的强度要求[1]。
4 附件选择4.1人孔选择人孔的作用：为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷。
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。
人孔标准HG21524-95规定PN≥1.0Mpa时只能用带颈平焊法兰人孔或带颈对焊法兰人孔。
容器上开设人孔规定当Di>1000时至少设一个人孔，压力容器上的开孔最好是圆形的，人孔公称直径最小尺寸为φ400㎜。
综合考虑选择水平吊盖带颈对焊法兰人孔（HG21524-95）,公称压力PN2.5、公称直径DN450、H1=320、RF型密封面、采用Ⅵ类20R材料、垫片采用外环材料为低碳钢、金属带为0Cr19Ni9、非金属带为柔性石墨、C型缠绕垫。
标记为：人孔RFⅥ（W·C-1220）450-2.5HG21524-95总质量为256kg.法兰标准号为HGJ50～53-91,垫片标准号为HGJ69～72-91,法兰盖标准HGJ61～65-91材料为20R，螺柱螺母标准HGJ75-91螺柱材料40Cr螺母材料45，吊环转臂和材料Q235-A·F,垫圈标准为GB95-85材料100HV,螺母标准GB41-86，吊钩和环材料Q235-A·F，无缝钢管材料为20，支承板材料为20R[2,3,5]。
尺寸表如下表4.1 人孔标准尺寸表密封面型式PN/MpaDN dw×s d D D1 H1 H2总质量kg突面 2.5 450 480×12 450 670 600 320 214 2564.2 人孔补强的计算开孔补强结构：压力容器开孔补强常用的形式可分为补强圈补强、厚壁管补强、整体锻件补强三种。
补强圈补强是使用最为广泛的结构形式，它具有结构简单、制造方便、原材料易解决、安全、可靠等优点。
在一般用途、条件不苛刻的条件下，可采用补强圈补强形式。
但必须满足规定的条件。
压力容器开孔补强的计算方法有多种，为了计算方便，采用等面积补强法，即壳体截面因开孔被削弱的承载面积，必须由补强材料予以等面积的补偿。
当补强材料与被削弱壳体的材料相同时，则补强面积等于削弱的面积。