化工机械设备基础课程设计13m3液氨贮罐的设计.doc
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1、设计任务书一、设计题目13m3液氨贮罐的设计二、设计任务设计一个容积为13m3液氨贮罐三、设计条件1.最高温度40,氨的饱和蒸汽压为1.55Mpa2.液氨的储量为13m3四、设计步骤1.确定容器的材质根据液氨贮罐的工作压力、工作温度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。故选材料时,主要考虑的强度指标(指s和b)和塑性指标适合的材料有:A3R、20g、16MnR、15MnVR。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343MPa 和392MPa的普通低合金钢,其材料价格与碳素钢差不多
2、,但强度比碳素钢约高30%-60%,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。其中16MnR的机械加工性能、强度和塑性指标都比较好,综合金属的强度、刚度、温度、抗腐蚀能力等方面考虑选用16MnR制作罐体和封头。2. 确定罐体的形状及内径(1)由于此容器为液氨贮存性容器,所以此容器选用罐身为圆筒形,两端均用标准椭圆形封头的卧式容器。 (2)内径的确定根据化工设备机械与基础中的表8-1压力容器的公称直径,由于V=13m3液氨贮罐,试选用Di=1600mm,设罐身的长度为L,则2V 1+V2 L= 26m3V 1标准椭圆形封头的容积查表为0.
3、586 m3V2筒体每米的容积查表为2.017 m3求得L=2.40m.由L/Di=1.5 符合L/Di=2-9 所以次容器的罐身的长度L=2400mm,公称直径Di=1600mm3.罐体壁厚设计 设计壁厚d根据公式计算:40oC温度时,16MnR钢材的许用应力表 钢材厚度n(mm)许用应力t(MPa)屈服极限s(MPa)1617034516361633253660157305负偏差 查表:钢材厚度n(mm)6-78-2526-3032-34负偏差(mm)0.60.80.91.0式中 P-设计压力。本贮罐在夏季最高温度可达40,这时氨的饱和蒸气压为1.55MPa(绝对压力),故取p=1.11.
4、45=1.6 MPa (表压);Di=1600mm;st170MPa(表8-7);f1.O(双面对接焊缝,100探伤,表8-10);C2=1mm 于是:d =+C2=+1=8.6mm取C10.8mm(见表8-11),圆整后取12mm厚的16MnR钢板制作罐体。e=n-Cl- C2=12-1.0-0.8=10.2mm4封头壁厚的设计采用标准椭圆形封头。设计壁厚dd按(8-8)式计算:dd =+C2=+1=8.5mm式中f1.0 (钢板最大宽度为2.0m,该贮罐直径为1.6m,故封头需将钢板并焊后冲压);其它符号如前。 考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量,圆整后取dn12mm厚的16MnR钢板制作封头
5、。校核罐体与封头水压试验强度根据(15-2)式: 式中: PT=1.25p=1.251.62.0Mpae=dn-C=12-1.8=10.2mm ss=345 MPa (表8-7)sT=157.86Mpa 0.9sf=0.91.0345=310.5 Mpa所以sT0.9sf 水压试验符合强度要求。 5鞍座 首先粗略计算鞍座负荷。 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。(1)罐体质量m1 DN=1600mm,dn=12mm的筒节,每米质量为q1=477Kg/m(附表8-24),故 m1=q1L=4772.401144.8
6、(Kg) (2)封头质量m2 DN=1600mm,dn=12mm,直边高度h=25mm的椭圆形封头,其质量为q2=270Kg/m(参考书),故 m2=2q2=2270540 (Kg) (3)充水质量m3 m3=Vg , g-水的密度为1000Kgm3。 V= V封 + V筒 =1.62.40+0.586213.24m3m313240Kg (4)附件质量m4人孔约重200Kg,其它接管的总和按300Kg计,故 m4=500Kg 设备总重量 m=m1+m2+m3+m4=1144.8+540+13240+500=15424Kg15t 每个鞍座只承约受180KN负荷,所以选用轻型带垫板,包角为120的
7、鞍座。即JBT4712-92鞍座 A2400一 FJBT4712-92鞍座 A2400一 S6.人孔的确定 根据贮罐是在常温及最高工作压力为16MPa的条件下工作,人孔标准应按公称压力为1.6MPa的等级选取。从人孔类型系列标准可知,公称压力为1.6MPa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,检修时只须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RF (AG)450-1.6 其中RF指突面密封,指接管与法兰的材料为20R,AG是指用普通石棉橡胶板垫片,450-1.6是指公称直径为
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