1、過程裝備基礎課程設計：計算說明書SPECIFICATION學院：化學化工學院專業(yè)班級：姓名：目 錄一、設計條件表 - 1二、管口表 - 1三、封頭設計 - 1四、筒體長度確定 - 2五、設備的設計計算 - 2六、開孔及開孔補強-3七、臥式容器應力校核 - 5八、零部件設計 - 51、支座設計 -5、人孔其法蘭設計-73、液氨入口接管與其法蘭設計 - 74、液氨出口接管及其法蘭設計-75、氣氨出口接管及其法蘭設計- 76、安全閥接口管及其法蘭設計 - 77、壓力表接管及其法蘭設計- 78、放空口接管及其法蘭設- 89、排污管及其法蘭設計-810、液位計及其法蘭的選擇- 8九、焊接接頭設計 -9參

2、考資料 -1150 液氨儲罐設計計算說明書一、設計條件表序號項目數(shù)值單位備注名稱液氨儲罐用途液氨儲存最高工作壓力1.952MPa由介質(zhì)溫度確定工作溫度-2048公稱容積（）50m36裝量系數(shù)0.857工作介質(zhì)液氨8使用地點太原市（室外）二、管口表符號ITEM公稱尺寸N.SIZE公稱壓力PN連接標準CONNECT.STD法蘭型式TYPE密封面形式FACING用途或名稱SERVICE設備中心線至法欄面距離/mma402.5HG20594-97帶頸對焊FM液氨進口管b402.5HG20594-97帶頸對焊FM出口管c252.5HG20594-97帶頸對焊FM放空口d802.5HG20594-97帶頸

3、對焊FM安全閥e6002.5HG20594-97帶頸對焊FM人孔f322.5HG20594-97帶頸對焊FM排污口g402.5HG20594-97帶頸對焊FM液氨出口h252.5HG20594-97帶頸對焊FM壓力表接口I1-2202.5HG20594-97帶頸對焊FM液面計三、封頭設計1、選用標準橢圓形封頭2、確定EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積及容積 （1）確定封頭的大概直徑因為： =50，筒體長為L:Di3設：L=3Di則：， 于是 （2）選取EHA橢圓形封頭的直徑將圓筒直徑圓整為,得，則m3解得，將其圓整為。誤差為： 誤差很小，可忽略。選取的橢圓形封頭為：公稱直徑DN/mm總深度H/mm內(nèi)表面

4、積A/m2容積封頭/m327007158.24152.8055表1 四、筒體長度確定1、筒體長度確定 DN2700mm，取L8100mm2、臥式容器內(nèi)部總長確定 由表知封頭深度H715mm 容器內(nèi)部總長2H+L=8100+7152=9530mm3、直邊段長度的確定 封頭為標準橢圓形封頭，則DN2000mm 直邊段長度為=40mm五、設備的設計計算溫度 -20204050飽和蒸汽壓Bar1.938.6115.2019.25飽和液密度kg/L0.66500.61030.57950.5663表2液氨物理性質(zhì)材料的選用條件=1.970Mpa 1.6Mpapc1.6Mpa容器壁及封頭壁采用 Q345R鋼

5、板負偏差C1=0.3mm腐蝕裕量 C2=2mm查尋鋼板需用應力表鋼號鋼板標準使用狀態(tài)厚度/mm常用強度指標在下列溫度()下的許用應力/MPAbs20100150200250Q345RGB 6654熱扎或正火16mm于是設16mm，則t=163MPa, st=325MPa,取腐蝕余量C2=2mm,查表得負偏差C1=0.3mm，d =+ C2=16.4+2=18.4 mmn=d+ C1=18.4+0.3=18.7mm于是取n為20mm,則有效厚度e=n- C2 -C1=20-2-0.3=17.7mm，壓力試驗采用水壓試驗：忽略液柱壓力，PT=1.25Pc/t=1.25Pc=1.251.970=2.

6、44MPa，0.9st =0.91345=310.5MPaT1.5 R筒體e =231.87mm（3）開孔的直徑不另行補強的最大開口的最大直徑根據(jù)GB 150-1998 規(guī)定1）設計壓力小于等于2.5Mpa2）兩開孔之間距離2(DN1+DN2)3）接管公稱外徑小于等于98mm4）滿足接管公稱外徑253238454857657689最小壁厚3.54.05.06.0 表4 所以液位計接口、放氣管、安全閥接口、排污管、液化石油氣進口管、液化石油氣出口管、壓力表接口、氣相管，根據(jù)要求不另行補強（4）人孔補強1）Q345R鋼材標準拉強b=510 Mpa540Mpa2) 筒體壁n=2038mm采用補強圈局

7、部補強。1所需的補強面積為A=d+2et(1-f) 其中：開孔直徑d=630mm, 圓筒計算厚度=15.7mm, 接管有效厚度et =12mm, f=t接管/殼體=163/163=1， A=630*15.7=9891mm22有效補強范圍內(nèi)的補強面積Ae 有效補強范圍的寬度B=max2d,d+2(n+nt) 2d=2*630=1260mm, d+2(n+nt)=630+2*(20+15)=700mm, B=1260mm3有效補強范圍內(nèi)的高度 外側(cè)高度h1=97mm 內(nèi)側(cè)高度h2=0mm 4殼體有效厚度減去計算范圍之外的多余面積 A1=(B-d)(e-)-2et(e-)(1-f)=1260mm2

8、接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積 A2=2h1(et-t)f+2h2(et-C2)f =388mm2 焊縫金屬面積： D類接頭 K=0.7e A3=1/2K2=77mm2 Ae=A1+A2+A3=1725mm2 AeA 需要另外補強 其補強面積為A4A-Ae=8166mm2,補強厚度為e1.5n=30mm,取30mm 標記為 DN600*30-D-Q345R七、臥式容器應力校核對進行封頭折算后的容器可看作受均布載荷作用，查表得鋼材密度7850kg/m3,橢圓形封頭n20mm,A8.2415m2,則因為液氨900mm，需要開設人孔，取其DN=600mm；又筒體長度8100mm6000mm，

9、所以要開兩個人孔。取左人孔中心線距左焊縫900mm231.87mm，右人孔中心線距右焊縫900mm人孔采用帶頸對焊法蘭法蘭密封面形式為突面（RF）材料 Pc=1.970MPa2.5MPa,工作溫度-2048，可使用型材料16MnDR緊固螺栓：因六角螺栓 公稱壓力1.6MPa16MPa 高溫，所以不采用全螺紋螺柱； 使用等長雙頭螺柱s-35CML，尺寸如表型式型式代號材料材料代號螺柱代號等長雙頭螺柱s35CrMoA35CMLs-35CML 表6 標記為HG20613 雙頭螺柱 M36*3*195 35CrMoA HG20613 螺母 M36 30CrMo法蘭 HG20595 16MnD墊片 Pc

10、=1.970MPa2.5MPa,工作溫度-2048 使用非金屬平墊片，材質(zhì)選石棉橡膠板，密封面選凹凸面 標記為HG20606 墊片 FM 600-2.5 NM-XB350法蘭蓋 A型 HG20601 16MnDR把手和軸銷 Q235-AF銷 GB/T 91 Q215墊圈 GB/T 墊圈30 100HV蓋軸耳和法蘭軸耳 Q235-AF接口類型 Pc=1.970MPa2.5MPa,工作溫度-2048，液氨 低壓，常溫，有毒， 可使用D類接頭人孔選用DN=600mm的鋼管 綜上所述，人孔設計為： HG/21518-2005 人孔 RF s-35CML (NM-NR) A 600-2.5 H1=290

11、mm3、液氨入口管與法蘭設計液氨入口管中心線與左人孔中心線間的距離b11340mm，取之為1500mm由設計要求得，入口管DN=40mm,取管伸出筒外長度300mm。管子在筒體內(nèi)的長度為1700+20=1720mm,其鋼管數(shù)據(jù)如下表：公稱通徑外徑壁厚重量40mm45mm6mm10.72kg表7液氨為中度危害液體，且設計壓力為1.952Pa,取等級壓力2.5MPa,所以選用帶頸對焊法蘭 WN ,密封面型式：凹面 FM，壓力等級：PN=2.5MPaHG 20594 法蘭 WN40-2.5 FM 20 2.37kg4、液氨出口接管及其法蘭設計根據(jù)設計要求得：液氨出口接管選用的公稱通經(jīng)DN為40mm液

12、氨出口接管與液氨入口管中心線的距離為300mm液氨出口接管的外伸為300mm，管子在筒體內(nèi)的長度為2400+20=2420mm,液氨出口接管的PN為2.5MPa選用的材料為20型號的鋼管法蘭設計與液氨入口接管法蘭設計相同5、氣氨出口接管及其法蘭設計根據(jù)設計要求得：選用的公稱通經(jīng)為DN40mm氣氨出口接管距液氨出口接管中心線間的距離為300mm氣氨出口接管伸出筒體長度為300mm，管口與筒體內(nèi)表面平齊氣氨出口接管的等級壓力為2.5MPa選用的材料仍為20鋼查表可得：公稱通經(jīng)外徑壁厚重量404541.136表8法蘭設計與液氨入口接管法蘭的設計相同6、安全閥接口管及其法蘭設計安全閥接口管設計要求的公

13、稱通徑為80mm,其中心線距氣氨出口接管中心線間的距離為300mm, 安全閥接口管伸出筒體外300mm, 管口與筒體內(nèi)表面平齊，取等級壓力2.5MPa,選用20鋼管為其材料，查表得鋼管數(shù)據(jù)：公稱通徑DN(mm)外徑(mm)壁厚(mm)重量(kg)808963.49表9法蘭設計為：HG20592 法蘭 80-4.0 FM 20 4.22kg7、壓力表接管及其法蘭設計有實際要求得：壓力表接管選用的公稱通經(jīng)為DN25，壓力表接管與安全閥接口管中心線間的距離為300mm，壓力表管伸出筒體長度為300mm，管口與筒體內(nèi)表面平齊，壓力表的材料選用等級壓力為2.5MPa20號鋼管 ，查表得：公稱通經(jīng)DN/m

14、m外徑/mm壁厚/mm重量/kg25323.50.60表10法蘭設計為： HG 20592 法蘭 WN 25-2.5 FM 20 1.26k8、放空口接管及其法蘭設計有實際要求得：放空口接管選用的公稱通經(jīng)為DN25放空口接管與壓力表接管中心線間的距離為2100mm放空管伸出筒體外120mm，管口與筒體內(nèi)表面平齊，放空口的材料選用等級壓力為2.5MPa20鋼管 查表得：公稱通經(jīng)DN/mm外徑/mm壁厚/mm重量/kg25323.50.372表11法蘭設計為： HG 20592 法蘭 WN 25-2.5 FM 20 1.26k9、排污管及其法蘭設計：排污管設計要求的公稱通徑為32mm排污管中心線距

15、放空口接管中心線間的距離為600mm 排污管伸出筒體外120mm，管口與筒體內(nèi)表面平齊排污管取等級壓力2.5MPa,選用20鋼管為其材料查表得鋼管數(shù)據(jù)為：公稱通徑DN外徑壁厚重量（kg）32 mm38 mm3.5 mm0.88表12法蘭設計： HG 20592 法蘭 WN 32-2.5 FM 20 2.05kg10、液位計及其法蘭的選擇 磁性液位計HG/T 21584的使用條件為 實際條件為 PN=1.616MPa Pc=1.970MPa2.5MPa-40300 工作溫度-2048液體密度大于等于0.45g/cm3 液氨密度大于0.5663kg/L粘度小于150MPa*s 粘度小于150MPa

16、*s液位計選用磁性液位計HG/T 21584，液位計選用的PN=2.5MPa，液位計選用的公稱直徑為20mm,液位計必須安裝在最高液面以上液氨的裝量系數(shù)為=0.85計算可得最高液面距離筒體底部2025mm，故選中心距L=2500mm的，液位計標記為：HG/T 21584-95 UZ 2.5-2500-0.6 A F 321 C查表的得：液位計接管數(shù)據(jù)公稱通徑/mm外徑/mm厚度/mm重量/kg20253.50.521表13與之相匹配的法蘭外徑為105mm，螺栓孔中心圓直徑K=75法蘭的密封面形式凹面（FM）法蘭為： HG20592 法蘭 WN 20-2.5 FM 20 1.05kg九、焊接焊頭

17、設計1、 殼體A、B類焊接接頭的設計 殼體上的所有縱向及環(huán)向接頭，凸型封頭上的接頭即A、B類接頭是容器要求最高的焊封，對容器的安全至關重要，必須采取對焊接，不允許采用搭焊接，對焊接易于焊透，質(zhì)量容易保證，易于作檢測，可獲得最好的焊接接頭質(zhì)量，對接接頭應采用等厚度焊接，這樣可以減少剛度差，降低應力集中，并便于焊接，對某些無損檢測要求較高的容器應使用一些角接頭設計成對接接頭。2、 殼體C、D類焊接接頭的設計 平蓋，管板與圓筒非對接連接的接頭，法蘭與殼體，接管連接的接頭，內(nèi)封頭與圓筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱向接頭，均屬C類焊接接頭，但已規(guī)定為A、B類的焊接接頭除外。 接管、人孔、凸緣、補強

18、圈等與殼體連接的接頭均屬D類焊接接頭，但已規(guī)定為A、B類的除外。3、 焊接焊頭的坡口設計 焊接焊頭的坡口設計是焊接結(jié)構(gòu)設計的重要內(nèi)容，坡口的基本尺寸為坡口角度，鈍邊高度P和根部間隙b。坡口形式的選擇主要考慮以下因素：填充于焊封部位的金屬盡量少，這樣既可以節(jié)省焊接材料又可以減少焊接工作量根據(jù)需要盡量采用雙面焊或單面焊雙面成型。便于施焊，改善勞動條件，減少容器內(nèi)部焊接的工作量，盡可能在容器外部進行盡量減少焊接變形和殘余應力。屬于殼體的對接接頭，當厚度較小時可進行雙面焊則可不開坡口，厚度較大時則必須開坡口，常用的坡口有V型,U型,X型.一般板厚較薄時可采用V型坡口，但應作雙面焊，厚度較厚時V型坡口的

19、底部要填入大量的金屬，此時可該用U型坡口。厚度相同時U型坡口比V型坡口節(jié)省，而X型坡口更節(jié)省。為保證焊透，按操作視野，空間位置，焊條運動角度來分析，V型坡口優(yōu)于U型坡口，若罕見可翻轉(zhuǎn)，則X型更好。焊條由焊芯和藥皮組成焊條的選用當?shù)吞间撆c合金鋼之間，和不同種類的合金鋼之間進行異種焊接時，應選用與其強度較低的鋼材等強度的焊條進行焊接。耐熱鋼，不銹鋼的焊接，應保證焊接接頭與母材有相同的高溫性能和耐腐蝕性能，故要求焊條融敷金屬的化學成分與母材相同或相近。 A類焊接接頭 C類焊接接頭 D類焊接接頭參考資料：、 GB150-1998鋼制壓力容器。北京：中國標準出版社，1998、 國家質(zhì)量技術監(jiān)督局。壓力容

20、器安全技術監(jiān)察規(guī)程。北京：中國勞動社會保障出版社，1999、 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設計院。化工工藝設計手冊（第二版）。北京：化學工業(yè)出版社，1996、 吳粵焱主編。壓力容器安全技術手冊。北京：機械工業(yè)出版社，1999、 HG/T20668-2000化工設備設計文件編制規(guī)定。國家石油和化學工業(yè)局發(fā)布，2001.06實施、 全國化工設備設計技術中心站。化工設備圖樣技術要求。2000年11月、 JB/T 4712-2007容器支座。北京：新華出版社，2007、 HG 2059220637-97 鋼制管法蘭、墊片、緊固件。、 JB 47004707-2000。壓力容器法蘭。昆明：云南科技出版社，2000、 HG/T21584-95 磁性液位計、 JB/T4736-200