臥式儲罐設計PAGE安徽工程大學課程設計說明書題目名稱：臥式儲罐設計專業班級：食品122班學生姓名：王飛騰指導教師：季長路完成日期：2015-09-24目錄摘要 1第一章緒論 21.1設計任務： 21.2設計思想： 21.3設計特點： 2第二章材料及結構的選擇與論證 32.1材料選擇 32.2結構選擇與論證 32.2.1封頭的選擇 32.2.2容器支座的選擇 32.3法蘭型式 42.4液面計的選擇 4第三章結構設計 53.1壁厚的確定 53.2封頭厚度設計 53.2.1計算封頭厚度 53.2.2水壓試驗及強度校核 63.3儲罐零部件的選取 63.3.1儲罐支座 63.3.2罐體質量 73.3.3封頭質量 73.3.4液氨質量 73.3.5附件質量 8第四章接管的選取 94.1液氨進料管 94.2平衡口管 94.3液位指示口管 94.4放空口管 104.5液體進口管 104.6液體出口管 10第五章壓力計選擇 11符號說明 12總結 13摘要本說明書為《1.2m3液氨儲罐設計說明書》。扼要介紹了臥式儲罐的特點及在工業中的廣泛應用，詳細的闡述了臥式儲罐的結構及強度設計計算及制造、檢修和維護。本文采用分析設計方法，綜合考慮環境條件、液體性質等因素并參考相關標準，按工藝設計、設備結構設計、設備強度計算的設計順序，分別對儲罐的筒體、封頭、鞍座、接管進行設計，然后采用1SW6-1998對其進行強度校核，最后形成合理的設計方案。設計結果滿足用戶要求，安全性與經濟性及環保要求均合格。關鍵詞：壓力容器、臥式儲罐、結構設計、強度校核、開孔補強第一章緒論1.1設計任務：針對化工廠中常見的液氨儲罐，完成主體設備的工藝設計和附屬設備的選型設計，繪制總裝配圖，并便攜設計說明書。1.2設計思想：綜合運用所學的機械基礎課程知識，本著認真負責的態度，對儲罐進行設計。在設計過程中綜合考慮了經濟性，實用性，安全可靠性。各項設計參數都正確參考了行業使用標準或國家標準，這樣設計有章可循，并考慮到結構方面的要求，綜合的進行設計。1.3設計特點：容器的設計一般由筒體,封頭，法蘭，支座，接管等組成。常，低壓化工設備通用零部件大都有標準，設計師可直接選用。本設計書主要介紹了液罐的筒體，封頭的設計計算，低壓通用零部件的選用。各項設計參數都正確參考了行業使用標準或國家使用標準，這樣讓設計有章可循，并考慮到結構方面的要求，合理的進行設計。第二章材料及結構的選擇與論證2.1材料選擇純液氨腐蝕性小,貯罐可選用一般鋼材,但由于壓力較大,可以考慮20R、16MnR.這兩種鋼種。如果純粹從技術角度看，建議選用20R類的低碳鋼板，16MnR鋼板的價格雖比20R貴，但在制造費用方面，同等重量設備的計價，16MnR鋼板為比較經濟。所以在此選擇16MnR鋼板作為制造筒體和封頭材料。2.2結構選擇與論證2.2.1封頭的選擇從受力與制造方面分析來看，球形封頭是最理想的結構形式。但缺點是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應用較多的封頭之一。平板封頭因直徑各厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來年：球形封頭用材最少，比橢圓開封頭節約，平板封頭用材最多。因此，從強度、結構和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。2.2.2容器支座的選擇容器支座有鞍座,圈座和支腿三種,用來支撐容器的重量。鞍式支座是應用最廣泛的一種臥式支座。從應力分析看，承受同樣載且具有同樣截面幾何形狀和尺寸的梁采用多個支承比采用兩個支承優越，因為多支承在粱內產生的應力較小。所以，從理論上說臥式容器的支座數目越多越好。但在是實際上臥式容器應盡可能設計成雙支座，這是因為當支點多于兩個時，各支承平面的影響如容器簡體的彎曲度和局部不圓度、支座的水平度、各支座基礎下沉的不均勻性、容器不同部位抗局部交形的相對剛性等等，均會影響支座反力的分市。因此采用多支座不僅體現不出理論上的優越論反而會造成容器受力不均勻程度的增加，給容器的運行安全帶來不利的影響。所以一臺臥式容器支座一般情況不宜多于二個。圈座一般對于大直徑薄壁容器和真空操作的容器。腿式支座簡稱支腿，因這種支座在與容器殼壁連接處會造成嚴重的局部應力，故只適合用于小型設備（DN1600，L≤5m）。綜上考慮在此選擇雙個鞍式支座作為儲罐的支座。2.3法蘭型式法蘭連接主要優點是密封可靠、強度足夠及應用廣泛。缺點是不能快速拆卸、制造成本較高。壓力容器法蘭分平焊法蘭與對焊法蘭。平焊法蘭又分為甲型與乙型兩種。甲型平焊法蘭有PN0.25MPa0.6MPa1.0MPa1.6MPa，在較小范圍內（DN300mm-2000mm）適用溫度范圍為-20-30。乙型平焊法蘭用于PN0.25MPa-1.6MPa壓力等級中較大的直徑范圍，適用的全部直徑范圍為DN300mm-3000mm，適用溫度范圍為-20-350。對焊法蘭具有厚度更大的頸，進一步增大了剛性。用于更高壓力的范圍（PN0.6MPa-6.4MPa）適用溫度范圍為-20-45。法蘭設計優化原則：法蘭設計應使各項應力分別接近材料許用應力值，即結構材料在各個方向的強度都得到較充分的發揮。法蘭設計時，須注意以下二點：管法蘭鋼制管法蘭、墊片、緊固件設計參照HG20592~HG20635的規定。2.4液面計的選擇液面計是用以指示容器內物料液面的裝置，其類型很多，大體上可分為四類，有玻璃板液面計、玻璃管液面計、浮子液面計和浮標液面計。在中低壓容器中常用前兩種。玻璃板液面計有透光式和反射式兩種結構，其適用溫度一般在0~250。但透光式適用工作壓力較反射式高。玻璃管液面計適用工作壓力小于1.6MPa，介質溫度在0~250的范圍。液面計與容器的連接型式有法蘭連接、頸部連接及嵌入連接，分別用于不同型式的液面計。液面計的選用2.4.1玻璃板液面計和玻璃管液面計均適用于物料內沒有結晶等堵塞固體的場合。板式液面計承壓能力強，但是比較笨重、成本較高。2.4.2玻璃板液面計一般選易觀察的透光式，只有當物料很干凈時才選反射式。2.4.3當容器高度大于3m時，玻璃板液面計和玻璃管液面計的液面觀察效果受到限制，應改用其它適用的液面計。液氨為較干凈的物料，易透光，不會出現嚴重的堵塞現象所以在此選用玻璃管液面計。第三章結構設計3.1壁厚的確定根據壁厚公式在設計溫度下，液氨的飽和壓力為0.3Mpa（絕對壓力），因此除灌裝有點放空口，故取設計及計算壓力為Pc=1.3，容器的內徑Di=1000mm,在設計溫度下，材料的許用應力為=137通體材料在試驗溫度下的屈服強度為，采用雙面焊對接接頭，100%無損建材焊接接頭系數液氨為輕微腐蝕性，腐蝕裕量由筒體封頭腐蝕裕量表查取C2=2mm(C21mm)涉及厚度為根據,由鋼板厚度負偏差得：C1=0.25mm該值小于名義厚度得6%，所以鋼板厚度負偏差不可省略故取名義厚度圓整為5mm確定選用壁厚為5mm得06Gr19Ni10高合金鋼板制作罐體3.2封頭厚度設計采用標準橢圓封頭圖3-1橢圓形封頭3.2.1計算封頭厚度根據公式焊接接頭系數取=1，鋼板最大寬度為3m,而此儲罐直徑為1m,取封頭需將鋼板焊接后沖壓成型于是封頭厚度取C=C1+C2=0.25+2=2.25mm故+C=1.1+2.25=3.35mm圓整后取確定選用=5mm厚的06Gr19Ni10制作封頭3.2.2水壓試驗及強度校核先按公式確定水壓試驗時的壓力為PT=1.25P=1.250.3=0.375Mpa查表得：根據式;則而因為所以水壓實驗強度足夠3.3儲罐零部件的選取3.3.1儲罐支座此容器為臥式儲罐壓力容器，可以選用鞍式支座首先粗略計算鞍座的負荷儲罐總質量mM=m1+m2+m3+m4m1罐體質量mm3液氨質量m4附件質量3.3.2罐體質量=5mmL=1200的筒節3.3.3封頭質量公稱直徑DN=1000mm壁厚,選用直邊高度為h=75mm的標準橢圓封頭，深入高度H=325mm容積0.2545m3其質量所以m2=2=263.5=127kg3.3.4液氨質量裝量系數液氨密度V容器體積裝量系數取=0.977儲罐容積V=2V封+V筒液氨-20的密度為665kg/m3則容積質量m33.3.5附件質量無人孔手孔其它接管質量按100kg則儲罐總質量m每個鞍座只承受14.4KN的負荷根據鞍座負荷，選擇鞍座，可以選擇輕型帶墊板，包角為120的鞍座鞍座形式為JB/T4712-92鞍座BI1020-FJB/T4712-92鞍座BI1000-F第四章接管的選取本儲罐設有如下接口管4.1液氨進料管采用的無縫鋼管配以板式平焊管法蘭確定接管的計算厚度計開孔直徑有已知條件知殼體的計算厚度按接管計算厚度為開孔直徑為接管的有效補強寬度接管有效補強高度需補強金屬面積因則需另加補強4.2平衡口管平衡口采用無縫鋼管，配以管式平焊管法蘭不需要不強(圖原結構)SD-RF45-1.6HG205944.3液位指示口管液位指示口采用無縫鋼管，配以管式平焊管法蘭不需要不強(圖原結構)SD-RF57-1.6HG205944.4放空口管放空口采用無縫鋼管，配以管式平焊管法蘭不需要不強(圖原結構)SD-RF32-1.6HG205944.5液體進口管液體進口采用無縫鋼管，配以管式平焊管法蘭不需要不強(圖原結構)SD-RF45-1.6HG205944.6液體出口管液體出口采用無縫鋼管，配以管式平焊管法蘭不需要不強(圖原結構)SD-RF45-1.6HG20594圖3-2各管口方位第五章壓力計選擇（1）量程裝在鍋爐、壓力容器上的壓力表，其最大量程（表盤上刻度極限值）應與設備的工作壓力相適應。壓力表的量程一般為設備工作壓力的1．5～3倍，最好取2倍。若選用的壓力表量程過大，由于同樣精度的壓力表，量程越大，允許誤差的絕對值和肉眼觀察的偏差就越大，則會影響壓力讀數的準確性；反之，若選用的壓力表量程過小，設備的工作壓力等于或接近壓力表的刻度極限，則會使壓力表中的彈性元件長期處于最大的變形狀態，易產生永久變形，引起壓力表的誤差增大和使用壽命降低。另外，壓力表的量程過小，萬一超壓運行，指針越過最大量程接近零位，而使操作人員產生錯覺，造成更大的事故。因此，壓力表的使用壓力范圍，應不超過刻度極限的60～70％。

（2）測量精度壓力表的精度是以允許誤差占表盤刻度極限值的百分數來表示的。精度等級一般都標在表盤上，選用壓力表時，應根據設備的壓力等級和實際工作需要來確定精度。額定蒸汽壓力小于2.45MPa的鍋爐和低壓容器所用的壓力表，其精度不應低于2．5級；額定蒸汽壓力大于2.45MPa的鍋爐和中、高壓容器的壓力表，精度不應低于1.5級。

（3）表盤直徑為了使操作人員能準確地看清壓力值，壓力表的表盤直徑不應過小。在一般情況下，鍋爐和壓力容器所用壓力表的表盤直徑不應小于100mm，如果壓力表裝得較高或離崗位較遠，表盤直徑還應增大。又考慮到液氨有一定腐蝕性,所以綜合考慮選用隔膜壓力表,技術指標為：精度等級：(1.6)公稱直徑：50接頭螺紋：1.5G1測量范圍：0-2.4Mpa符號說明C1鋼板負偏差mm焊接接頭系數P設計壓力Mpa體積m3Pw工作壓力Mpa密度g/cm3圓筒材料在試驗溫度下的屈服強度Mpa筒體設計厚度mm圓筒材料在試驗溫度下的許用應力Mpa軸向許用應力Mpa容器元件材料在試驗溫度下的許用應力Mpa實驗壓力Mpa筒體計算厚度mm設計溫度下的許用應力MPa筒體有效厚度mm筒體