目錄第一章工藝設計1.任1務書***1.儲2量****.備3的選型及輪廓尺寸*第二章機械設計.結1構設計2.1筒.體1及封頭設計材料的選擇****筒體壁厚的設計計算封頭壁厚的設計計算接.管2及接管法蘭設計接管尺寸選擇***管口表及連接標準*接管法蘭的選擇*緊固件的選擇**2.1人.孔3的結構設計密封面的選擇*人孔的設計****2.核1算.開4孔補強*2.1支.座5的設計支座的選擇****支座的位置****1液.面6計及安全閥選擇1總.體7布局1焊.接8接頭設計強2度校核小結課程設計任務書1.設計目的：設計目的使用國家最新壓力容器標準、規范進行設計，掌握典型過程設備設計的全過程。掌握查閱和綜合分析文獻資料的能力，進行設計方法和設計方案的可行性研究和論證。掌握電算設計計算，要求設計思路清晰，計算數據準確、可靠，且正確掌握計算機操作和專業軟件的使用。掌握工程圖紙的計算機繪圖。.設計內容）設備工藝、結構設計；）設備強度計算與校核；）技術條件編制；）繪制設備總裝配圖；）編制設計說明書。3.設計工作任務及工作量的要求〔包括課程設計計算說明書（論文）、圖紙、實物樣品等〕：）設計說明書：主要內容包括：封面、設計任務書、目錄、設計方案的分析和擬定、各部分結構尺寸的設計計算和確定、設計總結、參考文獻等；）總裝配圖設計圖紙應遵循國家機械制圖標準和化工設備圖樣技術要求有關規定，圖面布置要合理，結構表達要清楚、正確，圖面要整潔，文字書寫采用仿宋體、內容要詳盡，圖紙采用計算機緒論1、任務說明設計一個容積為m3的液液氨儲罐，采用常規設計方法，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、人孔、接管進行設計，然后采用 6 對其進行強度校核，最后形成合理的設計方案。2、液氨的性質分子式： 氣氨相對密度（空氣 ：）0.5分子量:704液氨相對密度（水：）0.602824（25℃）液氨，又稱為無水氨，是一種無色液體。氨作為一種重要的化工原料應用廣泛，為運輸及儲存便利，通常將氣態的氨氣通過加壓或冷卻得到液態氨。液氨在工業上應用廣泛，而且具有腐蝕性，且容易揮發，所以其化學事故發生率相當高。為無色液體，有強烈刺激性氣味，極易氣化為氣氨。密度0.67c沸點為-33.5℃,低于一77.7℃可成為具有臭味的無色結晶。液氨為第2.3類有毒氣體設計參數的確定表1：設計參數表序號項 目數 值單位備 注名稱液氨儲罐用途液氨儲存最高工作壓力由介質溫度確定工作溫度?℃公稱容積（）工作壓力波動情況可不考慮裝量系數（P工作介質液氨（中度危害）使用地點太原市室外第一章工藝設計存1儲量盛裝液化氣體的壓力容器設計存儲量w=WPt式中：儲存量，式中：儲存量，小一一裝載系數；——壓力容器容積;設計溫度下的飽和溶液的密度，t/m3；根據設計條件w=6Vp0.85x10X0.5631=4.78551t1.設2備的選型及輪廓尺寸粗略計算內徑：工D2L=10m34i一般LD=3—6，取LD=3得D二1619mm，圓整得：D:1600mmii選用 橢圓封頭，那么 封頭公稱直徑選取 ，那么此時的總體積為 8由于誤差較大，所以將筒體長調整為,體積變為了與封頭 K故，筒體公稱直徑與封頭的工程直徑選定為D=1600mm筒體長選i定為L=4500mm所以計算容積為3,工作容積：義第二章機械設計,.1結構設計,.1筒.體1及封頭設計①材料的選擇純液氨是中度危害性的介質，具有腐蝕性,又因為使用溫度為TOC\o"1-5"\h\z-20?50C，根據《課程設計指導書》中鋼板的使用條件，選用 。②筒體壁厚設計計算I設計壓力液氨儲罐的工作溫度℃——0,故選取設計溫度 5,由《課程設計指導書》查的，該溫度下的絕對飽和蒸汽壓為2.03。0在本次設計中的液氨儲罐上裝有安全閥，通常認為設計壓力為工作壓力的 一一1.1倍，所以設計壓力為 工程壓力取 。壓力容器類別確定一、劃分總原則綜合考慮壓力容器中介質的危害程度、容器所受的壓力的高低和容器容積的大小來確定容器的危險程度。二、介質的危險程度及分組壓力容器的介質分為以下兩組，包括氣體、液化氣體以及最高溫度高于或等于標準沸點的液體：第一組介質，毒性程度為極度危害、高度危害的化學介質，易爆介質，液化氣體。第二組介質，除第一組以外的介質由于該儲罐為中壓（ ）介質為液氨，液氨屬于易爆介質，屬于第一組介質，查壓力容器的分類圖II液柱靜壓力液氨的密度為3,筒體公稱直徑為 0則根據公式p=pgD可得P靜=0.008836MPa靜 i 靜III計算壓力Pc因為P靜Y5%，所以液柱靜壓力可忽略不計，則計算壓力等于設P計壓力。IV設計溫度下材料的許用應力b】t為-20?50。。，假設筒體厚度為3?16mm,由《材料許用應力表》可得Q345R的卜］=189MPaV焊接接頭系數。本次液氨儲罐的設計采用雙面焊對接接頭和相當于雙面焊的全焊透對接接頭，局部無損檢測，所以①=內壓容器的計算厚度5根據內壓容器的計算厚度公式【2】：=11.19mm2.233=11.19mm2義189*0.85-2.23311.19mm在6?16mm之間，故假設是成立的。取腐蝕裕量C=2mm，6=6+C=13.2mm2 d2負偏差C1=0,3mmo5d+C1=13.5mm查《鋼板厚度的常用規格表》，將其圓整為14mm，即名義厚度5n=14mm的。345R鋼板。③封頭壁厚的設計計算標準橢圓形封頭的計算厚度根據標準橢圓形封頭的計算厚度公式：pD5=「］_^-i =11.16mm2b_t〃-0.5pc取腐蝕裕量C=2mm，5n=14mm2查《鋼板厚度的常用規格表》，將其圓整為14mm,即名義厚度5=14mm的q345r鋼板，可見標準橢圓形封頭與筒體等厚。n2.1接.管2及接管法蘭設計②管口表及連接標準接管代號公稱尺寸連接尺寸標準連接面形式用途或名稱進料口出料口———人孑L出氣口溫度計接口

壓力表接口液位計接口排液口安全閥接口③接管法蘭的選擇序號名稱公稱直徑DN鋼管外徑A1法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數量n螺栓Th法蘭厚度C法蘭頸法蘭高度H法蘭質量(Kg)NBS叁H1心R1進料口出料口5057165125184M1620752.986483.02安全閥接口排液口3238140100184M1618562.666422.0A7溫度計接口壓力表接口出氣口液位計接口253211585144M1218462.666401.0接管法蘭標記名稱法蘭標記溫度計接口壓力表接口出氣口液位計接口進料口出料口安全閥接口排液口2.1.3人孔的結構設計.密封面的選擇由于本次設計的介質是中度危害的，所以本次設計采用凹凸法蘭密封面（）。.人孔的設計本次設計的儲罐設計壓力為 ，根據HG/T21514?21535-2005《鋼制人孔和手孔》【】，采用回轉蓋帶頸對焊法蘭人孔。該人孔標記為：人孔MFMIII-35CMB500—2.5SHG/T21518—2005人孔結構示意圖人孔結構尺寸【3】密封面型式公稱壓力公稱直徑XbX44螺柱螺母螺柱總質量數量直徑X長度XX3022.1.核4算開孔補強在設計中,只有人孔需要補強,去補強圈的公稱直徑為人孔直徑的二倍,厚度與筒體厚度相同.2.1支.座5的設計①支座的選擇鞍座結構該臥式容器采用雙鞍式支座，材料選用 5估算鞍座的負荷：儲罐總質量m=m+2m+m+m1 234m1—筒體質量：m1=rDL8xp=3.14x1.6x4.5x14x10一3x7850=2484，6kgm一單個封頭的質量：查標準 《鋼制壓力容器用封頭》2中表橢圓形封頭質量，可知，m2=315kgm—充液質量：m=5742.6Kg33m一附件質量：人孔質量為 ，其他接管質量總和估，即4m4=402kg綜上所述，m=m1+2m2+m3+m4=2846.6+2x315+5472.6+302=9521.2kg每個鞍座承受的重量為由此查 容器支座，選取輕型，焊制為包角為2有墊板的鞍座。查 得鞍座結構尺寸如下表4

鞍式支座結構尺寸 單位：公稱直徑允許載荷鞍座高度底板腹板筋板515253墊板螺栓配置鞍座質量增加高度增加的質量弧長54間距螺孔螺紋孔長

②鞍座位置的確定通常取尺寸不超過值，中國現行標準 《鋼制臥式容器》規定W (2最大不超過否則由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應力過大。故A<0.2(L+2h)=0.2(4500+2x25)=910mm由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度，故封頭對于圓筒的抗彎鋼度具有局部的加強作用。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對支座處圓筒截面的加強作用。因此， 還規定當滿足W時，最好使w時，最好使w=Ri+，2R二幽+2二814mmm2 2A<0.5R=0.5x1006=407mm，取m綜上有： °鞍座標記為：JB/T4712.1—2007,支座A1600—FJB/T4712.1—2007,支座A1600—S2由1液由位6計選擇本次設計采用磁性液位計，普通型，壓力等級為2.5MPa。根據實際要求，選用液位計的長度為1100mm。標記總.體7布局進料管外伸度 0內伸高度0出料管外伸高度 0內伸高度。安全閥外伸高度 0內伸高度。壓力表外伸高度內伸高度出氣管外伸高度 內伸高度。人孔外伸。內伸。接管與接管間距 0接管與封頭間距 與焊縫距離不小于鞍座距封頭切線02.1焊.接8結構設計及焊條的選擇1）、殼體A,B類焊接接頭的設計該容器上的A,B類接頭必須采用對接焊，不允許采用搭接焊。對接焊易于焊透，質量容易保證，易于作無損檢測，可獲得最好的焊接接頭質量。該容器上的接管與殼體以及補強圈之間的焊接一般只能采用角接和搭接。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，但已規定為A,B類的焊接接頭除外。接管、人孔、凸緣、補強圈等與殼體連接的接頭均屬于D類焊接接頭，但已規定為A,B類的除外。3）、焊接接頭坡口設計容器筒體，封頭與接管法蘭的厚度均在6=3?26mm的范圍，為了減小焊接變形和殘余應力，因此可取接頭坡口形式為X形。4、常用焊接方法與焊條的選擇采用手工電弧焊，該方法設備簡單，便于操作，使用于各種焊接，在壓力容器制造中應用十分廣泛，鋼板對接，接管與筒體、封頭的連接等都可以采用?？紤]母材力學性能與化學成分，對低碳鋼和低合金鋼構件，要求等強度原則選擇焊條，即要求焊縫與母材的強度相等或基本相等，而不要求焊縫的化學成分與木材相同。不同類型的低合金鋼之間進行異種鋼焊接時，應選與其中強度較低的鋼材等強度的焊條進行焊接，再綜合考慮金屬進行熱處理后，對其力學性能的影響構件的結構與剛性和經濟性，該容器所用焊條使用型號如下表：接頭母材焊條型號焊條牌號Q345R+Q345RE5016(GB/T5n7)J506Q235-A+Q235-AE4316(GB/T5n7)J426Q235-A+Q345RE4303(GB/T5n7)J422圖8.3補強圈接頭形9強度校核鋼制臥式容器計算單位計算條件簡圖設計壓力 pMPaJ(-1—1設計溫度 t50℃Jq?qTT 筒體材料名稱Q345R（熱軋）封頭材料名稱Q345R封頭型式標準橢圓形封頭筒體內直徑Di1600mm筒體長度 L4500mm筒體名義厚度5n14mm支座墊板名義厚度5rn8mm筒體厚度附加量 C2.3mm腐蝕裕量 C12mm筒體焊接接頭系數 ①0.85封頭名義厚度 5hn14mm封頭厚度附加量 Ch2.3mm鞍座材料名稱Q235AF鞍座寬度 b200mm鞍座包角 e120°支座形心至封頭切線距離 A400mm鞍座高度H250mm地震烈度度

內壓圓筒校核 計算單位計算條件筒體簡圖計算壓力尸 ： c 設計溫度t內徑Di材料i試驗溫度許用應力設計溫度許用應力試驗溫度下屈服點鋼板負偏差C1腐蝕裕量C2焊接接頭系數。2.03050.001600Q345R(板材)189.00189.00345.000.302.000.85MPaoCmmMPaMPaMPammmm1- pq一- i ——iii_ .—Di―-- --- -1_ i 一ii厚度及重量計算計算厚度PDX= c =1119°=2[o]t科Pc=11.19mm有效厚度8=°-C-C=11.7mm名義厚度 e n 1 2 °=14.00mm重量 n 2484.6Kg壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT=1.25P3=2.791 （或由用戶輸入）MPa壓力試驗允許通過的應力水平[a]T[o]T<0.90os=310.50MPa試驗壓力下圓筒的應力o=p.(D+°)=226.16I TieT 2°2eMPa校核條件0T<[O]T校核結果合格壓力及應力計算最大允許工作壓力[P]=28e[0尸，=2.3324Lw」 (D+°)ieMPa設計溫度下計算應力P(D,+°)ot=c2°e=153.8eMPa[o]池160.65MPa校核條件[o]t@Not結論合格

左封頭計算計算單位計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力Pc2.233MPa設計溫度t50.00°C內徑D.i1600.00mmT--H Di -]曲面高度h.i425.00mm材料Q345R（熱軋）（板材）試驗溫度許用應力［司189.00MPa設計溫度許用應力［o］t189.00MPa鋼板負偏差C10.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數。0.85厚度及重量計算形狀系數K=1[2+[D丫]=0.9238、2hji」計算厚度KPD3=26:0.5P=-16cmm有效厚度3e=3n-C1-C2=11.7mm最小厚度bmin=6.00mm名義厚度3n=14.00mm結論滿足最小厚度要求重量31