《化工设备机械基础》课程设计10立方米氮气罐设计系部：化学与环境工程系专业：设备10-6班学号：2010232247姓名：韩向阳指导教师：赵宝平时间：2012年12.22-12.31新疆工业高等专科学校课程设计评定意见设计题目：氮气罐设计成员姓名：评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日化学工程系课程设计任务书教研室主任（签名）系（部）主任（签名）2012年12月摘要氮气的化学性质很稳定，常温下很难跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。

氮气罐，又称氮气瓶，是用来运输、使用氮气的储存设备，耐高压，一般可以存储高压液态氮。

氮气罐的设计主要考虑壁厚、封头、底座、人孔、接管等。

其中壁厚、封头设计要考虑设计的厚度、材质和气压试验；支座设计主要包括罐体质量、封头、液氮质量、附体质量等设计；人口主要考虑开口和补强；接管设计主要包括液氮的进料管、液氮的出料管、压力表口、备用口、安全阀口、排污口的设计.10m³氮气罐设计设备设计主要技术指标:管口表:目录1 罐体壁厚的设计--------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1计算厚度 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 11.2校核液压试验强度 ----------------------------------------------------------------------------------- 12 封头厚度设计------------------------------------------------------------------------------------------------ 22.1计算封头厚度 ----------------------------------------------------------------------------------------- 22.2校核罐体与封头液压试验强度 -------------------------------------------------------------------- 23 支座的设计--------------------------------------------------------------------------------------------------- 33.1罐体质量m ------------------------------------------------------------------------------------------- 313.2封头质量m------------------------------------------------------------------------------------------- 3 23.3液氮质量m ------------------------------------------------------------------------------------------- 4 33.4附体质量m------------------------------------------------------------------------------------------- 5 44 人孔------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 55 人孔补强------------------------------------------------------------------------------------------------------ 65.1确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径 -------------------------------------------------------- 65.2确定壳体和接管的实际厚度开孔有效补强宽度B及外侧有效补强高度h ------------- 715.3计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积 -------------------------------------- 76 接管------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 86.1 液氮进料----------------------------------------------------------------------------------------------- 86.2 液氮出料管 ------------------------------------------------------------------------------------------ 86.3 压力表口----------------------------------------------------------------------------------------------- 86.4 备用口 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 96.5 安全阀口----------------------------------------------------------------------------------------------- 96.6 排污口-------------------------------------------------------------------------------------------------- 9致谢 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 符号说明 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 参考资料 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 131 罐体壁厚的设计根据第8章选材所作的分析，本贮罐主要材质为16MnR 制作，根据新标准/32008GB TF -《锅炉和压力容器用钢板》，16MnR 则为345Q R ,由于工作温度按常温计算，则查428p 页表可得：[]170tMPa σ= 345s MPa σ= 0.85ϕ= （采用双面焊对接接头,局部无损检测）取2 1.0C mm = 1800i D mm =1.1计算厚度[] 1.118006.8821700.85 1.12c i tcP D mm P δσ⨯===⨯⨯-Φ-设计厚度：2 6.88 1.07.88d C mm δδ=+=+= 根据7.88d mm δ=，查表12-9得10.25C mm = 名义厚度：1n d C δδ=++圆整量=7.880.25++圆整量 圆整后，取名义厚度9n mm δ=复验：6%96%0.540.25n mm mm δ⨯=⨯=> 故最后取1C mm 25.0=。

该氮气罐可用9mm 厚的345Q R 钢制作。

1.2校核水压试验强度 根据式 ()s ee i T TD P φσδδσ9.02≤+=式中，[][]MPa P P tT 375.111.125.125.1=⨯⨯==σσ()1299 1.257.25e n C C C mm δδ=-=-+=-=MPa s 345=σ则()MPa T 38.17125.7225.71800375.1=⨯+⨯=δMPa S 93.26334585.09.09.0=⨯⨯=φδ可见s T φδσ9.0<；所以液压试验强度足够2 封头厚度设计采用标准的蝶形封头2.1计算封头厚度[]mm P D P cti c 13.91.15.085.0170218001.133.15.0233.1=⨯-⨯⨯⨯⨯=-=φσδ mm C d 13.100.113.92=+=+=δδ根据 mm d 13.10=δ 由表12-9所查1C mm 25.0=，则：mm C d 38.1025.013.101=+=+δ圆整后采用 mm n 11=σ厚的钢板。

复验mm n 25.062.0%638.10%6>=⨯=⨯δ， 故最后确定mm C 25.01=，故该蝶形封头可用11mm 厚的345Q R 钢制作。

2.2校核罐体与封头液压试验强度()s ee i T T D P φδδδσ9.02≤+=MPa P P T 38.11.125.125.1=⨯== 120.251 1.25C C C mm =+=+= 10 1.258.75e n C mm δδ=-=-=345s MPa δ= （428P ）页()MPa t 63.14275.8275.8180038.1=⨯+⨯=σMPa S 93.26334585.09.09.0=⨯⨯=φδ 因为 s T φδσ9.0< 所以液压试验强度足够3 支座的设计首先粗略计算支座负荷 储罐总质量1234m m m m m =+++1m —罐体质量2m —封头质量 3m —液氮质量4m —附件质量3.1罐体质量1m1800,9,4100N n D mm mm L mm δ===的筒节()1 3.14180099410078501645i m D L kg πδρ==⨯+⨯⨯⨯=3.2封头质量2m1800,9N n D mm mm δ==，直边20mm = 其质量2m ' 220.34i n m D πδρ'=⨯⨯20.34 3.141800785010272kg =⨯⨯⨯⨯=222m m '=2722543kg =⨯=3.3液氮质量3m3m V ρϕ= 其中装置系数取0.9 贮罐容积321222264i i V V V D D L ππ=+=⨯+323.14 3.142180018004100264=⨯+⨯ 311.8m =液氮在常温下的密度为31.25kg mkg m 28.139.025.18.113=⨯⨯=3.4附体质量4m人孔质量约为200kg ，其他接管质量总和按300kg 计算 于是4500m kg =储罐总质量1234m m m m m =+++28.270150028.135431645=+++=9.6624481.928.27014≈⨯==mg F根据表14-18可选用/472592JB T -,支承式支座 材料 345Q A F -⋅4 人孔根据当设备内径mm D i 1000>时，至少开设1个mm 500=φ的人孔，或2个150mm φ=的手孔。