课程设计说明书设计题目：卧式贮罐的设计学院、系：化工学院专业班级：学生姓名：指导教师：成绩：2014年 7月 1日目录一、设计题目 (3)二、设计要求 (3)三、设计参数 (3)1、设计参数 (3)2、设计要求 (3)四、液氨储罐的工艺设计计算 (3)⒈罐体壁厚的设计 (3)⒉封头厚度设计 (4)⒊鞍座 (4)⒋手孔选择 (6)5.手孔补强 (7)6.接管 (8)6.1进出料接管的选择 (8)6.4安全阀的选择 (9)6.5排污管的选择 (9)五、参考资料 (9)附、设计结果一览表1 (9)设计结果一览表2 (10)设计说明书一、设计题目卧式贮罐的设计二、设计要求设计一卧式容器，准备盛装3210kg /m3ρ<⨯，该物料有一定的毒性，材质为Q245R ，设计温度为20℃，根据容器尺寸，要有人孔和手孔。

要求安装安全阀或防暴膜。

具体工艺参数如下：Pw ＝0.51MPa ， 罐体长度（不包括封头）L ＝1416mm ， i D ＝700 mm三、设计参数1、设计参数温度：20℃；密度：3210kg /m3ρ<⨯工作压力: 0.51MPa罐体长度（不包括封头）L ＝1416mm 内径：700 mm介质: 密度小于2000 3m kg 设计使用年限:10年建议使用材料:Q245R2、设计要求根据设计参数, 对液氨贮罐的主要元件(筒体、封头)进行正确的强度、刚度和稳定性计算和结构设计；对贮罐的附件进行选型；熟悉贮罐质量的检验方法；绘制出贮罐的装配图；四、卧式压力容器的工艺设计计算⒈罐体壁厚的设计壁厚δ计算：δ=2[σ]φ-C it CP D P取Mpa P P W C 561.051.01.11.1=⨯==设计温度为20℃，Di ＝700 mm ， MPa 148]σ[=t ， MPa 245R el = （《化工设备机械基础》 附表6-3），φ＝1.0（双面焊对接接头，100％无损检测）。

取2C ＝2 mm 。

于是mm 33.1561.011482700561.0=-⨯⨯⨯=δmm C d 33.3233.12=+=+=δδ取1C 63.33.033.3，则 0.3mm＝1=+=+=C d n δδmm 圆整后名义厚度取4mm确定选用4mm 厚的Q245R 钢板制作罐体。

⒉封头厚度设计采用标准椭圆形封头 （1）计算封头厚度厚度δ按式计算：C t iC PD P 5.0-φ]σ[2δ=于是mm 33.1561.05.011482700561.0=⨯-⨯⨯⨯=δ同前C ＝C1＋C2＝0.3+2＝2.3 mm 故δ=1.33+2.3＝3.63mm 圆整后名义厚度取4mm确定选用4mm 厚的Q245R 钢板制作封头。

（2）校核罐体与封头水压试验强度根据式el R φ9.0≤δ2)δ(σee i T T D P +=式中T P ＝1.25P ＝1.25×0.561＝0.70MPaδe ＝δn －C ＝4－2.3＝1.7 mmel R ＝245Mpa （《化工设备机械基础>附表6-3） 则MPa 47.1447.12)7.1700(7.0=⨯+⨯=T σ而 a el Mp 5.2202450.19.0R 9.0=⨯⨯=ϕ 因为 el R φ9.0≤σT ，所以水压试验强度足够。

⒊鞍座3.1、支座的设计卧式容器支座又可分为：鞍座、圈座和支座。

常见的卧式容器和大型卧式储罐、换热器等多采用鞍座，它是应用得最为广泛的一种卧式容器支座。

故本设计选用鞍座。

置于支座上的卧式容器，其情况和梁相似，由材料力学分析可知，梁弯曲产生的应力与支点的数目和位置有关。

当尺寸和载荷一定时，多支点在梁内产生的应力较小，因此支座数目似乎应该多些好。

但对于大型卧式容器而言，当采用多支座时，如果各支座的水平高度有差异或地基沉陷不均匀，或壳体不直不圆等微小差异以及容器不同部位受力挠曲的相对变形不同，使支座反力难以为各支点平均分摊，导致壳体应力增大，因而体现不出多支座的优点，故一般情况采用双支座。

鞍座的底板尺寸应保证基础的水泥面不被压坏。

根据底板上的螺栓孔形状不同，又分为F 型（固定支座）和S 型（活动支座），除螺栓孔外，F 型与S 型各部分的尺寸相同。

在一台容器上，F 型和S 型总是配对使用。

综上所述，本设计选择鞍式双支座，一个S 型，一个F 型。

首先粗略计算鞍座负荷： 储罐总质量m ＝4321m m m m +++式中 1m ―――罐体质量; 2m ―――封头质量; 3m ―――充液质量; 4m ―――附件质量； 1.罐体质量1mDN ＝700 mm ，δn ＝4 mm 的节筒.质量为=1q 69m kg 1m ＝L q 1⨯＝69×1.416=97.704kg 2.封头质量2mDN ＝700 mm ，δn ＝4mm ，直边高度25mm 的标准椭圆形封头，其质量为=‘m 18.5kg2m = 2×=‘m 2⨯18.5=37kg 3.充液质量3m3m ＝ϕV ρ其中装填系数取0.52。

贮罐容积:V = =⨯+⨯=+416.1385.00545.02V V 筒封0.6543m充液的密度小于20003/kg m ，则3m ＝0.52×0.654×2000＝680.16kg4.附件质量4m手孔质量约24.2Kg 、其他接管等质量总和按150Kg 计算。

于是4m =174.2Kg 贮罐总质量:m =1m +2m +3m +4m =97.704+37+680.16+174.2=989.064kg F=㎎/2N F K 85.4281.9064.989=⨯=每个鞍座只承受4,85KN 负荷，根据附录10，可以选用重型带垫板，包角为120°的鞍座。

即 鞍座BI700－F鞍座BI700－S5、安装位置为了充分利用封头对筒体邻近部分的加强作用，应尽可能将鞍座安放在靠近封头的位置，即A 应小于或等于0.5R （R 是容器半径）。

贮罐长度（不含封头）L=1416mm式中 A ——鞍座离罐体一端的距离；取R = mm 354270822D n i==+δA = 0.5⨯354=177mm所以两鞍座之间距离为1062mm⒋人孔选择为了检查设备使用过程中是否产生裂纹，变形，腐蚀等缺陷，应开设检查孔，由于设备内径在450~900mm，开设两个直径150mm的手孔，根据贮罐的设计温度，最高工作压力，材质，介质及使用要求等条件，选用公称压力为1.0MPa的带颈对焊法兰式平盖手孔（HG21531-95），手孔公称直径选定为150mm。

采用采用环连接面（RJ型）和石棉橡胶板垫片。

该带颈对焊法兰式平盖手孔的标记为表 : 手孔PN=1.0Mpa DN=159明细表5.手孔补强开孔补强的设计准则等面积设计法:起补强作用的金属面积不小于被削弱金属的面积。

5.1、开孔补强的计算为了满足各种工艺和结构上的要求，不可避免的要在容器的筒体或封头上开孔并安装接管。

开孔后，壳壁因除去了一部分承载的金属材料而被削弱，而出现应力集中现象。

为保证容器安全运行，对开孔必须采取适当的措施加以补强，以降低峰值应力。

这里采用补强圈补强，因其结构简单、制造方便、使用经验丰富。

采用等面积补强法。

本设计取手孔筒节内径di =150mm ，壁厚δm=20mm 。

5.2、开孔补强的有关计算参数(1) 开孔所需补强的面积Amm P D P C t o C 34.1561.011482708561.0φ]σ[2δd =+⨯⨯⨯=+=开孔直径：d = d1 + 2C = 150+2×2.3mm =154.6mm开孔所需补强面积：A = d ·δd = 154.6×1.34=207.164mm2 (2) 补强有效区的范围(1) 有效宽度:B =2d=2×154.6mm=309.2mm(2 外侧有效高度：h1=(d δm)1/2 =(154.6×4)1/2mm =309.2mm (3) 有效补强面积 A=A1+A2+A3其中A1 =(B-d)( δe -δ)-2δm( δe -δ)(1-fr) 筒体有效厚度δe =δn –C=4—2.3=1.7mm接管材料选择与筒体相同的材料（16MnR ）进行补偿,故fr=1，代入上式得， A1 = (310-154.6) ×(1.7-1.33)=59.052mm2A2 = 2h1(δnt —δt) fr+2h2(δnt —C2) fr =2×200×(4-1.33)+0=1068mm2Ae =A1+A2 =59.052+1068=1127.052mm25.3补强圈的设计因为Ae<A ，所以开孔需要另加补强。

所以取20mm ，同时计及接管与壳体焊缝面积A 3之后，该孔足仍不满足强度要求。

所以补强材料与壳体材料相同， 手孔开孔补强采用补强圈结构，材质为16MnR 。

根据J1207-73，由标准查得确定补强圈尺寸为：外径D2 =300mm ，内径D16.接管本贮罐设有以下接管：6.1进出料接管的选择材料：容器接管一般应采用无缝钢管，所以液体进料口接管材料选择无缝钢管，材料为16MnR。

结构：接管伸进设备内切成45度，可避免物料沿设备内壁流动，减少物料对壁的磨损与腐蚀。

接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考虑上述要求外，还需考虑焊接方法、焊接参数、加工条件、施焊位置等制造上的因素及运输、安装中的刚性要求。

一般情况下，管壁厚不宜小于壳体壁厚的一半，否则，应采用厚壁管或整体锻件，以保证接管与壳体相焊部分厚度的匹配。

不需另行补强的条件：当壳体上的开孔满足下述全部要求时，可不另行补强。

①设计压力小于或等于2.5Mpa。

②两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍。

③接管公称外径小于或等于89㎜。

④接管最小壁厚满足以下要求。

表4.2 接管最小壁厚要求接管公称直径/mm 32 40 57最小壁厚/mm 3.5采用φ57mm⨯3mm无缝钢管。

管的一端切成045《化工容器设计》p408，伸入贮罐内为170mm(《化工容器设计》p409)。

配用凹凸面带颈对焊法兰：HG 20592 法兰WN45-16 FM 16Mn。

为该接管为φ57mm⨯3mm，厚度小于5mm，故该接管开孔需要补强。

6.2.料液出料管采用可拆的压出管φ57mm⨯3.5mm,将它套入罐体的固定接口管φ65mm⨯5.5mm内，并用带颈对焊法兰固定在接口管法兰上。

罐体的接口法兰采用“HG 20592法兰WN57-16 FM 16Mn ，与该法兰相配并焊接在压出管的法兰上，其连接尺寸和厚度与法兰“HG 20592 法兰WN57-16 FM 16Mn”相同，但其内径为40mm。