课程设计任务书广东石油化工学院《化工机械基础》课程设计任务书1.设计题目：液氨储罐机械设计2. 设计数据：技术特性公称容积V0(m3) 16 公称直径D i(mm) 2000介质液氨筒体长度L(mm) 4000工作压力(MPa) 2.07 工作温度(0C) ≤50 厂址茂名推荐材料16MnR管口表编号名称公称直径(mm) 编号名称公称直径(mm) a1-2 液位计15 e 安全阀32b 进料管50 f 放空管25c 出料管32 g 人孔500d 压力表15 h 排污管50工艺条件图广东石油化工学院课程设计毕业书3.计算及说明部分内容（设计内容）：第一部分绪论：（1）设计任务、设计思想、设计特点；（2）主要设计参数的确定及说明。

第二部分材料及结构的选择与论证（1）材料选择与论证；（2）结构选择与论证：封头型式的确定、人孔选择、法兰型式、液面计的选择、鞍式支座的选择确定。

第三部分设计计算（1）计算筒体的壁厚；（2）计算封头的壁厚；（3）水压试验压力及其强度校核；（4）选择人孔并核算开孔补强；（5）选择鞍座并核算承载能力；第四章主要附件的选用（1）、液面计选择（2）、各进出口的选择（3）、压力表选择第五章设计小结附设计参考资料清单4．绘图部分内容：总装配图一张（1#）5．设计期限：1周（2014 年 07 月 07 日—— 2014 年 07月 11 日）6、设计参考进程：(1)设计准备工作、选择容器的型式和材料半天(2)设计计算筒体、封头、选择附件并核算开孔补强等一天(3)绘制装配图二天(4)编写计算说明书一天(5)答辩半天7．参考资料：[1]《化工过程设备机械基础》，李多民、俞慧敏主编，中国石化大学出版社课程设计任务书[2]《化工设备机械基础》，汤善甫朱思明主编，华东理工大学出版社。

[3]《化工设备机械基础课程设计指导书》，蔡业彬宣征南主编。

[4]《钢制压力容器》GB150-98发给学生（签名）：指导教师：陈华豪2014 年07 月8日广东石油化工学院课程设计毕业书第一章绪论1、液氨贮罐的设计背景化学工业和其它流程工业的生产都离不开容器。

所有的化工设备的壳体都是一种容器，容器的应用遍及各行各业，诸如航空、航海、机械制造、轻工、动力等行业。

然而化工容器又有其本身特点，不仅要适应化学工艺过程所要求的压力和温度条件，还要承受化学介质的作用，要能长期的安全工作且保证良好的密封。

因此在容器的设计中应综合考虑个方面的因素，使之达到最优。

液氨主要用于生产硝酸、尿素和其它化学肥料，还可用作医药和农药的原料。

在国防工业中用于制造火箭、导弹的推进剂，可用作有机化工产品的氨化原料，还可用作冷冻剂，将氨进行分解，分解成氢氮混合气体这种混合气体是一种良好的保护气体，可以广泛地应用于半导体工业、冶金工业以及需要保护气氛的其它工业和科学研究中。

为能够进行连续的生产，需要有储存液氨的容器，因此设计液氨贮罐是制造贮罐的必备步骤，是化工生产能够顺利进行的前提。

2.设计任务、设计思想、设计特点设计任务：根据储罐筒体公称直径D i = 2000mm ，罐体公称容积 V=16m3 ,设计一液氨储罐, 通过设计储罐的厚度，使其能满足工艺要求。

设计思想：通过图书馆和上网查找有关的书籍与资料，获取需要的数据，来完成所要求要设计的部分。

液氨储罐是我们平时运输液氨的一个常用设备，在设计液氨储罐时，要有利于成批生产，提高质量，便于互换，降低成本，提高劳动的生产率，要对容器的设计（如封头、法兰、支座、人孔、液面计等）进行标准化，除此之外还要尽量满足工艺的要求，密封性能要好。

设计特点：为了满足工艺过程的需要，必须做到如下要求：（1）强度：液氨储罐可以抵抗外力破坏能力，以保证生产安全。

（2）刚度：零部件应有抵抗外力使其变形的能力，以防止容器在使用、运输或安装的过程中发生不允许的变形。

（3）稳定性：容器或其零部件在外力作用下有维持其原型的能力，防止容器被压瘪或出现皱折。

（4）耐久性：容器有一定的抵抗介质及大气的腐蚀能力，保持一的使用年限。

（5）气密性：容器在承受压力或处理有毒介质时有可靠的气密性，提供良好的劳动环境及维持正常的操作。

（6）其他：节约材料、便于制造、运输、安装、操作、维修方便，符合有关的国家标准绪论和行业标准等的规定。

2、主要设计参数的确定及说明（1）设计压力本储罐在茂名夏季最高温度380C左右，其工作温度480C，该温度下氨的饱和蒸汽压为：1.929Mp，比工作压力相同，故取设计压力为P=2.07Mp。

（2）设计温度该储罐内的介质工作时温度为480C，故可取设计温度为：t=480C+150C=630C （3）许用应力、屈服极限制造该储罐采用16MnR刚板，其在设计温度630C下的许用应力为170Mp，屈服极限为345Mp。

（4）焊接系数本设计采用双面对接焊，100%无损伤，焊接接头系数为1.0。

（5）厚度附加量预计钢材厚度在8mm-25mm之间取钢材厚度偏差为0.8mm。

液氨有轻腐蚀作用筒体和封头的腐蚀欲量为1.0mm。

广东石油化工学院课程设计毕业书第二章材料及结构的选择与论证1、材料选择与论证纯液氨腐蚀性小，储罐可选用一般钢种，但由于压力较高，根据钢种适用范围的说明，可以考虑采用16MnR钢种。

从钢板耗量和价格综合考虑，采用16MnR钢板，制造费用较为经济。

综上所述，本设计的储罐材料选用16MnR钢板制作罐体和封头。

2、结构选择与论证①封头形式的确定本设计选用椭圆形封头，椭圆封头是由曲率半径连续变化而成的，所以，封头上的应力分布也是均匀变化的，受力状态比蝶形封头要好，虽不如半球封头，但对各种封头的强度和经济合理性进行比较。

从钢材耗用量考虑，球形封头用量最少，比椭圆形封头节约25.8％，平板封头的用量最多，是椭圆形封头的4倍多。

从制造考虑，椭圆形封头制造方便，平板封头则因直径和厚度较大，材料的获得、车削加工、焊接等方面都遇到不少困难，且封头与筒体厚度相差悬殊，结构也不合理。

所以，从强度、结构和制造等方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。

②人孔选择人孔是安装或按检修人员进入塔器的唯一通道。

人孔不应该设置在鞍座截面和跨中截面上，也不宜在封头上设置人孔。

人孔尺寸应根据容器直径大小、压力等级、容器内部可拆构件尺寸等因素决定，一般情况下：●容器直径大于或等于900～1000mm时，选用DN400人孔；●容器直径大于1000～1600mm时，选用DN450人孔；●容器直径大于1600～3000mm时，选用DN500人孔；●容器直径大于3000mm时，选用DN600人孔。

材料及结构的选择与论证表6-5 人孔的设置容器公称直径DN/mm 有内部构件时无内部构件时300＜DN＜900 设置设备法兰设置一个人孔或设置1-2个检查孔900≤DN＜2600 设置一个人孔设置一个人孔DN≥2600 设置二个人孔设置一个人孔本设计的容器公称直径是2000mm，设置一个DN500人孔。

卧式液氨储罐常用碳钢水平吊盖人孔，这种人孔使用方便，压紧垫片可靠，储罐在常温及最高工作压力为2.07MPa的条件下工作，人孔标准应按公称压力为2.5MPa的等级选取，由于容器公称直径为2000mm,碳钢水平吊盖人孔的尺寸、材料和性能可查HG/T21524-2005标准，选用水平吊盖带颈对焊法兰人孔，DN500人孔，密封压紧面采用RF型。

该人孔标记为：HG/T21524-2005 人孔 TGⅧ(A.G) 500-2.5 其中RF指凸面密封，Ⅷ指接管与法兰的材料为16MnR，A.G是指用普通石棉橡胶板垫片，500-2.5 是指公称直径为500mm、公称压力为2.5Mpa。

③法兰型式选择法兰与设备的连接形式：平焊法兰制造简单，使用广泛，但刚性较差，仅用于压力不高的场合，如管法兰P 2.5MPa。

由于本设计P=2.07Mpa，由HG20592-97标准,可以选择焊接法兰中的板式平焊法兰PL。

法兰与密封面形式：P=2.5Mpa，根据HG20592-97标准可以选择RF密封面。

④液位计的选择液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，大体上可分为四类，有玻璃板液面计、玻璃管液面计、浮子液面计和浮标液面计。

液面计与容器的连接型式有法兰连接、颈部连接及嵌入连接，分别用于不同型式的液面计。

液面计的选用：1．玻璃板液面计和玻璃管液面计均适用于物料内没有结晶等堵塞固体的场合。

板式液面计承压能力强，但是比较笨重、成本较高。

2．玻璃板液面计一般选易观察的透光式，只有当物料很干净时才选反射式。

3．当容器高度大于3m时，玻璃板液面计和玻璃管液面计的液面观察效果受到限制，应改用其它适用的液面计。

液氨为较干净的物料，易透光，不会出现严重的堵塞现象所以在此选用玻璃管液面计。

液氨储罐常用玻璃管液面计，由储罐公称直径Di=2000mm选择玻璃管液面计AT25-ⅠHG5-1364-80两支。

与其相配的接管尺寸为 18×3mm,管法兰为PL15-2.5RF 16MnR HG20592-97。

广东石油化工学院课程设计毕业书⑤鞍式支座的选择确定鞍式支座是应用最广泛的一种卧式支座。

从应力分析看，承受同样载荷且具有同样截面几何形状和尺寸的梁采用多个支承比采用两个支承优越，因为多支承在粱内产生的应力较小。

所以，从理论上说卧式容器的支座数目越多越好。

但在是实际上卧式容器应尽可能设计成双支座，这是因为当支点多于两个时，各支承平面的影响如容器简体的弯曲度和局部不圆度、支座的水平度、各支座基础下沉的不均匀性、容器不同部位抗局部交形的相对刚性等等，均会影响支座反力的分市。

因此采用多支座不仅体现不出理论上的优越论反而会造成容器受力不均匀程度的增加，给容器的运行安全带来不利的影响。

而且，现在储罐等的支座已经标准化了，所以鞍座采用了双支座，一个S型，另外一个F型，为了充分利用封头对筒体的加强作用，支座应靠近封头，即A≤Ri ，A不大于0.2L，以便使筒体的中间部分截面与支撑部分截面的弯矩值相等或相近。

鞍座的公称直径是筒体的公称直径，每一公称直径的鞍座规格有轻型（A型）和重型（B型）。

卧式液氨储罐选用鞍式支座（JB/T 4712.1-2007），按照储罐公称直径DN=2000选用A型（轻型）带垫板的鞍座一对（其中S型和F型各一个），包角为120℃标记为：JB/T 4712.1-2007 鞍座 A2000-FJB/T 4712.1-2007 鞍座 A2000-S。

（具体参数如下图表）设计计算第三章 设计计算1、计算筒体的壁厚液氨储罐是内压薄壁容器，根据选材分析，本储罐选用16MnR 制作罐体和封头。

根据《压力容器安全技术监察规程》规定液氨储罐设计温度为48℃，设计压力P=2.07Mpa 。