学号：１1014０208１7《化工机械基础》课程设计说明书设计题目：液学院化学与环境工程学院专业化学工程与工艺班级化工１1－８学生白涛指导教师陈完成时间２01３年06月24日至2０１3年０6月30设计题目:液氨储罐机械设计２.课程设计要求及原始数据（资料）：（1）、课程设计要求：.使用国家最新压力容器和换热器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。。广泛查阅和综合分析各种文献资料，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论ﻩ。设计计算要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠.ﻩ.设计说明书可以手写,也可打印，但工程图纸要求手工绘图。。课程设计全部工作由学生本人独立完成。2０公称直径DＮ(mｍ)220０液氨筒体长度Ｌ（ｍｍ）4500工作压力(MP２．06工作温度（茂名推荐材料16MnR编号名称公称直径(mm）编号名称公称直径(m803。工艺条件图4.计算及说明部分内容（设计内容）:绪论1.1液氨储罐的设计背景工艺参数的设定2。1。１设计压力2.1。2筒体的选材及结构２。1.3封头的结构及选材设计计算3.1筒体壁厚计算３.3压力试验附件的选择4１。ﻩ人孔的选择4.2ﻩ人孔补强的计算4。3ﻩ进出料接管的选择4.4液面计的设计安全阀的选择４。

6ﻩ排污管的选择4．8。1ﻩ鞍座结构和材料的选取4.8.２ﻩ容器载荷计算4。8．3ﻩ鞍座选取标准4。８４。ﻩ鞍座强度校核容器焊缝标准５．1ﻩ压力容器焊接结构设计要求５.2ﻩ筒体与椭圆封头的焊接接头5。3ﻩ管法兰与接管的焊接接头5．4ﻩ接管与壳体的焊接接头筒体和封头的校核计算6．１筒体轴向应力校核6。1.１ﻩ由弯矩引起的轴向应力６.1。2由设计压力引起的轴向应力6。１。３轴向应力组合与校核6.2筒体和封头切向应力校核总结8参考文献5．绘图部分内容:总装配图一张（A1图纸)６。设计期限：１周（2０13年06月2４日06月30７、设计参考进程：（１)设计准备工作、选择容器的型式和材料一天（３）绘制装配图二天(4）编写计算说明书半天8．参考资料：国家质量技术监督局,GB150－19９8《钢制压力容器》,中国标准出版社,19９８；国家质量技术监督局，《压力容器安全技术监察规程》，中国劳动社会保障出版社，199９中华人民共和国化学工业部，中华人民共和国待业标准《钢制管法兰、垫片、紧固件》,1997刁玉纬王立业，《化工设备机械基础》，大连理工大学出版社,２00３年第五版;董大勤,《化工设备机械基础》，化学工业出版社，1994年第二版;朱思明,《化工设备机械基础》，华东理工大学出版社，20０４年第二版;发给学生（签名）：绪论………………………………………………………………１1.1液氨储罐的设计背景……………………………………11.2液氨储罐的分类及选型…………………………………１设计压力…………………………………………３2。

1．2筒体的选材及结构………………………………３设计计算……………………………………………………53.1筒体壁厚计算………………………………………5附件的选择…………………………………………………８４．１人孔的选择…………………………………………84.３ﻩ进出料接管的选择…………………………………１1４。4ﻩ液面计的设计………………………………………12鞍座的选择………………………………………………1４４.8。1鞍座结构和材料的选取……………………１４4.８。2ﻩ容器载荷计算…………………………………144．８.3ﻩ鞍座选取标准………………………………154。8.4鞍座强度校核…………………………………16容器焊缝标准……………………………………………………175。1ﻩ压力容器焊接结构设计要求……………………………1７5２。ﻩ筒体与椭圆封头的焊接接头……………………………1７5。3ﻩ管法兰与接管的焊接接头…………………………１7５.４ﻩ接管与壳体的焊接接头……………………………１8筒体轴向应力校核…………………………………196.1．１ﻩ由弯矩引起的轴向应力…………………………１9由设计压力引起的轴向应力………………………2０6．1．３轴向应力组合与校核……………………………２０6．２ﻩ筒体和封头切向应力校核………………………2１总结…………………………………………………………２2８参考文献…………………………………………………2３绪论1、1液氨储罐的设计背景本设计是针对《化工设备机械基础》这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。

本设计的液料为液氨，它是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛.分子式NＨ,分子量17.03，相对密度0。7７１4g/L,熔点-７7．７,沸点—3３。３5，自燃点651．11，蒸汽压101３．08kＰａ（2５．７）.蒸汽与空气混合物体爆炸极限16~2５％（最易引燃浓度17%）氨在20水中溶解度34％,２5时，在无水乙醇中溶解度１０％，在甲醇中溶解度16%，溶于氯仿、乙醚，它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性。液态氨将侵蚀某些塑料制品，橡胶和涂层。遇热、明火，难以点燃而危险性较低：但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸，如有油类或其他可燃性物质存在，则危险性更高.设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准,设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准,这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。

液氨贮罐的分类及选型储罐的形状有圆形或球形。圆筒形储罐两端的封头有椭圆形、球形、锥形和平盖等形状．在本设计中由于设计体积较小且工作压力较小，可采用卧式圆筒形容器，方形和矩形容器大多在很小设计体积时采用，因其承压能力较小且使用材料较多;而球形容器虽承压能力强且节省材料，但制造较难且安装内件不方便；立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏的能力较弱,故选用卧式圆筒形容器。卧式圆筒形液氨储罐通常由卧式圆筒形筒体和两端的椭圆形封头组成,按照化学生产工艺的要求设置进料口、出料口、放空口、排污口、压力表、安全阀和液面计等.为了检修方便,还要开设人孔,用鞍式支座支承于混凝土基座上。选择化工容器的材料也是设计中的重要问题,应该综合考虑容器的操作条件和钢材的性能、价格等。氨对钢材的腐蚀作用很小，但是，置于室外的液氨储罐，它的操作温度就是大气温度,它的操作压力就是操作温度对应的饱和蒸汽压。随着气温的变化,液氨储罐的操作温度和压力也随之变化，制造储罐的钢材应能承受这种变化.液氨储罐通常选择１ 6MnR 钢，它是屈服强度为３5０MPａ级的普通低合金高强度钢,具有良好的综合力学 性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性．在我国北方严寒地区,冬季最低气温可 达—３0，这时普通碳钢将会出现低温脆性（冲击韧性严重下降）,就应选用低温设 备用钢（如09Ｍn2VDR）。

工艺参数的设定2.1.1 设计压力 根据《化学化工物性数据手册》查得５0蒸汽压为２03２．5kpa，可以判断设计的容 器为储存内压压力容器，按《压力容器安全技术监察规程》规定,盛装液化气体无保冷 设施的压力容器,其设计压力应不低于液化气５０时的饱和蒸汽压力，可取液氨容器 的设计压力为２．1６Mpa，属于中压容器．而且查得当容器上装有安全阀时，取1.０ ５～１.3 倍的最高工作压力作为设计压力;所以取2．16 Mｐａ的压力合适。 属于中压容器 pa10 设计温度为50摄氏度，在－20~200条件下工作属于常温容器。 2.1.2 筒体的选材及结构 根据液氨的物性选择罐体材料，碳钢对液氨有良好的耐蚀性腐蚀率在0.1/年以 下，且又属于中压储罐,可以考虑２0R 和16MｎＲ这两种钢材。如果纯粹从技术角度 看,建议选用２０R 类的低碳钢板, 16ＭnＲ钢板的价格虽比20Ｒ贵，但在制造费用方面, 同等重量设备的计价，1６MnR 钢板为比较经济。所以在此选择16MｎR 钢板作为制造 筒体和封头材料.钢板标准号为GB6654-１9９６。 筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易,安装内件方 便,而且承压能力较好,这类容器应用最广 [1,5] 2.1.3封头的结构及选材 封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直 径圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大， 直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。

椭圆形封头的 应力情况不如半球形封头均匀,但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以 达到与筒体等强度。它吸取了蝶形封头深度浅的优点,用冲压法易于成形,制造比球形封 头容易，所以选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。查椭圆形封 头标准（ＪB／T４７3７—9５） 椭圆封头标准公称直径ＤN 曲面高度h1 直边高度h２ 内表面积Fi/ｍ2 容积V/m3 2２00 550 40 5.5０ 1。5459