课程设计--液氮储罐机械设计.docxVIP

目 录 一、绪论 1 1.1 设计任务、设计思想、设计特点 1 1.2 主要设计参数的确定记说明 1 二、材料及结构的选择与论证 2 2.1 材料选择与论证 2 2.2 结构选择与论证 3 2.2.1 封头形式的确定 3 2.2.2 人孔的选择 3 2.2.3 法兰的选择 3 2.2.4 液面计的选择 4 2.2.5 鞍式支座的选择与确定 4 三、设计计算 5 3.1 筒体厚度的计算 5 3.2 封头壁厚的计算 5 3.3 水压试验压力及其强度的计算 6 3.4 人孔的选择及核算开孔补强 6 3.5 鞍座的选择及核算承载能力 8 3.6 液位计的选择 9 3.7 选配工艺接管 9 四.设备总装备图(附录) 10 五.小结 10 六.设计参考书目 10 茂 名 学 院 课 程 设 计 液氨储罐机械设计 一.绪论 1.1 设计任务、设计思想、设计特点 (1)设计任务 按要求设计一压力容器，液氨储罐的公称直径为1400mm,罐体的公称容积为20m3, 制造地点：广东省广州市。 (2)设计思想 液氨储罐通常由卧式圆柱形圆筒和两端椭圆封头组成，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，为了检修方便开设 人孔，用鞍式支座支撑于混凝土基座上。 综合运用化工过程设备机械基础及所学的知识，联系实际，进而巩固加深和发展所 学的知识，提高分析实际问题和解决问题的能力。 (3)设计特点 液氨对钢材的腐蚀作用很小，但是，至于室外的液氨储罐，其工作温度为环境温 度，其工作压力为该环境温度下的饱和蒸汽压，随着气温的变化，液氨储罐的操作温度 和操作压力也会变化，所以其材料的钢材必须应能承受这种变化，在我国的北方严寒地 区，冬季气温很低，普通钢材就可能出现低温脆性，所以选用低温设备用钢。 ①壁厚分类———薄壁容器 工程上的容器外径和内径的比值K=Dy/D小于等于1.2的压力容器称为薄壁容器。 ②受压状况的分类—— 内压容器 容器器壁承受的拉应力，通过强度条件计算壁厚。 ③安装方式分类—— 卧式容器 在自重和内部充满液体等载荷作用下在壳体一些特殊部位产生各种局部应力，加 以考虑。 ④容器工作温度的确定——常温容器 设计温度在-20°℃~200℃的压力容器，根据本次设计的容器的工作温度为一 40℃~40°℃,确定为常温容器。 ⑤设计压力的分类—— 中压容器 压力1.6MPa到10MPa的容器为中压容器，本次设计的容器工作的压力为1.55MPa, 设计压力稍大于工作压力，所以为中压容器。 ⑥容器在生产中的用途和分类——贮存容器 ⑦按《压力容器安全技术监察视程》分类——第二类容器 1.2主要设计参数的确定和说明 (1)工作温度的确定 贮罐常至于室外，在夏天经过太阳的曝晒，温度可达40℃,所以工作温度应低于 40°c (2) 工作压力的确定 茂 名 学 院 课 程 设 计 表《液氨的饱和蒸汽压和密度》 温度C 饱和蒸汽压 (绝压)/MPa -30 0.12 密度/kg/m3 678 -20 0.19 665 -10 0.291 652 0 10 0.429 0.615 639 625 20 0.857 610 30 1.17 595 40 1.55 588 50 2.03 563 随着气温的变化，罐内的气压也会改变。 一般罐体的温度最高可以达到40°℃,所以 选用的设计温度为40°℃。 (3)设计压力的确定 按《压力容器安全监督规程》规定液化气体贮罐必须安装安全阀，设计压力可取 最大操作压力的1.05到1.1倍，设计温度为40℃,此时液氨的饱和蒸气压为1.55MPa, 通过计算选择贮罐的设计压力为1.6MPa(表压)。 二 .材料及结构的选择与论证 2.1材料选择与论证 材料：本贮罐选用16MnR制作罐体和封头。 论证：按YB(T)40-87标准生产的钢板的化学成分和力学性质 压力容器用钢板的化学成分(YB(T)40)/(%) 钢号 C Mn Si S,P V 20R ≤0.20 0.4~0.8 0.15~0.3 ≤0.03 0 16MnR ≤0.20 1.2~1.6 0.2~0.6 ≤0.03 0 15MnVR ≤0.18 1.2~1.6 0.2~0.6 ≤0.03 0.1~0.4 压力容器用钢板力学性能和冷弯试验(YB(T)40) 钢号 交货状 态 厚度 /mm C./MPa C,/MPa δ,1% 不小于 Ak 冷弯试 J 验180° b=2a 20R 热扎或 正火 6～16 17～25 4