化工设备机械基础课程设计：液氨储罐设计一、设计任务书：试设计一液氨储罐，其公称容积、储罐内径、罐体（不包括封头）长度见下表。使用地点：家乡-县城及以上 。1液氨储罐设计液氨储罐设计 技术特性表技术特性表公称容积(立方米) 公称直径(DN)介 质液 氨筒体长度(L)工作压力（MPa)工作温度()使用地点推荐材料2液氨储罐设计液氨储罐设计 管口表管口表编号 名称公称直径（mm）编号名称公称直径（mm）a1-a2液面计e安全阀b人孔f放空管c进料管g排污管d出料管3液氨储罐设计液氨储罐设计: 设计参数设计参数学号57的同学选择序号1-10的参数，学号尾数与序号相同即为该同学的技术特性表中的设计参数 参数12345678910公称容积V 10 12 16 2025公称直径DN1.6 1.8 1.6 1.8 1.8 2.0 2.0 2.2 2.0 2.2筒体长度L4.4 3.4 5.6 4.2 5.6 4.4 5.8 4.6 7.4 5.84液氨储罐设计液氨储罐设计: 设计参数的确定设计参数的确定学号58的同学选择序号11-20的参数，学号尾数与序号相同即为该同学的技术特性表中的设计参数 参数11121314151617181920公称容积V25 32 40 50公称直径DN2.4 2.0 2.2 2.4 2.2 2.42.6 2.42.6 2.8筒体长度L4.8 9.4 7.6 6.2 9.8 8.06.6 10.2 8.4 7.25接管公称直径接管公称直径进料出料放空排污安全阀液面计人孔V12M3656550505020450V16M38080656580根据自己的技术特性表的公称容积确定接根据自己的技术特性表的公称容积确定接管公称直径。管公称直径。6液氨储罐设计液氨储罐设计:工艺条件图工艺条件图7液氨储罐设计液氨储罐设计二、设计内容、方法和步骤 按照设计任务书提供的工艺条件来设计液氨储罐，主要是选择适当的材料；确定筒体和封头的壁厚；选择人孔、支座、液面计和各种工艺接管，并核算开孔补强；绘制储罐的装配图；编写计算说明书。8液氨储罐设计参数的确定液氨储罐设计参数的确定1.11.11.11.1根据要求选择罐体和封头的材料根据要求选择罐体和封头的材料根据要求选择罐体和封头的材料根据要求选择罐体和封头的材料一般选择一般选择一般选择一般选择Q345RQ345RQ345RQ345R材料作为罐体和封头的材料。参见教材第材料作为罐体和封头的材料。参见教材第材料作为罐体和封头的材料。参见教材第材料作为罐体和封头的材料。参见教材第六章：压力容器与化工设备常用材料。六章：压力容器与化工设备常用材料。六章：压力容器与化工设备常用材料。六章：压力容器与化工设备常用材料。1.21.21.21.2确定设计温度与设计压力确定设计温度与设计压力确定设计温度与设计压力确定设计温度与设计压力液氨储罐通常置于室外，罐内液氨的温度和压力直接受到液氨储罐通常置于室外，罐内液氨的温度和压力直接受到液氨储罐通常置于室外，罐内液氨的温度和压力直接受到液氨储罐通常置于室外，罐内液氨的温度和压力直接受到大气温度的影响，在夏季液氨储罐经太阳暴晒，液氨温度大气温度的影响，在夏季液氨储罐经太阳暴晒，液氨温度大气温度的影响，在夏季液氨储罐经太阳暴晒，液氨温度大气温度的影响，在夏季液氨储罐经太阳暴晒，液氨温度可达可达可达可达40404040以上，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不以上，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不以上，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不以上，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不断变化。断变化。断变化。断变化。 9液氨的饱和蒸汽压和密度（表压 = 绝对压力 - 0.1） 温度 5040302010饱和蒸汽压Mpa(绝对压力) 2.031.551.170.8570.615密度kg/m3 563580595610625温度 0-10-20-30饱和蒸汽压Mpa(绝对压力) 0.429 0.291 0.1900.120密度kg/m3 63965266567810 液氨储罐的操作温度通常最低可取夏液氨储罐的操作温度通常最低可取夏季气温季气温4040，若使用地点的夏季最高气温，若使用地点的夏季最高气温高于高于4040，则液氨储罐的操作温度取有记，则液氨储罐的操作温度取有记录的最高气温（可查该使用地区的气象资录的最高气温（可查该使用地区的气象资料）。温度在料）。温度在40-5040-50之间可用内插法确之间可用内插法确定液氨的饱和蒸汽压。定液氨的饱和蒸汽压。 压力容器安全监察规程压力容器安全监察规程规定规定液化气体储罐必须安装安全阀，设计液化气体储罐必须安装安全阀，设计压力可取最大操作压力的压力可取最大操作压力的1.05-1.101.05-1.10倍。倍。11 在设计时，参照教材在设计时，参照教材193 193 页表页表8-3 8-3 和和 表表8-8-5 5 按照家乡地区历史记录最高气温和设计保按照家乡地区历史记录最高气温和设计保冷措施情况确定最大操作压力。冷措施情况确定最大操作压力。 压力容器安全监察规程压力容器安全监察规程规定液化气体储规定液化气体储罐必须安装安全阀，设计压力可取最大操作罐必须安装安全阀，设计压力可取最大操作压力的压力的1.05-1.101.05-1.10倍。倍。 为便于计算设计压力可取最大操作压力为便于计算设计压力可取最大操作压力的的1.101.10倍。倍。121.3 其他设计参数 容器公称直径公称直径见技术特性表； 罐体和封头的材料一旦确定，其设计温度下的许用应力许用应力可查教材P195-P208 表8-6 -表8-11. 液氨储罐筒体为板卷焊，封头一般选择半椭圆型封头，根据焊接接头结构和无损探伤比例确定焊接接头系数。132.计算筒体和封头的壁厚2.1计算筒体壁厚和封头的壁厚参见第八章第二节内压容器筒体与封头厚度的计算。2.2水压试验参见第十五章第四节之压力试验的内容。2.2.1确定水压试验的耐压试验压力值；2.2.2耐压试验时的容器的强度校核。143.选择人孔并核算开孔补强3.1选择人孔的公称直径和人孔材料 参见第十一章第一节人孔和手孔的内容。3.2选择人孔结构型式和法兰密封面型式 卧式液氨储罐常用碳钢水平吊盖人孔。3.3开孔补强计算 参见第十二章第一节开孔补强之二补强结构与计算。储罐开设人孔，对筒壁强度削弱较大，需另行补强，通常是在筒体外焊接补强圈，补强圈材料一般与罐体材料相同。3.3.1确定补强圈直径3.3.2计算补强圈厚度 他接管的直径较小，一般对筒壁强度的削弱较小，可查表确定是否需要另行补强。一般情况下不需另一般情况下不需另行补强。行补强。154.选择鞍座并核算承载能力 参见第十三章第一节卧式容器支座大型卧式容器常用鞍式支座支承，按照容器的公称直径选择鞍座的型式和尺寸，并由储罐的总重量核算其承载能力。4.1一般选择带加强垫板的A型（轻型）一对，型和型各一个。4.2鞍座离封头的距离尽量不超过容器直径的1/4（鞍座离封头的距离也不要超过筒体长度的1/5.4.3储罐的总重量包括罐重和料重，筒体和封头的重量、人孔的重量可查表，其他附件重量较小，可估计；因为液氨比水轻，所以水压试验时的水重比罐内液氨重的多，应计算水压试验时罐体总重。165.选择液面计 参见第十一章第二节视镜与液面计内容之二液面计。参见第十一章第二节视镜与液面计内容之二液面计。根据液氨储罐的公称直径选择液面计的型式和公称长根据液氨储罐的公称直径选择液面计的型式和公称长度。度。液氨储罐常用玻璃管液面计，玻璃管液面计（液氨储罐常用玻璃管液面计，玻璃管液面计（HG-5-HG-5-227-80227-80）按针形阀的材料分为碳钢（）按针形阀的材料分为碳钢（类）和不锈钢类）和不锈钢1Cr18Ni91Cr18Ni9（类）；按结构型式分为保温型（类）；按结构型式分为保温型（W W型，用加热蒸汽型，用加热蒸汽保温）和不保温型（保温）和不保温型（D D型）；按法兰密封面的型式分为型）；按法兰密封面的型式分为光滑面（光滑面（A A型，管法兰型，管法兰 HG 5010-58HG 5010-58）和凸面（）和凸面（B B型，凹型，凹凸面管法兰凸面管法兰HG 5012-58HG 5012-58）；玻璃管液面计的公称长度）；玻璃管液面计的公称长度L L为：为：500500，600600，800800，10001000，12001200，1400.1400. 当储罐直径较大时，可装设两组液面计。当储罐直径较大时，可装设两组液面计。176.选配工艺接管 按照设计任务书提供的口径选择各种工艺接管。进料管应伸进罐内并在管端切成45斜口指向罐中央；物料压出管也伸进罐内，离罐底约100mm，常制成可拆式接管；安全阀和放空管应设置在容器的最高处，排污管应设置在容器的最低处，以利排放。 按照储罐的设计压力和设计温度选择各个工艺接管的法兰。参见第十章第二节管法兰连接内容。 187.根据上述设计画出液氨储罐装配图（可用计算机绘图，若需要绘图版可找周艳老师借。若需要绘图版可找周艳老师借。 ）19 装配图应表明化工容器的形状、结构、尺寸，主要零部件之间的装配关系和技术特性等，它是化工容器的设计、制造、安装、维修和管理的重要技术文件，也是技术交流的工程语言。绘制化工容器装配图除了应遵循机械制图国家标准外，还要结合化工容器的特点注意某些问题。207.1图幅、比例及图面布局 液氨储罐装配图可选A2或A3，若幅面不足时，可以加长其长边的1/4或1/2；比例主视图等可选用1：5；1：10；1：15；1：20；1：25等，表明在标题栏内，局部视图可选用1：5；1：4；1：3等，须另行标注在局部视图上。液氨储罐装配图通常采用主视图和左视图，再配置适当的局部视图作为补充。217.2标注尺寸和为零部件编号 液氨储罐装配图应标注的尺寸有： 特性尺寸：筒体内径、长度和壁厚，鞍座高度等。 配合尺寸：制作和接管的位置；接管的外（内）神长度等。 安装尺寸：地脚螺栓中心距、支座地板尺寸等。 外形尺寸：液氨储罐的总长度、宽度和高度。227.3标题栏、明细栏液氨储罐的制造、检验主要数据表略。23三、计算说明书的内容1.封面（见模板-外）2.目录3.设计任务书4.正文章节5.设计总结6.致谢7.参考文献（资料）8.附录（重要资料图表及装配图可作为附录列在目录后） 9.封底（见模板-内）24四、注意事项1. 用A4打印纸书写或打印，书写时要求字迹工整，打印时字体选用仿宋或宋体，正文字号选用四号或小四号，注意页边距、行间距，留装订边；2. 画出规范的工艺条件示意图和装配图；3. 需查阅一定的参考文献资料，教材、设计手册、教学参考书、相关专业杂志、网络资料等 ； 4. 独立完成；25第十七周-第十八周交；不迟于不迟于2014.1.32014.1.3各班学习委员收集交给老师请注意：请注意： 该设计单独作为课程设计成绩。该设计单独作为课程设计成绩。 265. 目录（可按第一部分，.；第一章,.或按序号等列目录），目录字号可同正文字号或比正文小一号 。 注意：设计任务书为正文第一部分，致谢 和参考文献（资料）不列在目录中。6. 正文章节及设计总结（按设计内容及设计 总结分为各个部分或章节）7.致谢（致谢位于设计总结后，比正文小一号 字）8.参考文献（资料）（参考文献位于致谢 后，比正文小一号字） 279. 参考文献书写方法： 著作类：编.著作名.出版地：出版社，第几版，出版年 期刊类： ， ， 等.文章名.期刊名，年，卷（期）：页码（起止） 专利类： ， ， 等.专利名称.中国发明专利，公开号：CN.，授权年 网络类：网址10.参考文献要编序号11.设计计算说明书装订成册，装配图作为附录折叠后装订在计算说明书后。 28五五. . 答辩问题答辩问题1.1.液氨储罐的机械设计包括哪些内容？液氨储罐的机械设计包括哪些内容？2.2.设计参数中设计压力是如何确定的？设计参数中设计压力是如何确定的？3.3.设计参数中焊接接头系数是如何确定？设计参数中焊接接头系数是如何确定？4.4.叙述液氨的性质并说明如何防止液氨泄叙述液氨的性质并说明如何防止液氨泄漏。漏。29六六. . 成绩成绩1. 1. 完整的液氨储罐设计计算说明书（封完整的液氨储罐设计计算说明书（封面，目录，正文，设计总结，致谢，参考面，目录，正文，设计总结，致谢，参考文献，封底等）（文献，封底等）（5050分分）2. 2. 合格的液氨储罐装配图并与设计计算合格的液氨储罐装配图并与设计计算说明书装订在一起。（说明书装订在一起。（2020分分）3. 3. 合格的文档（字体、字号、排版、页合格的文档（字体、字号、排版、页码等）。（码等）。（1010分分）4. 4. 答辩问题。（答辩问题。（2020分分）30