m化工設計18m3液氨儲罐.doc

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內蒙古科技大學化工設備機械基礎課程設計說明書（18m3液氨儲罐） 內蒙古科技大學 化工設備機械基礎課程設計 題 目：液氨儲罐設計說明書 學 院：化學與化工學院 班 級：化工13-3班 姓 名： 學 號：指導老師：韓曉星 設計任務書 設計課題： 18m3液氨儲罐 工藝參數(shù)： 最高使用溫度：T=40℃ 公稱直徑：Di=2400mm 筒體長度（不含封頭）：L0=3000mm 飽和蒸汽壓：1.55MPa 設計內容： 1.罐體材料的選擇 2.罐體的規(guī)格 3.罐體的形狀 4.罐體的厚度 5.封頭形狀及厚度 6.支座的選擇 7.人孔及接管選擇 8.開孔補強 9.核算校驗 10.設備裝備圖（A2） 設計人： 朱沁楠 化工13-1班 1366115115 宋志強 化工13-1班 1366115108 黃敏 化工13-3班 1366115311 李文穎 化工13-3班 1366115335 鄧繼東 化工13-2班 1366155126 完成時間：2015年12月2日 前 言 液氨，又稱為無水氨，是一種無色液體。氨作為一種重要的化工原料，應用廣泛，為運輸及儲存便利，通常將氣態(tài)的氨氣通過加壓或冷卻得到液態(tài)氨。液氨在工業(yè)上應用廣泛，而且具有腐蝕性，且容易揮發(fā)，所以其化學事故發(fā)生率相當高。 本次設計是關于液氨儲罐的設計，在老師給定的相關條件下，充分利用課堂上學到的理論知識發(fā)散思維、擴寬視野使之能更好的聯(lián)系實際的生產，在實際的操作中我們應考慮的問題非常多。充分考慮上述條件的同時設計出符合標準的液氨儲罐。這樣不僅使我們所學的理論知識的到進一步的提高，也使我們可以了解到更多的實際生產中應該注意的問題，使我們受益匪淺。 通過這次課程設計是我深刻了解到理論知識與實際應用的差別，讓我們學到了很多東西比如：如何聯(lián)系實際考慮問題，分析問題，解決問題。 V 摘 要 儲罐按其形式可分為方形和矩形容器、球形容器、圓筒形容器（立式、臥式）。 按其承壓性質和能力可分為內壓和外壓，內壓容器又可分為常壓、低壓、中壓、高壓、超高壓等五類。根據(jù)使用時候的壁溫，可分為常溫容器、高溫容器、中溫容器和低溫容器。按其結構材料分類，容器有金屬制的和非金屬制的兩類。按其反應情況可分為反應壓力容器（R）、換熱壓力容器（E）、分離壓力容器（S）、儲存壓力容器（C）等。本次設計，我選用的是臥式圓筒形、中壓常溫的內壓容器。 Abstract According to the form of the storage tank can be divided into square and rectangular container, spherical container, cylindrical container (vertical, horizontal). According to its bearing capacity can be divided into internal and external pressure, internal pressure vessel can be divided into five categories, such as normal pressure, low pressure, medium pressure, high pressure, high pressure and so on. According to the use of the wall temperature, can be divided into normal temperature, high temperature, medium temperature and low temperature vessel. According to the classification of its structural material, the container has two kinds of metal and non metal. According to their reaction conditions can be divided into the reaction pressure vessel (R), heat exchange pressure vessel (E), the separation pressure vessel (S), storage pressure vessel (C), etc.This design, I use the horizontal cylinder, medium pressure inside the pressure vessel. 目 錄 前 言 I 摘 要 II Abstract III 1、液氨儲罐設計參數(shù)的確定 1 1.1設計溫度與設計壓力的確定 1 1.2罐體和封頭的材料的選擇 1 1.3形狀設計參數(shù) 2 2、封頭的選擇 2 2.1許用應力 2 2.2焊接接頭設計 3 3、筒體和封頭的壁厚的計算 3 3.1公稱直徑Di和筒體長度L的計算 3 3.2筒體壁厚的計算 4 3.3封頭壁厚的計算 4 3.4水壓試驗 5 3.4.1確定水壓試驗的試驗壓力值 6 3.4.2計算水壓試驗時的器壁應力值 6 3.4.3校核強度 6 4、選擇人孔并核算開孔補強 7 4.1人孔的選擇 7 4.2開孔補強的計算 8 5、選擇鞍座并核算承載能力 11 5.1罐體質量W1 11 5.2 液氨質量W2 11 5.3其他附件質量W3 12 5.4設備總質量W 12 5.5鞍座的選擇 12 6.選擇液面計 13 7、選配工藝接管 14 7.1液氨進料管 14 7.2液氨出料管 14 7.3排污管 14 7.4安全閥接口管 14 7.5液面計接口管 15 7.6放空管接管口 15 8、參數(shù)校核 15 8.1筒體軸向應力校核 15 8.1.1筒體軸向彎矩計算 15 8.1.2筒體軸向應力計算 16 8.2筒體和封頭切向應力校核 17 8.3筒體環(huán)向應力的計算和校核 18 8.3.1環(huán)向應力的計算 18 8.3.2環(huán)向應力的校核 19 8.4鞍座有效斷面平均壓力 19 9.設計匯總 19 10.結束語 21 參考文獻 22 1、液氨儲罐設計參數(shù)的確定 1.1設計溫度與設計壓力的確定 液氨儲罐通常置于室外，罐內液氨的溫度和壓力直接受到大氣溫度的影響，在夏季液氨儲罐經太陽暴曬，隨著氣溫的變化，儲罐的操作壓力也在不斷變化。根據(jù)設計任務書的要求，所設計液氨貯罐的最高使用溫度為40℃，查表可知40℃時液氨的飽和蒸汽壓為1.55MPa?！秹毫θ萜靼踩O(jiān)察規(guī)程》規(guī)定液化氣體儲罐必須安裝安全閥，設計壓力可取最大操作壓力的1.05-1.10倍。取1.10倍最大操作壓力為設計壓力，所以設計壓力P = 1.101.55 = 1.705MPa，故取設計壓力P=1.70MPa。 1.2罐體和封頭的材料的選擇 選擇容器用鋼必須綜合考慮：容器的操作條件，如設計壓力、設計溫度、介質特性和操作壓力等；材料的使用性能，如力學性能、物理性能、化學性能（主要是耐腐蝕性能）；材料的加工工藝性能，如焊接性能、熱處理性能等；經濟合理性及容器結構，如材料價格、制造費用和使用壽命等。 純液氨腐蝕性小，貯罐可選用一般碳素鋼，壓力容器專用鋼板為20R，另外還有一些合金鋼，如16MnR、15MnVR等也適合作為壓力容器的鋼板。 16MnR是345MPa級的低合金鋼，具有良好的機械性能、焊接性能、工藝性能及低溫沖擊韌性。中溫及低溫的機械性能均優(yōu)于Q235-A、15、20等碳素鋼，是使用十分成熟的鋼種，質量穩(wěn)定、可使用-40～475℃場合。15MnVR是屈服極限為390MPa級的低合金結構鋼，其塑性和沖擊韌性較16MnR低，其波動較大。另外從經濟的角度考慮，16MnR也較20R制造費用低。所以在此選擇16MnR鋼板作為制造筒體的材料。16MnR的含碳量為0.12%～0.20%，含Mn量較低，伸長率為19-21%，是目前我國用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼板。 1.3形狀設計參數(shù) 在本設計中由于設計體積較小（）且設計壓力較?。≒=1.70MPa）,故可采用臥式圓筒形容器，方形和矩形容器大多在很小設計體積時采用，因其承壓能力較小且使用材料較多；而球形容器雖承壓能力強且節(jié)省材料，但制造較難且安裝內件不方便；立式圓筒形容器承受自然原因引起的應力破壞的能力較弱，故選用圓筒形臥式容器。 2、封頭的選擇 幾何方面，就單位容積的表面積來說，以半球形封頭為最小。橢圓形和蝶形封頭的容積和表面積基本相同，可以近似認為相等。 力學方面，在直徑、厚度和計算壓力相同的條件下，半球形封頭的應力最小，二向薄膜應力相等，而沿經線的分布式均勻的。如果與壁厚相同的圓筒體連接，邊緣附近的最大應力與薄膜應力并無明顯不同。橢圓形封頭的應力情況就不如半球形封頭均勻。由應力分析可知，橢圓形封頭沿經線各點的應力是變化的，頂點處應力最大，在赤道上可能出現(xiàn)環(huán)向內壓應力，對于標準橢圓形封頭與壁厚相等的圓筒體相連接時，其可以達到與筒體等強度。 從制造方面分析來看，球形封頭是最理想的結構形式，但缺點是濃度大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應用較多的封頭之一。 因此，從幾何、力學和制造方面綜合考慮，采用標準橢圓形封頭最為合理。橢圓形封頭的型式及尺寸按JB/T 4737-95《橢圓形封頭》的規(guī)定標準橢圓形封頭的長短軸比值為2。封頭材料與筒體一樣為16MnR。 2.1許用應力 制造容器所用的鋼板，其在設計溫度下許用應力值的大小，直接決定著容器強度，是主要設計參數(shù)之一。在GB 150《鋼制壓力容器》中，對鋼板、鍛件、緊固件均規(guī)定了材料的許用應力，16MnR的許用應力見表2-1。 表2-1 壓力容器用16MnR鋼板的許用應力 鋼號 鋼板標準 使用狀態(tài) 厚度 mm 常溫強度指標 在下列溫度(℃)下的需用應力/MPa σb MPa σs MPa ≤20 100 150 16MnR GB 6654 熱軋 正火 6～16 510 345 170 170 170 ＞16～36 490 325 163 163 163 ＞36～60 470 305 157 157 157 2.2焊接接頭設計 焊縫區(qū)是容器上強度比較薄弱的地方。焊縫區(qū)強度降低的原因在于焊接時可能出現(xiàn)缺陷而未被發(fā)現(xiàn)；焊接熱影響區(qū)往往形成出大晶粒區(qū)而使強度和塑性降低；由于結構剛性約束造成焊接內應力過大等。 焊縫區(qū)的強度主要決定于熔焊金屬、焊縫結構和施焊質量。設計所需的焊接街頭系數(shù)大小主要根據(jù)焊接接頭的型式和無損檢測的長度比率確定。容器筒體的縱向焊接接頭和封頭的拼接接頭基本上都采用雙面焊，所以取焊接接頭系數(shù)。 3、筒體和封頭的壁厚的計算 3.1公稱直徑Di和筒體長度L的計算 取Di =2400 Di= 2800 Di = 3000 Di = 3200 經計算 當Di = 2400mm時，L= 3000mm,此時，Di/L = 0.8 最接近0.618 所以取 Di=2400mm 3.2筒體壁厚的計算 取計算壓力Pc=P=1.70MPa，筒體內徑Di=DN=2400mm，查表2.1知16MnR在設計溫度為40℃時的許用應力為，筒體的理論計算壁厚公式為： (3.1) 式中：——筒體的理論計算壁厚，mm； ——筒體計算壓力，MPa； ——筒體內徑，mm； ——鋼板在設計溫度下的許用應力，MPa； ——焊接接頭系數(shù)，其值為1； 將數(shù)值代入公式(3.1)計算出筒體的計算厚度為： 由于液氨對金屬有一定的腐蝕，取腐蝕裕量C2=1mm，故筒體的設計厚度為： 由鋼板厚度負偏差表查得C1=0.8mm，故名義壁厚為： 圓整后取。 3.3封頭壁厚的計算 采用的是標準橢圓形封頭，各參數(shù)與筒體相同，其厚度計算式為： 設計厚度為： 名義厚度為： 圓整后取。 查得標準橢圓形封頭的直邊高度(JB/T4737-95)為h0=40mm。 3.4水壓試驗 容器制成以后，必須做壓力試驗或增加氣密性試驗，其目的是在于檢驗容器的宏觀強度和有無滲漏現(xiàn)象，即考察容器的密封性，以確保設備的安全運行。 對需要進行焊后熱處理的容器，應在全部焊接工作完成并經熱處理之后，才能進行壓力試驗和氣密性試驗；對于分段交貨的壓力容器，可以分段熱處理，在安裝工地組裝焊接，并對焊接的環(huán)焊縫進行局部熱處理之后，再進行壓力試驗。 壓力試驗一般采用液壓試驗或氣壓測試，本次設計我們選用液壓測試，液壓試驗一般采用水。需要時也可采用不會導致發(fā)生危險的其他液體。實驗室液體的溫度應低于其閃點或沸點。奧氏體不銹鋼制容器用水進行液壓實驗后，應將水漬清楚干凈。無法清楚干凈時，應控制水中氯離子的含量不超過25mg/L。 試驗溫度：對碳鋼、16MnR、15MnRNbR和正火的15MnVR鋼制容器進行液壓試驗時，液體溫度不得低于5℃；對于其他低合金鋼制容器進行液壓試驗時，液體的溫度不得低于15℃。如果由于板厚等因素造成材料無塑性轉變溫度升高，則須相應提高試驗液體的溫度。 試驗方法：試驗時容器頂部應設排氣口，充液是應將容器內空氣排凈，試驗過程中保持容器觀察表明干燥。試驗時壓力應緩慢上升至設計壓力，若無泄露，再緩慢上升，達到一定的試驗壓力后，保壓一段時間后一般不低于30min。然后將壓力降至規(guī)定試驗壓力的80％，并保持足夠長的時間，以對所有焊接接頭和連接部位進行檢查。如有滲漏，修補后重新試驗，直至合格。對于夾套容器，先進行內筒液壓試驗，合格后再焊夾套，然后進行夾套內的液壓試驗；液壓試驗完畢后，應將液體排凈，并用壓縮空氣凈內部吹干。 3.4.1確定水壓試驗的試驗壓力值 已知P=1.70MPa， 試驗壓力： (3.2) 式中：PT——試驗壓力，MPa; P——設計壓力，MPa; [σ] 、[σ]t——分別為液壓試驗溫度和設計溫度下殼壁材料的許用應力，MPa。 帶入數(shù)據(jù)得： 3.4.2計算水壓試驗時的器壁應力值 實驗時器壁的應力： (3.3) 其中有效厚度 故 3.4.3校核強度 查表2.1可知14mm的16MnR鋼板的常溫強度指標。所以,，故所設計的器壁厚度滿足設計要求。 4、選擇人孔并核算開孔補強 4.1人孔的選擇 壓力容器人孔是為了檢查設備的內部空間以及安裝和拆卸設備的內部構件。人孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個手柄。根據(jù)儲罐是在常溫下及設計壓力為2.5MPa 的條件下工作,人孔的標準按公稱壓力為2.5MPa 等級選取?？紤]到人孔蓋直徑較大較重,故選用水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔(HG 20593-95)，公稱直徑為400mm，突面法蘭密封面(RF型)。該人孔結構中有吊鉤和銷軸，在檢修時只需松開螺栓將蓋板繞銷軸旋轉一個角度，由吊鉤吊住，即可輕松進入，而不必將其取下以節(jié)約維修時間。查得該人孔的有關數(shù)據(jù)如下: 表4.1 水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔(突面)標準尺寸(mm) 公稱 壓力 MPa 公稱直徑 dWS D D1 b b1 b2 A H1 H2 d0 2.5 400 42612 620 550 40 38 40 355 300 208 36 該水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔的標記為：HG20593-95 人孔RF Ⅴ（A?G）400-2.5 其中RF指突面密封，Ⅴ指接管與法蘭的材料為16MnR，A?G是指用普通石棉橡膠板墊片，400-2.5是指公稱直徑為400mm、公稱壓力為2.5 Mpa。 表4.2 人孔PN2.5DN400(HG20593-95)明細表 件號 標準號 名稱 數(shù)量 材料 尺寸/mm 1 筒節(jié) 1 16MnR dWS=42612，H1=300 2 HGJ52-91 法蘭 1 16Mn(鍛件) 3 HGJ69-91 墊片 1 石棉橡膠板 δ=3(代號A?XB350) 4 HGJ63-91 法蘭蓋 1 16MnR b1=38， b2=40 5 HGJ75-91P 螺柱 20 35 M272150 6 螺母 40 25 M33 7 吊環(huán) 1 Q235-A.F 8 轉臂 1 Q235-A.F d0=36 9 GB95-85 墊圈20 1 100HV 10 GB41-88 螺母M20 2 4級 11 吊鉤 1 Q235-A.F 12 環(huán) 1 Q235-A.F 13 無縫鋼管 1 20 14 支承板 1 16MnR 4.2開孔補強的計算 在開孔或安裝接管處一般采取相應的補強措施。容器開孔后，在空附近的局部地區(qū)，應力會達到很大的數(shù)值。這種局部的應力增長現(xiàn)象叫做“應力集中”。在應力集中區(qū)域的最大應力值，稱為“應力峰值”，通常用表示。 引起開孔附近應力集中現(xiàn)象的基本原因是結構的連續(xù)性被破壞。在開孔處，殼體和接管的變形不一致。為了使二者在連接之后的變形協(xié)調一致，連接處便產生了附加內力，主要是附加彎矩。由此產生的附加彎曲應力，便形成了連接處局部地區(qū)的應力集中。 補強的形式有：（1）內加強平齊接管；（2）外加強平齊接管；（3）對稱加強凸出接管；（4）密集補強。 由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管，故不能直接選用補強圈標準。由表4.1知本設計所選用的人孔筒節(jié)內徑di＝400mm，壁厚。 內徑D1=400+2（1+0.8）=403.6mm。 開孔補強的有關計算參數(shù)如下： 開孔所需補強面積A 對于圓筒，殼體開口出的計算厚度為： 開孔直徑。由于接管材料與殼體材料都為16MnR，故fr=1，內壓容器的圓筒開孔后所需的補強面積為： (4.1) 式中 d——開孔直徑，圓形孔取接管內直徑加兩倍壁厚附加量，mm； δ——殼體開孔處的計算厚度，mm； ——接管有效厚度，mm； fr——強度削弱系數(shù)，等于設計溫度下接管材料與殼體材料許用應力之比值。 代入數(shù)據(jù)得：開孔所需補強面積 (2) 有效寬度B 二者中取較大值B=807.2mm。 (3) 有效高度 ①外側高度h1 二者中取較小值h1=63.53mm ②內側高度h2 二者中取較小值h2=0mm。 (4) 補強面積 在有效補強范圍內，可作為補強的截面積按下式計算 (4.2) 式中 ——補強面積,； ——殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積[按式(4.3)]，； ——接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積[按式(4.4)]，； ——焊縫金屬截面積，。 計算： (4.3) 其中接管有效厚度為，故 (4.4) 其中接管計算厚為 故 焊縫金屬截面積，故補強面積為 由于，故開孔需另加補強，其另加補強面積為 (5) 補強圈厚度δ 圓整后取，補強材料與殼體材料相同為16MnR。 5、選擇鞍座并核算承載能力 選擇鞍座時應該考慮容器的質量、介質的質量以及其他附件的質量，計算三者的總質量，并根據(jù)總質量選擇符合相應承載的鞍座。 5.1罐體質量W1 筒體質量：公稱直徑Di=2400 mm，壁厚δ=12 mm的筒體，查表(《化工設備設計基礎》，天津大學出版社,附表4)得每米質量是，所以 封頭質量：公稱直徑D=2400 mm，壁厚δ=9.62mm，直邊高度h0=40mm的橢圓形封頭，查表(《化工設備設計基礎》，天津大學出版社，附表6)得其質量，所以 5.2 液氨質量W2 (5.1) 式中:——裝量系數(shù)，取0.9；(《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定：介質為液化氣體的固定式壓力容器，裝量系數(shù)一般取0.9) V——貯罐容積，； ρ——液氨的密度，在-20℃時液氨的密度為665kg/。 于是 5.3其他附件質量W3 人孔約重194kg，其它接口管的總重約200kg。于是W3=394kg。 5.4設備總質量W W=W1+W2+W3=5520+10773+394=16687kg 5.5鞍座的選擇 每個鞍座承受的負荷為 根據(jù)鞍座承受的負荷，查表(《化工設備機械基礎》，大連理工大學出版社，附錄16)可知，選擇輕型(A)帶墊板，包角為120的鞍座。即JB/T4712-92 鞍座A3000-F，JB/T4712-92 鞍座A3000-S。其標準尺寸如下： 表5.1 A型鞍座標準尺寸(mm) 公稱直徑DN 允許載荷/kN 鞍座高度h 底板 腹板 筋板 墊板 螺栓連接尺寸 l1 b1 δ1 δ2 l3 b2 b3 δ3 弧長 b4 δ4 e 間距l(xiāng)2 螺孔 d 螺紋M 孔長l 2400 435 250 1720 240 14 10 265 208 290 8 2800 500 10 100 1520 24 M20 40 安放位置： 筒體長度 式中A——鞍座與封頭切線之間的距離，mm； L1——兩鞍座間距，mm。 由于筒體L/D較大，且鞍座所在平面又無加強圈，取 6.選擇液面計 液面計是用以指示容器內物料液面的裝置，其類型很多，大體上可分為四類，有玻璃板液面計、玻璃管液面計、磁性液位計和用于低溫設備的防霜液面計。在中低壓容器中常用前兩種。玻璃板液面計有透光式玻璃板液面計（T型）、反射式玻璃板液面計（R型）和試鏡式玻璃板液面計（S型）三種結構，其適用溫度一般在0～250℃。但透光式適用工作壓力較反射式高，試鏡式工作壓力最小。玻璃管液面計適用工作壓力小于2.5MPa，介質溫度在0～250℃的范圍。對于承壓設備，一般都是將液面計通過法蘭、活接頭或螺紋接頭與設備連接在一起，分別用于不同型式的液面計。所以在此選用玻璃管G型，公稱壓力1.70MPa，液面計主體材料16Mn，結構形式：W:保溫型，排污口一律配螺塞，公稱長度L=1400mm，帶頸平焊突面管法蘭（HG20594-97)。液面計標記為液面計AG1.7-IW-1400。 7、選配工藝接管 7.1液氨進料管 進料管采用φ895mm的無縫鋼管，鋼管一端切成45,伸入儲罐少許，管長400mm，配用突面板式平焊法蘭 HG 20593法蘭 PL 80-1.7 RF 16MnR,不需補強。 7.2液氨出料管 在化工生產中，需要將液體介質運送到與容器平行的或較高的設備中去，并且獲得純凈無雜質的物料。故采用可拆的壓出管，將它用法蘭固定在接口管內。 罐體的接口管法蘭采用HG20593 法蘭 PL 65-1.6 RF 16MnR。與該法蘭相配并焊接在壓出管的法蘭上，其連接尺寸和厚度與HG20593 法蘭 PL 65-1.6 RF 16MnR相同，但其內徑為57mm。 液氨壓出管的端部法蘭采用HG 20593 法蘭 PL 50-1.6RF 16MnR。這些小管都不必補強。壓出管伸入貯罐2100mm。 7.3排污管 貯罐右端最底部安設一個排污管，管子規(guī)格：，管端焊有一與截止閥J41W-16相配的管法蘭HG 20593法蘭 PL 50-1.6 RF 16MnR。 7.4安全閥接口管 安全閥在系統(tǒng)中起安全保護作用。當系統(tǒng)壓力超過規(guī)定值，安全閥打開，將系統(tǒng)中得一部分氣體排出罐體，使系統(tǒng)壓力不超過允許值，從而保證系統(tǒng)不因壓力過高而發(fā)生事故。 本設計采用無縫鋼管，法蘭為HG20593 法蘭 PL 32-1.6 RF 16MnR。 7.5液面計接口管 本貯罐采用透光式玻璃管液面計AG 1.6-IW-1400 兩支。與液面計相配的接管尺寸為, 與液面計接口管相配的法蘭型號為 HG 20593-97 法蘭 PL10-1.6 RF 16MnR。 7.6放空管接管口 為了在注入液體時，將容器內的空氣排到罐體外以便能順利快速地注入，需安設一放空管。采用無縫鋼管，法蘭為HG20593 法蘭 PL30-1.6 RF 16MnR。 8、參數(shù)校核 8.1筒體軸向應力校核 8.1.1筒體軸向彎矩計算 （1）筒體中間處截面的彎矩用下式計算 (8-1) 式中 F——鞍座反力，N； Rm——橢圓封頭長軸外半徑，mm； L——兩封頭切線之間的距離，mm； A——鞍座與筒體一端的距離，mm； hi——封頭短軸內半徑，mm。 其中，。所以 （2）支座處截面上的彎矩 (8-2) 故： 8.1.2筒體軸向應力計算 由《化工機械工程手冊》（上卷）得K1=K2=1.0。因為︱M1︱＞＞︱M2︱，且A＜Rm/2=603.5mm，故最大軸向應力出現(xiàn)在跨中面，校核跨中面應力。 （1）由彎矩引起的軸向應力 ①筒體中間截面上最高點處： (8-3) 所以 最低點處：。 ②鞍座截面處最高點處： 最低點處： （2）由設計壓力引起的軸向應力 由 (8-4) 所以 （3）軸向應力組合與校核 最大軸向拉應力出現(xiàn)在筒體中間截面最低處，所以，許用軸向拉壓應力，而合格。 最大軸向壓應力出現(xiàn)在充滿水時，在筒體中間截面最高處，，軸向許用應力： ， 根據(jù)A值查外壓容器設計的材料溫度線圖得B=150MPa，取許用壓縮應力[σ]ac=150MPa，︱σ1︱＜[σ]ac，合格。 8.2筒體和封頭切向應力校核 因筒體被封頭加強，筒體和封頭中的切向剪應力分別按下列計算： （1）筒體切向應力計算 由《化工機械工程手冊》（上卷）查得K3=0.880，K4=0.401。所以 封頭切向應力計算 因,所以合格。 8.3筒體環(huán)向應力的計算和校核 8.3.1環(huán)向應力的計算 （1）在鞍座處橫截面最低點 (8-5) 式中 b2——筒體的有效寬度，mm。 由《化工機械工程手冊》（上卷）查得，K5=0.7603，K6=0.0132。式中k=0.1，考慮容器焊在鞍座上 (8-6) 式中 b——鞍座軸向寬度，mm。 所以 所以 （2）鞍座邊角處軸向應力 因為L/Rm=3000/1207=2.49＜8,且 (8-7) 所以 8.3.2環(huán)向應力的校核 ，合格。 ，合格。 8.4鞍座有效斷面平均壓力 鞍座承受的水平分力 (8-8) 由《化工機械工程手冊》（上卷）查得，K9=0.204。 所以。 鞍座有效斷面平均應力 (8-9) 式中 Hs——鞍座的計算高度，mm； b0——鞍座的腹板厚度，mm。 其中Hs取鞍座實際高度（H=250mm）和Rm/3=1207/3=402.33mm中的最小值，即Hs=250mm。腹板厚度b0=δ2-C1=10-0.8=9.2mm。 所以 應力校核，式中[σ]sa=140MPa，鞍座材料Q235—AF的許用應力。 9.設計匯總 （1）本設備按GB 150—1998《鋼制壓力容器》和HG 20584-1998《鋼制化工容器制造技術要求》進行制造、校驗和驗收，并接受國家質量技術監(jiān)督局頒發(fā)的《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》的監(jiān)督； （2）焊接采用電弧焊，焊條型號E4303,16MnR間為J507,16MnR與碳鋼間為J427，埋弧焊漢斯牌號為H10Mn2焊劑牌號為HJ431； （3）焊接接頭型式及尺寸除圖中注明外，按HG 20583的規(guī)定，不帶補強圈的接管與筒體的焊接接頭為G2，角焊縫的焊角尺寸按較薄板的厚度，法蘭的焊接按相應法蘭標準中的規(guī)定； （4）設備筒體的A、B類焊接接頭應進行無損檢測，檢測長達度為100％，涉嫌檢測不低于JB 4730-94RTⅡ為合格，且射線照相質量不低于AB級； （5）設備制造完畢后，以2.13MPa的表壓進行水壓試驗； （6）焊接工作全部結束后，爐內整體進行焊后消除應力熱處理； （7）設備檢驗合格后，外表面整體除銹涂紅丹防銹漆、灰漆各兩道；運輸和包裝按JB/T4711-2003《壓力容器涂敷與運輸包裝》的規(guī)定； 技術特性 序號 名稱 指標 序號 名稱 指標 1 設計壓力 1.7MPa 4 介質 液氨 2 工作溫度 ≤40℃ 5 容積 18m3 3 公稱直徑 2.4m 6 筒體長度 3.00m 接管表 序號 公稱直徑 公稱壓力 接口法蘭標準 密封面形式 用途 a1-2 DN14 PN2.5 HG 20593 突面 液面計接管口 b1-2 DN14 PN2.5 HG 20593 突面 液面計接管口 c DN400 PN2.5 HG 20593 突面 人孔 d DN65 PN2.5 HG 20593 突面 出料口 e DN89 PN2.5 HG 20593 突面 進料口 f DN32 PN2.5 HG 20593 突面 安全閥接管 g DN32 PN2.5 HG 20593 突面 放空口 h DN50 PN2.5 HG 20593 突面 排污口 10.結束語 通過本次課程設計，提高了我們組的查閱資料、綜合分析的能力，應用了化工設備機械基礎的知識，將理論知識與實際應用相結合，提高了基本設計能力、團隊合作能力，提高了使用知識的技能。 經過半個學期的理論學習和兩個星期的課程設計，我們對《化工設備機械基礎》這門課的學習已經接近了尾聲。在這期間我們學到了很多的東西，有學術方面的，也有做人方面的。在此，我們要特別感謝我們的任課教師----韓老師，感謝她對我們的教導。另外，對所有幫助過我們的同學們，表示衷心的感謝。 通過設計我們也對化工設備機械基礎這門課程有了更深刻的認識和了解，在這個過程中，我們不斷翻閱資料，客服困難，通過我們小組的團結努力，最終圓滿完成設計任務。 在課程設計的過程中，我們能把理論上的知識很好的用在了設計方面，我們感到很自豪也很高興，感謝韓老師，感謝您讓我們有這樣的實踐機會。也很感謝我們一起奮斗過的同學們，因為遇到困難的時候我們總是一起解決。 22 參考文獻 [1]董大勤.化工設備機械基礎.北京：化學工業(yè)出版社,2009. [2]胡建生.化工制圖.北京：化學工業(yè)出版社,2008. [3]方書起.化工設備課程設計指導.北京：化學工業(yè)出版社,2010. [4]刁玉瑋,王立業(yè).化工設備機械基礎.大連：大連理工大學出版社,2003. [5]譚蔚.化工設備設計基礎.天津：天津大學出版社,2008. [6]丁伯民.黃正林.化工容器.北京：化學工業(yè)出版社,2003. [7]陳鐘秀,顧飛燕,胡望明.化工熱力學.北京：化學工業(yè)出版社,2001. [8]譚蔚.化工設備設計基礎.天津：天津大學出版社,2007 [9]黃振仁,魏新利.過程裝備成套技術設計指南.北京：化學工業(yè)出版社,2003 [10]王非.化工壓力容器設計.北京：化學工業(yè)出版社,2005