化工设备基础课程设计

化工设备基础课程设计第一章设计方案的确定..............................................................错误!未定义书签。1.1液氨储罐选型.................................................................错误!未定义书签。1.2液氨储罐选材..................................................................错误!未定义书签。第二章储罐的工艺设计..............................................................错误!未定义书签。2.1筒体壁厚设计..................................................................错误!未定义书签。2.2筒体封头设计..................................................................错误!未定义书签。2.3校核罐体及封头的水压试验强度..................................错误!未定义书签。2.4人孔设计..........................................................................错误!未定义书签。2.5人孔补强..........................................................................错误!未定义书签。2.6接口管..............................................................................错误!未定义书签。2.6.1液氨进料管.........................................................错误!未定义书签。2.6.2液氨出料管..........................................................错误!未定义书签。2.6.3排污管..................................................................错误!未定义书签。2.6.4液面计接管..........................................................错误!未定义书签。2.6.5放空接口管..........................................................错误!未定义书签。2.7鞍座................................................................................错误!未定义书签。2.7.1罐体质量................................................................错误!未定义书签。2.7.2封头质量................................................................错误!未定义书签。2.7.3液氨质量................................................................错误!未定义书签。2.7.4附件质量................................................................错误!未定义书签。第三章设备总装配图..................................................................错误!未定义书签。3.1设备总装配图................................................................错误!未定义书签。3.2储罐技术要求：............................................................错误!未定义书签。3.3设计技术特性表............................................................错误!未定义书签。第四章设计总结..........................................................................错误!未定义书签。参考文献........................................................................................错误!未定义书签。第一章设计方案的确定1.1液氨储罐选型工业的压力容器种类很多，按形状主要分以下几类：（1）方型或矩形容器（2）球型容器（3）圆筒型容器。本设计采用圆筒型容器，方型或矩形容器虽制造简单，但承压能力差，四角的边缘应力较大，容易失效且封头设计较厚，故不选用。球型容器，虽单位容积所用的材料最少且受力最佳，承载力好，但对中小型储罐来说安装内件不方便，制造难度较大，成本相对较高，不选用。而圆筒型容器，制造容易，选用适当的长径比之后，安装、检修方便，承载能力较好。因此本设计采用圆筒型容器。1.2液氨储罐选材储罐的经济性与实用性重要方面就是材料的选择。根据实际条件，本设计采用16MnR，主要有几下方面原因：（1）容器的使用条件，如温度、压力等。当容器温度低于0℃时，不得选用Q235系列的钢板，因其塑性变脆。虽20R的碳素钢满足，但其制造要求较高且强度底。而16MnR在常温-40℃—200℃下，具有良好的力学性能和足够的强度。（2）综合经济市场调查（2009年）20R碳素钢价格：2600元/吨，低合金钢16MnR价格：2680元/吨，两者价格相差不大，但16MnR制造的储罐比碳素钢的质量轻1/3，同时减少了壁厚。综上所述，本设计用钢选用16MnR。第二章储罐的工艺设计2.1筒体壁厚设计采用内径Di=2200mm，储罐长度L（不包含封头）=5000mm的工艺尺寸。其长径之比L/Di=2.27，满足一般卧式容器长径比在2—6的范围之内[1]。本设计采用50℃设计温度，这时氨的饱和蒸汽压为2.07MPa[2]。P表压=P绝对大气压-P大气压=2.07-0.10103=1.969Mpa储罐上安装安全阀故P=1.9691.1=2.16Mpa设计壁厚公式：cPDtid2][2其上式中相关参数如表2-1：项目Di(mm)P设计][t（MPa）(双面，100%探伤)C2(mm)尺寸22002.161631.01.0116.211632220016.2d=15.67mm由表3-13[3]查得：C1=0.8mmd=15.67+0.8=16.47mm圆整后n=18mm故筒壁用18mm的16MnR钢板制2.2筒体封头设计从工艺操作要求考虑，对封头没有特殊要求。从定性角度分析可知：平板封头四角处在较大边缘应力且厚度较大，故不采用；半球形封头受力最好、壁厚最薄、重量轻，但深度大，制造较难，中、低压设备不宜选用；蝶形封头母线曲率不连续，存在局部应力，受力不如椭圆形封头；标准椭圆形封头已系列化，制造容易，受力比蝶形好，故选用此封头。设计壁厚n：PtidPD5.02其中=1d=16.43mm圆整之后n=18mm考虑减少材料间的线性膨胀系数，故采用18mm厚16MnR钢板制造的标准椭圆形封头。2.3校核罐体及封头的水压试验强度由水压实验公式：SeiTteDp96.02MPaPpT7.216.225.125.1mme2.168.118MPaS325MPas5.2929.032596.0MPa7.18412.1622.1622007.2可见：S96.0所以满足水压试验，强度足够。2.4人孔设计根据储罐的设计温度、工作压力、材质及使用要求等条件，选用公称压力PN=2.5Mpa的水平吊盖带颈对焊法兰人孔，其公称直径选定为DN=450mm。采用榫槽密封面（T.G）型和石棉橡胶板垫片（A.G）。人孔各零件名称、材质及尺寸见表2-2，结构见1-1图。该水平吊盖带颈对焊法兰人孔的标记：人孔TGⅧ(A.G)450-2.5HG21524-95[4]人孔PN2.5DN450（HG21524-95）明细表2-2代号名称数量材料尺寸/mm1筒节116MnRdWS=48012H1=3202法兰116Mn4法兰盖116Mnb=39b1=447吊环1Q235-A.F8转臂1Q235-A.Fd=3611吊勾1Q235-A.F14支撑板116Mn其图见后附图1-12.5人孔补强人孔开孔补强采用补强圈结构，材质为16MnR。根据补强经验,补强圈的厚度与筒体壁厚相等，其补强强度足够，故补强圈厚度取18mm。2.6接口管本储罐有以下接管2.6.1液氨进料管采用流速为1.5m/s,3.8小时流到16.5m3（220.75），故Qv,h=4.34m3/hmmusQvD32,45.114.336005.54采用mmmm5.338的无缝钢管，管的一端切成45°，深入储罐内少许，配用图面板式平焊管法兰，法兰标记：HG20592法兰PL32-2.5RF16MnR。因该mmmm5.338其设计压力等于2.5MPa，接管公称外径小于89mm且接管最小壁厚满足表3-31[5],所以不用补强。2.6.2液氨出料管采用可拆的压出管mmmm325，将它用法兰固定在接口管mmmm5.338内。罐体的接口管法兰采用HG20592法兰PL32-2.5RF16Mn,与该法兰相配并焊接在压出管的法兰上，其连接尺寸和厚度与法兰HG20592法兰PL32-2.5RF16Mn相同，其内径为25mm。压出管深入储罐2.1m。2.6.3排污管储罐右端最低部，安设排污管一个，管子规格mmmm5.357，管端装有一与截止阀J41W-16相配的管法兰：HG20592法兰PL50-2.5RF16Mn2.6.4液面计接管本储罐采用玻璃防霜面计AI2.5—1260—50HG/T2155-93两只。其中：AI—防霜面计类型2.5—公称压力等级，MPa1260—液面计的公称长度50—防霜翅片高度，mmHG/T2155-93—液面计的标准图号2.6.5放空接口管采用mmmm5.332无缝钢管，管法兰HG20592法PL25-2.5RF16Mn2.7鞍座储罐总质量:m=m1+m2+m3+m4式中：m1----罐体质量m2----封头质量m3---液氨质量m4----附件质量2.7.1罐体质量DN=2200mm,n=18mm筒件。每米质量q1=984kg/m(见附表4)[4]故m1=q1L=9845=4920kg2.7.2封头质量DN=2200mm,n=18mm直角高度40mm的标准椭圆形封头。其质量m2=782kg(附表6)[4]2.7.3液氨质量m3=V式中：----装填系数，取0.75V----储罐体积V=V封+V筒=22.08m3---液氨在-20℃时密度665kg/m3m3=0.7522.08665=11012.4kg2.7.4附件质量人孔质量约重200kg；法兰质量列如下表：DN(mm)数量(个)法兰理论质量（kg）2521.123231.865012.77法兰总质量=10.59kgm4=200+250+10.59=