16立方米液氨设计项目说明指导书

前言本设计是针对《过程设备设计》这门课程所安排一次课程设计，是对这门课程一次总结，要综合运用所学知识并查阅有关书籍完毕设计。本设计液料为液氨，它是一种无色液体。氨作为一种重要化工原料，应用广泛。分子式NH3，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℃)。蒸汽与空气混合物爆炸极限为16—25%（最易引燃浓度为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，难以点燃而危险性极低，但氨和空气混合物达到上述浓度范畴遇火和燃烧或爆炸，如有油类或其他可燃物存在则危险性极高。设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质理化性质等因素，结合给定工艺参数，按容器选材、壁厚计算、强度核算、附件选取、焊缝原则设计顺序，分别对储罐筒体、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取。设备选取大均有相应执行原则，设计时可以直接选用符合设计条件原则设备零部件，也有某些设备没有相应原则，则选取适当非标设备。各项设计参数都对的参照了行业使用原则或国标，这样让设计有章可循，并考虑到构造方面规定，合理地进行设计。课程设计任务书一、课程设计规定：1.使用国家最新压力容器原则、规范进行设计，掌握典型过程设备设计全过程。2.掌握查阅和综合分析文献资料能力，进行设计办法和设计方案可行性研究和论证。3.掌握电算设计计算，规定设计思路清晰，计算数据精确、可靠，且对的掌握计算机操作和专业软件使用。4.掌握工程图纸计算机绘图。5.课程设计所有工作由学生本人独立完毕。二、设计内容和规定（涉及原始数据、技术参数、条件、设计规定等）：设计条件表序号123456789项目名称用途最高工作压力工作温度公称容积（Vg）工作压力波动状况装量系数(φV)工作介质使用地点2.032-20～48160.85数值单位液氨储罐液氨储存MPa℃M3液氨（中度危害）邯郸市室外可不考虑由介质温度拟定备注管口表序号公称规格ABCDEFGH1H2IJDN40DN500DN50DN20DN40DN40DN40DN25DN50DN50连接尺寸原则HG/T20592-HG/T20592-HG/T20592-HG/T20592-HG/T20592-HG/T20592-HG/T20592-HG/T20592-HG/T20592-HG/T20592-密封面MMFMMMMMMMMM接管名称空气出口管人孔接管液氨进口管压力表接管安全阀接管截止阀接管空气进口管液位计接管液氨出口管排污管三、课程设计重要内容1.设备工艺设计2.设备构造设计3.设备强度计算4.技术条件编制5.绘制设备总装配图6.编制设计阐明书四、学生应交出设计文献（论文）：1.设计阐明书一份；2．总装配图一张(A1图纸一张)；目录前言.................................................错误!未定义书签。课程设计任务书.......................................错误!未定义书签。第一某些设备工艺设计...............................错误!未定义书签。1.1盛装液化气体压力容器设计存储量....................错误!未定义书签。1.2设备初步选型及轮廓尺寸拟定........................错误!未定义书签。1.2.1设备初步选型................................错误!未定义书签。1.2.2设备轮廓尺寸拟定............................错误!未定义书签。第二某些设备机械设计................................错误!未定义书签。2.1设计条件拟定......................................错误!未定义书签。2.1.1设计压力拟定................................错误!未定义书签。2.1.2设计温度拟定................................错误!未定义书签。2.1.3设计条件表..................................错误!未定义书签。2.2设备构造设计......................................错误!未定义书签。2.2.1筒体和封头构造设计..........................错误!未定义书签。2.2.2接管设计....................................错误!未定义书签。2.2.3法兰构造设计................................错误!未定义书签。2.2.4附件设计....................................错误!未定义书签。2.2.5支座构造设计................................错误!未定义书签。2.3设备强度计算......................................错误!未定义书签。2.3.1壁厚计算....................................错误!未定义书签。2.3.2压力实验校核................................错误!未定义书签。2.3.3设备应力校核................................错误!未定义书签。2.3.4开孔补强计算................................错误!未定义书签。第三某些技术条件编制................................错误!未定义书签。3.1容器类别拟定......................................错误!未定义书签。3.2材料规定..........................................错误!未定义书签。3.3无损检测规定......................................错误!未定义书签。3.4材料供货规定......................................错误!未定义书签。3.5锻件规定..........................................错误!未定义书签。3.6热解决规定........................................错误!未定义书签。3.7焊接材料规定......................................错误!未定义书签。3.8总装配图技术规定..................................错误!未定义书签。参照文献.............................................错误!未定义书签。结束语...............................................错误!未定义书签。第一某些设备工艺设计1.1盛装液化气体压力容器设计存储量盛装液化气体压力容器设计存储量[1]WVt式中：W——储存量，t；——装量系数；V——压力容器容积；m3t——设计温度下饱和溶液密度，tm3；依照设计条件:WVt=0.85×16×0.5663×1000=7701kg1.2设备初步选型及轮廓尺寸拟定1.2.1设备初步选型依照液氨物性参数选取筒体材料，碳钢对液氨有良好耐蚀性腐蚀率在0.1㎜/年如下，且又属于中压储罐，可以考虑Q245R和Q345R这两种钢材。如果纯粹从技术角度看，选用Q245R类低碳钢板，Q345R钢板价格虽比Q245R贵，但在制造费用方面，同等重量设备计价，Q345R钢板为比较经济。因此在此选取Q345R钢板作为制造筒体和封头材料。筒体构造设计为圆筒形。由于作为容器主体圆柱形筒体，制造容易，安装内件以便，并且承压能力较好，此类容器应用最广。封头有各种形式，半球形封头就单位容积表面积来说为最小，需要厚度是同样直径圆筒一半，从受力来看，球形封头是最抱负构造形式，但缺陷是深度大，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。椭圆形封头应力状况不如半球形封头均匀，但对于原则椭圆形封头与厚度相等筒体连接时，可以达到与筒体等强度。它吸取了蝶形封头深度浅长处，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，因此选取椭圆形封头，构造由半个椭球面和一圆柱直边段构成。封头取与筒体相似材料。1.2.2设备轮廓尺寸拟定设备容积计算[1]4Di2L查文献[2]，为了有效提高筒体刚性，普通取L/Di=3—6，为了以便设计取L/Di=4算出Di=1720.8查原则并圆整取DN=1800mm，查文献[3]中表B.1EHA椭圆形封头内表面积、容积，如下表1表1：EHA椭圆形封头内表面积、容积公称直径DN/mm1800设备实际容积[1]总深度内表面积H/mmA/m34753.6535容积V封/m30.8270V设备4DN2LV封头2算出L=5640mm,取L=5800mm,L/DN=3.22(在3～6之间)V计算4DN2LV封头223=3.14/4×1800×5800+2×827=16.41m(V’-V)/V=2.5%5%满足规定。V工作=16.41×0.85=13.95m3第二某些设备机械设计2.1设计条件拟定2.1.1设计压力拟定按文献[4]规定，盛装液化气体无保冷设施压力容器，其设计压力应不低于液化气50℃时饱和蒸汽压力，并且查得当容器上装有安全阀时，取1.05～1.1倍工作压力作为设计压力；依照文献[5]查得50℃蒸汽压为2032.5kpa因此设计压力计算[1]P设计=1.1×P工作=1.1×2.0325=2.236Mpa，0.6Mpap10Mpa属于中压容器。2.1.2设计温度拟定设计温度为50℃，在-20～200℃条件下工作属于常温容器。2.1.3设计条件表表2设计条件表项目工作介质工作压力Mpa设计压力Mpa工作温度℃设计温度℃公称容积mm3计算容积mm3工作容积mm3装量系数介质密度材质内容液氨2.0325Mpa2.236Mpa-20—40℃50℃16mm316.41mm313.95mm30.850.5663kg/L备注保温规定其她规定2.2设备构造设计2.2.1筒体和封头构造设计化工设备构造设计涉及设备承压壳体（普通为筒体和封头）及其零部件设计。设备零部件涉及支座、接管和法兰、人孔和手孔、液面计、视镜等。国内已经制定了化工设备通用零部件系列原则，设计时可依照详细设计条件按照原则进行选用。筒体公称直径DN=1800mm，长度L=5800mm。封头公称直径DN=1800mm，总深H=475mm图2-1封头构造设计2.2.2接管设计容器接管普通应采用无缝钢管，因此本设计筒体上接管材料均选取无缝钢管20。当壳体上开孔满足下述所有规定期，可不另行补强。设计压力不大于或等于2.5Mpa。两相邻开孔中心距离应不不大于两孔直径之和2倍。接管公称外径不大于或等于89㎜。接管最小壁厚满足如下规定下表为不需另补强尺寸规定如下表3不需另补强尺寸表3接管公称外径2532384548最小厚度3.54.057655.076896.0qv4依照文献[5]查得液氨流速约为2m/s，本设计规定流量约为3L/s依照拟定进出料管直径d=43.7mm。d2初步依照规定查原则，液氨进出口接管取57×5公称直径为50mmm接管，空气进出管选用45×4公称直径为40mm无缝钢管，排污管用20号无缝钢管尺寸57×5热轧。排污管一端焊接在筒