300立方米液氨储罐设计
液氨储罐设计全(1)
化工设备机械基础课程设计题目液氨储罐的设计系（院）专业班级学生姓名学号指导教师职称二〇一一年六月七日设计任务书一、设计时间安排从2011年05月16 日至2011年06月06日二、设计内容安排1.液氨储罐的结构设计2. 筒体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核（1）根据设计压力初定壁厚；（2）计算危险截面的重量载荷、风载荷、地震载荷；（3）计算危险截面的由各种载荷作用下的轴向应力；（4）计算危险截面的组合轴向拉应力和组合轴向压应力，并进行强度和稳定性校核。
3. 编写设计计算书一份三、设计条件表1接管表表2设计参数目录符号说明 (4)前言 (6)液氨储罐设计 (7)第一章设计参数的选择 (7)1.1、设计题目 (7)1.2、设计数据 (7)1.3、设计压力 (7)1.4、设计温度 (8)1.5、主要元件材料的选择 (8)1.5.1 筒体材料的选择 (8)1.5.2 鞍座材料的选择 (8)第二章设备的结构设计 (8)2.1、圆筒厚度的设计 (8)2.2、封头厚度的设计 (9)2.3、筒体和封头的结构设计 (10)2.3.1 封头的结构尺寸 (10)2.3.2 筒体的长度计算 (10)2.4、鞍座选型和结构设计 (10)第三章：容器强度的校核 (12)3.1水压试验应力校核 (12)3.2.筒体轴向弯矩计算 (12)3.3筒体轴向应力计算与校核 (13)3.3.1圆筒中间横截面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力 (13)3.3.2由压力及轴向弯矩引起的轴向应力 (13)3.3.3筒体轴向应力校核 (14)3.4.筒体和封头中的切向剪应力计算与校核 ....................................................................... 14 3.5.无加强圈筒体的周向应力计算与校核 ........................................................................... 15 3.6鞍座应力计算与校核 . (15)3.6.1.腹板水平应力及强度校核 .................................................................................... 15 3.6.2 鞍座有效断面应力校核 (14)第四章 开孔补强设计 (16)4.1 补强设计方法判别 .......................................................................................................... 16 4.2有效补强范围 . (17)4.2.1有效宽度B 的确定 ............................................................................................... 17 4.2.2有效高度的确定 .................................................................................................... 17 4.3 有效补强面积 (17)4.3.1 筒体多余面积 ....................................................................................................... 18 4.3.2接管的多余面积 .................................................................................................... 18 4.3.3焊缝金属截面积 .................................................................................................... 18 4.4.补强面积 (18)结束语 ........................................................................................................................................ 19 主要参考资料 (19)符号说明：A----鞍座底板中心线至封头切线的距离，2mm ；B----设计温度下，按GB150外压设计方法确定的数值，MPa ；o B ----常温下，按GB150外压设计方法确定的数值，MPa ；i D ----筒体内直径，mm ； oD ----筒体外直径，mm ；F ----每个支座的反力，N ；19K K -----系数，查表71,79:；L ----封头切线间的距离；1M ----圆筒中间处的轴向弯矩，m N ⋅；2----支座处圆筒的轴向弯矩，；m N ⋅a R ----圆筒的平均半径，,2na i R R mmδ=+；iR ----圆筒的内半径，mm ；b----支座的轴向宽度，mm ；1b ----加强圈的宽度，mm ；2b -----圆筒的有效厚度，取2b b mm=+；4b -----支座垫板宽度；g -----重力加速度；ih ----封头曲面深度；k ----系数。
液氨贮罐的设计及计算
液氨贮罐的设计及计算第一章贮罐筒体与封头的设计一、罐体DN、PN的确定1、罐体DN 的确定液氨贮罐的长径比L/Di一般取3～3.5，本设计取L/Di＝3.2，由V＝(πDi2/4) ·L＝10L/Di＝3.2得：Di =( 40/ 3.2π)1/3 =1.585 m＝ 1585 mm因圆筒的内径已系列化，由Di＝1585 mm可知： DN＝1600 mm2、釜体PN 的确定因操作压力P＝16 Kgf/cm2，由文献 [1]可知：PN＝1.6 MPa二、筒体壁厚的设计1、设计参数的确定p=(1.05-1.1) pw ，p ＝1.1×1.6MPa=1.76MPa，pc＝p＋p∵ p液＜ 5 ％ P ，∴可以忽略p液p c ＝p＝1.76 MPa ， t ＝ 100 ℃，Ф＝1（双面焊，100％无损探伤）， c2＝2 mm（微弱腐蚀）2、筒体壁厚的设计设筒体的壁厚Sn ′＝14 mm，[σ]t＝170MPa ，c1＝0.8 mm由公式Sd ＝pcDi/(2 [σ]tФ-P c)+c 可得：S d ＝1.76×1600/(2×170×1-1.76)＋ 2 ＋0.8＝11.13(mm) 圆整Sn＝12 mm∵Sn ≠ Sn′∴假设Sn＝ 14mm是不合理的. 故筒体壁厚取Sn=12 mm3、刚度条件设计筒体的最小壁厚∵ Di＝1600 mm ＜ 3800 mm ，Smin ＝2 Di /1000且不小于3 mm 另加 C2，∴ Sn＝5.2 mm按强度条件设计的筒体壁厚Sn ＝12 mm ＞Sn＝5.2 mm，满足刚度条件的要求．三、罐体封头壁厚的设计1、设计参数的确定p=(1.05-1.1) pw ，p ＝1.1×1.6MPa=1.76MPa，pc＝p＋p液，∵ p液＜ 5 ％ p ，∴可以忽略p液p c ＝p＝1.76 MPa ， t=40 ℃，Ф＝1（双面焊，100％无损探伤）， c2＝2mm（微弱腐蚀）2、封头的壁厚的设计采用标准椭圆形封头，设封头的壁厚Sn ′＝14 mm，[σ]t＝170 MPa ，c1＝0.8 mm由公式Sd ＝PcDi/(2 [σ]tФ-0.5Pc)+c 可得：Sd＝1.76×1600/(2×170×1-0.5×1. 76)＋ 2 ＋0.8＝11.10 mm 圆整Sn＝12 mm∵S n ≠ S n ′ ∴ 假设S n ＝ 14mm 是不合理的. 故封头的壁厚取S n ＝12 mm3、封头的直边、体积及重量的确定因为是标准椭球形封头，由文献［2］可知：封头的壁厚S n ＝12 mm ，直边高度h ＝40 mm ，由Di ＝1600 mm 、 S n ＝12 mm ，由文献［2］可知：封头的体积V 封＝0.616 m 3 、封头的深度h 1＝400mm封头的重量: 269.2×2=538.4 kg四、筒体的长度设计及重量的确定由V ＝2V 封＋V 筒 可得：V 筒＝10－2×0.616＝8.768 m 3V 筒＝πDi 2L/4＝8.768 m 3 可得：L ＝4363 mm 圆整：L ＝4360 mm筒体的重量: Di ＝1600 mm 、S n ＝12 mm 的筒体1 m 高筒节的重量为0.476(T) ∴ 4.36×0.476=2.08(T)第二章 贮罐的压力试验一、罐体的水压试验1、液压试验压力的确定液压试验的压力：p T =1.25p[σ]/[σ]t 且不小于(p+0.1) MPa ，当［σ]/[σ]t＜1.8时 取其为1 则p T =1.25×1.76×1= 2.2 (MPa)2、 液压试验的强度校核由σmax ＝p T （Di ＋S n －c ）/[2(S n -c)] ＝2.2（1600＋12－2.8）/[2(12-2.8)]＝192.4 (MPa)∵ σmax ＝192.4 (MPa)＜0.9σs Φ＝0.9×345×1＝310.5 MPa ∴ 液压强度足够3、压力表的量程、水温的要求压力表的量程：2p T =2×2.2=4.4 (MPa) 或3.3MPa －8.8MPa ，水温≥15℃ 4、液压试验的操作过程在保持罐体表面干燥的条件下，首先用液体将罐体内的空气排空，再将液体的压力缓慢升至22Kgf/cm 2,保压10-30分钟，然后将压力缓慢降至17.6Kgf/cm 2,保压足够长时间（不低于30分钟），检查所有焊缝和连接部位，若无泄漏和明显的残留变形。
液氨(无水)储罐设计要点
液氨（无水）储罐设计要点摘要：本文主要介绍了液氨储罐在设计过程中工作压力、设计压力、安全阀整定压力、最高允许工作压力的确定、设备选材原则及相应的技术条件要求等。
简介：液氨，又称为无水氨，呈无色液体状，有强烈刺激性气味。
氨作为一种重要的化工原料，为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。
存储液氨的压力容器，主要应用的场合有医院、制冷业、气体生产厂等场合，它可以为这些企业提供存储的载体，在使用过程中安全可靠、降低成本。
1.设计数据：根据客户提供要求，本罐为常温储存液化气体储罐，无保冷措施，介质为无水液氨，最低设计金属温度-9℃，设计使用年限10年，固定卧式安装，设备公称直径DN1400，容积V=5m³。
2.液氨储罐过程设计要点2.1设计压力、温度确定常温储存液化气体的设计压力，应当以规定温度下的工作压力为基础来确定，根据TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》条款3.1.9.3规定，液氨临界温度≥50℃，无保冷措施，以液氨50℃饱和蒸气压设为工作压力，液氨50℃饱和蒸气压Pw=1.93MPa，设计压力确定Pc=（1.05～1.1）Pw ≈2.2MPa。
2.2设备材料选择原则根据液氨介质特性含水量不高于0.2%，且有可能受空气中O₂或CO₂污染，使用温度高于-5℃，属于液氨应力腐蚀环境。
对本设备根据设计压力、温度、介质特性，主体板材选用GB/T713-2017《锅炉和压力容器用钢板》低合金钢Q345R，供货状态正火；根据介质危害程度，最低设计金属温度，本设计选用符合GB/T9948的钢管，材料选择10#钢，供货状态正火；法兰锻件根据压力、介质不允许微量泄漏等特性，依照HG/T20592-2009《钢制管法兰、垫片、紧固件》选择带颈对焊法兰，公称压力等级PN40，材质为16MnⅡ锻件，密封面形式凹凸面。
2.3最高允许工作压力的引入及计算过程根据HG/T20660-2017《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类标准》氨属于中毒危害介质，泄漏时易挥发可燃气体，爆炸极限为16%～25%，属于易爆介质，对于盛装不允许有微量泄漏的压力容器，应进行泄漏试验，该设备选择气密性试验，试验压力等于设计压力，并且试验时，需要将安全附件装配齐全，为了确保泄漏性试验顺利进行，所以引入最高允许工作压力，最高允许工作压力[PMAWP]是根据容器各受压元件有效厚度计算得到的，考虑了该元件承受的所有载荷，取各受压元件承受最高允许工作压力的最小值；综上各压力之间关系：工作压力Pw＜设计压力Pc＜安全阀整定压力Pz＜最高允许工作压力。
《液氨储罐设计》课件
罐车运输适用于 小规模、短距离 的液氨运输，具 有机动灵活、适 应性强的特点。
在装卸过程中， 需要注意安全防 护，防止液氨泄 漏和火灾事故的 发生。
工艺流程图
添加标题
液氨储罐设计流程： 设计、制造、安装、 调试、运行、维护
添加标题
设计阶段：确定储罐 尺寸、材料、结构、 安全措施等
添加标题
制造阶段：选择合适 的材料和工艺，确保 储罐质量
Part One
单击添加章节标题
Part Two
液氨储罐设计概述
液氨的性质和用途
液氨储罐的重要性
液氨是一种重要的工业原料，广泛应用于化工、制药、食品等行业
液氨储罐是储存液氨的重要设施，其安全性和可靠性直接影响到生产安全 和产品质量 液氨储罐的设计需要满足国家相关标准和规范，确保储罐的安全性和稳定 性
选址应考虑消防、救 援等应急设施的布局 和设置
布局原则
安全距离： 确保储罐 与周边设 施保持足 够的安全 距离
风向：考 虑风向， 避免风向 对储罐的 影响
地形：选 择地势平 坦、地质 稳定的区 域
交通：便 于运输和 应急救援
防火：远 离火源， 设置防火 隔离带
防爆：设 置防爆墙 和防爆门， 防止爆炸 事故发生
储罐材料
碳钢：具有良好的强度和韧性， 适用于中低压储罐
不锈钢：具有良好的耐腐蚀性 和耐高温性，适用于高压储罐
玻璃钢：具有良好的耐腐蚀性 和轻量化，适用于低压储罐
复合材料：具有良好的耐腐蚀 性和耐高温性，适用于高压储 罐
储罐附件
安全阀：用于控制 储罐内的压力，防 止超压
温度计：用于监测 储罐内的温度，防 止温度过高
安全距离
液氨储罐与建筑物的距离：至少100米
最新300立方米液氨储罐设计
·《化工容器设计》课程设计说明书300m3液氨储罐设计专业：过程装备与控制工程班级：13级过控1班学号：姓名：目录1 设计参数的选择 (4)1.1 设计的题目 (4)1.2 原始数据 (4)1.3 储存量 (4)1.4 设计压力 (5)1.5 设计温度 (5)2 容器的结构设计 (6)2.1 筒体的内径和长度的确定 (6)2.2 筒体和封头的厚度设计计算 (6)2.3 人孔设计 (7)2.4 其他零部件的设计 (7)2.4.1 液位计的设计 (7)2.4.2 管口设计 (8)2.5 鞍座选型和结构设计 (11)2.5.1 质量确定 (11)2.5.2 鞍座的安装位置 (12)3 开孔补强设计 (13)3.1 补强设计方法判别 (13)3.2 补强圈计算 (13)3.2.1 圆筒开孔所需补强面积 (13)3.2.2 壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 (14)3.2.3 接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 (14)3.2.4 焊缝金属面积 (14)3.2.5 另加补强面积 (14)4 强度计算 (15)4.1 液压试验 (15)4.2 圆筒轴向弯矩 (15)4.2.1 载荷分布 (15)4.2.2 筒体弯矩 (16)4.3 圆筒轴向应力计算并校核 (16)5.3.1 筒体应力 (16)4.3.2 筒体轴向应力校核 (17)4.4 切向剪应力的计算并校核 (18)4.4.1 圆筒切向剪应力的计算 (18)4.4.2 圆筒被封头加强时，最大剪应力 (18)4.4.3 切向剪应力的校核 (18)4.5 圆筒周向应力的计算并校核 (19)4.5.1 在横截面的最低点处 (19)4.5.2 周向应力校核 (19)5 防护及使用管理 (20)5.1 防腐 (20)5.2 防静电 (20)5.3 热处理要求 (20)5.4 焊接 (20)5.5 使用及管理 (20)1 设计参数的选择1.1 设计的题目300m3液氨储罐设计1.2 原始数据表1.1 设计条件序号项目数值单位备注1 名称液氨储罐2 用途液氨储存3 最高工作压力 1.36 MPa 液氨在50℃下的压力4 工作温度-45～48 ℃5 公称容积300 m36 工作压力波情况可不考虑7 装量系数0.98 工作介质液化石油气9 材料16MnDR10 焊接要求单面焊，100%无损探伤11 设计寿命20年12 腐蚀速率0.1mm/a13 其他要求1.3 储存量盛装液化气体的压力容器设计存储量：W=ΦVρt式中，装载系数Φ=0.9压力容器设计V=300m³设计温度下的饱和液体密度ρt=562.87㎏/m³则：存储量W=15.20t1.4 设计压力设计压力取饱和蒸气压，p=1.5MPa 1.5 设计温度工作温度为-45℃～48℃，则取设计温度取50℃2 容器的结构设计2.1 筒体的内径和长度的确定由设计任务书可知：V=300m 3 L/D=8 取 L=8D 则有： 30048484322==⨯==D DD LD V πππm D 63.3843003=⨯=π取内径为3700mm ，由于筒体的内径较大，所以采用钢板卷制，公称直内径DN3700mm.选用标准椭圆形封头表2.1 EHA 椭圆形封头内表面积及容积公称直径（mm ） 总深度H/mm 内表面积A/m 2 容积V/m 3 370096515.30477.0605则筒体长度：mm D V L 266024370014.3100605.721030042V 2992封头总=⨯⨯⨯-⨯=-=π 圆整：L =26610mm 则实际体积：3392封头2实际089.300100605.72426610370014.324m mm V LD V =⨯⨯+⨯⨯=+=π则体积相对误差为：%5%03.0%100300300089.300%100实际<=⨯-=⨯-V V V 符合设计要求。
课程设计液氨储罐设计
网络类：网址
10.参照文件要编序号 11.设计计算阐明书装订成册，装配图作为 附录折叠后装订在计算阐明书后。
28
五. 答辩问题 1.液氨储罐旳机械设计涉及哪些内容？ 2.设计参数中设计压力是怎样拟定旳？ 3.设计参数中焊接接头系数是怎样拟定？ 4.论述液氨旳性质并阐明怎样预防液氨泄 漏。
为便于计算设计压力可取最大操作压力 旳1.10倍。
征表； 罐体和封头旳材料一旦拟定，其设计温度 下旳许用应力可查教材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，根据焊接接头构造和无损探伤 百分比拟定焊接接头系数。
度。
液氨储罐常用玻璃管液面计，玻璃管液面计（HG-5-
227-80）按针形阀旳材料分为碳钢（Ⅰ类）和不锈钢
1Cr18Ni9（Ⅱ类）；按构造型式分为保温型（W型，
用加热蒸汽保温）和不保温型（D型）；按法兰密封
面旳型式分为光滑面（A型，管法兰 HG 5010-58）
和凸面（B型，凹凸面管法兰HG 5012-58）；玻璃管
2
液氨储罐设计 管口表
编号 名称
a1- 液面计 a2 b 人孔
公称直径 编 （mm） 号
e
f
名称 公称直径 （mm）
安全阀
放空管
c 进料管
g 排污管
d 出料管
3
液氨储罐设计: 设计参数
学号≤57旳同学选择序号1-10旳参数，学号尾数与序号 相同即为该同学旳技术特征表中旳设计参数
参数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
按照储罐旳设计压力和设计温度选择各个工艺 接管旳法兰。参见第十章第二节管法兰连接内容。
《课程设计液氨储罐设计》PPT课件
储罐基础施工和安装
基础施工：包 括土方开挖、 地基处理、基
础浇筑等
储罐安装：包 括储罐吊装、 就位、固定等
储罐焊接：包 括储罐焊接、
焊缝检测等
储罐防腐：包 括储罐防腐处 理、防腐层检
测等
储罐试压：包 括储罐试压、
压力检测等
储罐验收：包 括储罐验收、
验收报告等
储罐主体施工和安装
储罐基础施工：包括地基处理、基础浇筑等 储罐主体结构施工：包括罐体焊接、罐顶安装等 储罐附属设施施工：包括管道安装、阀门安装等 储罐防腐施工：包括防腐涂料涂装、防腐层施工等 储罐验收：包括外观检查、压力试验、泄漏试验等
和规范
环保设备的运 行：定期检查 环保设备的运 行情况，确保
其正常运行
环保设备的维 护：定期对环 保设备进行维 护和保养，确 保其使用寿命
和效果
06 液氨储罐的施工和验收
施工前的准备工作
熟悉施工图纸和规范要求 准备施工材料和设备 确定施工方案和进度计划
组织施工队伍和培训人员 办理相关手续和许可证 做好安全防护和环保措施
储罐附件施工和安装
储罐附件包括：安全阀、压力表、液位计、温度计等 施工前准备：检查附件质量、数量、规格等 施工步骤：按照图纸和规范进行安装，确保附件安装牢固、密封良好 验收标准：符合设计要求，满足安全、环保、节能等要求
储罐验收标准和程序
储罐验收标准：包括储罐的材质、尺寸、结构、焊接质量等
储罐验收程序：包括储罐的检查、测试、验收、记录等
检查储罐的液位计是否正常工作，确保 储罐内的液位在安全范围内
检查储罐的接地线是否连接良好，确保 储罐的安全性
储罐运行中的监控和维护
监控系统：实时监测储罐内的温度、压力、液位等参数 维护周期：定期检查储罐的腐蚀、泄漏等情况 维护措施：及时更换损坏的部件，确保储罐的正常运行 安全措施：设置报警系统，确保储罐的安全运行
《液氨储罐设计》课件
储罐的结构
罐体
用于储存液氨的主体部分，通常由筒 体、封头等组成
附件
包括人孔、手孔、清洗口、压力表接 口、液位计接口等，用于满足储罐操 作和维护的需求
储罐的附件
01
02
03
04
安全阀
用于控制储罐内压力，防止超 压事故的发生
压力表
用于监测储罐内压力，保证储 罐安全运行
温度计
用于监测储罐内温度，保证储 罐安全运行
设计原则和标准
符合国家和行业标准
液氨储罐的设计应符合国家和行业的 有关标准和规范，确保安全性和可靠 性。
优化工艺流程
储罐的设计应优化工艺流程，提高生 产效率，降低能耗和资源消耗。同时 ，应考虑操作的便捷性和维护的方便 性。
考虑环境因素
设计时应充分考虑当地的环境因素， 如气候、地质、地震等条件，以确保 储罐的安全运行。
设计有效的废水处理系统，对液氨储罐运行过程 中产生的废水进行净化处理，确保废水达标排放 。
废气处理系统
安装废气处理设施，对液氨储罐产生的废气进行 收集、处理和净化，减少对大气的污染。
3
固体废物处理
对液氨储罐运行过程中产生的固体废物进行分类 、处理和处置，确保符合固体废物管理规定。
储罐的环保监测系统
设计案例二：大型液氨储罐
总结词
大型液氨储罐设计案例，适用于大型工业企业、化肥厂和冷库等领域。
详细描述
大型液氨储罐设计案例，主要考虑液氨的大规模储存和运输，以及更高的安全性和环保要求。设计时 需考虑储罐容量、压力、温度等参数，以及液氨的物理和化学性质。同时，需要考虑储罐的支撑结构 、防震措施和安全附件的配置。此外，还需考虑储罐的自动化控制和监控系统。
易汽化和冷凝
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φ25×3.5 L=495mm M12×2×80 35CrMoA 8.8级
1 材料 8
1.22 0.48
M12 8级 材料 30CrMo 40×3 材料Q235A
16 4
0．32 现场确定 长度
2.5 鞍座选型和结构设计
该卧式容器采用双鞍式支座，初步选用轻型鞍座，材料选用 16MnDR. 估算鞍座的负荷
3
2.97
GB6479
16Mn
1
1.77
3）焊接结构设计。 1．壳体A，B类焊接接头的设计 该容器上的A,B类接头必须采用对接焊，不允许采用搭接焊。对接 焊易于焊透，质量容易保证，易于作无损检测，可获得最好的焊接接头 质量。 该容器上的接管与壳体以及补强圈之间的焊接一般只能采用角接和搭 接。 2．壳体C，D类焊接接头的设计 平盖，管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体，接管连接的接 头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属 C类焊接接头，但已规定为A，B 类的焊接接头除外。 接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头均属于D类焊接接 头，但已规定为A，B类的除外。 3．焊接接头坡口设计 容器筒体，封头与接管法兰的厚度均在δ=20～50mm的范围，为了减 小焊接变形和残余应力，因此可取接头坡口形式为U形。 4）常用焊接方法与焊条的选择 采用手工电弧焊，该方法设备简单，便于操作，使用于各种焊接， 在压力容器 制造中应用十分广泛，钢板对接，接管与筒体、封头的连接等都可以采 用。 考虑母材力学性能与化学成分，对低碳钢和低合金钢构件，要求等 强度原则选择焊条，即要求焊缝与母材的强度相等或基本相等，而不要 求焊缝的化学成分与木材相同。不同类型的低合金钢之间进行异种钢焊
4.4.2 圆筒被封头加强时，最大剪应力 4.4.3 切向剪应力的校核 4.5 圆筒周向应力的计算并校核 4.5.1 在横截面的最低点处 4.5.2 周向应力校核 5 防护及使用管理 5.1 防腐 5.2 防静电 5.3 热处理要求 5.4 焊接 5.5 使用及管理
1 设计参数的选择
1.1 设计的题目
表2.4 接管与法兰
标准号
名称
材料
数 总质 备注 量 量/kg 15.55 液相进口 管，液相出 口管，气相 进口管，气 相出口管， 排污管法兰 压力表接管 法兰 液位计接管 法兰 安全阀接管 法兰
HG20592 法兰 WN50(B)-25 FM 16MnⅡ 5 S=5.0
HG20592 法兰 WN25(B)-25 FM 16MnⅡ 1 S=3.5 HG20592 法兰 WN25(B)-25 RF 16MnⅡ 2 S=3.5 HG20592 法兰 WN80(B)-25 FM 16Mn S=6.0 1
1.4 设计压力
设计压力取饱和蒸气压，p=1.5MPa
1.5 设计温度
工作温度为 -45℃～48℃ ，则取 设计温度取50℃
2 容器的结构设计
2.1 筒体的内径和长度的确定
由设计任务书可知：V=300m3 L/D=8 取 L=8D 则有： 取内径为3700mm，由于筒体的内径较大，所以采用钢板卷制，公称直内 径DN3700mm. 选用标准椭圆形封头
名称
标记
数量 总质 量/kg 20 2 2 0.97 1.22 0.48 0．32
备注
液位计 HG/T 21584-95 UZ 2.5-1400-0.45 1 AF 304 C 法兰 垫片 接管 接管 HG/T 20592 法兰WN20-2.5 RF 2 S=3.5 HG 20610 缠绕垫 D 25-25 1232 φ25×3.5 L=395mm φ25×3.5 L=495mm 2 1 1.22 8 16 4
接时，应选与其中强度较低的钢材等强度的焊条 进行焊接，再综合考虑金属进行热处理后，对其力学性能的影响构件的 结构与刚性和经济性，该容器所用焊条使用型号如下表：
表2.5 焊条型号
接头母材 Q345R+Q345R Q235-A+Q235A Q235A+Q345R
焊条型号
焊条牌号
E5016(GB/T5117) J506 E4316(GB/T5117) J426 E4303(GB/T5117) J422
全螺纹 M12×2×80 8.8级 材料 35CrMoA 螺柱 螺母 筋板 M12 8级 材料 30CrMo 40×3 材料Q235A
现场确定 长度
2.4.2 管口设计
1）管口中心线位置的确定 根据管口的性质可确定其安放位置，排污管在筒体的下方，其它在筒体 的上方。 根据GB 150规定，按壳体开孔不另行补强设计要求设计法兰管的位置。 要求如下： a.设计压力小于或等于2.5MPa。 b.两相邻开孔中心线的间距应不小于两孔直径之和的两倍。 c.接管公称外径小于或等于89mm。 d.接管最小壁厚满足下表：
由于介质为液氨，应采用带颈对焊法兰（突面）、带加强环的缠绕 垫（带外环）和专用级高强度螺栓组合，而且它的腐蚀性不大，所以材 料不需要选太好的。为了有良好焊缝，接管材料选16Mn。同时接管伸 出较长，需要支撑结构。 综上所述，储罐其它部件确定如（表2.6）。
表2.6 储罐其他部件
名称 液位 计 法兰 垫片 接管
2.5.1 质量确定
由于接管、人孔、液位计等质量相对于筒体和封头的质量较小，所 以这里主 要考虑筒体和封头质量 容器质量： 正常操作状态下最大质量: 水压试验时最大质量： 综上所述， mmax =364100.6kg 则每个鞍座承受的质量为182050.3kg，即为1785kN。 查JB4712.1-2007容器支座第一部分鞍式支座中表1，首先优先选择轻型 支座。 查JB4712.1-2007容器支座第一部分鞍式支座中表2得（表3.7）
1）液位计类型 由于该储罐的介质为液氨，工作温度常温，所以选用磁性液位 计。 2）液位计中心距 可简化容器为一圆筒，液体达到总体积的90%（本储罐的装量系
数为0.9），可近似认为截面面积达到全面积的90%，所以下图所示的阴 影面积为全面积的10%。即：
即 迭代求解得：θ=46.6° 所以最高液面到筒体中心线的距离为： 所以选用中心距为1400mm的液位计不对
可不考虑 0.9 液化石油气 16MnDR 单面焊，100%无损探伤 20年 0.1mm/a
13
其他要求
1.3 储存量
盛装液化气体的压力容器设计存储量： W=ΦVρt 式中，装载系数Φ=0.9 压力容器设计V=300m³ 设计温度下的饱和液体密度ρt =562.87㎏/m³ 则：存储量W=15.20t
1.26 3.0 5.0
GB6479
接管φ57×5.0 16Mn L=1500,L=12340,L=155 接管φ32×5.0 L=150 L=495 L=395 接管φ89×7.0 L=145 16Mn
5
24.76
其中L=155 取3条，其它 一条 压力表接 管，液位计 接管 安全阀接管
GB6479
300m3液氨储罐设计
1.2 原始数据
表1.1 设计条件
序号 1 2 3
项目 名称 用途 最高工作压力 工作温度 公称容积 工作压力波情况 装量系数 工作介质 材料 焊接要求 设计寿命 腐蚀速率
数值 液氨储罐 液氨储存 1.36 -45～48 300
单位
备注
MPa ℃ m3
液氨在50℃下的 压力
4 5 6 7 8 9 10 11 12
表2.1 EHA椭圆形封头内表面积及容积
公称直径（mm） 总深度H/mm 3700 则筒体长度： 圆整：L =26610mm 则实际体积： 则体积相对误差为： 965
内表面积A/m2 容积V/m3 15.3047 7.0605
符合设计要求。
2.2 筒体和封头的厚度设计计算
（1）设计压力取：p=1.5MPa 液柱压力（安装满时计算）： ％＜5％ 所以可以忽略液柱的压力。单面焊，100%无损探伤，焊接接头系数=0.9 筒体厚度： 计算压力： 计算厚度： 查表2-5得，厚度负偏差C1=0.8mm。 设计寿命20年，腐蚀速率0.1mm/a，所以腐蚀裕量C2=2mm。 设计厚度=19.75+2=21.75mm； 名义厚度=24mm。 标准椭圆形封头厚度： 计算厚度： 设计厚度： td=t+C1+C2+圆整值=24mm
·
《化工容器设计》课程设计说明书
液氨储罐设计
专业：过程装备与控制工程 班级：13级过控1班 学号： 姓名：
目 录
1 设计参数的选择 1.1 设计的题目 1.2 原始数据 1.3 储存量 1.4 设计压力 1.5 设计温度 2 容器的结构设计 2.1 筒体的内径和长度的确定 2.2 筒体和封头的厚度设计计算 2.3 人孔设计 2.4 其他零部件的设计 2.4.1 液位计的设计 2.4.2 管口设计 2.5 鞍座选型和结构设计 2.5.1 质量确定 2.5.2 鞍座的安装位置 3 开孔补强设计 3.1 补强设计方法判别 3.2 补强圈计算 3.2.1 圆筒开孔所需补强面积 3.2.2 壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 3.2.3 接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 3.2.4 焊缝金属面积 3.2.5 另加补强面积 4 强度计算 4.1 液压试验 4.2 圆筒轴向弯矩 4.2.1 载荷分布 4.2.2 筒体弯矩 4.3 圆筒轴向应力计算并校核 5.3.1 筒体应力 4.3.2 筒体轴向应力校核 4.4 切向剪应力的计算并校核 4.4.1 圆筒切向剪应力的计算
标记 HG/T 21584-95 UZ 2.5-14000.45 AF 304 C
数量 总质 量/kg 1 20 2 2 0.97
备注
HG/T 20592 法兰WN20-2.5 RF 2 S=3.5 HG 20610 缠绕垫 D 25-25 1232 2 φ25×3.5 L=395mm 1
接管 全螺 纹螺 柱 螺母 筋板