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＝10

L/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 mm

2、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) p

w ，p ＝1.1×1.6MPa=1.76MPa，p

c

＝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）， c

2

＝2 mm（微弱腐蚀）

2、筒体壁厚的设计

设筒体的壁厚S

n ′＝14 mm，[σ]t＝170MPa ，c

1

＝0.8 mm

由公式S

d ＝p

c

Di/(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S

n

＝12 mm

∵S

n ≠ S

n

′∴假设S

n

＝ 14mm是不合理的. 故筒体壁厚取S

n

=12 mm

3、刚度条件设计筒体的最小壁厚

∵ Di＝1600 mm ＜ 3800 mm ，S

min ＝2 Di /1000且不小于3 mm 另加 C

2

，

∴ S

n

＝5.2 mm

按强度条件设计的筒体壁厚S

n ＝12 mm ＞S

n

＝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) p

w ，p ＝1.1×1.6MPa=1.76MPa，p

c

＝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）， c

2

＝2

mm（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S

n ′＝14 mm，[σ]t＝170 MPa ，c

1

＝

0.8 mm

由公式S

d ＝P

c

Di/(2 [σ]tФ-0.5P

c

)+c 可得：

S

d

＝1.76×1600/(2×170×1-0.5×1. 76)＋ 2 ＋0.8＝11.10 mm 圆整

S

n

＝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 mm

3、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 3

V 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。则质量合格，缓慢降压将罐体内的液体排净，用压缩空气吹干罐体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。

二、 罐体的气压试验．

1、气压试验压力的确定

气压试验压力：p T =1.15p[σ]/[σ]t p T =1.15×1.76×1= 2.024 (MPa) 2、气压试验的强度校核 由σmax ＝p T （Di ＋S n －c ）/[2(S n -c)]＝2.024（1600＋12－2.8）/[2(12-2.8)]＝177.0 (MPa)

∵ σmax ＝177.0 (MPa) ＜0.8σs Ф =0.8×345 × 1=276 (MPa) ∴ 气压强度足够

3、压力表的量程、气温的要求