化工机械基础课程设计

内蒙古科技大学

化工设备机械基础课程设计说明书

题目：带液氨储罐

学生姓名：张辉

学号：10

专业：化学工程与工艺

班级：化工-2班

指导教师：兰大为

设计任务书

一、课题：

液氨贮罐的机械设计

设计内容：根据给定工艺参数设计一台液氨储罐

二、已知工艺参数：

最高使用温度：T=50℃

公称直径：DN=2600mm

=3900mm

筒体长度（不含封头）：L

三、具体内容包括：

1.筒体材料的选择

2.罐的结构尺寸

3.罐的制造施工

4.零部件型号及位置、接口

5.相关校核计算

6.绘制装备图（A2图纸）

设计人：张辉

学号：10

前言

化工专业课程设计室掌握化工原理和化工设备机械基础相关内容后进行的一门课程设计，也是培养学生具备基本化工设计技能的实践性教学环节。此课程设计所进行的是化工单元设备或主要辅助设备的工艺设计及选型，其性质属于技术设计范畴。

课程设计是对课程内容的应用性训练环节，是学生应用所学知识进行阶段性的单体设备或单元设计方面的专业训练过程，也是对理论教学效果的检验。通过这一环节使学生在查阅资料、理论计算、工程制图、调查研究、数据处理等方面得到基本训练，培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力。

本设计是设计-卧式液氨储罐。液氨储罐是合成氨工业中必不可少的储存容器。为了解决容器设计中的各类问题，本设计针对这方面相关问题做了阐述。综合考虑环境条件，液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计，设备结构设计，设备强度计算，分别对储罐的筒体，封头，鞍座，人孔，接管进行设计，然后用强度校核标准，最终形成合理的设计方案。

通过本次课程设计得到了化工设计基本技能的训练，为毕业设计及今后从事化工技术工作奠定了基础。此次设计主要原理来自<<化工过程设备机械基础>>一书及其他参考资料。

第一章液氨储罐设计参数的确定 (6)

罐体和封头的材料的选择 (6)

设计温度与设计压力的确定 (6)

其他设计参数 (6)

第二章工艺计算 (8)

壁厚的设计 (8)

筒体壁厚的计算 (8)

封头壁厚的计算 (9)

筒体与封头水压强度的校核 (9)

鞍座的设计 (11)

(11)

罐体质量W

(11)

液氨质量W

其他附件质量W

(11)

设备总质量W (11)

鞍座的选择 (12)

选择人孔并核算开孔补强 (13)

人孔选择 (13)

开孔补强的计算. (13)

选配工艺接管 (16)

液氨进料管 (16)

液氨出料管 (16)

排污管 (16)

安全阀接口 (16)

液面计接口管 (16)

放空管接管口 (17)

第三章参数校核 (18)

筒体轴向应力校核 (18)

筒体轴向弯矩计算 (18)

筒体轴向应力计算 (19)

筒体和封头切向应力校核 (21)

筒体切向应力计算 (21)

封头切向应力计算 (21)

筒体环向应力的计算和校核 (21)

环向应力的计算 (21)

环向应力的校核 (22)

鞍座有效断面平均压力 (23)

第四章设计汇总 (24)

符号汇总 (24)

公式汇总 (25)

第五章小结 (27)

第六章参考文献 (28)

第七章附录 (29)

第一章液氨储罐设计参数的确定

罐体和封头的材料的选择

纯液氨腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,但由于压力较大,可以考虑20R、16MnR.这两种钢种。如果纯粹从技术角度看，建议选用20R 类的低碳钢板， 16MnR 钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR 钢板为比较经济。所以在此选择16MnR 钢板作为制造筒体和封头材料。

设计温度与设计压力的确定

通过查表可知，在50℃时液氨的饱和蒸汽压，《压力容器安全监察规程》规定液化气体储罐必须安装安全阀，设计压力可取最大操作压力的倍。所以设计压力p = ×? = 故取设计压力p=。

其他设计参数

容器公称直径见技术特性表即公称直径Di=2600mm；罐体和封头的材料为16MnR，查教材可知其设计温度下的许用应力[σ ]t = 163MPa。液氨储罐封头从受力方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式。但缺点是深度大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。平板封头因直径各厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。从钢材耗用量来年：球形封头用材最少，比椭圆开封头节约，平板封头用材最多。因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。液氨储罐筒体为板卷焊，焊接接头采用双面对接焊100%探伤,因此确定焊接接头系数? = 1。