压力容器容积计算
50立方米液氨储罐设计说明书
燕京理工学院Yanching Institute of Technology （2018）届本科生化工设备机械基础大作业题目：50立方米液氨储罐设计学院：化工与材料工程学院专业：应用化学1402学号：140140059 ：震指导教师：周莉莉教研室主任（负责人）：顾明广2017年6月20日目录课程设计任务书................................................................................................................... - 3 - 50m³液氨储罐设计..................................................................................................... - 3 - 课程设计容............................................................................................................................ - 5 - 液氨物化性质及介绍.................................................................................................. - 5 - 第一章设备的工艺计算........................................................................................... - 6 -1.1设计储存量..................................................................................................... - 6 -1.2 设备的选型的轮廓尺寸的确定............................................................. - 6 -1.3 设计压力的确定 ........................................................................................ - 7 -1.4 设计温度的确定 ........................................................................................ - 8 -1.5 主要元件材料的选择 ............................................................................... - 8 -第二章设备的机械设计........................................................................................... - 9 -2.1 设计条件（见表2-1和表2-2）......................................................... - 9 -2.2 结构设计.................................................................................................... - 10 -2.2.1 材料选择........................................................................................... - 10 -2.2.2 筒体和封头结构设计.................................................................... - 10 -2.2.3 法兰的结构设计 ............................................................................. - 11 -2.2.4 人孔、液位计结构设计................................................................ - 13 -2.2.5 支座结构设计................................................................................ - 15 -2.2.6 焊接接头设计及焊接材料的选取........................................... - 20 -2.3 开孔补强计算............................................................................................. - 21 -2.3.1补强设计方法判别.......................................................................... - 22 -2.3.2有效补强围........................................................................................ - 22 -2.3.3 有效补强面积.................................................................................. - 23 -2.3.4接管的多余面积 .............................................................................. - 23 -2.3.5补强面积............................................................................................ - 24 -第三章液面计的选用........................................................................................... - 24 - 第四章视镜的选用................................................................................................ - 24 - 第五章安全阀的选用........................................................................................... - 25 - 第六章焊接接头的设计 ...................................................................................... - 25 - 第七章垫片及螺栓的选择.................................................................................. - 25 - 课程设计总结............................................................................................................. - 26 - 参考文献 .............................................................................................................. - 27 -课程设计任务书50m³液氨储罐设计一、课程设计要求：1.按照国家最新压力容器标准、规进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。
压力容器分类
所谓的压力容器是指盛装气体或者液 体，承载一定压力的密闭设备。
所有压力容器的设计、制造（含现场组焊）、安 装、改造、维修、使用、检验检测，均应当严格执行 相关规程的规定
压力容器的分类
压力容器的划分主要从三个方面： 类别、压力等级和品种 1. 压力容器类别的划分： 压力容器的介质分为以下两组，包括气体、液化气体以 及最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。 （一）第一组介质，毒性程度为极度危害、高度危害的化 学介质，易爆介质，液化气体； （二）第二组介质，除第一组以外的介质；
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压力容器的分类
介质危害性： 指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触，发生爆炸 或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度，用介质毒性程度 和爆炸危害程度表示。 毒性程度： 综合考虑急性毒性、最高容许浓度和职业性慢性危害等因素，极度 危害最高容许浓度小于0.1mg/m³ ；高度危害最高容许浓度0.1mg/m³ ~ 1.0mg/m³ ；中度危害最高容许浓度1.0mg/m³ 10.0mg/m³ ~ ；轻度危害 最高容许浓度大于或者等于10.0mg/m³ 。 易爆介质： 指气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物，并且 其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限或者爆炸下限的差值大于或者 等于20%的介质； 介质毒性危害程度和爆炸危险程度的确定： 按照HG 20660-2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度 分类》确定。HG 20660没有规定的，由压力容器设计单位参照 GB5044-85《职业性接触毒物危害程度分级》的原则，决定介质组别。
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压力容器的分类
a 超高压容器、高压容器（a1）；第三类低、中压容器 （a2）；球形储罐现场组焊或球壳板制（a3）；非金属压 力容器（a4）；医用氧舱（a5） （a1应注明单层、锻焊、多层包扎、绕带、热套、绕板、 无缝、锻造、管制等结构形式） b无缝气瓶（b1）；焊接气瓶（b2）；特种气瓶（b3） （b2注明含（限）溶解乙炔气瓶或液化石油气瓶。b3注 明机动车用、缠绕、非重复充装、真空绝热低温气瓶等） c铁路罐车（c1）；汽车罐车或长管拖车（c2）；罐式集装 箱（c3） d第一类压力容器（d1）；第二类低、中压容器（d2）
压力容器的设计步骤
储气罐——压力容器的设计步骤1. 确定压力容器设备的各项参数：压力，介质，温度最高工作压力为1.5MPa,工作温度为常温20℃,工作介质为压缩空气，容积为2m3确定压力容器的类型容器类别的划分在国家质量技术监督局所颁发的《压力容器安全技术监察规程》（以下简称容规）第一章中有详细的规定，主要是根据工作压力的大小、介质的危害性和容器破坏时的危害性来划分。
储气罐为低压（＜1.6MPa）且介质无毒不易燃，应为第I类容器。
2. 确定设计参数（1）确定设计压力容器的最高工作压力为1.5MPa,设计压力取值为最高工作压力的1.05〜1.10倍。
取1.05还是取1.10，取决于介质的危害性和容器所附带的安全装置。
介质无害或装有安全阀等就可以取下限1.05，否则上限1.10。
介质为压缩空气，管路中有泄压装置，符合取下限的条件，则得到设计压力为Pc=1.05x1.4（2）确定设计温度一般是在用户提供的工作温度的基础上，再考虑容器环境温度而得。
如在室外在工作，无保温，容器工作温度为30℃，冬季环境温度最低可到－20℃，则设计温度就应该按容器可能达到的最恶劣的温度确定为－20℃。
《容规》提供了一些设计所需的气象资料供参考。
假定在容器在室内工作，取常温为设计温度。
（3）确定几何容积按结构设计完成后的实际容积填写。
（4）确定腐蚀裕量根据受压元件的材质、介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和容器的使用寿命来确定。
先选定受压元件的材质，再确定腐蚀裕量。
《容规》对一些常见介质的腐蚀裕量进行了一些规定。
工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定，受使用环境影响很大，变数很多，目前无现成的数据。
介质无腐蚀的容器，其腐蚀裕量取1〜2mm即可满足使用寿命的要求。
取腐蚀裕量为2mm。
（5）确定焊缝系数焊缝系数的标准叫法叫焊接接头系数，GB150对其取值与焊缝检测百分比进行了规定。
具体取值，可以按《容规》所规定的种情况选择：其焊缝系数取1，即焊接接头应进行100%的无损检测，其他情况一般选焊缝系数为0.85。
标准封头体积计算公式
标准封头体积计算公式
标准封头体积计算公式是用于计算封头容积的数学表达式。
封头是一种用于封
闭容器的曲面构件，常见于压力容器和管道系统中。
通过计算封头的体积，可以帮助工程师正确设计和选择容器的尺寸。
常用的标准封头形状有两种：球形封头和椭圆形封头。
对于一个球形封头，其
体积计算公式如下：
V = (π * d^3) / 6
其中，V代表封头的体积，d表示封头的直径。
该公式基于球体体积的公式进
行推导得出。
对于一个椭圆形封头，其体积计算公式如下：
V = (π * a * b * h) / 6
其中，V代表封头的体积，a和b表示椭圆的半长轴和半短轴，h为封头的高度。
该公式基于椭球体积的公式进行推导得出。
需要注意的是，这些公式所得到的体积结果一般以立方单位（如立方米）进行
表示。
在实际应用中，通常需要根据具体的工程要求和封头形状选择适当的计算公式。
总而言之，标准封头体积计算公式是帮助工程师计算封头容积的数学表达式。
通过准确计算封头体积，可以为工程设计和选择提供重要参考依据。
压力容器重量计算表
重 量 计 算
料
圆板(柱)体重量 46924.2 16
碳钢
1260 8 78.31 转换后重 量 kg 2001.38
面积mm
2
直径mm
厚或高mm
重量换算
外来重量kg
封头筒体
公称直径mm
3000 12 7200
3
2001.38
厚度mm
重量kg 5.89367
管子重量计算
重量kg
大直径mm 小直径mm
112.66 0.9446 96 0.80495 112.66 0.9446 96 0.80495 筒体重量kg 112.66 0.9446 96 0.80495 112.66 0.9446 96 0.80495 112.66 0.9446 96 0.80495 总重量kg 圆 台(锥) 体 展 开 与 计 算 小直径 大直径 圆台高 厚度 斜边l1 圆锥斜 展开半 扇形圆 扇形面 边 l2 mm 径 l mm 心角 α Φ2 Φ1 h(mm) (mm) mm 积 m2 ° 63 145 60 4 72.67 55.83 128.50 203.11 0.0293 48.04 66.97 114 3 114.39 290.30 404.69 29.79 0.0426 89 325 200 5 232.22 87.57 319.79 182.93 0.1633 89 325 200 5 232.22 87.57 319.79 182.93 0.1633 管 子 需 开 孔 截 面 积 与 开 孔 数 量 之 关 系 管子数据 需开孔之数据 管子外径 管子内截 需开孔直 1倍面积 1.25倍面 1.5倍面积 厚度mm 2 mm 径Φ mm 孔数 积孔数 孔数 面积mm 76 3.5 3739.28 7 97 121 146
第3章 压力容器安全基础知识
3.3.7 气瓶的技术参数 （1）公称工作压力和水压试验压力 气瓶的公称工作压力，对于盛装永久气体的气瓶，系指在基 准温度时（一般为 20℃），所盛装气体的限定充装压力；对于 盛装液化气体的气瓶，系指温度为 60℃时瓶内气体压力的上限 值。盛装高压液化气体的气瓶，其公称工作压力不得小于 8MPa 。盛装有毒和剧毒危害的液化气体的气瓶，其公称工作压力的 选用应适当提高。 常用气体气瓶的公称工作压力和水压试验压力系列如表3-1规 定。从表中可看出，水压试验压力是公称工作压力的１.5倍。 常用气体气瓶的公称工作压力见表3-2。 （2）气瓶的公称容积 气瓶的公称容积系列，在相应的产品标准中规定。
3.1 压力容器的定义
3.1.1 压力容器的定义 《特种设备安全监察条例》所定义的压力容器是指盛装气体 或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作 压力大于或者等于 0.1MPa （表压），且压力与容积的乘积大 于或者等于2.5MPa· Ｌ的气体、液化气体和最高工作温度高于 或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公 称工作压力大于或者等于 0.2MPa （表压），且压力与容积的 乘积大于或者等于 1.0MPa· L 的气体、液化气体和标准沸点等 于或者低于60℃液体的气瓶；氧舱等。 压力容器的含义中包括其附属的安全附件、安全保护装置和 与安全保护装置相关的设施。
3.2
压力容器的压力来源、用途及特点
3.2.1 压力容器的压力来源 压力容器的压力来源分为来自容器外部和来自容器内部（ 在容器内产生或增大）两种情况。 3.2.2 压力容器的用途 压力容器的用途极为广泛，它在基本建设、医疗卫生、地 质勘探、石油化工、能源工业、科研、民用及军事工业等都 起着重要的作用。
3.4.14
从压力容器中区分出简单压力容器
压力容器基础知识
第3部分承压类特种设备—压力容器1压力容器基础知识主要内容：1 压力容器的含义、参数、级别、介质2 压力容器的基本结构3 运行与维护保养及异常情况处理4 定期检查与定期检验3压力容器基础知识压力容器基础知识1 压力容器的含义、参数、级别、介质1.1压力容器的含义（种类）《特种设备目录》中所定义的压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体、容积大于或者等于30L且内直径(非圆形截面指截面内边界最大几何尺寸)大于或者等于150mm的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa•L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶；氧舱。
压力容器基础知识压力容器的压力来源（1）来自容器外部①由各类气体、液化气体压缩机泵供给压力，工作压力取决于压缩机出口和泵出口的压力。
②由蒸汽锅炉、废热锅炉供给的压力。
工作压力取决于锅炉出口的蒸汽压力或经减压后的蒸汽压力。
（2）来自容器内部①气态介质由于温度升高，导致体积膨胀受限，产生压力或使压力增大。
②液体介质受热汽化，压力即为该温度下的饱和蒸汽压。
以水为例，当工作温度为120℃时，饱和蒸汽压约为0.20MPa，当工作温度为200℃时，饱和蒸汽压约为1.56MPa。
压力容器基础知识③液化气体介质，以气液两相共存，压力就是随温度变化的饱和蒸汽压。
各种不同液体在不同温度下有不同饱和蒸汽压，例如液氨20℃时的饱和蒸气压是0.75MPa,50℃时的饱和蒸气压是1.93MPa;丙烷50℃时的饱和蒸气压是1.704MPa。
④充满液态介质，由于温度升高导致液体体积膨胀，容器的压力取决于液体的体积膨胀系数。
例如液化石油气的体积膨胀系数是水的10～16倍，当液化石油气以液态充满整个容器时，压力随温度上升十分迅速。
压力容积的标准
压力容积的标准一、容量标准概述：压力容器的容量标准是指在一定温度和压力下，压力容器所能承受的最大容积大小。
容量标准通常由国家标准或国际标准规定，以确保压力容器的安全性能。
目前，国际上常用的压力容器容量标准有美国ASME标准、欧洲PED标准、日本JIS标准等，其中ASME是全球范围内使用最广泛的容量标准。
而在中国，压力容器的容量标准主要由《压力容器设计规范》规定，具体包括GB 150-2011、GB 151-2014、GB 12337-2014等标准。
二、容量标准的应用：1.安全性保证：容量标准是确保压力容器在使用过程中安全可靠的重要保证。
容量过大容易导致压力容器超负荷运行，从而出现变形、漏气、爆炸等安全事故。
而容量过小则无法满足设备的正常运行需求。
2.产品结构设计：容量标准的制定对于压力容器的结构设计具有重要意义。
根据容量标准，可以优化压力容器的结构设计和制造工艺，提高产品的安全性和生产效率。
3.客户需求满足：容量标准也是满足客户需求的必要条件。
根据客户的具体需求制定符合标准的容量可有效满足客户的使用需求。
三、常见的压力容器类型及其应用领域：1.钢制压力容器：钢制压力容器是应用最广泛的压力容器之一，主要应用于石油、化工、冶金、电力等行业，如油罐、储气罐、反应釜等。
2.玻璃钢压力容器：玻璃钢压力容器具有强度高、耐腐蚀等优点，主要应用于化工、海洋等领域。
3.塑料压力容器：塑料压力容器具有重量轻、耐腐蚀等优点，主要应用于制药、食品等领域。
4.铝制压力容器：铝制压力容器具有重量轻、耐腐蚀等优点，主要应用于航空、航天等领域。
压力容器的主要技术参数（2篇）
压力容器的主要技术参数压力容器是一种专门用于贮存和运输气体、液体或固体的设备。
根据国家标准《压力容器设计安全技术规定》(GB150-2011)，下面是压力容器的主要技术参数：1. 设计压力：压力容器的设计压力是指容器所能承受的压力上限，以兆帕(MPa)或千帕(kPa)为单位，常见的设计压力有0.1MPa、0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa、2.5MPa等。
2. 额定压力：压力容器的额定压力是指容器在正常工作状态下所承受的压力，以兆帕(MPa)或千帕(kPa)为单位，通常情况下额定压力应小于等于设计压力。
3. 容积：压力容器的容积是指容器内部的有效容积大小，以立方米(m³)或升(L)为单位，常见的容积有10L、50L、100L、500L、1000L 等。
4. 材料：常见的压力容器材料包括碳钢、不锈钢、钛合金、铝合金等。
不同的材料具有不同的耐压性能和耐腐蚀性能。
5. 过程介质：压力容器的过程介质是指容器内部所贮存或运输的物质，液体介质包括水、石油、化工原料等；气体介质包括氮气、氧气、氢气等；固体介质包括粉末、颗粒等。
6. 温度：压力容器的工作温度是指容器在正常工作状态下所承受的温度范围，以摄氏度(℃)为单位，常见的工作温度有-20℃~200℃、-50℃~150℃等。
7. 声波测厚：压力容器的声波测厚是指利用超声波技术对容器壁进行测厚检测，以确定容器壁的厚度是否符合要求。
8. 焊接：压力容器的焊接是指容器的构件之间采用焊接技术进行连接。
焊接技术的质量直接影响到容器的安全性能。
9. 检验：压力容器的检验包括外观检查、尺寸检查、焊缝检查、泄露检查、压力试验等。
检验是确保压力容器安全可靠运行的重要环节。
10. 安全装置：压力容器的安全装置包括压力表、安全阀等，能够对超压、超温等异常情况进行监测和保护。
11. 安全运输：压力容器在运输过程中需要采取相应的安全措施，防止受到撞击、振动或外界环境因素的影响，确保容器的完好无损。
压力容器基本知识
第四节 压力容器常用的钢材
3.耐热钢：主要是钼钢、铬钼钢。12 CrMo、15CrMo、 12 Cr1MoV等,均含Mo，提高钢材的高温持久强度。 4.低温压力容器用钢：工作温度≤-20℃。 ①与普通低合金钢相比，低温钢必须保证在相应的低温下 具有足够的低温冲击韧性，防止冷脆破裂。其它特性与普 通低合金钢相似。②必须是镇静钢 5.不锈钢： 马氏体不锈钢：耐大气腐蚀； 奥氏体不锈钢：铬镍型钢，如0Cr18Ni9、1Cr18Ni11Ti等 6.复合钢板：基层：碳素钢或低合金钢，起承压作用； 复层：不锈钢或镍、钛、铜，起耐腐蚀或防止介质被污染 作用。
第三节
压力容器的分类
五、按照在生产过程中的作用原理进行分类： 1. 反应压力容器（代号R）: 主要用于完成介质的物理、 化学反应。如反应器、反应釜、聚合釜、分解塔、合成塔、 超高压反应釜等。 2. 换热压力容器（代号E）：主要用于完成介质的热量交 换。如管壳式余热锅炉、蒸发器、冷凝器、加热器等。 3. 分离压力容器（代号S）：主要用于完成介质的液体压 力平衡缓冲和气体净化分离。如分离器、过滤器、缓冲器、 吸收塔、干燥塔、汽提塔、除氧器等。 4. 储存压力容器（代号C,其中球罐代号B）: 主要用于盛 装生产用的原料气体、液体、液化气体等。如各种型式的 储罐。
第三节
压力容器的分类
六、按照压力容器的设计压力分类： 1.低压压力容器（代号L）：0.1MPa≤P<1.6MPa 2.中压压力容器（代号M）：1.6MPa≤P<10.0MPa 3.高压压力容器（代号H）：10.0MPa≤P<100.0MPa 4.超高压压力容器（代号U）：P≥100.0MPa 。
第四节 压力容器常用的钢材
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锥体高筒体容封头容封头锥封头直锥底角平盖锥锥底容封头总容筒体长单个容器筒体直常规容积计算筒体直径筒体长度直边高度5.4711平盖封头底4.64413.8170平底平盖筒体容积封头容积封头总容积双封头全容积
0.8270
1.6540
1800
1500
25
3.8170
7.1269锥体高度0.7652筒体容积封头容积6.36170.51251299.04封头锥底7.6394封头直边40锥底角度60平盖锥底
锥底容积
头总容积1.0249
筒体长度3600
容积计算
筒体直径1500