1、化工设备机械基础课程设计 化 化学学与与化 化学学工工程 程学学院 院 1 设计任务书设计任务书 一、设计题目一、设计题目 13m3液氨贮罐的设计 二、设计任务二、设计任务 设计一个容积为 13m3液氨贮罐 三、设计条件三、设计条件 1.最高温度 40，氨的饱和蒸汽压为 1.55Mpa 2.液氨的储量为 13m3 四、设计步骤四、设计步骤 1.确定容器的材质 根据液氨贮罐的工作压力、 工作温度和介质的性质可知该设备为一中压 常温设备，介质对碳钢的腐蚀作用很小。故选材料时，主要考虑的强度指标 （指s 和b）和塑性指标适合的材料有：A3R、20g、16MnR、15MnVR。为 了节省金属，高压设备
2、应优先选取普通低合金钢、中强度。凡属强度计算为 主要的中压设备亦以采用普通低合金钢为宜。因为屈服强度分别为 343MPa 和 392MPa 的普通低合金钢，其材料价格与碳素钢差不多，但强度比碳素钢 约高 30%-60%，采用该类钢材制造压力容器，可以有效地减少设备质量，降 低成本，给设备的制造、运输、安装带来很大的方便。 其中 16MnR 的机械加工性能、强度和塑性指标都比较好，综合金属的强 度、刚度、温度、抗腐蚀能力等方面考虑选用 16MnR 制作罐体和封头。 化工设备机械基础课程设计 化 化学学与与化 化学学工工程 程学学院 院 2 2. 确定罐体的形状及内径 （1）由于此容器为液氨贮存性
3、容器，所以此容器选用罐身为圆筒形，两 端均用标准椭圆形封头的卧式容器。 （2）内径的确定 根据化工设备机械与基础中的表 8-1 压力容器的公称直径，由于 V=13m3 液氨贮罐，试选用 Di=1600mm,设罐身的长度为 L，则 2V 1+V2 L= 26m3 V 1标准椭圆形封头的容积查表为 0.586 m3 V2筒体每米的容积查表为 2.017 m3 求得 L=2.40m.由 L/Di=1.5 符合 L/Di=2-9 所以次容器的罐身的长度 L=2400mm，公称直径 Di=1600mm 3.罐体壁厚设计 设计壁厚d 根据公式计算： 40 oC 温度时，16MnR 钢材的许用应力表 钢材厚
4、度n(mm) 许用应力 t(MPa) 屈服极限s(MPa) 16 170 345 1636 163 325 3660 157 305 负偏差 查表： 钢材厚度n(mm) 6-7 8-25 26-30 32-34 负偏差(mm) 0.6 0.8 0.9 1.0 化工设备机械基础课程设计 化 化学学与与化 化学学工工程 程学学院 院 3 式中 P-设计压力。本贮罐在夏季最高温度可达 40，这时氨的饱和蒸 气压为 1.55MPa （绝对压力)， 故取 p=1.11.45=1.6 MPa (表压)； Di=1600mm； t170MPa(表 8-7)； 1.O(双面对接焊缝， 100探伤， 表 8-1
5、0)； C2=1mm 于是： d = p pD 2 +C2= 6.10.11702 16006.1 +1=8.6mm 取 C10.8mm（见表 8-11），圆整后取12mm 厚的 16MnR 钢板制作罐体。 e=n-Cl- C2=12-1.0-0.8=10.2mm 4封头壁厚的设计 采用标准椭圆形封头。 设计壁厚d 按(8-8)式计算： d = p pD 5.02 +C2= 6.15.00.11702 16006.1 +1=8.5mm 式中1.0 (钢板最大宽度为 2.0m，该贮罐直径为 1.6m，故封头需将钢板 并焊后冲压)；其它符号如前。 考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量，圆整后取n12mm
6、 厚的 16MnR 钢板制作封头。 校核罐体与封头水压试验强度根据 （15-2） 式： 式中：PT=1.25p=1.251.62.0Mpa e=n-C=12-1.8=10.2mm s=345 MPa （表 8-7） T= 2.102 )2.101600(0.2 =157.86Mpa 0.9s Mpa 所以T0.9s 水压试验符合强度要求。 化工设备机械基础课程设计 化 化学学与与化 化学学工工程 程学学院 院 4 5鞍座 首先粗略计算鞍座负荷。 贮罐总质量：m=m1+m2+m3+m4 式中 m1-罐体质量； m2-封头质量； m3-液氨质量； m4-附件质量。 （1）罐体质量 m1 DN=1600mm， n=12mm 的筒节， 每米质量为 q1=477Kg/m （附表 8-24） ， 故 m1=q1L=4772.401144.8
