文档介绍：液氨贮罐的设计
──过程设备设计课程设计
学校:安徽工程大学
学院:机械与汽车工程学院
专业:过程装备与控制工程09级
姓名:XXX
学号:30XXXXXXXX
说明:关于前面的前言部分绪论部分本档案没有,大家可以自己发挥。本档案是作为一个很好的设计计算的模板给大家的。本设计是给定长径长度的设计过程。主要内容如下:
罐体壁厚设计及液压试验校核
封头壁厚设计
三、鞍座
四、鞍座应力校核
五、人孔选择与补强
六、接口管
设计示例、
设计任务:设计一液氨贮罐,贮罐内径,罐体(不包括封头)长度
一、罐体壁厚设计
1、壁厚计算
本贮罐选用16MnR制造罐体和封头。
计算壁厚根据下式计算:
——计算压力。
+液柱静压力,当元件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时,可忽略不计。
——设计压力。
本贮罐夏季最高温度可达40℃,(绝对压力),故取最大操作压力为 ,。
考虑到液氨贮罐安装了安全阀,故本设计中设计压力为:
本设计中,最大液柱高度为2600mm,其产生的液柱静压力为,设计压力的5%为,所以计算压力为:
又;
——设计温度下材料的许用应力,MPa。
(假设=16~36mm)
(焊缝采用双面对接焊,局部探伤)
于是:
取,可以查得
则
取,即确定选用18mm的16MnR钢板制作罐体。
在16~36mm之间,所以取合适。
2、液压试验校核
容器在制成以后或检修后投入生产之前,要进行压力试验,其目的在于检验容器的宏观强度和有无渗漏现象,以确保设备的安全与正常运行。
(1)试验压力的确定
通常情况下,容器进行液压试验,其试验压力为:
式中:
——试验压力,MPa,立式容器卧置做液压试验时,试验压力应为立置时的试验压力加液体静压力;
——试验温度下材料的许用应力。
本设计中
(2)压力试验前的应力校核
在压力试验前,应对试验压力下产生的圆筒应力进行校核,及容器壁内所产生的最大应力不超过所用材料在试验温度上屈服极限的90%。
水压试验时,容器壁内所产生的最大应力为:
——容器的有效壁厚。
而16MnR钢板的,则常温下水压试验时的许可应力为
所以水压试验时强度足够
二、封头壁厚设计
本设计中,采用标准椭圆形封头
其壁厚按下式计算
式中(钢板最大宽度为3m,,故封头需将钢板拼焊后冲压);
(假设=16~36mm),其它符号同前。
于是:
同前, ,所以:
考虑到封头加工制造时的减薄量,最后确定使用的16MnR钢板制作封头。
三、鞍座
首先粗略计算鞍座负荷
设备总重量
式中:
——罐体重;
——封头重;
——水重(因液氨比重小于水,故取液压时的水重);
——附件重。
1、罐体重
对于,的罐体,每米长度罐体的质量为
(附录1),所以
2、封头重
,,直边高度h=50mm的标准椭圆封头,其质量为:
,所以:
3、水重
贮罐容积:
——封头的体积
查附表2,可知公称直径为2600mm,直边高度为50mm的椭圆封头,其体积为
——筒体的体积
查附表1可知,1米长的筒体,
水的重度:
于是:
。
4、附件重
人孔重量的确定
按照GH21518-2005选用带颈对焊法兰人孔,选用人孔公称直径为DN450,,密封面形式为凹凸面,查附表6可知,该人孔重量为245Kg,,其它接管总重按3KN计,则附件总重为
所以,设备总重为:
设备上一共有两个鞍座,每个鞍座承受的设备重量为:
,所以选用轻型鞍座,标记为:
JB/T4712-1992 鞍座A2600-F
JB/T4712-1992 鞍座A2600-S
鞍座的结构形式和尺寸参见相关标准。
四、鞍座应力校核
1、支座反力计算
式中:——按折算长度计算的单位长度载荷,
——圆筒体部分长度,即两封头切线之间的距离。此处为4800mm。
——封头内表面的深度。对于标准椭圆封头,
2、圆筒轴向弯矩计算
(1)圆筒中间处截面上的弯矩
式中:——圆筒的平均半径。
——圆筒的名义厚度,此处
(2)支座处截面上的弯矩
3、圆筒的剪力计算
圆筒在中间截面处的剪力为零。在支座处靠近封头侧的剪力为
在支座处靠内侧的剪力为
则
4、圆筒中间处截面上的轴向应力
(1)介质压力引起的轴向应力
介质压力在圆筒中间处截面上引起的轴向应力为
——设计压力。。
——圆筒的有效厚度。
(2)弯矩引起的轴向应力
弯矩在圆筒中