张炫20 液氨储罐Word文件下载.docx
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压力容器用材料包括容器及压壳体用钢和设备零部件用材料，零部件有受压元件（如接管、法兰）和非受压元件（如支座），所用材料涉及钢板、钢管、锻件、型钢及钢棒等。
压力容器受元件用钢应符合GB150«
钢制压力容器»
中的有关规定，对于非受压元件用钢，当与受压元件焊接时，也应是焊接性能良好的钢材。
压力容器通常采用钢板经过成型焊接而成，法兰视具体情况可采用钢板或锻件，螺栓和螺柱应采用钢棒，接管一般应采用无缝钢管，支座所用材料涉及钢板，型钢及钢管，因为使用温度在-20℃～50℃，设计压力为2.0MPa，所以选用16MnR，封头采用标准椭圆形封头，同样采用16MnR。
16MnR的使用温度为-20～475℃，设计压力p≤35MPa，对容器中的介质没有限制，是压力容器专用钢。
二 设计压力和设计温度的确定
１．设计温度的确定
根据液氨储罐工作温度为-20～48℃
所以选择设计温度t=50℃
２．设计压力的确定
经查下表得50℃下液氨饱和蒸汽压为1.925MPa，所以工作压力=（1.925－0.101）MPa=1.824MPa，设计压力为容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，而最高工作压力系指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。
装设安全阀的容器，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力不得低于安全阀的开启压力，通常可取最高工作压力的1.05——1.10倍，所以设计压力P=2.0Mpa
液化气饱和蒸汽压及饱和液密度
温度℃
-20
20
40
50
饱和蒸汽压Bar
氨
1.93
15.20
19.25
氯
0.82
5.65
10.27
13.03
丙烷
2.55
8.96
14.48
17.93
丙烯
2.96
9.65
15.86
19.99
饱和液密度Kg/升
0.6650
0.6103
0.5795
0.5663
1.528
1.406
1.342
1.307
0.56
0.53
0.47
0.45
0.57
0.515
0.475
三.储罐构形的确定
1筒体公称直径和筒体长度的确定
公称容积＝20，则L＝20。
设计筒长与筒径＝3.4（1.5－4.5）计算，得＝1900mm，L＝6700mm.。
直边长度为25mm
，得封头容积＝2×
0.9687＝1.9374，计算筒体容积＝＝18.845
筒体体积V＝＝20.7824>
20
故公称直径DN＝＝1900mm，筒体长度L=6700mm
2封头结构型式尺寸的确定
公称直径DN＝＝1900mm，封头的公称直径必须与筒体的公称直径相一致，且中低压容器经常采用的封头型式是标准椭圆形封头，根据JB／T4746－，选用封头标准号为EHA1900×
11－16MnR。
公称直径DN＝1900mm，总深度H＝500mm，内表面积A＝4.0624，容积V＝0.9687。
4．筒体名义厚度的初步确定
卧式容器不考虑液柱静压力，故计算压力＝p＝2.0MPa。
筒体设计选用6～16mm厚度的16MnR，50℃下其许用应力＝170MPa。
计算厚度
式中，――计算压力，MPa；
――圆筒内直径，mm；
――容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa；
――圆筒的焊接接头
根GB3531，负偏差＝0.25系数，＝1.0。
设计容器＝11.243mm。
腐蚀裕量＝2mm。
厚度附加量＝2.25mm。
名义厚度即=11mm 此厚度在假设范围之内，故计算有效
因此，有效厚度=11.243-2-0.25=8.993mm
所以选用6～16mm厚度的16MnR
5．容器的压力试验
所谓压力试验，就是用液体或气体作为工作介质，在容器内施加比它的设计压力还要高的试验压力，以检查容器在试验压力下是否有渗漏、明显的塑性变形以及其他缺陷。
压力试验分为液压试验和气压试验两种，一般采用液压试验，而且普遍采用水为液压试验介质，故本次设计采用水压试验。
根据GB150标准的规定，液压试验时
式中，——容器元件材料在试验温度下的许用应力，MPa；
――容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa。
所以 ＝1.25×
2×
170/170=2.5Mpa
而圆筒的应力
式中――试验压力下圆筒的应力，MPa；
――圆筒内直径，mm；
――圆筒的有效厚度，mm；
――圆筒材料在试验温度下的屈服点，MPa；
――圆筒的焊接接头系数。
所以设计容器 ＝2.5×
（1900+8.993）/2×
8.993=265.344Mpa
<
0.9=0.9×
1×
345=310.5Mpa
所以，厚度校核合格。
6．容器的应力校核
1）计算容器质量m
筒体质量＝1717.879kg
封头质量＝717.075kg
接管，法兰，人孔（突面）总质量358.19kg
容器总重为2434.954kg
充液质量＝21273.4kg
故，容器总质量2434.954＋21273.4＝23708.354kg，容器总重23708.354×
9.8＝232341.870N
2）建立力学模型计算圆筒中的弯距
将由上述计算所得的质量产生的重力简化为沿容器轴线作用的均布载荷，计算跨中截面处的弯矩M。
取L=6900mm,则=34677.891N/m
而支座位置选择 a=0.5=0.48m
所以支座反力 =116170.935N
通过计算可得=13824.2676Nm
3）计算圆筒跨中截面最大拉应力和最大压应力，进行应力校核
最大拉应力由介质及弯矩M引起，位于该截面的最低点
即 =64.807Mpa
其强度条件为=170Mpa
最大压应力位于该截面的最高点，并且在盛满物料而升压时压应力有最大值，故有最大压应力为：
=54.244Mpa
其稳定性条件为：
，式中为稳定许用压缩应力，
按下述方法来确定：
按照外压圆筒的图算法，=0.000445，式中Ro为圆筒外半径。
根据圆筒的材料选择相应的系数B图，A值位于曲线的右方，则可查出系数B=59Mpa，如此得到的B值就是稳定许用压缩应力，即=B，所以54.244Mpa≤59Mpa，故应力校核合格。
四 封头的设计
标准椭圆形封头是中低压容器中经常采用的封头形式,其最新的标准为JB/T4746-2002.该标准规定以内径为公称直径的标准椭圆形封头（代号EHA）的直边高度只与公称直径有关
DN≤2000mm时,直边高度为25mm；
DN>
2000mm时,直边高度为40mm。
由于所设计的筒体公称直径DN=1900mm<
2000mm，
所以直边高度为25mm，
又根据《EHA椭圆形封头内表面积及容积》查得：
DN=1900mm时，总深度H=500mm，内表面积A=4.0624，容积V=0.9687
所以，封头设计为EHA1900×
11-16MnRJB/T4746-2002
见下图
五 零部件的设计
１．人孔的设置
人孔即检查孔。
压力容器开设检查孔目的是为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹，变形，腐蚀等缺陷以及装拆设备的内部零部件，一般设备的公称直径在900mm以下时可根据需要设置适当数量的手孔，超过900mm时应开设人孔。
人孔有圆形和长圆两种。
人孔大小的设置原则是方便人的进出，因此，圆形人孔的公称直径规定为400～600mm，所以本次设计选择人孔公称直径为500mm。
人孔位置的确定：
：
人孔的壁厚，：
人孔的公称直径，：
筒体壁厚，：
筒体公称直径
故=300mm
２．支座的设置
容器支座有鞍式支座，腿式支座，支承式支座，耳式支座和裙式支座,本次设计为卧式容器，所以采用鞍式支座。
鞍式支座分为轻型（代号为A）和重型（代号为B），对于一般直径在1000mm以上的容器，选用轻型鞍座就可满足要求，鞍座与基础的安装形式有固定式（代号F）和滑动式（代号S）两种，一般为满足容器的热胀冷缩的位移要求，固定式和滑动式应配对使用。
故设计中选用轻型鞍座，采用固定式和滑动式，见下图。
３．各物料进出管及检测仪表接口管的位置及其标准的选择
各物料进出管及检测仪表等接管内伸形式为插入式。
开孔：
液氨入口DN40，液氨出口DN40，气氨出口DN40，放空口DN25，排污管DN32，安全阀接口DN80
两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍，其他管口如液相出口管，安全阀接口，压力表接口，气相管，放气管，排污管等管间的间距均由下述来设计并计算：
上部：
安全阀接口，气氨出口，放空口，液氨入口。
安全阀接口中心线与人孔中心线间距:
气氨出口中心线与安全阀接口中心线的间距:
放空口中心线与气氨出口中心线的间距:
液氨入口中心线与放空口中心线的间距:
所以=1500mm,=400mm,=300mm,=300mm
下部：
排污管和液氨出口管：
排污管和液氨出口管中心线与焊缝间距：
1000mm
六 接管法兰的设计
PN2.5Mpa带颈对焊钢制管法兰及密封面尺寸
（mm）
公称直径DN
管外径
法兰外径D
法兰厚度C
法兰颈
法兰高度H
密封面d
密封面
螺栓孔中心圆直径k
N
A
B
25
105
16
6
56
2
75
32
115
46
65
85
38
140
18
42
76
100
45
150
64
7
84
110
80
89
200
24
12
58
132
160
七 液位计的设计
液位计型式有很多种，本次设计采用磁性液位计，普通型，压力等级为2.5Mpa。
根据实际要求，选用液位计的中心距为1400mm。
磁性液位计连接法兰的规格一般为DN20，采用带对焊法兰，密封面型式采用突面。
磁性液位计的特点：
1.适用范围广、安装形式多样，适合任何介质的液位、界面的测量；
2.集现场指示、远传变送、报警控制开关于一体，功能齐全；
3.被测介质与指示结构
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