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化工设备设计基础设计案例


第十二章 容器设计举例

设计一液氨贮罐。工艺尺寸:贮罐内 径Di=2600mm,贮罐(不包括封头) 长度L=4800mm。使用地点:天津。 解:1.罐体壁厚设计 根据第二篇第八章选材所作的分析, 本贮罐选用16MnR制作罐体和封头。 设计壁厚dd根据(4-12)式计算:
dd ?
2?? ? ? ? p
t

/>pDi

? C2

设计压力:夏季最高温度可达40℃,氨
饱和蒸气压1.555MPa(绝压)

故取p=1.1x1.455=1.6MPa (表压);

Di=2600mm;[?]t=170MPa(附录6);
?=1.O(双面对接焊100%探伤,表(4-9)

C2=1mm

dd ?

2?? ? ? ? p
t

pDi

? C2

取Cl=0.8mm(表4-10),圆整取 dn=16mm厚的16MnR钢板制作罐 体。
1.6 ? 2600 dd ? ? 1.0 ? 13.3 2 ?170 ?1.0 ? 1.6

2.封头壁厚设计
采用标准椭圆形封头。 设计壁厚dd按(4-12)式计算:
pDi 1.6 ? 2600 dd ? ? C2 ? ? 13.2m m t 2 ?170?1.0 ? 0.5 ?1.6 2?? ? ? ? 0.5 p

?=1.0 (钢板最宽3m,直径2.6m,封 头需焊后冲压)。 考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量,圆 整后取dn=16mm厚16MnR钢板制作

校核罐体与封头水压试验强度式 (4-19) ? ? pT ( Di ? d e ) ? 0.9? ?
T

2d e

s

pT ? 1.25p ? 1.25?1.6 ? 2.0MPa d e ? d n ? C ? 16 ?1.8 ? 14.2mm

2.0 ? (2600? 14.2e ) ?T ? ? 0.9? s? 2 ?14.2 ? 0.9 ?1.0 ? 345 ? 310.5MPa

?s=345 MPa (附录表6)

水压试验满足强度要求。

3.鞍座
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 ,筒节 DN=2600mm,dn=16mm, q1=1030Kg/m(附录7), m1=q1L=4944(Kg) (2)封头质量m2 ,椭圆形封头 DN=2600mm,dn=16mm, h=40mm q2=1100Kg/m(附录19) m2=2q2=2200(Kg)

(3)充水质量m3 m3 = Vg V=V对+V筒=30.42m3, m3=30420 Kg (4)附件质量m4 人孔约200Kg,其它接管总和按 300Kg计,m4=500Kg

设备总重量 m=m1+m2+m3+m4=4950+2200 +30420+500=38070=38.1 t 每个鞍座承约受190KN负荷,选 用轻型带垫板,包角为120°的 鞍座。即 JB/T4712-92鞍座 A2600一 F JB/T4712-92鞍座 A2600一 S

4.人孔
常温及最高工作压力1.6MPa,按 公称压力1.6MPa的等级选取。 考虑人孔盖直径较大较重,水平 吊盖人孔。

人孔标记: HG21523-95 人孔RF Ⅳ(A· G)450-1.6 RF指突面密封,Ⅳ指接管与法兰 的材料为20R, A· G是指用普通石棉橡胶板垫片, 450-1.6是指公称直径为450mm、 公称压力为1.6 MPa。

5.人孔补强确定
筒节不是无缝钢管不能直接用补 强圈标准。 人孔筒节内径d=450mm, 壁厚dn=10mm。 补强圈内径D1=484mm,外径 D2=760mm,

补强金属面积应大于等于开孔减少 截面积, 补强圈的厚度 ?di ? 2C ?d ? (450? 2 ?1.8) ? ?16 ? 1.8? ? 23.3m m d ?


D2 ? D1

760? 484

故补强圈取24mm厚。

6.接口管
(1)液氨进料管: 用f57×3.5mm无缝钢管 (强度验算略)。一端切成45°。 配用具有突面密封的平焊管法兰, 法兰标记: HG20592 法兰SO50-1.6 RF 16MnR。 壳体名义壁厚dn=16mm>12mm,接 管公称直径小于80mm,不用补强。

(2)液氨出料管:
可拆压出管f25×3mm,用 法兰套在接口管f38×3.5mm内。 罐体接口管法兰: HG20592 法兰SO32-1.6 RF 16MnR。 连接尺寸和厚度与HG20592 法 兰SO32-1.6 RF 16MnR相同, 但内径25mm。

液氨压出管端部法兰(与氨输送 管相连)用HG20592 法兰 SO20-1.6 RF 16MnR。都不必 补强。压出管伸入贮罐2.5m。

(3)排污管:
贮罐右端最底部安设排污管, f57×3.5mm,管端焊有一与截止 阀J41W-16相配的管法兰: HG20592 法兰SO50-1.6 RF 16MnR。 排污管与罐体联接处焊有一厚度 为10mm的补强圈。

(4)液面计接管
本贮罐采用两支玻璃管液面计 BIW PN1.6,L=1000mm,HG5227-80 与液面计相配的接管f18×3mm, 管法兰为 HG20592 法兰SO15-1.6 RF 16MnR。

(5)放空管接管
用f32×3.5mm无缝钢管, 法兰 HG20592 法兰SO25-1.6 RF 16MnR。

(6)安全阀接管
安全阀接管尺寸由安全阀泄放量决 定。 本贮罐选用f32×2.5mm的无缝钢管, 法兰为 HG20592 法兰 SO25-1.6 RF 16MnR。

7.设备总装配图
附有贮罐的总装配图,技术特性表, 接管表,各零部件的名称、规格、 尺寸、材料等见明细表。

本贮罐技术要求
1.本设备按GBl50-1998《钢制压力 容器》进行制造、试验和验收 2.焊接材料,对接焊接接头型式及 尺寸可按GB985-80中规定(设计焊 接接头系数?=1.0) 3.焊接采用电弧焊,焊条型号为 E4303

本贮罐技术要求
4.壳体焊缝应进行无损探伤检查, 探伤长度为100% 5.设备制造完毕后,以2MPa表压 进行水压试验 6.管口方位按接管表

技术特性表

名称
设计压力 工作温度 物料名称

指标
1.6MPa ≤40℃ 液氨

容积

30.52m3

接管表
符号 连接法兰标准 密封面形式 用途 HG20592 SO15-1.6 a1-2 突面 液面计接口管 RF HG20592 SO15-1.6 b1-2 突面 液面计接口管 RF HG20592 SO450-1.6 c 突面 人孔 RF HG20592 SO32-1.6 d 突面 出料口 RF HG20592 SO50-1.6 e 突面 进料口 RF HG20592 SO25-1.6 f 突面 安全阀接口管 RF HG20592 SO25-1.6 g 突面 放空口 RF HG20592 SO50-1.6 h 突面 排污口 RF


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