化工机械设计论文

卧式贮罐的设计

设计一个卧式储罐，准备盛装密度小于

2000Kg/m3的易挥发物

料，材质为16MnR，该物料有一定毒性。罐体长度（不包括封头）L＝1524 mm，设计温度为20摄氏度，要求根据尺寸选手孔或人孔，并安装安全阀或防暴膜。具体参数如下： Pw＝11.3 MPa Di＝700mm ⒈罐体壁厚的设计

壁厚δ根据式（4－5）计算：

δ=

PCDi

2[σ]tφ-PC

取Pc=Pw*1.3=1.3×11.3=14.69MPa ,设计温度为20℃，Di＝700 mm，[σ]t=163MPa ，σs=325 MPa （附表9－1），φ＝1.0（双面焊对接接头，100％无损检测）,(表4－8)。

取C2＝2 mm。于是 

14.69700

33.03 mm

21631.014.69

名义厚度nC圆整值30.32.25圆整值32.5圆整值 圆整后取n36mm

确定选用n36mm厚的16MnR钢板制作罐体。 ⒉封头厚度设计

采用标准椭圆形封头

① 计算封头厚度

标准椭圆形封头的计算公式 

pcDi14.69700

32.07mm t

21631.00.514.6920.5pc

1.0（钢板最大宽度为3 m，该贮罐直径为0.7 m,故封头采用整板冲压）。

名义厚度nC圆整值32.072.25圆整值34.32圆整值 圆整后n36mm。

确定选用n36mm厚的16MnR钢板制作封头。

②校核罐体与封头水压试验强度 T

pTDie

0.9s

2e

式中 pT1.25p1.2514.6918.36MPa enC362.2533.75mm

s345MPa

则 T

18.3670033.75200.0MPa

233.75

而 0.9s0.91.0345310.5MPa 因为T0.9s，所以水压试验强度足够。 3 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——物料质量； m4——附件质量。

⑴罐体质量m1

DN＝700 mm，δn＝36mm，L=1524 mm，7900kg/m3的节筒（《化工设备机械基础》，第六版，大连理工大学出版社，295页）

所以m1DiLn3.14×0.7×1.524×0.036×7900=952.67kg

（2） 封头质量m2曲面高度h1=175mm,直边高度h2=40mm(《钢制压力容器设计》，5页)。

DD44

m2=×3.14×[(δn+i)3－(i)3]ρ=×3.14×[(0.036+0.35)3－0.353]

3322

×7900

=484.13kg ⑶物料质量m3

m3＝Vρ

其中，装量系数取0.9，（《压力容器安全技术监察规程》规定：介质为液化气体的固定式压力容器，装量系数一般取0.9）。

V筒＝πDi2L／4=3.14×0.7×0.7×1.524/4=0.5862m3

Di2h24Di2

V2ViV筒2V直V曲243(2)h1V筒筒



3.140.720.04040.723

23.14()0.1750.55390.7642m 432

m3＝φVρ=0.90.76422000＝1375.56kg

⑷附件质量m4

人孔质量约200kg，其他接管等质量总和按300kg计。于是m4=500kg，

m=m1+m2+m3+m4=952.67+484.13+1375.56+500=3312.36kg

F

mg3312.369.81

16.11KN 22

每个鞍座只承受16.11KN负荷，根据《化工设备机械基础》第六版，大连

理工个大学出版社，357页，可以选用重型带垫板包角为120°的鞍座。 即 JB/T4712－92 鞍座BI700－F JB/T4712－92 鞍座BI700－S

⒋人孔

根据贮罐的设计温度，最高工作压力，材质，介质及使用要求等条件，选用

公称压力为6.3MPa的水平吊盖带颈对焊法兰人孔（HG21524-95），人孔公称直径选定为420mm。采用榫槽面密封面（TG型）和石棉橡胶板垫片。人孔结构如图。人孔各零件名称，材质及尺寸见表。该水平吊盖带颈对焊法兰人孔的标记为

人孔 TG Ⅷ(A·G) 400－6.3 HG21524－95

⒌人孔补强：

人孔开孔补强采用补强圈结构，材质为16MnR，根据JB/T 4736-2002，确定补强圈内径D1＝426mm，外径D2＝560mm，补强圈厚度为10mm。

6接管

本贮罐设有以下接管。 1)

液体进料管：

采用32mm3.5mm无缝钢管。管的一端切成450，伸入贮罐内少许。配用凹凸面带颈对焊法兰：HG20592 法兰IF256.3 RF 16Mn

因为该接管为32mm3.5mm，厚度小于5mm，故该接管开孔需要补强。 2)

液氨出料管：

采用可拆的压出管18mm3mm ，将它套入罐体的固定接口管25mm3mm内，并用一非标准法兰固定在接口管法兰上。

罐体的接口法兰采用“HG20592 法兰IF206.3 RF 16Mn” ，与该法兰相配并焊接在压出管的法兰上，其连接尺寸和厚度与法兰“HG20592 法兰IF206.3 RF 16Mn”相同，但其内径为25mm。

液氨压出管的端部法兰（与氨输出管相连）采用“HG20592 法兰IF156.3 RF 16Mn”。液氨出料管也不必补强。 3)

排污管：

贮罐右端最底部安设一个排污管，管子的规格是32mm3.5mm，管端装有一与截止阀J41W16相配的管法兰：“HG20592 法兰IF256.3 RF 16Mn”。 4) 5)

液面计接管：本贮罐采用透光式玻璃板液面计。

放空管接管：采用32mm3.5mm无缝钢管，管法兰为“HG20592 法兰

IF256.3 RF 16Mn”

7.设备总装置图见附图 JB/T4712－92 鞍座A1300－S

8、结束语

通过这次设计，使我对机械设计流程有了深刻的理解；同时加深了对理论知识的领悟。在设计过程中，仔细认真，有耐心是完成设计的前提和关键，只有对所学的知识有深刻的理解，做到精确的计算，才能做到完美的设计。机械设计非常严谨，要查表的数据非常多。

辽 宁 科 技 大 学

课程设计说明书

设计题目： 化工设备机械基础课程设计

学院、系： 化学工程学院 专业班级：

指导教师：

成 绩：

2013年7月6日

卧式贮罐的设计

设计一个卧式储罐，准备盛装密度小于

2000Kg/m3的易挥发物

料，材质为16MnR，该物料有一定毒性。罐体长度（不包括封头）L＝1524 mm，设计温度为20摄氏度，要求根据尺寸选手孔或人孔，并安装安全阀或防暴膜。具体参数如下： Pw＝11.3 MPa Di＝700mm ⒈罐体壁厚的设计

壁厚δ根据式（4－5）计算：

δ=

PCDi

2[σ]tφ-PC

取Pc=Pw*1.3=1.3×11.3=14.69MPa ,设计温度为20℃，Di＝700 mm，[σ]t=163MPa ，σs=325 MPa （附表9－1），φ＝1.0（双面焊对接接头，100％无损检测）,(表4－8)。

取C2＝2 mm。于是 

14.69700

33.03 mm

21631.014.69

名义厚度nC圆整值30.32.25圆整值32.5圆整值 圆整后取n36mm

确定选用n36mm厚的16MnR钢板制作罐体。 ⒉封头厚度设计

采用标准椭圆形封头

① 计算封头厚度

标准椭圆形封头的计算公式 

pcDi14.69700

32.07mm t

21631.00.514.6920.5pc

1.0（钢板最大宽度为3 m，该贮罐直径为0.7 m,故封头采用整板冲压）。

名义厚度nC圆整值32.072.25圆整值34.32圆整值 圆整后n36mm。

确定选用n36mm厚的16MnR钢板制作封头。

②校核罐体与封头水压试验强度 T

pTDie

0.9s

2e

式中 pT1.25p1.2514.6918.36MPa enC362.2533.75mm

s345MPa

则 T

18.3670033.75200.0MPa

233.75

而 0.9s0.91.0345310.5MPa 因为T0.9s，所以水压试验强度足够。 3 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——物料质量； m4——附件质量。

⑴罐体质量m1

DN＝700 mm，δn＝36mm，L=1524 mm，7900kg/m3的节筒（《化工设备机械基础》，第六版，大连理工大学出版社，295页）

所以m1DiLn3.14×0.7×1.524×0.036×7900=952.67kg

（2） 封头质量m2曲面高度h1=175mm,直边高度h2=40mm(《钢制压力容器设计》，5页)。

DD44

m2=×3.14×[(δn+i)3－(i)3]ρ=×3.14×[(0.036+0.35)3－0.353]

3322

×7900

=484.13kg ⑶物料质量m3

m3＝Vρ

其中，装量系数取0.9，（《压力容器安全技术监察规程》规定：介质为液化气体的固定式压力容器，装量系数一般取0.9）。

V筒＝πDi2L／4=3.14×0.7×0.7×1.524/4=0.5862m3

Di2h24Di2

V2ViV筒2V直V曲243(2)h1V筒筒



3.140.720.04040.723

23.14()0.1750.55390.7642m 432

m3＝φVρ=0.90.76422000＝1375.56kg

⑷附件质量m4

人孔质量约200kg，其他接管等质量总和按300kg计。于是m4=500kg，

m=m1+m2+m3+m4=952.67+484.13+1375.56+500=3312.36kg

F

mg3312.369.81

16.11KN 22

每个鞍座只承受16.11KN负荷，根据《化工设备机械基础》第六版，大连

理工个大学出版社，357页，可以选用重型带垫板包角为120°的鞍座。 即 JB/T4712－92 鞍座BI700－F JB/T4712－92 鞍座BI700－S

⒋人孔

根据贮罐的设计温度，最高工作压力，材质，介质及使用要求等条件，选用

公称压力为6.3MPa的水平吊盖带颈对焊法兰人孔（HG21524-95），人孔公称直径选定为420mm。采用榫槽面密封面（TG型）和石棉橡胶板垫片。人孔结构如图。人孔各零件名称，材质及尺寸见表。该水平吊盖带颈对焊法兰人孔的标记为

人孔 TG Ⅷ(A·G) 400－6.3 HG21524－95

⒌人孔补强：

人孔开孔补强采用补强圈结构，材质为16MnR，根据JB/T 4736-2002，确定补强圈内径D1＝426mm，外径D2＝560mm，补强圈厚度为10mm。

6接管

本贮罐设有以下接管。 1)

液体进料管：

采用32mm3.5mm无缝钢管。管的一端切成450，伸入贮罐内少许。配用凹凸面带颈对焊法兰：HG20592 法兰IF256.3 RF 16Mn

因为该接管为32mm3.5mm，厚度小于5mm，故该接管开孔需要补强。 2)

液氨出料管：

采用可拆的压出管18mm3mm ，将它套入罐体的固定接口管25mm3mm内，并用一非标准法兰固定在接口管法兰上。

罐体的接口法兰采用“HG20592 法兰IF206.3 RF 16Mn” ，与该法兰相配并焊接在压出管的法兰上，其连接尺寸和厚度与法兰“HG20592 法兰IF206.3 RF 16Mn”相同，但其内径为25mm。

液氨压出管的端部法兰（与氨输出管相连）采用“HG20592 法兰IF156.3 RF 16Mn”。液氨出料管也不必补强。 3)

排污管：

贮罐右端最底部安设一个排污管，管子的规格是32mm3.5mm，管端装有一与截止阀J41W16相配的管法兰：“HG20592 法兰IF256.3 RF 16Mn”。 4) 5)

液面计接管：本贮罐采用透光式玻璃板液面计。

放空管接管：采用32mm3.5mm无缝钢管，管法兰为“HG20592 法兰

IF256.3 RF 16Mn”

7.设备总装置图见附图 JB/T4712－92 鞍座A1300－S

8、结束语

通过这次设计，使我对机械设计流程有了深刻的理解；同时加深了对理论知识的领悟。在设计过程中，仔细认真，有耐心是完成设计的前提和关键，只有对所学的知识有深刻的理解，做到精确的计算，才能做到完美的设计。机械设计非常严谨，要查表的数据非常多。

辽 宁 科 技 大 学

课程设计说明书

设计题目： 化工设备机械基础课程设计

学院、系： 化学工程学院 专业班级：

指导教师：

成 绩：

2013年7月6日