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1、1目 录1课程设计任务书2设备的筒体和封头设计 21 筒体的内径和长度的确定.22 筒体和封头的厚度设计计算 2. 3 厚度的校核计算3其它零部件的设计3.1 液位计的设计3.2 管口设计3.3 人孔设计3.4 支座设计4焊接结构设计5焊条选择6技术要求7. 参考资料及文献2课程设计任务书题目 30m 3液化石油气储罐设计设计条件表序号 项目 数值 单位 备注1 最高工作压力 1.90 MPa2 工作温度 常温 3 公称容积（V g） 30 m34 装量系数( v) 0.905 工作介质 液化石油气6 使用地点 太原市，室外7 管口条件液相进口管 DN50；液相出口管 DN50；安全阀接口DN
2、80；压力表接口 DN25；气相管 DN50;放气管 DN50；排污管 DN50；液位计接口 DN25，人孔 DN450。32设备的筒体和封头设计21 筒体的内径和长度的确定由设计任务书可知：V=30m 3设 L=3D则有： 304422 DLDVm3.03取内径为 2300mm，由于筒体的内径较大，所以采用钢板卷制，公称直径为其内径DN2300mm.选用标准椭圆形封头EHA 椭圆形封头内表面积及容积公称直径（mm） 总深度 H/mm 内表面积 A/m2 容积 V/m32300 615 6.0233 1.7588则筒体长度 mDVL 63742301.1758.304299封 头总取 L=64
3、00mm则实际体积 33922 05.1758.46031.4 mVLV 封 头实 际 则体积相对误差为： %3.039.%10实 际符合设计要求。22 筒体和封头的厚度设计计算物料的物理及化学性质,按最危险工况设计饱和蒸汽压（bar） 饱和密度 Kg/升 介质性质温度 -20 20 40 50 -20 20 40 50丙烯 2.96 9.65 15.86 19.99 0.57 0.515 0.475 0.45 易燃采用常温常压储存。根据上表的数据，取最高压力，即 50丙烯的饱和蒸汽压 19.99bar(绝压)4所以储罐的工作压力为： MPaMPaPW89.1.01.9安全阀开启压力取： p2
4、8开 启设计压力取： .2液柱压力（安装满时计算）： MPamkgNLkghp 810.4025./81.9/56.0 液%.241液所以可以忽略液柱的压力。计算压力 MPapc1.（1） 压力容器类别确定一、划分总原则综合考虑压力容器中介质的危害程度、容器所受的压力的高低和容器容积的大小来确定容器的危险程度。二、介质的危险程度及分组压力容器的介质分为以下两组，包括气体、液化气体以及最高温度高于或等于标准沸点的液体：（1） 第一组介质，毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。（2） 第二组介质，除第一组以外的介质由于该储罐为中压（1.6MPa16mm筒体厚度： 时md361
5、6计算厚度 mPDcti 91.4.2130.2设计厚度 Cn 79.421符合计算范围。所以向上圆整后名义厚度 n=18mm.6标准椭圆形封头厚度计算厚度 mPDctic 86.14.2501632.5.02设计厚度 Cn 78.41符合计算范围。所以向上圆整后名义厚度 n=18mm.（2）液压试验采用水压试验试验压力： MPaPTT 625.13.2525.1校核：有效厚度 mCne 7.08PaDpeiT 59.13.15236.2而 MPas 919.0. 。符 合 要 求ST2.3厚度的校核计算（1）质量确定 由于接管、人孔、液位计等质量相对于筒体和封头的质量较小，所以这里主要考虑筒
6、体和封头质量容器质量kgALDmnni2.83 78501023.678510014 333 封容正常操作状态下最大质量kgV9.1.9.32.83液 氨容 水压试验时最大质量：m2.805.3水容（2） 建立力学模型，计算圆筒的弯矩该卧式容器可简化为外伸梁受均布载荷，如图 1b7Lmgqa Lx图 1L=L+402=6480mm 0.2L=1296 a=1200mm La2.0其中了为按容积转化为相当于筒体容积的长度： 即 mDVi 7250.4.32102 故 maLa65/)(由重力产生的最大弯矩为： 28218 aLDgaqLMii正常操作状态时：mNM 32 107.65.173.9
7、615.7.328196水压试验时：T 32 4.2.8.（3）计算圆筒跨中截面最大拉应力和最大压应力，进行应力校核正常操作时，最大拉应力由介质压力及弯矩引起，位于该截面的最低点MPaDMpeec 24.7015.32785.01.423785.0462max eec 8.67. 2362min 整个跨中截面不会出现压应力0in8水压试验在盛满水而为加压时有最大应力MPaDeTeTMP67.9015.32785.041.46253.785.0462max 而 eTT 8.3. 22min 正常操作时强度条件： tmax合格MpP16324.7液压试验强度条件： sT9.0max合格Mpa5.9
8、6.9其稳定条件为： cr ,-Tminin013.57.201.3.404. eRA查图得 B=158MPa, 则 MPaBcr8crMPa583.0,.76max稳定条件为合格容器可以安全使用3其它零部件的设计3.1 液位计的设计（1）液位计类型由于该储罐的介质为液化石油气，工作温度常温，所以选用磁性液位计。（2）液位计中心距可简化容器为一圆筒，液体达到总体积的 90%（本储罐的装量系数为 0.0） ，可近似认为截面面积达到全面积的 90%，所以下图所示的阴影面积为全面积的 10%。即9222 15.0cosin1360RR即 87迭代求解得：=46.6所以最高液面到筒体中心线的距离为：m
9、Dh2.90cos2所以选用中心距为 1400mm 的液位计，不对称安装。R（3）法兰与接管由于介质为液化石油气，应采用带颈对焊法兰（突面） 、带加强环的缠绕垫片（带外环）和专用级高强度螺栓组合，而且它的腐蚀性不大，所以材料不需要选太好的。为了有良好焊缝，接管材料选 16Mn。同时接管伸出较长，需要支撑结构。综上所述，具体如下表名称 标记 数量 总质量/kg备注液位计 HG/T 21584-95 UZ 2.5-1400-0.45 AF 304 C1 20法兰 HG/T 20592 法兰 WN20-2.5 RF S=3.5 2 2垫片 HG 20610 缠绕垫 D 25-25 1232 2 2接
10、管 253.5 L=395mm 1 0.97接管 253.5 L=495mm 1.22 1.22全螺纹螺柱M12280 8.8 级 材料 35CrMoA 8 0.48螺母 M12 8 级 材料 30CrMo 16 032筋板 403 材料 Q235A 4 现场确定长度3.2 管口设计（1）管口中心线位置的确定根据管口的性质可确定其安放位置，排污管在筒体的下方，其它在筒体的上方。根据 GB 150 规定，按壳体开孔不另行补强设计要求设计法兰管的位置。要求如下a.设计压力小于或等于 2.5MPa。 b.两相邻开孔中心线的间距应不小于两孔直径之和的两倍。c.接管公称外径小于或等于 89mm。d.接管
11、最小壁厚满足下表：接管公称外径 25 32 38 45 48 57 65 76 89最小壁厚 3.5 4.0 5.0 6.01接管的腐蚀余量为 1mm10集中布管，顺序为：人孔，液相进口管、液相出口管、安全阀接口、压力表接口，气相进口管，气相出口管在壳体上方，排污口在壳体下方。1.离焊缝最近的人孔，所以它离焊缝距离应该不小于 ，则取mniR3605.2人孔与焊缝距离为 640mm；2.两相邻开孔中心线的间距应不小于两孔直径之和的两倍,则液相进口与液相出口距离为 260mm，液相出口与安全阀接口距离为 320mm、安全阀接口与压力表接口距离为气相进口管距离为 280mm, 压力表接口与气相进口管
12、距离为 220mm,气相进口管与气相出口管距离为 260mm。（2）接管与法兰选取考虑安全阀接口外径较大，紧固件较大（如螺柱） ，壳体内壁到法兰密封面的距离取 200mm,其它也取 200mm。根据壳体开孔不另行补强条件 d 条可确定接管厚度：液相进口管，液相出口管，气相进口管，气相出口管，排污管5mm安全阀接口接管6.0mm压力表接管，液位计接管3.5mm由于本储罐装的是液氨，法兰采用带颈对焊法兰，缠绕垫片（带外环） 。综上所述标准号 名称 材料 数量总质量/kg备注HG20592 法兰 WN50(B)-25 FM S=5.0 16Mn 5 15.55 液相进口管，液相出口管，气相进口管，气
13、相出口管，排污管法兰HG20592 法兰 WN25(B)-25 FM S=3.5 16Mn 1 1.26 压力表接管法兰HG20592 法兰 WN25(B)-25 RF S=3.5 16Mn 2 3.0 液位计接管法兰HG20592 法兰 WN80(B)-25 FM S=6.0 16Mn 1 5.0 安全阀接管法兰GB6479 接管 575.0 L=1500,L=12340,L=15516Mn 5 24.76 其中 L=155 取 3 条，其它一条GB6479 接管 325.0 L=150 L=495 L=39516Mn 3 2.97 压力表接管，液位计接管GB6479 接管 897.0 L=
14、145 16Mn 1 1.77 安全阀接管3.3 人孔设计（1）人孔选择该卧式容器公称直径大于 6000mm，设置两个个人孔，其公称直径取 DN450。根据 HG/T 21518-2005 钢制人孔和手孔选取：人孔 RF t-35CM (WD-1232) B 450-2.5 HG/T 21518-2005具体结构和材料见标准（HG/T 21518-2005 钢制人孔和手孔 ） 。（2）补强圈计算1.圆筒开孔所需补强面积)1(fdAet11开孔直径 d=480-12*2+2（2+0.3）mm=472.6mm圆筒计算厚度 =14.91mm接管有效厚度 et=12-1-0.3mm=10.7mm强度削
15、弱系数 f =1.0所以 A=6837.7mm22.壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积：)1()(1 fdBAete 有效补强范围的宽度 B=917.2mm所以 A1=362.3mm23.接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积：fChfhette )()(2212 有效补强范围外侧高度 h1=74.18mm有效补强范围内侧高度 h2=0 mm接管计算厚度 mpDctit 83.所以 A2=1167.6mm24焊缝金属面积不考虑，可取 A3=05另加补强面积：A 4=A-A1-A2-A3=6837.7-362.3-1167.6=5307.8mm2所以补强圈厚度： m.985760考虑焊缝的补强作用，取 c=20mm 标记：dN45020-C-Q345R JB/T 4736质量：42.3kg3.4 支座设计根据 JB/T 4712-2007容器支座要求选择支座，圆筒的直径在 1000mm以上，选轻型鞍座
