第2章储罐的设计校核储罐是属于压力容器的一种，对于压力容器的设计与制造有着严格的标准，目前通用的压力容器的设计与制造的标准为GB150-2011, GB150-2011也是本次储罐设计的主要参考标准2.1设计储罐的结构形式与尺寸按GB150-2011的要求，根据给定条件和任务书设计储罐的结构形式与尺寸2.1.1储罐的筒体及封头的选材及结构根据储罐内所贮存的介质及标准进行选材筒体结构设计为圆筒形因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能 力较好，这类容器应用最广封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径圆筒的 二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，直径小时，整体冲压困 难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但对 于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度它吸取了蝶形封头深度浅的 优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆 柱直边段组成2.1.2设计计算2.1.2.1筒体壁厚计算根据选用的材料的许用应力及标准中的公式确定筒体壁厚。
例如：圆筒的计算压力为2.16 Mpa,容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双 面焊的全焊透的焊接接头，取焊接接头系数为1.00,全部无损探伤取许用应力为163 Mpa 壁厚：—20.01 mm2.1)2.16 x 30002 x 163 x 1 - 2.16钢板厚度负偏差C] — 0・8，查材料腐蚀手册得50°C下液氨对钢板的腐蚀速率小于0.05mm/年，所以双 面腐蚀取腐蚀裕量C2 — 2mm所以设计厚度为：5 — S + C + C — 22.81 m d 2 1圆整后取名义厚度24mm2.1.2.2封头壁厚计算标准椭圆形封头长短轴之比为2封头计算公式 ：2.2)X_ p D.O = c 12&丄 e - 0.5 pc可见封头厚度近似等于筒体厚度，则取同样厚度可根据厚度查标准得知封头的直边高度2.1.3 附件的选择2.1.3.1 人孔的选择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，需要在容器的筒体上开设人孔， 开设人孔的大小，及人孔的结构可根据标准选定2.1.3.2开孔补强计算压力容器的筒体上开孔削弱了筒体本身的强度，为了保证压力容器的安全使用，需要进行补偿 压力容器开孔补强常用的形式可分为补强圈补强、厚壁管补强、整体锻件补强三种。
补强圈补强是使用最为广泛的结构形式，它具有结构简单、制造方便、原材料易解决、安全、可靠 等优点在一般用途、条件不苛刻的条件下，可采用补强圈补强形式但必须满足规定的条件 压力容器开孔补强的计算方法有多种，为了计算方便，采用等面积补强法，即壳体截面因开孔被削弱的 承载面积，必须由补强材料予以等面积的补偿当补强材料与被削弱壳体的材料相同时，则补强面积等 于削弱的面积具体的补强计算方法及补强圈的选择参考标准GB150-2011.不需另行补强的条件：当壳体上的开孔满足下述全部要求时，可不另行补强① 设计压力小于或等于 2.5Mpa② 两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的 2 倍③ 接管公称外径小于或等于89 mm④ 接管最小壁厚满足以下要求表2.1 接管最小壁厚要求接管公称直径/mm57766589最小壁厚/mm5.06.02.1.3.3 进出料接管的选择 容器接管一般应采用无缝钢管，所以液体进出料口接管材料选择无缝钢管，采用无缝钢管标准GB8163-87进出料接管满足不另行补强的要求所以不再另行补强 接管口法兰根据接管的公称直径查表选择2.1.3.4液面计的选择液面计的种类很多，常用的有玻璃板液面计。
它们都是外购的标准件，只需要选用玻璃板液 面计有三种：透光式玻璃板液面计、反射式玻璃板液面计、视镜式玻璃板液面计液面计的个数根 据储罐筒体的直径选取2.1.3.5安全阀的选择安全阀是压力容器上必不可少的附件，由工作压力决定安全阀的公称压力，由工作温度决定安 全阀的使用温度范围，可根据上述两个条件选择标准的安全阀2.1.3.6排污管的选择排污管按照标准选择相应的无缝钢管，以及对应的法兰及排污阀2.1.3.7鞍座的选择及校核1）鞍座结构和材料的选取卧式容器的支座有三种形式：鞍座、圈座、和支腿，常见的卧式容器和大型卧式储罐、换热器 等多采用鞍座，它是应用得最为广泛的一种卧式容器支座置于支座上的卧式容器，其情况和梁相 似，有材料力学分析可知，梁弯曲产生的应力与支点的数目和位置有关当尺寸和载荷一定时多支 点在梁内产生的应力较小，因此支座数目似乎应该多些好但对于大型卧式容器而言，当采用多支 座时，如果各支座的水平高度有差异或地基沉陷不均匀，或壳体不直不圆等微小差异以及容器不同 部位受力挠曲的相对变形不同，是支座反力难以为个支点平均分摊，导致课题应力增大，因而体现 不出多制作的优点，故一般情况采用双支座。
采用双支座时选取的原则如下：① 双鞍座卧式容器的受力状态可简化为受均布载荷的外伸梁，由材料力学知，当外伸长度A=0.207L时，跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，所以一般近似取A < 0.2L, 其中L取两封头切线间距离，A为鞍座中心线至封头切线间距离② 当鞍座邻近封头时，则封头对支座处筒体有加强刚性的作用为了充分利用这一加强效应， 在满足A < 0.2L下应尽量使A < 0.5R .0此外，卧式容器由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩，因此容器两端的支座不能都固定 在基础上，必须有一端能在基础上滑动，以避免产生过大的附加应力通常的做法是将一个支座上 的地脚螺栓孔做成长圆形，并且螺母不上紧，使其成为活动支座，而另一支座仍为固定支座2）容器载荷计算筒体的质量 m ：1封头的质量m :2水压试验时水的质量m :附件的质量m 4 :人孔重+人孔补强重+进出料管+两个液面计+安全阀+排污阀+与阀门相接的接 管重量.所以总质量为m二m + m + m + m12 3 43）鞍座选取标准鞍座的选取参照标准JB/T4712-2007，标准中的鞍座分为重型和轻型两种形式，重型鞍座可满 足卧式换热器、介质比重较大或L/D较大的卧式容器；轻型鞍座则满足一般卧式容器的使用要求。
但容器直径小于一米的鞍座未设轻型结构，这是因为容器直径小其重量不会相差太大，且由于构造 上的要求轻型鞍座的尺寸及用材量与重型鞍座相比相差无几钢制卧式容器计算单位计算条件设计压力 p1.77MPa设计温度 t50°C筒体材料名称Q345R封头材料名称Q345R封头型式椭圆形筒体内直径Di2400mm筒体长度 L10200mm筒体名义厚度Sn14mm支座垫板名义厚度S„n10mm筒体厚度附加量 C1.2mm腐蚀裕量 G1.2mm筒体焊接接头系数 ①1封头名义厚度 6”16mm封头厚度附加量 Ch1.2mm鞍座材料名称Q235-B鞍座宽度 b240mm鞍座包角 01200支座形心至封头切线距离 A600mm鞍座咼度H250mm地震烈度低于七度内压圆筒校核 计算单位计算条件筒体简图计算压力P1.77MPaC设计温度t50.00C■—p—内径D2400.00mm1材料Q345R （板材）试验温度许用应力21170.00MPa设计温度许用应力［bit170.00MPa--—Di ―-1试验温度下屈服点b345.00MPas钢板负偏差C0.00mm 1 腐蚀裕量C1.20mmi2焊接接头系数01.00厚度及重量计算计算厚度PD5 — 2[b]t 0—P = 12.56cmm有效厚度5 =5 - C- C= 12.80mm名义厚度e n 1 25 = 14.00mm重量n8501.04Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值P = 1.25P d = 2.2125 （或由用户输入）T [b ]tMPa压力试验允许通过 的应力水平DL[b] < 0.90 b = 310.50」T sMPa试验压力下 圆筒的应力b = P T・（£ +5 e）= 208.53T 25 .0MPa校核条件bT< [b]T校核结果合格压力及应力计算取大允许工作压力[P厂號半=1.80371i eMPa设计温度下计算应力P （D. +5 ）bt = 25 = 166.82eMPa[b]t°170.00MPa校核条件[b]t0 三6结论合格注：带#号的材料数据是设计者给定的。
左封头计算计算单位计算条件椭圆封头简图计算压力P1.77MPaS'" .设计温度t50.00C内径Di2400.00mm曲面咼度h600.00mm材料Q345R （板材）|- Di设计温度许用应力[Q]t170.00MPa试验温度许用应力[b]170.00MPa钢板负偏差C10.00mm腐蚀裕量C21.20mm焊接接头系数01.00厚度及重量计算形状系数K = 1 [2 + [6 \Q2 ] = 1.0000、2h丿i -计算厚度KPD.5 — 2[ b ]t 0- 0.5 P = 12.53cmm有效厚度5 =5 - C- C= 14.80mm最小厚度5 = 12.53mm名义厚度5 = 16.00mm结论满足最小厚度要求重量808.40Kg压力计算最大允许工作压力2[ b]帥5[Pw]= KD. + 0.55 e = 2.09022MPa结论合格注：带#号的材料数据是设计者给定的右封头计算计算单位 、计算条件椭圆封头简图计算压力P1.77MPaS'" .设计温度t50.00C内径Di2400.00mm曲面咼度h600.00mm材料Q345R （板材）|- Di设计温度许用应力[Q]t170.00MPa试验温度许用应力[b]170.00MPa钢板负偏差C10.00mm腐蚀裕量C21.20mm焊接接头系数01.00厚度及重量计算形状系数K = 1 [2 + [6 \Q2 ] = 1.0000、2h丿i -计算厚度KPD.5 — 2[ b ]t 0- 0.5 P = 12.53cmm有效厚度5 =5 - C- C= 14.80mm最小厚度5 = 12.53mm名义厚度5 = 16.00。