摘要本次毕业小设计的空气储罐根据设计压力、温度、介质的要求，首先进行总体结构设计，包括筒体与封头的形式、材料其次进行局部结构设计，包括接管、法兰、人孔、支撑件、紧固件的选择再次进行强度计算，得出壁厚并校核，判断开孔是否需补强及补强圈的选择，支撑件是否满足等等同时用AutoCAD绘制两张1号施工图纸关键词：压力容器，结构，强度计算， 目录1前言 12 工作参数 22.1 设计题目 22.2 基本设计条件 22.3 设计内容 23 结构设计 33.1 容器类别 33.2 筒体设计 33.3 封头设计 33.4 接管设计 33.5 法兰设计 43.6 接管与法兰分配 43.7 弯头设计 53.8 人孔设计 63.9 支座选择 73.10吊耳选择 83.11 焊接型式及结构 84 强度计算 104.1筒体尺寸 104.2 封头尺寸 104.3 补强计算及补强圈选用 114.4支座载荷校核 165 总结 17参考文献 18致谢 191前言本次毕业小设计是对大学所学课程特别是专业课程知识的综合实践与应用，对总结专业学习的一次大总结本次设计设备为空气储罐空气是构成地球周围大气的气体的混合物，无色、无味、无毒、无害。
它的恒定组成部分为氨气、氧气等，其中占78.08％，占20.95％，氩气（Ar）占0.93％，占0.03％，还有微量的惰性气体，如氦(He)、氖(Ne)等，以及臭氧()、二氧化氮()以及约占0.03％的水蒸气（）在0℃及一个标准大气压下空气密度为空气在标准状态下可视为理想气体空气的相对分子质量是29空气储罐是化工承压容器作为压力容器，不仅要适应化学工艺过程所要求的压力和温度条件，还要承受化学介质的作用，要能长期的安全工作且保证良好的密封因此在容器的设计中应综合考虑个方面的因素，使之达到最优本储罐承受的载荷最主要的是内压载荷化工容器的基本要求是安全性与经济性，安全是核心问题，在充分保证安全的前提下尽可能做到经济经济性包括材料的节约，经济的制造过程、安装维修，而容器的长期安全运行本身就是最大的经济决定一台压力容器是否能做到始终安全运行的因素很多，但重点仍然是容器本身是否可靠设计者的任务就是要做到各部件中应力的合理分布，并综合考虑材料行为、制造过程、检验方法、运行与维修等各方面因素，确定合理的结构，提交出施工图纸和必要的设计文件为了确保压力容器在设计寿命内安全可靠地运行，世界各工业国家都制定了一系列压力容器规范标准，如中国的GB150《钢制压力容器》、JB4732《钢制压力容器——分析设计标准》，美国的ASME锅炉和压力容器规范，日本的JIS B8265《压力容器构造——特定标准》，欧盟的EN13445非直接着火压力容器。
这些标准给出材料、设计、制造、检验、合格评估等方面的要求压力容器的设计必须满足这些要求，否则就要承担相应的后果2 工作参数2.1 设计题目16m空气储罐设计2.2 基本设计条件2.2.1 主要技术指标表2.1 设计参数表设计压力MPa1.2设计温度 ℃85最高工作压力MPa1.0工作温度 ℃50介质名称空气设备主要材质Q345R介质性质无毒无害设备容积162.2.2接管表2.2 管口表符号公称压力公称压力法兰形式密封面形式用途伸出长度N1PN1.6DN250SORF空气出口150N2PN1.6DN250SORF空气进口150N3PN1.6DN40SORF排污口150N4PN1.6DN80SORF安全阀口150N5PN1.6DN25SORF压力表口150N6PN1.6DN80SORF备用口（配盲孔）150N7PN1.6500SORF人孔口1502.2.3 支撑方式支座支撑2.3 设计内容（1）结构设计：设计压力、设计温度、焊接接头系数、腐蚀余量、筒体、选择封头、接管方式及位置、支座形式和位置、接管补强、接管法兰、补强圈（2）强度计算：筒体强度校核、补强强度计算（3）不少于2张1号的设计图纸，要求用AutoCAD绘制3 结构设计3.1 容器类别设计压力，设计温度t=85℃，介质性质无毒无害。
压力的容器为低压容器，本储罐为低压容器，属于Ⅰ类压力容器3.2 筒体设计圆柱形容器时最常见的一种压力容器结构形式，具有结构简单、易于制造、便于在内部装设附件等优点本储罐采用单层式筒体，即容器壁在厚度方向上由一整体材料所构成，便于在生产中采用单层卷焊式加工对于一般中、压容器，一般做成长径比在1.2～1.5左右的立式圆筒容器，这样既便于操作，又利于反应介质的充分混合对于一般中型储罐，为便于操作管理，一般都做成长径比为3～6的圆筒形容器并卧式放置，而且可以增加筒体受力面积来减小压强本设计中储罐长径比为2.75，但是介质为空气，比重较小，泄漏危险不大因此选用立式圆筒容器介质为空气，无毒无害，没有腐蚀性，属于低压容器材质可选择Q345RQ345R为低合金钢，合金元素含量较少，其强度、韧性、耐腐蚀性、低温和高温性能均优于相同含量的碳素钢它是屈服点为345MPa的压力容器专用钢板，也是中国压力容器行业使用量最大的钢板，具有良好的综合力学性能和制造工艺性能，主要用于制造中低压压力容器和多层高压容器3.3 封头设计椭圆形封头是由半个椭圆球面和短圆筒组成，球面与筒体间有直边段直边段可以避免封头和和筒体的连接焊缝处出现经向曲率突变，以改善曲率变化平滑连续，故应力分布比较均匀；且椭圆形封头深度较半球形封头小得多，易冲压成型，在实际生产中多有模具，是目前中低压容器应用较多的封头。
因此选用以内径为基准的EHA型椭圆形封头为了防止热应力和边缘应力的叠加，减少应力集中，在封头和筒体连接处必须有一段过渡的直边段，直边段的高度依据标准选择封头材料与筒体相同，选用Q345R3.4 接管设计优质低碳钢的强度较低，塑性好，焊接性能好，因此在化工设备制造中常用作热交换器列管、设备接管、法兰的垫片包皮优质中碳钢的强度较高，韧性较好，但焊接性能较差，不宜用作接管用钢由于接管要求焊接性能好且塑性好故选择20号优质低碳钢的普通无缝钢管制作各型号接管3.5 法兰设计法兰连接的强度和紧密性比较好，装拆也比较方便，因而在大多数场合比螺纹连接、承插式连接、铆焊连接等型式的可拆连接显得优越，从而获得广泛应用平焊法兰连接刚性较差，只能在低压，直径不太大，温度不高的情况下使用由于Q345R为碳素钢，设计温度，且介质无毒无害，可以选用带颈平焊法兰，即SO型法兰储罐的设计压力较小要保证法兰连接面的紧密性，必须合适地选择压紧面的形状对于压力不高的场合，常用突台形压紧面突面结构简单，加工方便，装卸容易，且便于进行防腐衬里储罐由于设计压力为1.6MPa，空气无毒无害，可选择突面（RF）压紧面由于法兰钢件的质量较大，需要承受大的冲击力作用，塑性、韧性和其他方面的力学性能也较高，所以不用铸钢件，可以采用锻钢件。
接管材料为20号钢，法兰材料选用20Ⅱ锻钢3.6 接管与法兰分配 3.6.1 N1、N2(空气进、出口)公称尺寸DN250，接管尺寸接管采用无缝钢管，材料为20号钢伸出长度为150mm 选取1.6MPa等级的带颈平焊突面法兰，材料选用20Ⅱ，法兰标记为：SO300-2.5 RF3.6.2 N3(排污口)；公称尺寸DN40，接管采用无缝钢管，材料为20号钢，外伸长度为150mm选取1.6MPa等级的带颈平焊突面法兰，材料选用20Ⅱ，法兰标记为：SO40-1.6 RF3.6.3 N4(安全阀口)公称尺寸DN80，接管采用无缝钢管，材料为20号钢，外伸长度为150mm根据GB12459-99，选用90°弯头；弯头上方仍有一定外伸量选取1.6MPa等级的带颈平焊突面法兰，材料选用20Ⅱ，法兰标记为：SO80-1.6 RF3.6.4 N5(压力表口)公称尺寸DN25，接管采用无缝钢管，材料为20号钢，外伸长度为150mm根据GB12459-99，选用90°弯头；弯头上方仍有一定外伸量选取1.6MPa等级的带颈平焊突面法兰，材料选用20Ⅱ，法兰标记为：SO25-1.6 RF3.6.5 N6（备用口）公称尺寸DN80，接管采用无缝钢管，材料为20号钢，外伸长度为150mm。
需进行补强计算选取1.6MPa等级的带颈平焊突面法兰，材料选用20Ⅱ，法兰标记为：SO80-1.6 RF以N1为例，如图3-1所示图3-1 N1接管法兰3.7 弯头设计N4为安全阀口，安全阀在容器中起安全保护作用当容器压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体/流体排入大气/管道外，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故由于冲出压力较大，阀口不可直接对人，因此需90°安装，用弯头过渡标记为：弯头DN80 90°N5为压力表口为方便读数，压力表需竖直安装于管口，因此接管要通过90°弯头过渡至竖直面，再安装压力表标记为：弯头DN25 90°图3-2 90°弯头3.8 人孔设计在化工设备中，开设人孔是为了便于内部附件的安装，修理和衬里，防腐以及对设备内部进行检查、清洗对于压力容器，为了便于移动沉重的人孔盖，盖子通常做成回转形式本储罐由于尺寸较大，人孔直径也较大，可使用回转盖人孔3.8.1人孔接管及法兰设计公称尺寸为500mm接管采用无缝钢管，材料为20号钢，外伸长度为150mm选用回转盖带颈平焊法兰人孔法兰采用带颈平焊突面法兰，材料为20Ⅱ锻钢，法兰标记为500-1.6 RF。
3.8.2法兰盖设计法兰盖根据配套选择，采用A型盖轴耳，材料与接管同，20钢标记为：BL500-1.6 RF3.8.3紧固件选用与法兰盖之间必须加垫片密封在采用标准法兰的情况下，选择恰当的垫片可以提高密封效果根据储罐的设计温度和设计压力，可选用石棉橡胶板（XB350）作为垫片材料该材料应用广泛，使用温度可达450℃，压力小于6MPa的场合垫片型号标记为：RF 500-1.6法兰盖与法兰连接的螺柱可选用M24的螺杆图3-3 人孔示意图3.9 支座选择化工容器设备大都通过支座加以固定支承式支座结构简单轻便，不需要专门的框架、钢梁来支承设备，可直接把设备载荷传到较低的基础上此外，它能比其他型式的支座提供较大的操作、安装和维修空间由于支承式支座对所在设备封头产生的局部应力相对较大，故在采用这种支座时，需增设垫板根据公称直径，本储罐选用B型第4组支承性支座支座标记为：支座4B图3-4 支承型支座3.10吊耳选择由于本储罐高度较高，为方便起吊、移动设备，在筒体顶部加设吊耳 图3-5 吊耳3.11 焊接型式及结构 3.11.1筒体焊接接头系数选取根据介质性质，取焊缝形式为相当于双面焊的全焊透对接接头，无损探伤要求为局部。
焊接系数3.11.2 壳体对接接头焊缝设计 回转壳体的拼接焊缝必须采用对接焊缝坡口设计又是焊接结构设计的重要内容V形坡口在板厚较薄时（6～30mm）时使用；形状简单，加工方便储罐筒体的纵焊缝可采用对接的V形坡口。