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1、卧式储罐设计卧式储罐设计 . 1一、绪论 2设计任务： . 2设计思想 . 2设计特点 . 2二、设计总论 . 3设计任务 . 3材料及结构的选择与论证 . 3材料及结构的选择 . 3封头的选择 . 3容器支座的选择 . 4三、主体设计计算 . 5确定罐体的内径及长度 . 5筒体厚度设计 . 5确定参数 . 5计算壁厚 . 6圆筒最大允许工作压力 . 6封头壁厚设计 . 7封头壁厚设计 . 7封头最大允许工作压力 . 7水压试验及强度校核 . 7四、零部件选配及设计 . 8人孔选择及补强计算 . 8人孔选择 . 8补强计算 . 10进出料接管的选择及管法兰选配 . 10进料管 . 10出料管
2、. 11排污管 . 11液面计接管 . 11放空管 . 11安全阀的选择 . 12鞍座的选择 . 12罐体质量 . 12封头质量 . 12二甲醚质量 . 13附件质量 . 13鞍座选择 . 13五、容器焊缝标准 . 14压力容器焊接结构设计要求 . 14筒体与椭圆封头的焊接接头 . 14管法兰与接管的焊接接头 . 15接管与壳体的焊接接头 . 15参考文献 16、绪论设计任务：针对化工厂中的二甲醚储罐， 完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设 计，绘制总装配图，并便携设计说明书。设计思想本设计的液料为二甲醚，二甲醚又称甲醚，简称DME甲醚在常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。相对
3、密度（20C) 664.10kg / m3，熔点C,沸点C,室温下蒸气压约为，与石油液化气（LPG相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热（气 态）为1455kJ/mol。常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性, 但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。设计特点容器的设计一般由筒体 , 封头，法兰，支座，接管等组成。常，低压化工设 备通用零部件大都有标准， 设计师可直接选用。 本设计书主要介绍了液罐的筒体， 封头的设计计算，低压通用零部件的选用。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家使用标准， 这样让设计有章 可循，并考虑到
4、结构方面的要求，合理的进行设计1、设计总论设计任务表2-1设计数据表序号项目数值单位备注1名称卧式二甲醚储罐2用途二甲醚储藏3最高工作压力MPa4最高工作温度505全容积3 m6装料系数7工作介质名称二甲醚材料及结构的选择与论证材料及结构的选择二甲醚腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,但由于压力较大,可以考虑Q245R Q345R这两种钢种。如果纯粹从技术角度看，建议选用Q245R类的低碳钢板，Q345R钢板的价格虽比 Q245R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价， Q345F钢板为比较经济。所以在此选择 Q345F钢板作为制造筒体和封头材料。筒体结构设计为圆筒形。封头的选择压力容器封头的种类
5、较多，常见容器凸形封头形式如图2-1示。图2-1常见容器凸形封头的形式从受力与制造方面分析来看，球形圭寸头是最理想的结构形式。但缺点是深度 大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前 中低压容器中应用较多的封头之一。 平板封头因直径各厚度都较大， 加工与焊接 方面都要遇到不少困难。 从钢材耗用量来年： 球形封头用材最少， 比椭圆开封头 节约，平板封头用材最多。因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆 形封头最为合理。容器支座的选择容器支座有鞍座 , 圈座和支腿三种 , 用来支撑容器的重量。 鞍式支座是应用最 广泛的一种卧式支座。 从应力分析看， 承受同样载且具
6、有同样截面几何形状和尺 寸的梁采用多个支承比采用两个支承优越，因为多支承在粱内产生的应力较小。 所以，从理论上说卧式容器的支座数目越多越好。 但在是实际上卧式容器应尽可 能设计成双支座 .圈座一般对于大直径薄壁容器和真空操作的容器。 腿式支座简称支腿， 因这 种支座在与容器壳壁连接处会造成严重的局部应力， 故只适合用于小型设备。 综 上考虑在此选择双个鞍式支座作为储罐的支座。图 2-2 鞍式支座总体图三、主体设计计算确定罐体的内径及长度已知要求设计的储罐的容积为16m3，选用储罐形式为卧式储罐，根据经验 公式计算卧式储罐的直径和筒长，取长径比 L : Di 4 6，筒体的直径和 筒长可由式（3
7、-1 ）计算V14 d2L （3 - 1）根据化工设备标准手册标准GB9019-2001，试选用筒体内经Di=1600mm 罐身的长度L=8000mm对容积的核算：筒体体积V1： V1=3封头体积经查表得到V2=3总体积：V=V+2V2=3 16rr3所以取筒体：Di=1600mm L=8000mm筒体厚度设计确定参数工作压力pw1.15MPa设计压力 p1.05 pw1.051.151.21MPa液柱静压力 P液gDi664.109.981.20.008MPa由于p：/0.66%5%，故不计液柱静压力，f p所以计算压力Pc P 1.21MPat为-2050C，假设厚度为616mm，由钢板许
8、用应力表可得 Q345R的t 170MPa，因为 的取值是根据焊接接头的形式，及无损检测的长度比例来确定的。本次储 罐的设计采用双面对接接头和相当于双面对接焊的全焊透对接接头，100%6损检测，所以1.0计算壁厚所以Pc Di1.21 16005.71mmt2Pc21701 - 1.21式中筒体计算厚度，mmPc 计算压力，通常可取最高工作压力的倍，MPat 许用应力，MPa焊缝接头系数；Di 筒体内径，伽。在钢制压力容器中，只考虑钢板平面腐余量取C2=mm。dC25.711.57.21mm式中 d 设计厚度，伽。根据 d 7.21mm，得 C10.25mm，故 dC17.46mm,根据钢板厚
9、度规格，圆整后确定名义厚度n 8.0mm。复验 n 6%0.48mm0.25mm，故最后取 C10.25mm，故该储罐用8mm厚 Q345R钢板制作。圆筒最大允许工作压力Di26.25170116006.251.32MPa1.21MPa，满足设计条件封头壁厚设计封头壁厚设计采用标准椭圆形封头，各参数与筒体相同计算厚度PcDi1.2116005.70mm2七0.5pc21701-0.51.21设计厚度C1C25.700.251.57.45mm考虑钢板厚度规格，圆整后确定名义厚度 n 8mm圭寸头最大允许工作压力椭圆形封头的最大允许工作压力按下式确定KDi0.5 e217016.25116000.
10、56.251.33MPa1.21MPa所以封头也符合设计条件0.9水压试验及强度校核tPT(Di2 ee)0.9s式中Pt1.25 p1.251.211.51MPa，enCnGC280.251.56.25mms345MPa，Q345F钢板的屈服极限，则t1.51(16006.25)194MPa现已知圆筒n，需对圆筒进行强度校核。校核如下:26.25而s0.91345310.5MPa，所以水压试验强度足够四、零部件选配及设计人孔选择及补强计算人孔选择人孔的作用： 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。人孔的结构：既有承受压力的筒节、端盖、法兰、密封垫片、紧固件等受压 元
11、件，也有安置与启闭端盖所需要的轴、销、耳、把手等非受压件。人孔类型：从是否承压来看有常压人孔和承压人孔。 从人孔所用法兰类型来 看，承压人孔有板式平焊法兰人孔、 带颈平焊法兰人孔和带颈对焊法兰人孔， 在 人孔法兰与人孔盖之间的密封面， 根据人孔承压的高低、 介质的性质， 可以采用 突面、凹凸面、 榫槽面或环连接面。 从人孔盖的开启方式及开启后人孔盖的所处 位置看，人孔又可分为回转盖人孔、垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔三种。人孔标准HG21524-95规定卩心时只能用带颈平焊法兰人孔或带颈对焊法兰 人孔。容器上开设人孔规定当 Di1000 时至少设一个人孔，压力容器上的开孔最好 是圆形的，人孔公称直
12、径最小尺寸为 400伽。综合考虑选择水平吊盖带颈对焊法兰人孔(HG21524-95，公称压力、公称 直径DN450 H仁320 RF型密封面、采用Q345F材料、垫片采用外环材料为低碳 钢、金属带为0Cr19Ni9、非金属带为柔性石墨、C型缠绕垫。标记为：人孔 RF W( W- C-1220)总质量为 256kg.法兰标准号为 HGJ5A 53-91,垫片标准号为 HGJ6A 72-91,法兰盖标准 HGJ6什65-91材料为20R,螺柱螺母标准 HGJ75-91 螺柱材料40Cr螺母材料45,吊环转臂和材料 Q235-A - F,垫圈标准为GB95-85 材料100HV,螺母标准GB41-8
13、6吊钩和环材料Q235-A- F,无缝钢管材料为20, 支承板材料为 Q345R。件号标准号名称数量材料尺寸/mm1筒节1Q345R2法兰13垫片14法兰盖15螺柱206螺母407吊环18转臂19垫圈20110螺母M20211吊钩112环113无缝钢管114支承板1Q345R补强计算开孔补强结构： 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。 补强材料采用 Q345R。根据JB/T 4736-2002，确定补强圈内径 D1=484mm外径D2=760m,补强圈 厚度为 20mm。进出料接管的选择及管法兰选配材料：容器接管一般应采用无缝钢管， 所以液体进料口接管材料选择无缝钢 管，采用无缝钢管标准 GB8163-87材料为16MnR
