压缩空气储罐设计

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1、1515161720222425错误！未定义书签。绪论3第一章压缩空气的特性4第二章设计参数的选择5第三章容器的结构设计63.1圆筒厚度的设计63.2封头厚度的计算63.3筒体和封头的结构设计63.4人孔的选择73.5接管，法兰，垫片和螺栓（柱）93.6鞍座选型和结构设计11第四章开孔补强设计144.1补强设计方法判别134.2有效补强范围134.3有效补强面积144.4补强面积14第五章强度计算165.1水压试验应力校核5.2圆筒轴向弯矩计算5.3圆筒轴向应力计算及校核.5.4切向剪应力的计算及校核.5.5圆筒周向应力的计算和校核5.6鞍座应力计算及校核5.7地震引起的地脚螺栓应力.第六章设

2、计汇总参考文献绪 论课程设计是一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课 程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养 学生独立工作能力的重要作用。课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方 案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核 算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计 是培养学生独立工作能力的有益实践。通过课程设计，学生应该注重以下几个能力的训练和培养：1. 查阅资料，选用公式和搜集数据（包括从已发表的文献中和从生产现场中搜 集）的能力；2. 树立既考虑技

3、术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操 作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解 决实际问题的能力；3. 迅速准确的进行工程计算的能力；4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力本次设计为压缩空气储罐，在三周时间内内，通过相关数据及对国家标准的查找 计算出合适的尺寸，设计出主体设备及相关配件，画出装备图零件图以及课程设计 说明书。压缩空气储罐的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。 常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍 了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。各项设计参

4、数都正确 参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求， 合理地进行设计。第一章压缩空气的特性中文名称：压缩空气English name： compressed air主要成分：氮气、氧气等。外观与性状：无色无味沸点（C） ：192C（ 101.3 千帕）相对密度（水=1）： 0.9健康危害：无环境危害：无燃烧危险：无危险特性：高压常温储存，高温剧烈震动易爆。特性总述：压缩空气，即被外力压缩的空气。它具有下列明显的特点：清晰透明，输送方便，没有特殊的 有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有， 取之不尽。来源：大气中的空气常压

5、为0.1Mpa，经过空气压缩机加压后达到理想的压力。作用或用途：压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其 应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、食 品、医药、生化、国防、科研等行业和部门。第二章设计参数的选择1、设计题目：压缩空气储罐设计2、最高工作压力：3.3 MPa3、工作温度：150C4、工作介质：压缩空气5、全容积：3 m 36、设计压力：3.75 MPa7、设计温度：150 C8、公称直径：根据筒体全容积，粗定筒体公称直径为1200mm。9、焊接接头系数：0.8510、主要元件材料的选择：根据GB150-1998】1表4-1

6、，选用筒体材料为16MnR （钢材标准为GB6654）;根据JB/T473，鞍座选用材料为Q235-B，其许用应力错误！未找到引用源。；地脚螺栓选用符合GB/T 700规定的Q235, Q235的许用应力错误！未找到引用源。11、容器类别：第二类第三章容器的结构设计3.1圆筒厚度的设计由于该容器储存压缩空气，所以该容器的焊缝都要采用全焊透结构，需要对该 储罐进行100%探伤，所以取焊缝系数为错误！未找到引用源。假设圆筒的厚度在616mm范围内，查GB150-1998中表4-1，可得：疲劳极限强度错误！未找到引用源。，屈服极限强度错误！未找到引用源。， 150 r错误！未找到引用源。下的许用应力

7、为错误！未找到引用源。，利用中径公 式PD3.75 X12005 =. =mm =16.46 mm2U t p 2 x0.85 x163 3.75（3-1）查标准HG20580-19983表7-1知，钢板厚度负偏差为0.8mm，故取错误！未找 到引用源。设计任务说明书给定腐蚀裕量错误！未找到引用源。则筒体的名义厚度错误！未找到引用源。圆整后取为错误！未找到引用源。3.2封头厚度的计算查标准JB/T4746-20024中表1，得公称直径DN = D. =1200mm选用标准椭圆形封头，长短轴比值为2,根据1 中椭圆形封头计算中式（7-1）5 = PDi=3% 妇200 =16.33mm2岫 t

8、0.5p 2 x163 X0.85 0.5 x3.75c（3-2）同上，取错误！未找到引用源。，错误！未找到引用源。贝由头的名义厚度为错误！未找到引用源。圆整后取为错误！未找到引用源。3.3筒体和封头的结构设计由封头长短轴之比为2，即 % = 2错误！未找到引用源。，得ih = D =1200 mm = 300mm错误！未找到引用源。i 44查标准4中表B.1 EHA和B.2 EHA表椭圆形封头内表面积、容积，质量，见 表3-1和图3-1。n _-V = 4 D L0 + 2 匕寸取装料系数为0.9,则V n -而=4 DA + V即30 = n X1.22 XL + 2 X0.2545错误！

9、未找到引用源。0.9 40算得错误！未找到引用源。圆整后取为错误！未找到引用源。表3-1封头尺寸表公称直径DNmm总深度Hmm内表面积Am 2容积m 3质量Kg12003251.65520.2545234.7图3-1椭圆形封头3.4人孔的选择根据HG/T 21518-95，查表3-3，选用凸面的法兰，其明细尺寸见表3-2：密封面型式凸面D775bi56公称压力PNMPa4.0Di670b260螺柱数量20公称直径DN500Hi290A430螺母数量40d s530 X 14H 2140B225螺柱尺寸M39 X 3 X225d495b62L300总质量kg418表3-2人孔尺寸表单位：mm3.

10、5接管、法兰、垫片和螺栓（柱）3.5.1接管和法兰该压缩空气储罐应设置物料入口、物料出口、温度计口、压力表口、安全阀口、 液面计口、排污口和人孔。初步确定各口方位如图3-2：进料口题诈口压力表口 人孔 触阀口帷口一丁T藏枷OitD j J 瘢口蛹口图3-2各管口方位查HG/T 20592-20096中表8.2 3-1 PN带颈对焊钢制管法兰，选取各管口公称 直径，查得各法兰的尺寸。查6中附录D中表D-3,得各法兰的质量。查6中表3.2.2，法兰的密封面均采用RF （凸面密封）。将查得的各参数整理如表3-43.5.2垫片查HG/T 20606-1997，得各管口的垫片尺寸如表3-3：表3-3垫片

11、尺寸表管口名称公称直径内径D1外径D2进料口5061107出料口5061107排污口5061107人孔500温度计口202761压力表口202761安全阀口253471排空口253471注：1：包覆金属材料为纯铝板，标准为GB/T 3880，代号为L3,最高工作温度200C。2 :填充材料为有机非石棉纤维橡胶板有机材料，代号NAS，最高工作温度200 C。3：垫片厚度均为1.5mm。表3-4 各管口法兰尺寸表名称法兰质量Kg公称直径DN法兰外 径D螺栓孔 中心圆 直径K螺栓孔直径L螺栓 孔数 量n （个）螺栓规格法兰厚度CN进料口14450165125184M162075出料口14450165

12、125184M162075排污口14450165125184M162075人孔418500温度计口602010575144M121640压力表口602010575144M121640安全阀口602511585144M121650排空口602511585144M1216503.5.3螺栓（螺柱）的选择查HG/T 20613-20098中表5.0.7-11和附录中表A.0.1,得螺柱的长度和平 垫圈尺寸如表3-5：表3-5螺栓及垫片名称公称直径螺纹螺柱长紧固件用平垫圈mmd1d2H进料口50M169017303出料口50M169017303排污口50M169017303人孔500温度计口20M12

13、7513242.5压力表口20M127513242.5安全阀口25M127517302.5排空口25M127517302.53.6鞍座选型和结构设计3.6.1鞍座选型该卧式容器采用双鞍式支座，初步选用轻型鞍座，材料选用Q235-B。估算鞍座的负荷：罐总质量m = m + 2 m + m + m（3-3）m1 筒体质量:m1 = nDL05p = 3.14 x1.2 x2.5 x0.018 x7.85 x103 =1331 kgm2 单个封头的质量，m = 234.7kgm3 充液质量：p水p压缩空气 水压试验充满水，故取介质密度为p 水=1000 kg / m 3，m3 = p 水 VV =V +2V = -D 2L + 2V = - x1.22 x2.5 + 2 x0.2545 = 3.24 m3 筒 封 4 i 0 封 4则 m3 = p 水V =1000 x3.24kg = 3240kgm4附件质量：人孔质量为418kg，其他接管总和