過(guò)程裝備基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)-氫氣儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)

1、 設(shè)計(jì)（論文）專用紙目 錄1 方案確定31.1確定筒體型式31.2確定封頭型式4 1.3確定支承型式51.4選擇主要材料52 工藝設(shè)計(jì)7 2.1確定容器的公稱直徑、筒體長(zhǎng)度7 2.2確定各工藝接管73 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83.1接管位置確定83.2選擇人孔93.3選擇安全閥94 強(qiáng)度設(shè)計(jì)114.1確定設(shè)計(jì)參數(shù)114.2確定筒體壁厚114.3確定封頭壁厚13 4.4壓力試驗(yàn)及強(qiáng)度效核14 4.5開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算15 4.6支座選型及校核176 結(jié)論207 總結(jié)與體會(huì)218 謝辭229 參考文獻(xiàn)230前言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的迅速發(fā)展，人民對(duì)環(huán)境治理的迫切需求及傳統(tǒng)能源的枯竭，國(guó)家對(duì)清潔環(huán)保型能源越來(lái)越重視?；?/p>

2、產(chǎn)業(yè)接觸的幾乎都是危險(xiǎn)品，因此對(duì)這些危險(xiǎn)品的管控與貯存相當(dāng)重要。以氫氣為例，它是目前人類發(fā)現(xiàn)的清潔能源之一，但其不易生產(chǎn)與貯存而且是易燃物質(zhì)，貯存的時(shí)候也要確保安全。因此對(duì)于氫氣儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)有一定要求。氫氣的密度低，比容大，只有高壓儲(chǔ)運(yùn)才能有效。氫氣性質(zhì)穩(wěn)定，不容易跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此氫氣的腐蝕性較小。但氫氣極易發(fā)生爆炸燃燒等現(xiàn)象，因此在儲(chǔ)運(yùn)時(shí)對(duì)環(huán)境條件要格外小心的控制。本設(shè)計(jì)完成了10m3臥式氫氣儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)，并對(duì)氫氣儲(chǔ)罐在設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、維護(hù)與定期檢驗(yàn)提出了相應(yīng)的安全技術(shù)要求。設(shè)計(jì)的氫氣儲(chǔ)罐公稱直徑為1400mm，壁厚為6mm，筒體與封頭滿足水壓試驗(yàn)強(qiáng)度校核，選擇了500mm的

3、人孔并對(duì)人孔的補(bǔ)強(qiáng)做了計(jì)算，計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度為6mm，選擇了支座類型為輕型鞍式支座。本次設(shè)計(jì)各項(xiàng)參數(shù)均按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)決定，主要有GB 150-2011鋼制壓力容器，JB/T4736-2002補(bǔ)強(qiáng)圈，GB 9112-2010-T鋼制管法蘭類型與參數(shù)，JB/T4712-2007容器支座，HG/T21514-21535-2005鋼制人孔和手孔等。本次設(shè)計(jì)流程為：首先進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，之后結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定為臥式筒體儲(chǔ)罐；然后進(jìn)行材料選擇，為Q345R；再進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核與及零部件選型；最后進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算、安全閥的選型與校核。1、方案的確定1.1確定筒體型式根據(jù)承載壓力方式分類：壓力容器分為內(nèi)壓容

4、器和外壓容器兩類，當(dāng)壓力容器內(nèi)部介質(zhì)壓力大于外部壓力是稱為內(nèi)壓容器，反之稱為外壓容器。其中內(nèi)部壓力小于一個(gè)絕對(duì)大氣壓（0.1MPa）的外壓容器，又叫真空容器。內(nèi)壓容器按其設(shè)計(jì)壓力p的大小，又可分為四種。低壓容器（代號(hào)L）0.1MPAP1.6MPA中壓容器（代號(hào)M）1.6MPAP10MPA高壓容器（代號(hào)H）10MPAP2500mm）時(shí)，半球形封頭則采用先分瓣沖壓成型后拼裝焊接的方法制作。由于半球封頭的深度較大，故沖壓成型較橢圓形封頭和蝶形封頭困難，多用于大型高壓容器和壓力較高的儲(chǔ)罐上。（2）橢圓形封頭：是有半個(gè)橢圓殼和高度為h0的短圓筒（常稱為直邊段）組成。直邊段的作用是為了使封頭和筒體的連接環(huán)

5、焊縫不出現(xiàn)在經(jīng)向曲面半徑突變處，以改善焊縫的受力情況，其高度一般為25mm或者40mm。由于封頭曲面深度hi比半球形封頭淺（半球形封頭：hi/Di=5.0；標(biāo)注橢球形封頭：hi/Di=0.25），故沖壓成型較為方便，是目前中低壓容器中最常用的一種封頭形式。（3）蝶式封頭：由三部分組成：第一部分是以RiDi的球面部分，第二部分是r10%Di且r3nk的固定環(huán)殼部分，第三部分是高度為h0=25mm或者40mm短圓筒。對(duì)于蝶形封頭，Ri=0.9Di,r=0.17Di。由于蝶形封頭在相同直徑和深度的條件下的應(yīng)力分布不如橢球圓形封頭均勻，因此，僅在加工橢球形封頭有困難或者直徑較大、壓力較低的情況下才選用

6、蝶形封頭。（4）除了上面三種封頭之外，還有球冠形封頭（連接處的封頭和筒體上都存在著相當(dāng)大的不連續(xù)應(yīng)力，其應(yīng)力分布很不合理。一般只用于低壓和直徑不大的壓力容器上。）、錐形封頭（錐形封頭制作較為方便，但受壓稍大時(shí)，其大小端可能需要局部加強(qiáng)，其結(jié)構(gòu)就較為復(fù)雜了。就其強(qiáng)度而言，其與錐形封頭和半球形封頭、橢球形封頭等封頭相比較較差，但高于平蓋。）、平蓋（厚度要求最大，常用于常需要拆卸的入孔和手孔的蓋板、某些換熱設(shè)備的端蓋等地方）。從受力與制造方面分析來(lái)看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但缺點(diǎn)是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。平板封頭

7、因直徑各厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來(lái)年：球形封頭用材最少，比橢圓開封頭節(jié)約，平板封頭用材最多。因此，從強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。1.3確定支承型式支座用來(lái)支撐容器的重量、固定容器的位置并使容器在操作中保持穩(wěn)定。臥式圓筒形容器的支座分為A型（輕型）B型（重型）。根據(jù)JB4712-2007容器支座選擇，由于設(shè)備總質(zhì)量約為G1.183105N。兩個(gè)鞍座，平均每個(gè)鞍座需要承受5.92104N的力，公稱直徑DN=1400mm時(shí)，輕型（A型）鞍式支座允許載荷Q=160KN符合每個(gè)鞍座所要承受的質(zhì)量。1.4選擇主要材料 低合金鋼和高合金鋼三大類。由于

8、壓力容器作為過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)中重要的過(guò)程設(shè)備，雖然在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的安全運(yùn)行與很多因素相關(guān)，但其中材料性能是最重要的因素之一，為了確保壓力容器的使用安全，壓力容器在制造技術(shù)要求上非常嚴(yán)格，其承壓元件應(yīng)采用壓力容器專用鋼板。這類鋼板要求質(zhì)地均勻，對(duì)硫，磷等有害元素的控制更加嚴(yán)格，且需要進(jìn)行某些力學(xué)性能方面特殊項(xiàng)目的檢驗(yàn)。壓力容器專用鋼板有：Q245R,Q345R,Q370R,10MnMoNbR,13MnNiMoR,15CrMoR,14Cr1MoR,12Cr2Mo1R，12Cr1MoVR。純氫氣腐蝕性很小，可以考慮Q345R這種鋼種，Q345R是制造壓力容器專用的低合金高強(qiáng)度鋼板，具有良好的綜合力學(xué)性

9、能、焊接性能、工藝性能及低溫沖擊韌性，其力學(xué)性能見表1-1。Q345R鋼板是目前我國(guó)用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼板，主要用于制造-20400的中低壓壓力容器，多層高壓容器及其承壓結(jié)構(gòu)件。所以在此選擇Q345R鋼板作為制造筒體和封頭材料。表1-1 Q345R的力學(xué)性能及冷彎性能（摘自GB713）鋼板狀態(tài)鋼板厚度（mm）Rm（Mpa）ReL（Mpa）A1%Akv（J）彎曲實(shí)驗(yàn)b=2a熱軋、控軋或正火3165106403452134d=2a1636500630325d=3a366049062031560100490620305201001504806102851502004706002652、

10、 工藝設(shè)計(jì) 2.1確定容器的公稱直徑、筒體長(zhǎng)度本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的氫氣儲(chǔ)罐容積為10m3，因?yàn)橥搀w過(guò)于細(xì)長(zhǎng)與容器過(guò)分的粗短，不利于有效利用有限的空間，占用過(guò)多空間會(huì)導(dǎo)致建廠時(shí)土地成本迅速升高，最終反映到產(chǎn)品的價(jià)格上，所以筒體的長(zhǎng)徑比要選在39之間，且考慮到容器在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不可能裝料到100%，保持一定的空間能防止容器的破壞與原料的泄露，因此裝料系數(shù)也要求在0.800.95之間?；谝陨弦笄腋鶕?jù)容器推薦的圓筒公稱直徑選擇DN=1200、1400兩種，兩種筒體的性質(zhì)列在表2-1.表2-1 容器的選擇序號(hào)D/mmL/mmV封/m3V實(shí)/m3n/mmL/DG/KN1120090000.50910.68

11、260.93667.5118.32140070000.795411.56560.86565.0119 2.2確定各工藝接管進(jìn)出料管的選擇容器接管一般采用無(wú)縫鋼管，所以進(jìn)料口接管材料可選用無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)。 結(jié)構(gòu)：接管伸進(jìn)設(shè)備內(nèi)切成45，可避免物料沿設(shè)備內(nèi)壁流動(dòng)，減少物料對(duì)壁的磨損與腐蝕。接管的壁厚除要考慮上述要求外，還需考慮焊接方法、焊接系數(shù)、加工條件、施焊位置等制造上的因素及運(yùn)輸、安裝中的剛性要求。一般情況下，管壁厚不宜小于殼體壁厚的一半，否則，應(yīng)采用厚壁管或整體鍛件，以保證接管與殼體相焊部分厚度的匹配。接管材料可選Q345R。3、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 接管位置確定接管的焊接會(huì)導(dǎo)致殼體的應(yīng)力下降，從

12、而使得殼體更容易破壞，因此需要補(bǔ)強(qiáng)圈進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，但也有些情況是可以不需要補(bǔ)強(qiáng)的。不需要另行補(bǔ)強(qiáng)的條件：當(dāng)殼體的開孔滿足下述全部要求時(shí)，可不另行補(bǔ)強(qiáng)。I、設(shè)計(jì)壓力；II、兩相鄰開孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔直徑之和；對(duì)于三個(gè)或三個(gè)以上的開孔，任意兩孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的2.5倍；III、接管外直徑；IV、接管厚度滿足表2-3的要求。由此，設(shè)計(jì)進(jìn)出料接管的尺寸為，鋼管的理論重量為19.48kg/m。取接管伸出長(zhǎng)度為100mm。 表2-3 接管最小厚度要求 單位：mm注：鋼材料標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值時(shí)，接管與殼體的連接宜采用全焊透的結(jié)構(gòu)形式。 表中接管的腐蝕裕量為1mm，需要加大腐蝕裕量時(shí)，應(yīng)相應(yīng)

13、增加厚度。3.2 選擇人孔為便于檢查和清洗設(shè)備，一般在設(shè)備內(nèi)徑為900mm以上，應(yīng)至少開設(shè)1個(gè)人孔。此設(shè)計(jì)的內(nèi)徑為1400mm，所以該設(shè)計(jì)選擇開設(shè)一個(gè)人孔。直徑較小、壓力較高的內(nèi)壓設(shè)備，一般可選用DN450mm人孔。室外露天放置的設(shè)備，考慮清洗、檢修方便，一般可選用DN500mm人孔。寒冷地區(qū)的常壓大型容器如有薄襯層，或有較大內(nèi)件需要經(jīng)常更換取出時(shí)，選用DN500、DN600人孔。本設(shè)計(jì)中，考慮到放置的環(huán)境、氫氣的性質(zhì)與人的肩寬方面，選用DN500mm人孔。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)HG/T21514-21535-2005 鋼制人孔和手孔，本設(shè)計(jì)綜合考慮選擇回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔，公稱壓力PN=1.0MPa，公

14、稱直徑DN=500mm，突面法蘭封頭（RF）。表3-1 回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔標(biāo)準(zhǔn)尺寸公稱壓力/MPa公稱直徑/mm總質(zhì)量/kg1.05005306670620250108282628365175250241483.3 安全閥的選擇 安裝安全閥，其主要作用是保證壓力容器或管道的安全?？煽康卣＿\(yùn)行。 安全閥是一種自動(dòng)閥門，它不借助任何外力而是利用介質(zhì)本身的壓力，通過(guò)閥瓣的開啟來(lái)排出額定數(shù)量的流動(dòng)，以防止設(shè)備內(nèi)的壓力超過(guò)允許值。當(dāng)壓力恢復(fù)正常后，閥門自動(dòng)關(guān)閉以阻止介質(zhì)繼續(xù)排出。 安全閥已廣泛地用于多種類型的壓力容器。安全閥的特點(diǎn)是：僅僅泄放出容器內(nèi)高于規(guī)定的壓力，一旦壓力達(dá)到或低于容器可允許的壓

15、力時(shí)，閥瓣即自行閉合，容器仍能維持正常操作。 安全閥主要由密封機(jī)構(gòu)（閥座和閥瓣）和加載機(jī)構(gòu)組成。彈簧作為加載機(jī)構(gòu)緊壓在閥瓣上形成密封比壓力。該設(shè)計(jì)中，可在氫氣儲(chǔ)罐裝一安全閥。安全閥的公稱壓力由操作壓力決定，使用溫度范圍由操作溫度決定。安全閥公稱通徑DN取20mm。，材料為Q345R，安全閥和接管連接的法蘭選擇突面板式帶頸平焊管法蘭GB/T9113整體法蘭 突面（RF）公稱壓力2.5MPa Q345R。與殼體連接的接管為無(wú)縫鋼管，尺寸為，鋼管的理論重量為19.48kg/m。4、 強(qiáng)度設(shè)計(jì)4.1確定設(shè)計(jì)參數(shù)4.1.1設(shè)計(jì)壓力P設(shè)計(jì)壓力是指在相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度下用以確定容器殼體厚度及元件尺寸的壓力，亦即

16、標(biāo)注在銘牌上的容器設(shè)計(jì)壓力，其值不得小于最大工作壓力。當(dāng)容器上裝有安全閥時(shí)，取1.051.1倍的最高工作壓力(P=1.051.1Pw)作為設(shè)計(jì)壓力，本次設(shè)計(jì)給定的氫氣儲(chǔ)罐的工作壓力Pw=0.8MPa，因此設(shè)計(jì)壓力。4.1.2設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度是指容器正常工作時(shí)，在相應(yīng)設(shè)計(jì)壓力下，設(shè)定的受壓元件的金屬溫度，其值不得小于元件可能達(dá)到的最高溫度，在此設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)溫度t=150。4.2確定筒體壁厚（1）、各種厚度的定義a、設(shè)計(jì)厚度 容器受壓元件滿足強(qiáng)度，剛度及穩(wěn)定性要求所需的厚度；b、設(shè)計(jì)厚度 計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和，即；=+；c、名義厚度 設(shè)計(jì)后厚度加上剛才厚度負(fù)偏差后，向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，

17、即圖樣上標(biāo)注的厚度；d、有效厚度 名義厚度減去厚度附加量，即=-。（2）、厚度附加量厚度附加量有鋼板或者鋼管的厚度負(fù)偏差和腐蝕裕量?jī)刹糠纸M成，即=+。按GB713鍋爐和壓力容器用鋼板和GB3531低溫壓力容器用低合金鋼板中指出，該設(shè)計(jì)用材Q345R的厚度負(fù)偏差=0.03mm。為了防止壓力容器受壓元件由于腐蝕、機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度削弱減薄，對(duì)與腐蝕介質(zhì)直接接觸的筒體、封頭接管等受壓元件，都應(yīng)該考慮腐蝕裕量，具體規(guī)定如下：a、對(duì)有腐蝕裕量或磨損的元件，應(yīng)根據(jù)預(yù)期的容器設(shè)計(jì)使用年限和介質(zhì)對(duì)金屬材料的腐蝕速率（及磨蝕速率）確定腐蝕裕量；b、容器各元件受到的腐蝕程度不同時(shí)，可采取不同的腐蝕裕量；c、介質(zhì)為

18、壓力縮空氣、水蒸氣或者水的碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金制容器、腐蝕裕量不小于1mm。本次設(shè)計(jì)中，介質(zhì)為氫氣，材料為低合金鋼，此時(shí)可取=1.0mm。（3）壓力容器的最小厚度 壓力容器設(shè)計(jì)中，對(duì)于壓力較低的容器，按強(qiáng)度計(jì)算公式得到的厚度很小，往往不能滿足制造、運(yùn)輸和安裝時(shí)的剛度要求，因此，對(duì)于殼體元件規(guī)定了加工成型后不包括腐蝕裕量的最小厚度。GB 150-2011壓力容器中對(duì)壓力容器殼體的最小厚度的規(guī)定為： a.對(duì)碳素鋼、低合金鋼，不小于3mm； b.對(duì)于高合金鋼制容器，一般不小于2mm計(jì)算過(guò)程：已知設(shè)計(jì)的儲(chǔ)罐容積為 （筒體體積計(jì)算公式） 容器的公稱直徑； 容器筒體長(zhǎng)度。 （1）、厚度計(jì)算 設(shè)=1400mm

19、，求得=7000mm。焊縫采用雙面焊，全部探傷，因此焊縫系數(shù)。 筒體采用圓筒形，材料為Q345R，圓筒的計(jì)算厚度： 設(shè)計(jì)厚度經(jīng)過(guò)圓整。由于Q345R材料，鋼板厚度負(fù)偏差=0.30mm，所以根據(jù)鋼板規(guī)格可以選用名義厚度為=6mm（3mm6mm16mm）的鋼板。4.3確定封頭壁厚選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭計(jì)算過(guò)程：圓整后。4.4水壓試驗(yàn)及強(qiáng)度效核容器在制成以后或檢修后投入生產(chǎn)之前，要進(jìn)行壓力試驗(yàn)，其目的在于檢驗(yàn)容器的宏觀強(qiáng)度和有無(wú)滲漏現(xiàn)象，以確保設(shè)備的安全與正常運(yùn)行。液壓試驗(yàn)壓力，按下式確定：試驗(yàn)壓力，MPa,立式容器臥置作液壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)壓力應(yīng)為立置時(shí)的試驗(yàn)壓力加液體靜壓力；設(shè)計(jì)壓力，容器銘牌規(guī)定有最大允

20、許工作壓力時(shí)，公式中應(yīng)用最大允許工作壓力代替設(shè)計(jì)壓力，MPa；試驗(yàn)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa；設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa。由公式得：當(dāng)時(shí)，合格。顯然164.38MPa310.5MPa，因此水壓試驗(yàn)合格。4.5開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算化工容器不可避免的要開孔并往往接有管子或凸緣，容器開孔接管后在應(yīng)力分布與強(qiáng)度方面將帶來(lái)如下影響：開孔破壞了原有的應(yīng)力分布并引起應(yīng)力集中，較大的局部壓力，再加上作用于接管上的各種載荷所產(chǎn)生的應(yīng)力，溫度差造成的溫差壓力，以及容器材質(zhì)和焊接缺陷等因素的綜合作用，接管處往往會(huì)成為容器的破壞源，特別是在有交變應(yīng)力及腐蝕的情況下更為嚴(yán)重，遠(yuǎn)高于容器中的薄膜應(yīng)力，造成容器的破壞。因此

21、容器開孔接管后，必須考慮其補(bǔ)強(qiáng)問(wèn)題。由于其他接口都可以滿足不必開口補(bǔ)強(qiáng)的情況，僅人孔需要計(jì)算是否需要補(bǔ)強(qiáng)。有效寬度B按式計(jì)算，取兩者中較大值。 式中殼體開孔的名義厚度，=6mm； 接管的名義厚度，=6mm。取式中較小值為外伸接管補(bǔ)強(qiáng)高度取式中較小值=0mm為內(nèi)伸接管有效補(bǔ)強(qiáng)高度。因?yàn)?所以需要補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)所需面積為536.54mm2。通過(guò)查閱標(biāo)準(zhǔn)JB/T4736-2002補(bǔ)強(qiáng)圈且坡口采用A型，得到：外徑，內(nèi)徑，厚度，因?yàn)?，所以厚度采用殼體厚度，即6mm，材料取Q345R。補(bǔ)強(qiáng)圈可提供補(bǔ)強(qiáng)面積：顯然，補(bǔ)強(qiáng)圈所能提供的補(bǔ)強(qiáng)面積大于補(bǔ)強(qiáng)所需面積，因此，補(bǔ)強(qiáng)圈選擇合理。4.6支座選擇及校核支座的選擇儲(chǔ)罐

22、的總質(zhì)量：式中：儲(chǔ)罐筒體的質(zhì)量； 兩個(gè)封頭的質(zhì)量； 所儲(chǔ)備的氫氣質(zhì)量； 附加質(zhì)量； 筒體和封頭的總質(zhì)量為：充液質(zhì)量：附加質(zhì)量：由開孔材料及型號(hào)，和一些外在因素，可取附加質(zhì)量。則有： 則每個(gè)支座的符合：查詢JB4712-2007容器支座得：選擇公稱直徑DN=1400mm時(shí)，輕型（A型）鞍式支座允許載荷Q=160KN符合每個(gè)鞍座所要承受的質(zhì)量，因此可以取。得到支撐式支座尺寸如下表3-2表3-2支承式支座尺寸 單位：mm公稱直徑DN1400腹板8墊板240允許載荷Q/KN160筋板2308鞍座高度h20014070弧長(zhǎng)1640底板10006螺栓間距840170鞍座質(zhì)量kg8010螺栓直徑dM20增加

23、100mm高度增加的質(zhì)量kg9圖4-1 輕型鞍座DN10002000mm,120包角輕型帶墊板鞍式支座結(jié)構(gòu)和尺寸圖6、 結(jié)論經(jīng)過(guò)幾天的計(jì)算，最終選定了公稱直徑為1400mm的圓筒形容器作為氫氣儲(chǔ)罐，其余設(shè)計(jì)結(jié)果如下表所示：設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表序號(hào)名稱 指標(biāo)材料1筒體Q345R2封頭Q345R3支座JB/T4712.1-2007,支座 A1400-SQ345R4人孔人孔 RF b-8.8(NM-NR)A 500-1.0 HG/T2117-2005組合件5補(bǔ)強(qiáng)圈Q345R6壓力表Q345R7進(jìn)氣管Q345R8出氣管Q345R9安全閥接管Q345R10法蘭配合以上各接管Q345R7、總結(jié)本次設(shè)計(jì)對(duì)我們來(lái)說(shuō)

24、是課本知識(shí)與實(shí)際結(jié)合的一次有益嘗試，使我們對(duì)課本上的知識(shí)有了更加深刻的印象，也懂得了課本知識(shí)要運(yùn)用的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中還需要進(jìn)行一些整合才能得出結(jié)論，接下來(lái)就簡(jiǎn)述一下這個(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程。首先，我們先確定了材料，查資料得，有許多鋼材可以使用，但是使用最廣泛的是Q345R這種鋼材，它屬于低合金鋼，對(duì)低腐蝕的介質(zhì)有很好的防腐效果，同時(shí)它也具有非常好的抗壓能力，十分適合選用作筒體材料。筒體形式的選擇，因?yàn)榍蛐稳萜骷庸るy度大，矩形容器承壓能力較差，因此選擇圓筒形容器，其承壓能力較好。圓筒形容器我討論了兩個(gè)，低于或高于這兩個(gè)的有些屬于不推薦的尺寸，有些則是長(zhǎng)徑比在39之外因此不做討論。在這兩個(gè)經(jīng)比較長(zhǎng)徑比、質(zhì)

25、量等因素后，選擇DN=1400mm的筒體。接著，封頭我們選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，因?yàn)樗休^好的抗壓能力，引力分布比較均勻，且實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中使用廣泛，有利于降低成本。材料也選用Q345R。支座，因?yàn)槲覀冞x擇臥式容器，因此選擇鞍式支座，經(jīng)過(guò)重量的計(jì)算，選出承重符合的支座。接下來(lái)，是厚度計(jì)算，應(yīng)用公式算出筒體的計(jì)算厚度，然后加上負(fù)偏差和腐蝕裕量，最后圓整到推薦的鋼板規(guī)格。封頭厚度則應(yīng)用封頭厚度公式算出后，加上附加重量，后如果低于殼體厚度的話，則圓整到殼體厚度，這樣可以減少邊緣應(yīng)力的產(chǎn)生。之后則需要對(duì)算好的加上了封頭的筒體進(jìn)行水壓試驗(yàn)，檢測(cè)筒體的承壓能力是否足夠和焊縫處是否有泄露的危險(xiǎn)。接管等就根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇即可。最后就是人孔的選擇和人孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算了，經(jīng)國(guó)標(biāo)選出人孔后，對(duì)人孔所需的補(bǔ)強(qiáng)面積進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得出需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，在補(bǔ)強(qiáng)圈國(guó)標(biāo)中