過程設(shè)備設(shè)計課程設(shè)計液化石油氣儲罐設(shè)計

1、前言本次設(shè)計主要在于鞏固過程設(shè)備設(shè)計這門課程所學(xué)的相關(guān)知識，是該課程的一個總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)。在整個教學(xué)計劃中，它培養(yǎng)學(xué)生初步掌握化工設(shè)備工程設(shè)計的過程，熟悉設(shè)計之中所設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范的內(nèi)容和使用方法，是畢業(yè)設(shè)計的一次預(yù)演。過程設(shè)備在生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，是化工，煉油，輕工，交通，食品，制藥，冶金，紡織，城建，海洋工程等傳統(tǒng)部門所必需的關(guān)鍵設(shè)備。一些新技術(shù)領(lǐng)域，如航空航天技術(shù)，能源技術(shù)等，也離不開過程設(shè)備。而壓力容器是廣泛用于各種行業(yè)的特種設(shè)備。由于涉及人的生命和工業(yè)生產(chǎn)安全，歷來受到國家及有關(guān)各級行政部門的高度重視，制訂了一系列法規(guī)、規(guī)定和條例。而過程設(shè)備設(shè)計這門課正是壓力容器設(shè)計的核心

2、課程。我們這次主要是關(guān)于液化石油氣儲罐的設(shè)計。主要指導(dǎo)思想是：1.選材合理，備料方便； 2.結(jié)構(gòu)設(shè)計保證工藝過程順利和進行并使得運輸，安裝盒維修方便。 3.全部設(shè)計工作均符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 4.保證設(shè)備安全。第一章 設(shè)計參數(shù)的選擇 設(shè)計題目：液化石油氣儲罐設(shè)計已知條件：工作壓力為，在武漢地區(qū)儲罐的工作溫度為-1950，容積為85。分析：此設(shè)備為低壓容器，液化石油氣為易燃氣體，因此其應(yīng)為第二類壓力容器。設(shè)計壓力：取最高工作壓力的1.1倍，即。設(shè)計溫度：最高工作溫度為50，一般當(dāng)15時，介質(zhì)設(shè)計溫度應(yīng)在工作溫度的基礎(chǔ)上加1530，故可取設(shè)計溫度為70。主要受壓元件材料的選擇：，設(shè)計溫度為70，綜

3、合考慮安全性和經(jīng)濟性，查詢有關(guān)資料，選擇16mnr（q345r），假設(shè)殼體厚度在范圍內(nèi)，查表gb150中表4-1可得，。第二章 容器強度的計算及校核2.1 封頭與筒體的厚度計算：2.1.1 考慮采用雙面對接焊，局部無損擦傷，焊接接頭系數(shù)取。根據(jù)長徑比在36內(nèi)最為合適，取，則。取充氣系數(shù)0.9，則查表圓整為。則，總深度，代入原式反算：則在區(qū)間36內(nèi)，符合要求。計算厚度厚度超過5mm，根據(jù)gb3531低溫壓力容器用低合金鋼鋼板規(guī)定，可取，取腐蝕余量，則筒體設(shè)計厚度則筒體名義厚度考慮鋼板常用規(guī)格厚度，向上圓整可取筒體名義厚度。2.1.2 封頭壁厚設(shè)計：選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其形狀系數(shù)，封頭采用鋼板整體

4、沖壓而成，焊接接頭系數(shù)取，故封頭計算壁厚：取，則封頭設(shè)計厚度同上取，則封頭名義厚度考慮鋼板常用厚度規(guī)格，以及為了材料采購和焊接上的方便，可取封頭壁厚與筒體壁厚相同。2.1.3 液壓試驗應(yīng)力校核：試驗壓力故而,液壓試驗應(yīng)力校核合格。2.2 支座選型和結(jié)構(gòu)確定2.2.1 鞍座選型該臥式容器采用雙鞍式支座，根據(jù)jb/t4712中得墊板材料一般應(yīng)與容器筒體材料相同，故選用q345r。估計鞍座負荷：儲罐總質(zhì)量筒體質(zhì)量： 單個封頭質(zhì)量：查表得充氣質(zhì)量：，水壓試驗充滿水，故取。 則附件質(zhì)量：估人孔質(zhì)量為200kg，其他接管總和為400kg，。綜上，則每個鞍座承受約518618.9n。由此據(jù)表jb/t4712

5、.1-2007表3得相應(yīng)參數(shù)：公稱直徑dn允許載荷qkn鞍座高度h底板腹板筋板30007852502180360161034031641010墊板螺栓配置鞍座質(zhì)量增加100mm高度增加的質(zhì)量kg弧長e間距螺孔d螺紋孔長46234349066012120194028m24602.2.2 鞍座位置確定根據(jù)jb/t4712-2005中規(guī)定：當(dāng)滿足時，最好使.圓整由標(biāo)準(zhǔn)型橢圓封頭當(dāng)時，當(dāng)時，取，圓整為。增加高度增加的質(zhì)量為。兩封頭切線間距離。2.3 封頭、法蘭、接管的選型和結(jié)構(gòu)尺寸擬定2.3.1封頭（圖1）由前邊各項數(shù)據(jù)已定，由jb/t4746-2002，選用。2.3.2 法蘭（圖2）選用帶頸對焊鋼制

6、管法蘭，按gb20595-2009標(biāo)準(zhǔn)，都是fm（凹面），凹凸面安裝時易于對中，且能有效地防止墊片被擠出壓緊面，使用于的容器法蘭和管法蘭。選用尺寸見表1。符號公稱直徑連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)連接面形式鋼管外徑法蘭外徑d螺栓孔中心圓直徑k20凹面251057580凹面89200160500凹面53071565050凹面5716512580凹面89200160螺栓孔直徑l螺栓孔數(shù)量n螺紋th法蘭厚度nsrh質(zhì)量/kg144m1218402.344010188m16241053.2858503320m3023457811129070.7164m1618752.964830188m16241053.2858502

7、.4 緊固件的選用根據(jù)緊固件hg/t2059220635-2009密封面形式為凸面。墊片的選擇：墊片是螺栓法蘭連接的核心，決定密封性能，選用非石棉纖維橡膠，尺寸見表4。公稱直徑dn墊片內(nèi)徑墊片外徑墊片厚度t包邊寬度b2027611.5350611071.5380891421.53500530624332.5 材料的選擇筒體、封頭、人孔、鞍座為q345r，接管選用10號鋼。第三章 容器及其附件強度校核3.1 臥式容器的應(yīng)力校核3.1.1圓筒軸向彎矩計算鞍座支反力，圓筒中間截面上的軸向彎矩： 鞍座平面上的軸向彎矩： 3.1.2 圓筒軸向應(yīng)力計算及校核3.1.2.1 圓筒中間橫截面上，由壓力及軸向彎

8、矩引起的軸向應(yīng)力最高點處：最低點處：3.1.2.2 鞍座平面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力由于，則圓筒在鞍座平面上唄封頭加強，軸向應(yīng)力位于橫截面最高點，系數(shù)，由jb/t4731-2005鋼制臥式容器表7-1得：，則鞍座橫截面最高點處軸向應(yīng)力： 鞍座橫截面最高點處軸向應(yīng)力：3.1.2.3 圓筒軸向應(yīng)力校核，查詢課本圖4-8得：，即，故合格。3.1.3 切向剪應(yīng)力計算及校核帶來的加強作用，由表5-2查得在包角為時，筒體中最大剪應(yīng)力而故切向剪應(yīng)力校核合格。3.1.4封頭中附加拉伸應(yīng)力：由內(nèi)壓引起的拉伸應(yīng)力：，合格。3.1.5 支座封面處圓筒周向應(yīng)力計算與校核3.1.5.1 鞍座處橫截面的最低點處

9、周向應(yīng)力當(dāng)容器焊在支座上時，取，由jb/t4731-2005表7-3查得：，則3.1.5.2 鞍座角邊處的周向應(yīng)力3.1.5.3 應(yīng)力校核3.1.6 鞍座應(yīng)力計算與校核3.1.6.1 鞍座有效斷面平均應(yīng)力鞍座應(yīng)承受的水平分力，查jb/t4731-2005表7-5得鞍座有效斷面平均應(yīng)力：計算高度，鞍座實際高度和中較小者，此處取。鞍座腹板厚度，。3.1.6.2 鞍座有效斷面應(yīng)力校核鞍座材料q345r的許用應(yīng)力，合格。3.1.6.3 腹板與筋板組合截面應(yīng)力計算及校核圓筒中心線至基礎(chǔ)表面距離查表5-5可得設(shè)計地震烈度為7度（0.1g）時的水平地震影響系數(shù)，則軸向力：筋板面積：腹板面積： 則形心： 腹板

10、與筋板組合截面斷面系數(shù)：取鞍座底板與基礎(chǔ)間（水泥）靜摩擦系數(shù)，故，則 ，合格。3.1.6.4 地震引起的地腳螺栓應(yīng)力鞍座上地腳螺栓，筒體軸線兩側(cè)螺栓間距，每個地腳螺栓的橫截面積：傾覆力矩：地腳螺栓拉應(yīng)力：地腳螺栓選gb/t700規(guī)定的q235，合格。地腳螺栓剪應(yīng)力：，合格。第四章 開孔補強設(shè)計gb150規(guī)定，當(dāng)設(shè)計壓力小于或等于時，在殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距大于兩空直徑之和的兩倍，且接管公稱直徑外徑不大于時，接管厚度滿足要求即可不另行補強。故本設(shè)計只有的人孔需要補強。4.1 補強計算方法判別按hg/t21518-2005選用回旋蓋帶頸對焊法蘭人孔，開孔直徑采用等面積法進行開孔補強計算。

11、封頭和筒體計算厚度均取。接管材料選用10號剛，其中許用應(yīng)力接管有效厚度強度削弱系數(shù)則開孔所需補強面積為： 4.2 有效強度范圍4.2.1 有效寬度b的確定4.2.2 有效高度的確定4.2.2.1 外側(cè)有效高度的確定附人孔尺寸參數(shù)：公稱壓力pn：，公稱直徑dn：500， 螺栓數(shù)量：20 螺母數(shù)量：40 螺柱（直徑長度）：總質(zhì)量（kg）：3024.2.2.2 內(nèi)側(cè)有效高度的確定實際內(nèi)伸高度為04.3 有效補強面積4.3.1 筒體多余面積 4.3.2 接管多余面積接管計算厚度接管多余金屬面積： 4.3.3 接管區(qū)焊接面積（焊腳取）則有效補強面積第五章 焊接結(jié)構(gòu)筒體的焊接和封頭與筒體的連接采用x形坡口

12、，因為同厚度下減少焊接量約，焊接變形及產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力也小。殼體與鋼管的連接為角接接頭。設(shè)計小結(jié)：通過這次的課程設(shè)計，理論加上實踐，使我對過程設(shè)備有了更深刻的認識，尤其是對臥式儲罐的理解，各具體零部件功能和規(guī)格，特性的認識，也糾正了自己以前很多不對的看法，當(dāng)然在設(shè)計的過程中，我們也遇到了很多困難，在查閱了大量的書籍資料之后，對這次設(shè)計有了一個整體的認識，作出了大的裝配圖，然后經(jīng)過反復(fù)的修改，盡量使其達到完美。這個過程是最困難的過程，也是我收獲最大的過程，使自己的作圖動手能力有了進一步的提高?？傊?，這次設(shè)計使我受益匪淺，讓我對以后的工作學(xué)習(xí)有了更大的信心。參考文獻：【1】過程設(shè)備設(shè)計第二版，鄭津洋，董其伍，桑芝富，化學(xué)工業(yè)出版社，2005【2】gb150-1998鋼制壓力容器【3】hgj20580-20585-1998鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定【4】jb/t4712.1-4712.4-2007容器支座【5】hg/t