卧式储罐设计说明书.doc

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课程设计说明书

目录

1、课程设计任务书………………………………………………………………………1

2、设计温度………………………………………………………………………………5

3、筒体和封头设计………………………………………………………………………5

4、材料选择………………………………………………………………………………6

5、设计压力………………………………………………………………………………6

6、封头设计………………………………………………………………………………7

7、接管及接管法兰设计…………………………………………………………………7

8、视镜……………………………………………………………………………………8

9、液面计…………………………………………………………………………………9

10、安全阀………………………………………………………………………………9

11、鞍座的设计…………………………………………………………………………10

12、焊接……………………………………………………………………………………10

13、参考资料……………………………………………………………………11

14、内压圆筒校核………………………………………………………………………12

15、内压椭圆形封头校核………………………………………………………………13

16、卧式容器（双鞍座）………………………………………………………15

17、开孔补强计算……………………………………………………………22

一、设计温度

设计温度为压力容器的设计载荷条件之一，指容器在正常工作情况下，设定元件的金属温度。

当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件可能达到的最高温度;d当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最高温度。

所以设计温度选择为50℃。

二、筒体和封头的结构设计

筒体直径一般由工艺条件决定，但是要符合压力容器的公称直径。

标准椭圆型封头是中低压容器经常采用的封头形式。

封头公称直径必须与筒体的公称直径相一致。

根据公式…………

（1）

L/D=4…………

（2）

得Di=1846mm,圆整得Dg=1900mm.

选封头：

H=500mm,,m=257kg（EHA标准）

根据

得m，圆整得mm，

（在3-6之间）

所以筒体的公称直径Dg=1900mm,L=6200mm

三、选择材料

根据液化石油气的特性，选择16MnR。

16MnR是压力容器专用钢。

50℃时的许用应力,钢板标准GB6645。

四、设计压力

t=50℃时,液化石油气的密度是0.568，饱和蒸汽压Pv=1.668Mpa,大气压Pa=0.1Mpa.

设计压力为容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，而最高工作压力系

指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。

装设安全阀的容器，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力不得低于安全阀的开启压力，通常可取最高工作压力的1.05——1.10倍，

计算压力是指在相应的设计温度下，用以确定元件最危险截面厚度的压力，其中包括液柱静压力。

通常情况下，计算压力等于设计压力与液柱静压力之和，当元件所承受的液柱静压力小于5%设计时，可忽略不计。

设计压力

，

解得r=0.902m=902mm

h=2r=1804mm

所以，液柱静压力

因为，

所以液柱静压力可以不考虑，计算压力与设计压力相等。

水压试验

δe=11mm，Di=1900mm,σb=345mm,

校核

五、封头设计

内压圆筒计算厚度

圆整得d=11mm

圆整得δ=11mm

腐蚀裕度=1，设计厚度δd=δ+=11+1=12mm.对于16MnR,钢板负偏差=0

取名义厚度

有效厚度δe=δn-C=12-1=11mm，其中C==1+0=1mm.

选择封头的数据：

DN=1900mm曲面高=475mm直边高=25mm内表面积=4.062容积=0.969m厚度δp=10mm质量=257kg。

六、接管及接管法兰设计

螺栓法兰连接是一种应用最广泛的密封装置，它的作用是通过螺栓连接，并通过拧紧螺栓使密封元件压紧而保证密封，法兰按其所连接的部件分容器法兰和管法兰。

因为设计的压力容器公称直径1900mm，所以不用容器法兰，筒体和封头直接采用焊接密封。

由于工艺要求和检修的需要，在筒体上直接开孔安装接管，分别有液面计接口、人孔、压力表孔、空气进口、安全阀接孔、放空口、温度计口、液体进口、液体出口、排污口。

根据各接口的大小选择相对应的法兰及垫片。

管口表

接管代号

公称尺寸

连接尺寸标准

连接面形式

用途或名称

1-1～4

25

HG20595-1997

RF

液位计接口管

2-1～2

500

HG21524-2005

RF

人孔

3

100

HG20595-1997

RF

安全阀接口

4

50

HG20595-1997

RF

放空口管

5

32

HG20595-1997

RF

压力表接口

6

25

HG20595-1997

RF

温度计口

7

50

HG20595-1997

RF

空气进口管

8

150

HG20595-1997

RF

液体进口管

9

150

HG20595-1997

RF

液体出口管

10

100

HG20595-1997

RF

排污口

七、视镜

选用不带颈视镜；

不带颈视镜结构简单，便于窥视，由于视镜接缘直接焊接在设备上，容易在焊接后引起接缘上的密封面变形，所以应有可靠的焊接工艺保证。

选用视镜的数据：

DN=80PN=1.57D=130b1=36b2=26H=91

螺柱：

个数n=8直径d=M12重量m=7.1kg标准：

不锈钢HGJ501-86-15

八、液面计

透光式玻璃面液面计，型号T；

利用连通器原理，通过液面计的玻

璃板视窗可以观察容器内部液面位置的

变动情况。

结构形式：

保温型W,

钢板16Mn.L=850,标准HG21589.1-1995.

九、安全阀

液化石油气：

A44H-160

对于高压容器和安全泄放量达的

中低压容器，最好采用全启式安全阀，

考虑泄放的介质质量是否易燃、有毒、

污染环境，确定采用封闭式安全阀。

所以选用弹簧封闭全启式（带扳手）

安全阀。

十、鞍座的设计

查得16MnR单位面积的质量为78.5kg/m.

筒体总质量M=m1+m2+m3+m4

m1:

筒体质量=3.14×1.9×6.2×78.5=2903.67kg

m2:

封头质量=2×257=514kg

m3:

液化石油气质量=0.568×19.5×1000=11076kg

m4:

附件质量：

人孔及其他附件质量总共取500kg

G=（2903.67+514+11076+500）×9.8=154.6KN

每个鞍座承受的压力F=G/2=154.6/2=77.3KN

∴选鞍座JB/T4712-1992，标准尺寸为：

DN=1900,许用载荷298KN,包角120°，带垫板，S型，鞍座间距4700mm。

十一、焊接

焊接是两件或两件以上零件，在加热或（和）加压的状态下，通过原子或分子之间的结合和扩散，形成永久性连接的工艺过程。

焊接形式采用对焊双面焊，焊接方法：

手工电弧焊，其中对接接头坡口为V型，焊接接头系数为1。

筒体、封头之间的焊接结构：

根据筒体及封头的厚度以及设计压力和液化石油气的特性，焊缝采用对接接头，V型坡口。

焊接接头的检验采用100%无损检验。

参考资料

1、《管法兰、垫片、紧固件选用手册》，黄健，机械工业出版社；

2、《压力容器设计手册》（第三版），陈允中，中国石化出版社，2006；

3、《化工机械手册》,李克勇，天津大学出版社，1991；

4、《化工工艺设计手册》，化学工业出版社。

5、《化工容器及设备简明设计手册》，贺匡国主编。

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