立式储罐设计课程设计.pdf
7 立式贮罐设计
308 .57
25.069
取稳定安全系数Fe=4,则根据式(7.2.16)得许用临界外压为
p
cr
K p E y t min 12Fe(1 xy yx ) H e
2
2 4
2
t min R
2
25.069 6.6 10 0.781 0.781 12 4 (1 0.32 ) 308.57 200
7.2.32
两端固支
J 7.8, n 2.62 / 4 J 时，B 1.29 4 J J 7.8, n 2时,B=0.77 J
7.2.33
圆筒非常短时，根据式(7.2.32)给出屈曲剪 应力值
t ,cr
( N xy )cr t
E E t5 0.702 . 2 3 5 (1 xy yx ) H R
试确定加强圈的数量位置。 表 7.2.6 各段编号 1(筒体上部) 2 3 4 5 6 7 8(筒体底部) 各段高度h (mm) 850 1700 1700 1700 1700 850 850 850 各段高度h (mm) 7.81 10.11 12.40 14.69 16.99 19.28 20.66 21.57 各段当量高度he (mm) 850 891.7 535.2 350.4 243.6 88.8 74.7 51.3
( p x) Di y ,1 ( x) 2t
底端部弯矩引起的环向应力
7.2.28
y ,2 ( x)
6 D12 ( M x ) max D11t 2
7.2.29
上式求得的最大环向应力应等于或小于环向许用应力[σy]
常压立式储罐设计
设计温度
罐顶材质
（碳钢：1，不锈钢：2）
罐顶形式
（锥顶：1，拱顶：2）
罐顶起始角
罐顶计算厚度（不包括附加量）
罐顶计算厚度（不包括附加量,乘以SQRT（设计外载荷/2.2KPa)
罐顶所需最小厚度t
罐顶材料负偏差
罐顶计算厚度（包括附加量,乘以SQRT（设计外载荷/2.2KPa)
罐顶名义厚度
t
θ t1 t2 t C1r t最终计算厚度 tn
h9 h10
tmin tmin h9 h10 He9 He10
h11 h12
6 mm 3.90 mm h11 h12 He11 He12
罐壁筒体的临界压力
Pcr
筒体设计外压
P0
←←←←←←←←←←设加强圈-----设加强圈-----设加强圈
加强圈数量
n
第一道中间抗风圈，离罐体顶部的当量高度（m)
Hale Waihona Puke H1设计条件设计内压
P
设计外压
Po
储液比重
ρ
储罐内径
D
罐壁高度
H
腐蚀裕量
C2
基本风压
Wo
风压高度变化系数
fi
焊接接头系数（最底屈服强度 >390MPa, 底圈罐壁板取 0.85 ）
φ
拱顶半径
11.6 ≤ Rn ≤ 17.4
Rn
罐壁计算
1500 Pa 400 Pa
0.830 14.50 m 14.35 m 1.50 mm
1158 Pa 1683 Pa
1个 3.872 m 2.20 m 3.90 m 5.60 mm 7.744 m 13.697 m
7.50 mm 8 mm
储罐课程设计
储罐安全与环保
探讨储罐的安全管理、环境保护和事 故应急处理等方面的知识。
课程设计实践
分组进行储罐设计实践，包括设计方 案的制定、计算分析、图纸绘制和报 告编写等环节。
02 储罐基础知识
储罐定义及分类
定义
储罐是用于存储液体或气体的密闭容器，通常由钢制或混凝土等材料制成，具 有特定的形状和容量。
染。
采用高效、低能耗的污染治理技 术，如活性炭吸附、催化氧化等
。
绿色、低碳、可持续发展理念在储罐设计中的体现
选择环保、可再生的材料，如 玻璃钢、不锈钢等，降低资源 消耗和环境污染。
优化储罐结构设计和制造工艺 ，提高能源利用效率和减少碳 排放。
推广智能化、自动化的储罐管 理系统，实现节能减排和可持 续发展。
储罐作为重要的存储 设备，其安全性、经 济性和环保性越来越 受到关注。
课程目标与要求
掌握储罐设计的基本原理 和方法，具备独立设计储 罐的能力。
了解储罐的安全管理、维 护和检修等方面的知识， 提高储罐运行的安全性和 经济性。
ABCD
熟悉储罐的结构、材料和 制造工艺，能够进行储罐 的强度、稳定性和耐久性 分析。
设计计算与校核过程
罐体强度计算
根据储罐的结构形式、材料特性、载荷条件等，进行罐体的强度 计算，确保罐体具有足够的承载能力和稳定性。
稳定性校核
对储罐在不同工况下的稳定性进行校核，包括静力稳定性、动力稳 定性等，确保储罐在使用过程中不会发生失稳现象。
泄漏检测与防护设计
设计合理的泄漏检测系统和防护措施，确保储罐在发生泄漏时能够 及时报警并采取相应的应急措施。
储罐设计需遵循一定的原 理和规范，包括但不限于 以下几点
0.5m3的立式压缩空气储罐课程设计
材料工程设计报告学生姓名学号教学院系专业年级指导教师完成日期2014 年 1 月10 日设计任务书设计题目：0.5m3的立式压缩空气储罐已知工艺参数如下：介质：空气设计压力：0.5MPa使用温度：0--100℃几何容积：0.5 m3规格：600*6*2050设计要求：（1）根据给定条件确定筒体内径、长度、封头类型等，然后确定有关参数（容器材料、许用应力、壁厚附加量、焊缝系数等）（2）进行焊接接头设计，附件设计等。
（3）撰写说明书，按照设计步骤、进程，科学地安排设计说明书的格式与内容叙述简明1、设计数据 (4)2、容器主要元件的设计 (5)2.1封头的设计2.2人孔的选择2.3接管和法兰3、强度设计 (8)3．1水压试验校核3.2圆筒轴向应力弯矩计算4、焊接结构分析 (10)4．1储气罐结构分析4.2零件工艺分析4.3焊缝位置的确定5、焊接材料与方法选择 (11)5.1母材选择5.2焊料选择5.3焊接工艺及技术要求6、焊接工艺工程 (12)6.1焊前准备6.2 储罐的安装施工顺序6.3装配与焊接6.4质量检验、修整处理、外观检查6.5 焊缝修补7、焊接工艺参数 (15)8、焊接工艺设计心得体会 (16)9、参考文献 (16)1.设计数据表1-1主要元件材料的选择：全容积为0.5m3的立式压缩空气储罐，焊接系数为∅=0.85，根据HGT3154-1985≪立式椭圆形封头贮罐系列≫表6。
设计压力Pc =1.1MPa，此储罐的最高工作温度为100℃，圆筒材料为Q235-A。
圆筒的厚度6mm，查GB150-1998中表4-1，可得：疲劳极限强度σb=375MM a，屈服极限强度σs=235MPa，在90℃时近似取为100℃时的σ t =113MPa进出料接管的选择材料：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。
结构：接管伸进设备内切成 45 度，可避免物料沿设备内壁流动，减少物料对壁的磨损与腐蚀。
立式储罐课程设计说明书
立式贮罐设计前言玻璃钢罐分为立式、卧式机械缠绕玻璃钢储罐、运输罐、反应罐、各种化工设备，玻璃钢卧式罐、立式贮罐、运输罐、容器及大型系列容器、根据所用(贮存或运输)介质选用环氧呋喃树脂、改性或聚酯树脂、酚醛树脂为粘结剂，由高树脂含量的耐腐蚀内衬层、防渗层、纤维缠绕加强层及外表保护层组成。
玻璃钢具有耐压、耐腐蚀、抗老化、使用寿命长、重量轻、强度高、防渗、隔热、绝缘、无毒和表面光滑等特点。
机械缠绕玻璃钢容器可以通过改变树脂系统或采用不同的增强材料来调整产品的物理化学性能以适应不同介质和工作条件需要，通过结构层厚度、缠绕角和壁厚设计制不同压力，是纤维缠绕复合材料的显著特点。
由于有以上的特点，玻璃钢贮罐可广泛应用于石油、化工、纺织、印染、电力、运输、食品酿造、给排水、海水淡化、水利灌溉及国防工程等行业。
储存各种腐蚀性介质可以耐多种酸、碱、盐和有机溶剂，主要应用于石油、化工、制药、印染、酿造、给排水、运输等行业，适应于盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、双氧水、污水、次氯酸钠等多种产品的贮存、运输，也可作地下油槽、保温储槽、运输槽车等[1]。
本设计为容积180,贮存质量分数为的硫酸,使用温度为90℃的立式贮罐,设计中分别从造型、性能、结构、工艺、零部件、防渗漏、安装、检验等八个方面做了说明、计算和设计，整体介绍了立式贮罐的设计流程、方法及主要事项，最终设计出了满足设计要求的立式贮罐。
1．造型设计1.1设计要求立式玻璃设计，容积为140，贮存质量分数为的醋酸，使用温度为常温，拱形顶盖设计。
1.2贮罐构造尺寸确定贮罐容积V140，取公称直径为D3800，则贮罐高度为（式1.1）初定贮罐结构尺寸为D H1.3拱形顶盖尺寸设计与锥形顶盖相比，其结构简单、刚性好、承载能力强，是立式贮罐广为使用的一种形式。
为取得罐顶和罐壁等强度，罐顶的曲率半径与贮罐直径差值不超过20%。
即（式1.2）式中——拱顶球面曲率半径，;——贮罐内径，，等于。
立式储罐设计
1 储罐及其发展概况油品和各种液体化学品的储存设备—储罐是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分。
由于大型储罐的容积大、使用寿命长。
热设计规范制造的费用低，还节约材料。
20世纪70年代以来，内浮顶储油罐和大型浮顶油罐发展较快。
第一个发展油罐内部覆盖层的施法国。
1955年美国也开始建造此种类型的储罐。
1962年美国德士古公司就开始使用带盖浮顶罐，并在纽瓦克建有世界上最大直径为187ft （61.6mm）的带盖浮顶罐。
至1972年美国已建造了600多个内浮顶罐。
1978年国内3000m3铝浮盘投入使用，通过测试蒸发损耗标定，收到显著效果。
近20年也相继出现各种形式和结构的内浮盘或覆盖物[1]。
世界技术先进的国家，都备有较齐全的储罐计算机专用程序，对储罐作静态分析和动态分析，同时对储罐的重要理论问题，如大型储罐T形焊缝部位的疲劳分析，大型储罐基础的静态和动态特性分析，抗震分析等，以试验分析为基础深入研究，通过试验取得大量数据，验证了理论的准确性，从而使研究具有使用价值。
近几十年来，发展了各种形式的储罐，尤其是在石油化工生产中大量采用大型的薄壁压力容器。
它易于制造，又便于在内部装设工艺附件，并便于工作介质在内部相互作用等。
故取2ζ=1.85-0.08W T =1.85-0.08×5.86=1.3；m h V 22.43.1323.03.11=⨯⨯⨯=3.3 罐壁结构3.3.1 截面与连接形式罐壁的纵截面由若干个壁板组成，其形状为从下至上逐级减薄的阶梯形，一般上壁板的厚度不超过下壁板的厚度，各壁板的厚度由计算可得，按标准规范，16MnDR 的最小厚度为6mm ，为由于该罐壁是不等壁厚度的且较厚，因此各板之间采用对接，这样可以减轻自重。
罐壁的下部通过内外角焊缝与罐底的边缘板相连，上部有一圈包边角钢，这样既可以增加焊缝的强度，还可以增加罐壁的刚性。
在液压作用下，罐壁中的纵向应力是占控制地位的。
即罐壁的流度实际上是罐壁的纵焊缝所决定的。
立式储罐课程设计
立式储罐课程设计1000字立式储罐是一种常见的储存液态物质的容器，具有结构简单、稳定性好、储存效率高等优点。
立式储罐的设计至关重要，涉及到材料选择、内部结构设计、安全防护措施等多个方面。
因此，合理的立式储罐课程设计对于相关领域的学生来说至关重要。
一、课程目标本课程的教学目标旨在让学生掌握立式储罐的主要结构、选材原则、内部设计以及安全防护等方面的知识，培养学生的立式储罐设计能力。
二、课程内容1. 立式储罐的结构和种类概述2. 材料选择原则3. 内部设计和外部安全设施要求4. 实例分析：立式储罐设计案例5. 安全操作规程和事故案例分析三、教学方法本课程采用课堂讲授、案例分析和实践操作相结合的教学方法。
具体地，教学安排如下：1. 第一讲：立式储罐的结构和种类概述通过图示和实物展示的方式，介绍立式储罐的各种形式、大小、材质以及结构特点。
2. 第二讲：材料选择原则介绍常见的储存液态物质所用的材料，包括塑料、钢、金属合金等，以及每种材料的优缺点。
让学生了解什么样的材料适合不同的液态物质储存。
3. 第三讲：内部设计和外部安全设施要求教学内容包括内部结构、排气阀、压力传感器、液位计、消防监控、防雷措施等相关内容，通过案例分析让学生了解操作过程中需要注意的安全细节。
4. 第四讲：实例分析：立式储罐设计案例将学生分成小组，根据具体液态物质特点，设计一种适合的立式储罐，并做出相应的分析和解释，让学生综合应用以前所学的结构、选材原则和安全防护等知识。
5. 第五讲：安全操作规程和事故案例分析通过案例分析，讲解储存液态物质时出现的安全事故以及事故的原因和未来预防措施，使学生认识到储存液态物质安全的重要性，并掌握储存液态物质的安全操作规程。
四、教学评估考核方式：期末论文和实践操作报告期末论文：要求学生选择一个具体的储存液态物质的行业，对安全事故和应对措施进行总结和分析，同时对液态物质储存方案进行评估。
实践操作报告：要求学生对所设计的储罐进行模拟操作，并将实际操作的过程及操作细节写成操作报告，评估储罐设计的可靠性、经济性和安全性。
立式油罐罐底设计
2
罐底板的中间部分称为中幅板，边缘的一圈称为
边缘板，有时也称环板。
2、 中幅板的厚度应考虑： a、腐蚀裕量；b、油罐大小；c、基础特点；d、
最小厚度符合表10-1的规定。
3、 边缘板 （底圈板与边缘板的连接）
（ 2万方油罐罐底边缘板应力曲线） （ 5万方油罐边缘板应力分布图）
边缘板厚度与底圈罐壁厚度有关，边缘板最小厚
内部容积比较小的储罐(10～500m3的固定顶储罐)。
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12
其特点是护圈墙离开储罐壁板 10~20cm，宜用于
储存高温介质的储罐，能使储罐底板处的温度局部
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第二节 储罐对基础的设计要求
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5
第二节 储罐对基础的设计要求
储罐作为一个结构，它必须能够经受得住所
储存油品的液体压力或煤气的气体压力，并且必须
具备有足够的密闭性，以存装气体或各类的油品。
储罐是由钢板焊成的薄壁容器结构，具有柔
性大、刚度小的特点，因而能经受起一般建筑物、
储罐的地基土。然后根据工艺安装设计标高决定基
础填实的材料；当基础填实高度小于1m 时，基础
可直接做砂垫层；当基础填实高度超过1m 时，可
按回填土施工的要求，施工一部分土垫层、灰土垫
层或碎石垫层，这层的总厚度最好不超过 lm，之
后在这层垫层上直接施工砂垫层；如果当地建筑砂
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很便宜,也可把全部厚度直接做砂垫层，砂垫层上施
采用护坡式基础的缺点是不宜用于地基沉降
较大地区，因为储罐基础沉降大会使周围毛石护坡
砌体开裂。此种基础占地范围比其他型式的大。
二 护圈式基础 （护圈式基础构造图）
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系部审核意见：
设计报告书 规范质量 30%
成绩评定
设计报告书 独立工作能力 内容质量 30% 与表现 30%
过程答疑 与出勤 10%
总成绩
3 / 14
设计过程
结果
一 、参数选择
1 计算压力 Pc P PL
Pc P
PL gh
PL 1000 9.8 2.5 24500Pa 0.0245MPa 1.32×0.05=0.066MPa>0.0245MPa 因为液注静压力小于设计压力的 5%所以忽略不计
1．选择人孔 已知：DN=500、Pc=1.32、t=120℃ 根据标准 HG21514～21534-2005 选择回转盖带颈平焊法人孔、凹凸面、MFM、最高工作压力
6 / 14
设计过程 1.6MPa、Ⅲ级、选用材料为 Q345、工作温度 120℃
人孔 Ⅲb-8.8 NM XB350500-1.6 HG/T21517-2005
2．设计压力 给储罐加安全阀
Pw 1.2MPa
P 1.05 ~ 1.1Pw
P 1.21.1 Pc 1.32MPa
3.设计温度
Pc 1.32MPa
已知最高工作压力 t w =100℃ 设计温度等于最高工作温度加 20℃
t 100 20 120oC
t 120oC
4．许用应力 取材料为 Q345 根据筒体金属材料和设计温度查材料许用应力表
1、GB150-2011 钢制压力容器 2、GB6654-1996 压力容器用钢板 3、HG20660-1991 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类 4、HG21588-1995 玻璃板液位计标准系列 5、JB4708-2000 钢制压力容器焊接工艺评定 6、JB4700—4703-2000 钢制压力容器法兰 7、JB4704-2000 非金属软垫片 8、JB4709-2000 钢制压力容器焊接 9、JB4712.1-4712.4-2000 容器支座 10、JB4736-2002 补强圈 11、JB4746-2002 钢制压力容器用封头 12、HG/T21514-21535-2005 钢制人孔和手孔
重庆化工职业学院
《化工设备》课程设计报告
题 目：一氧化碳立式储罐 院（系）：机械及自动化 专业班级：1411 化工设备维修技术 学生姓名：黄 来 指导老师：胡晓琨 时 间： 2015 年 6 月 29 日
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《化工设备》课程设计任务书
专业班级 1301 化 工 设 学生姓名 黄来 备维修技术
3．课程设计具体内容与工作量：
1、根据要求，查阅国家相关标准，撰写计算说明书； 2、按照国家标准，绘制设备图； 3、准备答辩 PPT。 4．课程设计成果（包括课程设计说明书、图纸、实物样品等）
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1、设计计算说明书 2、设备图(总装图一张)
5．课程设计工作进度安排：
前三天查阅资料，进行强度设计及结构设计；第四天绘制设备图；第五天整理资 料答辩。 6、课程设计参考资料与专业标准、规范
T
PT Di e 1.65 1000 5.7 145.56MPa
2 e
2 5.7
σT=145.56MPa
0.9 s 0.9 3451 301.5MPa 145.56MPa<310.5MPa 即σT<0.9σsΦ所以液压试验时容器强度满足要求
五、零部件的选择
0.9σsΦ=3ห้องสมุดไป่ตู้0.5MPa
PT
1.251.32 170 MPa 170
PT=1.65MPa
3.液压试验时应满足的条件是
T
PT
PL Di
2 e
e 0.9 s 0.2
te tn c 8 2.3 5.7mm
PT=1.65MPa te 5.7mm
查表得 Q345 在试验温度时 S 345MPa
e n C 不计液注静压力取 PL 0
三、计算封头
tn 8mm
取标准椭圆形封头即：k=1
标准椭圆形封头的毅力分布好，且封头的壁厚与相连的筒体 体壁厚大致相当，便于焊接、经济合理。
t
2
KPC Di
t 0.5PC
t 11.32 1000 2 170 1 0.51.32
t 3.9mm
tn t C1 C2
tn 3.96 1.5 0.8 tn 8mm
结果
人孔的尺寸： dw s 53010 d=506 D=715
H1 260 H 2 111 b=34 b1 39
b2 44 D1 650 A=390 补强计算
B=200 L 300 d0 24
为了保证压力容器开孔后能安全运行除筒体上游排空 或
tn 8mm
四、液压试验计算
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设计过程 1.确定试验温度下的材料许用应力
材料 Q345 在：
结果
t 8mm Pc=P=1.32MPa
[σ]t =170MPa Φ=1.0 试验温度按 20℃考虑则[σ]=170MPa
2．确定试验压力 因为液注静压力小于设计压力的 5%所以忽略不计
PT 1.25P t
t 170MPa
t 170MPa
5．焊接系数 因输送介质为一氧化碳为（中度有害物质）即所有焊缝均采 1 用双面对接焊、100%无损探伤
6．钢板厚度附加量
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设计过程 由于工作容器于工作介质接触需要考虑腐蚀余量 满足国家标准 C2 不小于 1.5mm Q345 是低合金钢 需要考虑钢板负偏差 C1 取假设名义厚度（8mm-25mm）
7.压力容器的类别 根据查图表得该容器为Ⅱ类压力容器
二、计算筒体壁厚
结果 C= C1+ C2 C2 1.5mm
C1 0.8mm
t PC Di
2 t PC
t 11.32 1000 2 170 11.32
t 3.9mm
t 3.9mm
tn t C1 C2
tn 3.9 1.5 0.8 tn 8mm
同组学生 陈鹏、杜开华
系部
机自系
指导老师 胡晓琨 任务时间 一周
1．课程设计题目：一氧化碳卧式储罐
2．设计题目的原始资料（包括必要的原始数据、技术参数等）：
试设计一台一氧化碳立式储罐，其工作压力为 1.20Mpa，最高工作温度为 1000C， 全容积约为 2.3m3，其工艺简图如图所示。
其管口要求：液位计孔 DN20，进料口 DN25，回液孔 DN100，人孔 DN500，排料口 DN80