缓冲罐计算
氯气缓冲罐设计详解
课程设计说明书题目名称：维持罐设计学生姓名：系部：化学工程系专业班级：指导教师：完成日期： 2011年12月24日课程设计评定意见设计题目：维持罐设计学生姓名：评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：2012年12月30日课程设计任务书指导教师（签名）年月日摘要本文扼要介绍了维持罐的特点以及在工业中的发展，详细的阐述了维持罐的结构以及强度设计计算以及维护。
参照参考文献及维持罐的特性，根据设计压力确定壁厚，使维持罐有足够的腐蚀欲度，从而使设计结果达到最优化组合。
一个完整的维持罐主要是由圆柱形罐体、气体进出口、排污管、安全阀、压力表口、法兰等部件组成，同时考虑到安装和检修的需要，罐体上还要设置人孔、平台扶梯和吊柱等部件，整个罐体采用立式支撑式。
关键词：圆柱罐体、管法兰、人孔、补强目录课程设计任务书.............................................. 错误！未定义书签。
摘要.. (1)目录 (5)符号说明 (7)维持罐设计 (9)1.罐体壁厚设计 (9)2.封头厚度设计 (10)2.1计算封头厚度 (10)2.2校核罐体与封头水压试验强度 (10)3．鞍座 (11)3.1 罐体质量 (11)3.2 封头质量 (11)3.3水质量 (11)3.4 附件质量 (12)4.人孔 (13)5.人孔补强 (14)5.1确定壳体和接管的计算厚度及开孔直径 (14)5.2确定壳体和接管实际高度 (14)5.3计算需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积 (14)6. 接管 (15)6.1 水蒸气进料管 (15)6.2 出气管 (15)6.3排污管 (15)6.4压力表管 (15)7.设备总装配图 (16)7.1 CAD图（附最后） (16)7.2技术要求 (16)7.3技术特性 (17)参考文献 (1)致谢 (2)符号说明D——罐内径，mmiL——罐长度，mmP——计算压力，MPaC[]tσ——圆筒材料在设计温度下的许用应力，MPaC——钢板厚度的负偏差，mm1C——腐蚀裕量，mm2P——试验压力Tδ——圆筒的有效厚度eδ——圆筒的名义厚度nσ——圆筒材料在设计温度下的计算应力，MPa TM——容器的总质量h——封头内壁曲面高度iP——设计压力V——容器的体积F——每一支座承受的负荷σ——钢材的标准抗拉强度bG——重力加速度D——圆筒的外径oδ——接管有效厚度etC——厚度附加量δ——圆筒的计算厚度δ——圆筒设计厚度dφ——焊接接头系数f——强度消弱系数rB——有效宽度，mm d——开孔直径，mm维持罐设计1.罐体壁厚设计据分析，本维持罐选用MnR 16(即R Q 345)制作罐体和封头， 壁厚δ根据公式计算： []ctic P D P -=φσδ2 本维持罐取设计压力MPa 3.0，设计温度为150℃，由附表4-1查的mm D i 900=，[]MPa t163=σ，MPa s 325=σ，0.1=φ （双面焊对接接头）查表12-11压力容器钢板厚度负偏差取mm C 0.22=，于是： ()mm 83.03.00.116329003.0=-⨯⨯⨯=δ()mm C d 83.2283.02=+=+=δδ根据mm d 83.2=δ，由表12-9查得mm C 25.01=，又该值小于名义厚度的6%，所以钢板厚度负偏差，可以忽略不计mm C d 83.2083.21=+=+δ圆整后，取mm n 3=δ确定选取mm n 3=δ厚的R Q 345钢板制作罐体。
空气缓冲罐容积的确定(11.6)
压空缓冲罐和真空缓冲罐容积的确定王绍宇(中核第四研究设计工程有限公司，河北石家庄050021)【摘要】本文介绍了制药行业压空缓冲罐和真空缓冲罐容积的计算公式，并结合实例对储气罐、稳压罐的容积计算方法、组合方式进行了讨论，同时对缓冲罐的气液分离效果及设备直径的确定给出了计算方法。
【关键词】压空缓冲罐、真空缓冲罐、气液分离。
压空缓冲罐和真空缓冲罐在化工、医药和机械加工等行业广泛使用，其作用是降低空气系统的压力波动，保证系统平稳、连续供气。
压空缓冲罐一般设置在空压机出口和用气点，设置在空压机出口的缓冲罐主要是为了降低空压机出口压力的脉动及分离压缩空气中的水。
对于往复式压缩机，空压机出口空气缓冲罐的容积一般取空压机每分钟流量（Nm3/min）的10%左右[1]，而对于离心式或螺杆式离心机，由于其排气口气压比较稳定，空气缓冲罐的作用主要是分离冷凝水，其尺寸及容积按照分离冷凝水的要求确定；而设置在用气点的空气缓冲罐，其作用是调节用气负荷，降低不同用气点由于用气量变化而引起的系统压力波动，保证生产装置的正常运行；真空缓冲罐的作用是分离气体中的水分及稳定系统压力，一般设置在真空泵入口。
本文根据压空缓冲罐和真空缓冲罐的功能及使用要求，通过分析计算，给出确定压空缓冲罐和真空缓冲罐容积的计算方法。
1. 气体缓冲罐的计算模型对于常温、低压的压空系统，可以用理想气体状态方程PV=nRT描述气体的体积、压力的变化。
缓冲罐向用户供气，缓冲罐内空气的质量减少、压力降低，此过程存在如下的微分方程式[2]：Vd P=RTdn（1）式中：V：空气缓冲罐体积，m3；P：系统压力(绝压)，Pa；n：系统内空气的摩尔数；T：系统温度，K。
摩尔数的减少和抽气速度之间存在如下微分方程式：PQd τ=RTdn (2) 式中：Q ：抽气速率，m 3/min ；τ：抽气时间，min 。
将式2带入式1，得：d τ=QPVdp （3） 根据上述的式1、2和3，分别对压空缓冲罐和真空缓冲罐的容积及供气时间进行分析。
罐体容积计算过程[整理版]
![罐体容积计算过程[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/fb55950d11a6f524ccbff121dd36a32d7375c784.png)
罐体容积计算过程罐体描述：单V形结构，小封头尺寸Ø1810mm，V形最大截面高度3030mm，宽度2500mm，大封头直径Ø2060mm，筒体直线段（不含两端封头）长度8230mm；运输介质：粉煤灰；比重：1.0吨/立方米；罐体的容积计算：1、罐体额定容积=载质量（吨）/密度（吨/立方米）=30.3/1.0=30.3（立方米）2、罐体有效容积=罐体总容量=罐体额定容积x1.05=30.3x1.05=31.8（立方米）3、封头容积：封头为碟形封头，前封头底部面积同罐体前端截面积为2.51，后封头底部面积同罐体后端截面积为 3.25，前封头蝶形封头高为370mm，后封头蝶形封头高为420mm，根据“JB/T4746-2002钢制压力容器用封头”标准附录E---表E.1DHB蝶形封头内表面积、容积查询表中的参数，则封头体积V封头=V1+V5≈0.64+1.0=1.64（立方米）4、利用CAXA程序自带的工具软件可以直接查询出各截面的面积，即：截面1：S1=2.51 m2；截面2： S2=4.26 m2；截面3：S3=5.80 m2；截面4：S4=S2=4.26 m2；截面5： S5=3.25 m2；罐体按外形尺寸计算容积：V罐体=V1+V2+V3+V4+V5=V封头+V2+V3+V4 =1.64+(S1+S2)/2xH1+(S2+S3)/2xH2+(S3+S4)/2xH3+(S4+S5)/2xH4=1.64+(2.51+4.26)/2X1.379+(S 4.26+5.80)/2X2.655+(5.80+4.26)/2X3.319+(4.26+3.25)/2X0.876=39.65m3罐体计算容积x0.8= V总X0.8=39.65X0.8=31.72m³(立方米）＜罐体有效容积=31.8（立方米）罐体外形尺寸和各截面位置：S1=2.51 m2 S2= S4=4.26 m2。
石油气缓冲罐设计
石油气缓冲罐设计石油气缓冲罐是石油储运系统的重要组成部分，其主要作用是在储运过程中对石油气进行缓冲，以避免过度压力对储罐和管道造成的损坏。
在设计石油气缓冲罐时需要考虑多个因素，包括设计参数、材料选择、施工和维护。
设计参数设计参数是设计石油气缓冲罐的基本要求，其涉及到罐体的形状、尺寸、压力等多个方面。
罐体形状和尺寸石油气缓冲罐可以根据需要设计为圆形或方形，其尺寸需要根据储存的石油气量和场地面积等因素进行合理的确定。
对于不同形状和尺寸的罐体，其容积和承压能力也会存在差异。
罐体压力石油气缓冲罐的承压能力是设计参数中最重要的一项，需要根据所存储的石油气种类和压力等级等因素确定。
一般来说，石油气缓冲罐的设计压力是根据石油气的最高操作压力和安全系数进行计算的。
材料选择材料选择是石油气缓冲罐设计中的另外一个关键方面。
在选择材料时，需要考虑材料的力学性能、耐腐蚀性能和可焊性等因素。
罐体材料一般来说，石油气缓冲罐的罐体材料选择需要具备高强度、良好的韧性和耐腐蚀能力。
常见的罐体材料包括碳钢和不锈钢。
焊接材料在焊接石油气缓冲罐时，需要选择具有高强度、良好的耐腐蚀性能和可焊性的材料。
常见的焊接材料包括焊条和焊丝等。
施工和维护石油气缓冲罐的施工和维护对保证罐体安全和长期使用至关重要，需要注意以下几点事项。
罐体施工石油气缓冲罐的施工需要严格按照设计参数和施工规范进行，施工过程中需要注意安全，确保焊接完整和罐体密封性。
罐体维护石油气缓冲罐的维护需要进行定期检查和保养。
需要检查罐体壁是否有腐蚀、变形或开裂等情况，同时也需要注意罐体周围的安全环境。
石油气缓冲罐的设计包括设计参数选择、材料选择、施工和维护等多个方面，需要综合考虑多个因素。
合理的设计和施工，定期的维护可以有效保证石油气缓冲罐的安全和稳定运行。
氮气缓冲罐计算书
DESIGN CALCULATION SHEETFOR NITROGEN BUFFER TANK氮气缓冲罐设计计算书Design Code: ASME Code Section ⅧDivision 12013 Edition设计规范：ASME 2013版第Ⅷ卷第1册Prepared:______________ Date:_____________设计日期Reviewed :______________ Date:_____________审核日期Approved:_______________ Date:_____________批准日期Accepted:_______________ Date:_____________认可日期CNOOC EnerTech Equipment Technology Co.Ltd中海油能源发展装备技术有限公司CONTENT 目录Cover 封面 (1)Content 目录 (2)1. Design parameters and the condition (4)设计参数和条件2. Main material and allowable stresses (5)主要的材料选择及其许用应力3. Strength Calculations (5)强度计算3.1 Calculation of shell wall thickness (5)筒体壁厚计算3.2 Calculation of heads wall thickness (6)封头厚度计算3.3 Calculation of nozzles (7)接管计算3.4 Calculation of opening reinforcement (12)开孔补强计算3.5 Calculation for fillet welding size of nozzle (15)接管角焊缝尺寸计算3.6 Strength of reinforcement attachment welds (16)补强件连接焊缝的强度3.7 Calculation for the strength of fillet welding between flange and nozzle.. 18法兰和接管处角焊缝的强度计算3.8 Calculation for fillet welding size of lug (19)吊耳角焊缝尺寸计算3.9 Calculation for fillet welding strength of the attachment of Manhole (21)人孔附件角焊缝强度计算4. Selection of Standard Parts (22)标准零部件的选择5. Hydrostatic Testing Pressure (22)液压试验压力6. Judgment for IMPact Testing Exemptions (25)判断是否需要冲击试验7. Judgment for Post Cold Forming Heat Treatment Requirement (27)判断冷成形后是否需要进行热处理8. Judgment for Postweld Heat Treatment (28)判断是否需要焊后热处理9. NDE requirement (29)无损检测要求10. Over pressure protective device (29)超压保护装置Appendix附录A. Calculation of Leg Supports (30)支腿计算B.Vessel loading requirements ASME Section ⅧDivision 1 2013 Edition(UG-22&UG-54) (33)容器载荷要求ASME 2013版第Ⅷ卷第1册(UG-22&UG-54)1. Design parameters and the condition设计参数和条件注：公称容积计算Note ：Normal volume Calculations1).筒体容积V1计算 Shell volume Calculations 筒体内径Di =1000mm 筒体长度H=1500mm 筒体容积V1=(Di/2)2 ×π× H=（1/2）2×3.1416×1.5=1.17 m 3 2).封头容积V2计算 Head volume Calculations 按GB/T25198-2010压力容器封头 附录A 计算Standard basis GB/T25198-2010 Heads for pressure vessel Appendix A 封头内径Di=1000mm 封头直边高度h=25mm V2 =(π/24)D i 3+(π/4)D i 2h=（π/24)×13＋(π/4)12×0.025=0.15m 3 3).公称容积V 计算 Normal volume CalculationsV=V1+2×V2=1.17＋2×0.15=1.47m 3注：摘自第Ⅱ卷 D 篇 2013版 表1A 。
缓冲罐设计(机械设备设计)
mm学院课程设计说明书题目名称：石油气缓冲罐设计系部：mm专业班级：mm学生姓名：mm指导教师：mm完成日期：mmmm学院课程设计评定意见设计题目：石油气缓冲罐设计学生姓名：mm评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日任务书日程安排（4周） 1.课程介绍，安排任务 2.布置强度计算3.强度计算和考虑结构设计4.检查强度计算和布置出施工图5.完成2张施工图6.交图纸7.完成设计说明书 8.交设计说明书 9.设计答辩石油气缓冲罐设计设备设计主要技术指标设计压力设计温度最高工作压力工作温度介质名称石油气设备主要材质设备容积M管口表符号公称压力公称尺寸法兰形式密封面形式用途伸出长度物料进口物料出口手孔内螺纹温度进口排污口液位计口安全阀口外螺纹压力表口法兰标准为mm学院课程设计任务书引言压力容器一般是指在工业生产中用来完成反应、传热、传质、分离、贮存等工艺过程，并承受0.1MPa表压以上压力的容器。
化工生产过程中使用的压力容器形式多样，结构复杂，工作条件苛刻，危险性较大。
压力容器分类：（1）中压容器1.6至10MPa；（2）低压容器0.1至 1.6MPa；（3）低压反应容器和低压储存容器；（4）低压管壳式余热锅炉；（5）低压搪玻璃压力容器。
本设计属于低压容器。
化工装置的压力容器绝大数为钢制的。
制造材料多种多样，比较常用的有如下几种。
（1）Q235—AQ235—Ａ钢，含硅量多，脱氧完全，因而质量较好。
（2）20g20g锅炉钢板与一般20号优质钢相同，含硫量较Q235—Ａ钢低，具有较强的强度。
（3）16MnR16MnR普通低合金容器钢板，制造中、低压容器可减轻温度较高的容器重量。
（4）高温容器用钢温度＜400、可用普通碳钢，使用温度400－500℃可用15MnVR、14MnMoVg，使用温度500-600℃可采用15CrMo、12CrMol,使用温度600-700℃应采用OCr13Ni9和1Cr18Ni9Ti等合金钢。
蒸汽缓冲罐计算书
开孔长径与短径之比
1
壳体计算厚度δ
8.0537
mm
接管计算厚度δt
0.2468
mm
补强圈强度削弱系数frr
1
接管材料强度削弱系数fr
1
开孔补强计算直径d
99.5
mm
补强区有效宽度B
199
mm
接管有效外伸长度h1
24.434
mm
接管有效内伸长度h2
0
mm
开孔削弱所需的补强面积A
801
mm2
壳体多余金属面积A1
-0
接管实际外伸长度
300
mm
接管连接型式
安放式接管
接管实际内伸长度
0
mm
接管材料
Q235-B
接管焊接接头系数
1
名称及类型
板材
接管腐蚀裕量
1
mm
补强圈材料名称
Q235-B
凸形封头开孔中心至
封头轴线的距离
mm
补强圈外径
840
mm
补强圈厚度
6
mm
接管厚度负偏差C1t
0.8
mm
补强圈厚度负偏差C1r
Байду номын сангаас0.6
mm
接管计算厚度δt
0.9177
mm
补强圈强度削弱系数frr
1
接管材料强度削弱系数fr
1
开孔补强计算直径d
361.5
mm
补强区有效宽度B
723
mm
接管有效外伸长度h1
60.125
mm
接管有效内伸长度h2
0
mm
开孔削弱所需的补强面积A
2911
氮气缓冲罐-超压泄放装置计算书
kJ/mh℃
液体动力粘度μ
Pas
保温层厚度δ
mm
泄放压力下液体的汽化潜热q
kJ/kg
泄放条件下的介质密度
41.72
kg/m3
泄放压力下介质的饱和温度t
℃
液化气气体性质
计算结果
受热面积
半球形封头卧式容器
m2
椭圆形封头卧式容器
立式容器
球形容器
系数F
安全泄放量Ws
气体贮罐
4252.64
kg/h
换热设备产生蒸汽
易燃液化气体或位于可能发生火灾环境下工作的非易燃液化气体：
1．容器无绝热保温层：
2．容器有绝热保温层：
位于无火灾危险环境下工作的非易燃液化气体：
1.容器无绝热保温层：
2．容器有绝热保温层：
气体特性系数
356.05
气体压缩系数
Z=0.99
泄放装置的泄放压力
pf=3.61
MPa
单个泄放装置泄放面积的计算
安全泄放量Ws(用户输入)
kg/h
泄放装置实际泄放面积Ao
216.1
mm2
泄放装置泄放温度Tf
20
℃
容器外直径Do
mm
泄放装置出口侧压力po
0.1
MPa
容器总长L
mm
气体名称
氮
立式容器最高液位h1
m
气体的绝热指数k
1.40
容器受热面积Ar(用户输入)
m2
气体的摩尔质量M
28.01348
kg/kmol
气体
：
216.09
：
mm2
饱和蒸汽
Pf≤10MPa：
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缓冲罐的计算
1.圆筒的计算
壁厚[]c
t i c P D P -=φσδ2 选材料为16MnR 作压力为P w =0.18MPa ，筒体内径为1000mm
设计压力为P=1.1×P w =1.1×0.18=0.198MPa 。
设计温度C 25o =t
计算压力Pc=P=0.198MPa （由于为气体，故液柱静压力不计，取为0）。
[]MPa t
165=σ, MPa s 330=σ, 1.0φ= (双面焊接对接接头，100%无损检测) 取mm C i 4=,于是[]mm 60.0198.016521000198.02=-⨯⨯=-=c
t i c P D P φσδ m m 6.446.0=+=+=i d C δδ10.6C mm = 又该值大于名义厚度的6%，所以钢板厚度负偏差不可忽略。
m m 2.56.06.41=+=+=C d δδ 向上圆整后，取mm n 6=δ
所以，确定选用mm n 6=δ厚的16MnR 钢板制作罐体。
2.封头
采用标准椭圆形封头
厚度[]c t i c P D P 5.02-=φσδ 0.1=φ
于是mm 6.0198
.05.016521000198.0=⨯-⨯⨯=δ 10.64 4.6i C C C mm =+=+= 故m m 2.56.46.0=+=+=i d C δδ圆整后取mm n 6=δ
确定选用mm n 6=δ厚的16MnR 钢板制作封头
3.高度
储罐容积32
101.2180250325.1013484.0Q V m P P tP s =-⨯⨯=-= V ：储罐容积，m 3
Qs ：供气设计容量，Nm 3/min
P 1：正常操作压力，kPa
P 2：最低送出压力，kPa
P 0：大气压力，P 0=101.325 kPa
t ：保持时间，分钟min
高度m D 67.214
1
.24V
H 22=⨯=
=ππ 向上圆整H=2.8m 董振龙.缓冲罐的设计[J].石油化工设备技术，1996,3,30 周桂杰.氯气缓冲罐的设计[J].沈阳化工，1996,3,30 贺智慧.关于氯气缓冲罐的探讨[J].天津化工，2013,3,30。