球罐设计
球罐结构设计
第二章 球罐结构设计球壳球瓣结构尺寸计算 设计计算参数：球罐内径：D=12450mm []23341-表P几何容积：V=974m 3 公称容积：V 1=1000m 3球壳分带数：N=3 支柱根数：F=8各带球心角/分块数： 上极：°/7 赤道：°/16 下极：°/7图 2-1混合式排板结构球罐混合式结构排板的计算：1.符号说明：R--球罐半径6225 mm N--赤道分瓣数16 (看上图数的) α--赤道带周向球角° （360/16）0β--赤道带球心角70° 1β--极中板球心角44° 2β--极侧板球心角11° 3β--极边板球心角22° 2赤道板（图2-2）尺寸计算：图2-2弧长L )=1800βR π =18070622514.3⨯⨯=弦长L =2Rsin(20β)=2x6225×sin(270)=7141mm弧长1B )=N R π2cos(20β)=1614.362252⨯x ×cos 270=弦长1B =2Rcos(20β)sin(2α)=2x6225×cos35sin 25.22=弧长2B )=N R π2=1614.362252⨯x =弦长2B =2Rsin 2α=2x6225×sin(25.22）=弦长D =2R )2(cos )2(cos 1202αβ- =2x6225x )25.22(cos )270(cos 122- = 弧长D )=90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62257413.0) =极板（图2-3）尺寸计算：图2-3对角线弧长与弦长最大间距： H=)2(sin 1212ββ++=)11244(sin 12++ = 弦长1B =H R )2sin(221ββ+=139.1)11244sin(62252+x x =弧长1B )=90R πarcsin(2R B 1)=90622514.3x arcsin(2x62253.5953)=弦长0D =21B )=2×=弧长0D )=90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62258774)=弦长2B =2Rsin(212ββ+)=2x6225xsin(11244+)=弧长2B )=180)2(21ββ+R π=1802x11)(44622514.3+⨯⨯=(1)极中板（图2-4）尺寸计算：图2-4对角线弦长与弧长的最大间距：A=)2(sin )2(sin 121212βββ+-=弧长2B )=1801βR π=弦长2B =2Rsin(21β)= 弧长2L )=180)2(R 21ββ+π=弦长2L =2Rsin(212ββ+)=弦长1L =A )2sin()2cos(2R 211βββ+= 弧长1L )=90R πarcsin(R L 21)=弦长1B =AR )2cos()2sin(2211βββ+=弧长1B )=90R πarcsin(2RB 1)=弦长D =2211B +L =弧长D )=90R πarcsin(2R D )=(2)侧极板（图2-5）尺寸计算：图2-5弦长1L =2Rcos(21β)sin(212ββ+)/A= 弧长1L )=90R πarcsin （R L 21）=弦长 2L =2Rsin(212ββ+)/H=弧长 2L =90Rπarcsin(R L 22)=K=2Rsin(21β)cos(212ββ+)/A= 式中 同前1ε=arcsin(R L 22)-arcsin （2RK ）=弧长2B )=1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=弧长1B )=1801επR =弦长D =21L L 1+B =弧长D )=90R πarcsin(2R D)=4.极边板（图2-6）尺寸计算：图2-6弧长1L )=2R πcos(2β)=弦长1L =2Rcos(2β)=弦长3L =2Rsin(222ββ+)/H=弧长3L )=90R πarcsin(2R L 3)=弧长2B )=1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=式中 2α=21800β--arcsin(R 2D 0)= M=22Rsin(212ββ+)/H=3α=90°-2β+arcsin(RM2)= 4α=2 arcsin[22sin(23α)]=弧长1B =1802αR π=弦长1B =2Rsin(22α)=弦长D =3112L L B +=弧长D )=90R πarcsin(2R D )=弧长2L =1804απR = 弦长2L =2Rsin(23α)=第四章 强度计算球壳计算设计压力：设计温度：-20 — 40℃试验压力： + H*ρ*g*10-6 = 壳壁厚度球壳材料采用1Gr17，σb =450MPa，常温下许用应力为[σ]t=150MPa.[]14143-表P取焊缝系数：φ=[1]P110腐蚀裕量C2=2mm，钢板厚度负偏差C1=0mm，故厚度附加量C=C1+C2=2mm.[]1363-表P液柱高度H： H=K1R=*6225=9960mm液体的静压力P=ρgH = 6225**9960*10-9 =计算压力：Pc = + =球壳所需壁厚：δ1=CPDPctc+-ϕσ][4[]84691-式P= + 2 =圆整可取δ=38mm4.2接管和法兰的选择接管根据JBM0503-08选用DN25 DN40 DN50接管。
3000m3液化气球罐的优化设计—(毕业设计)
本科毕业设计说明书3000m3液化气球罐的优化设计THE OPTIMAL DESIGN OF 3000m3 LPG SPHERICALTANK学院（部）：专业班级：学生姓名：指导教师：年月日3000m3液化气球罐的优化设计摘要球形储罐作为一种有压储存容器，相对于一般圆筒形储存容器，具有用材少、受力情况好、占地面积小等显著优点，在石油、化工、冶金等领域广泛用于储存气体、液体或者液化气体。
本文设计了在常温下工作的3000m3的液化气球罐及其相应附件。
查阅相关资料后，确定采用16MnR钢作为球壳用钢，对其储罐形式进行了优化设计，计算比较后确定采用混合式三带球罐，支柱形式为赤道正切式，支柱根数为10根，拉杆采用可调式拉杆，根据相关设计标注进行结构设计和强度校核，最后完成相关附件的设计。
最终的成果为一张装配图和三张主要零件的零件图。
关键字：球形储罐，材料选择，结构优化，强度校核THE OPTIMAL DESIGN OF 3000m3 LPG SPHERICALTANKABSTRACTCompared to the general cylindrical storage container, the spherical tank is a kind of pressure storage containers with less material, good force, cover a small area, etc, which is widely used in storage of gases, liquids, or liquefied gas in petroleum, chemical industry, metallurgy and other fields.This paper designs the 3000㎡LPG spherical tank working at room temperature and its corresponding accessories. Referring to relevant data, I determine using 16 MnR steel as the steel spherical shell. The optimization design is carried out on the form of storage tank. After computation and comparison, I determine using hybrid three zones spherical tank with the pillar form of the equator tangent type, prop root number of 10, and adjustable draw-pole. The structure is designed and the strength is checked according to related design marks, and finally the design of the related accessories is completed. The final result of this study is a assembly drawing and three parts drawing of major parts.KEYWORDS: the spherical tank, material selection, structure optimization,strength chec目录摘要................................................ 错误!未定义书签。
第二章球罐结构设计
第二章 球罐结构设计球壳球瓣结构尺寸计算 设计计算参数：球罐内径：D=12450mm []23341-表P 几何容积：V=974m 3 公称容积：V 1=1000m 3球壳分带数：N=3 支柱根数：F=8各带球心角/分块数： 上极：°/7 赤道：°/16 下极：°/7图 2-1混合式排板结构球罐混合式结构排板的计算：1.符号说明：R--球罐半径6225 mm N--赤道分瓣数16 (看上图数的) α--赤道带周向球角° （360/16）0β--赤道带球心角70° 1β--极中板球心角44° 2β--极侧板球心角11° 3β--极边板球心角22° 2赤道板（图2-2）尺寸计算：图2-2弧长L =1800βR π =18070622514.3⨯⨯=弦长L =2Rsin(20β)=2x6225×sin(270)=7141mm弧长1B =N R π2cos(20β)=1614.362252⨯x ×cos 270=弦长1B =2Rcos(20β)sin(2α)=2x6225×cos35sin 25.22=弧长2B =N R π2=1614.362252⨯x =弦长2B =2Rsin 2α=2x6225×sin(25.22）=弦长D =2R )2(cos )2(cos 1202αβ- =2x6225x )25.22(cos )270(cos 122- = 弧长D =90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62257413.0) =极板（图2-3）尺寸计算：图2-3对角线弧长与弦长最大间距： H=)2(sin 1212ββ++=)11244(sin 12++ = 1B=L =1B=2B = 0D =弦长1B =H R )2sin(221ββ+=139.1)11244sin(62252+x x =弧长1B =90R πarcsin(2R B 1)=90622514.3x arcsin(2x62253.5953)=弦长0D =21B=2×=弧长0D =90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62258774)=弦长2B =2Rsin(212ββ+)=2x6225xsin(11244+)= 弧长2B =180)2(21ββ+R π=1802x11)(44622514.3+⨯⨯=(1)极中板（图2-4）尺寸计算：图2-4对角线弦长与弧长的最大间距： A=)2(sin )2(sin 121212βββ+-=弧长2B =1801βR π=弦长2B =2Rsin(21β)= 弧长2L =180)2(R 21ββ+π=弦长2L =2Rsin(212ββ+)=弦长1L =A )2sin()2cos(2R 211βββ+= 弧长1L =90R πarcsin(R L 21)=1B =2B =2L = 1L =弦长1B =AR )2cos()2sin(2211βββ+=弧长1B =90R πarcsin(2RB 1)=弦长D =2211B +L =弧长D =90R πarcsin(2R D )=(2)侧极板（图2-5）尺寸计算：图2-5弦长1L =2Rcos(21β)sin(212ββ+)/A= 弧长1L =90R πarcsin （R L 21）=弦长 2L =2Rsin(212ββ+)/H=弧长 2L =90Rπarcsin(R L 22)=K=2Rsin(21β)cos(212ββ+)/A= 式中 同前1ε=arcsin(R L 22)-arcsin （2RK ）=弧长2B =1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=1B=2B =2L= 1L =弧长1B =1801επR =弦长D =21L L 1+B =弧长D =90R πarcsin(2R D)=4.极边板（图2-6）尺寸计算：图2-6弧长1L =2R πcos(2β)=弦长1L =2Rcos(2β)=弦长3L =2Rsin(222ββ+)/H=弧长3L =90R πarcsin(2R L 3)=弧长2B =1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=式中 2α=21800β--arcsin(R 2D 0)= M=22Rsin(212ββ+)/H=3α=90°-2β+arcsin(RM2)= 4α=2 arcsin[22sin(23α)]=弧长1B =1802αR π=弦长1B =2Rsin(22α)=弦长D =3112L L B +=1B=2B = 3L =1L=弧长D =90R πarcsin(2R D )=弧长2L =1804απR = 弦长2L =2Rsin(23α)=第四章 强度计算球壳计算设计压力：设计温度：-20 — 40℃试验压力： + H*ρ*g*10-6 = 壳壁厚度球壳材料采用1Gr17，σb =450MPa ，常温下许用应力为[σ]t =150MPa.[]14143-表P 取焊缝系数：φ=[1]P110腐蚀裕量C 2=2mm ，钢板厚度负偏差C 1=0mm ， 故厚度附加量C=C 1+C 2=2mm.[]1363-表P 液柱高度H ： H=K 1R=*6225=9960mm液体的静压力P=ρgH = 6225**9960*10-9 = 计算压力：Pc = + = 球壳所需壁厚： δ1=CP D P ctc +-ϕσ][4[]84691-式P = + 2 =圆整可取δ=38mm4.2 接管和法兰的选择接管根据JBM0503-08选用DN25 DN40 DN50接管。
最新400M3丙烯球罐设计(机械CAD图纸)
400M3丙烯球罐设计（机械C A D图纸）摘要本次设计中的400m³球罐用于贮存氧气，其球壳板的材质为16MnR,本文对其母材的焊接性做了简要的分析，并在次基础上选择了球罐焊接前的预热温度，以及焊接方法和焊接材料。
预热温度为120-140℃，焊接方法为焊条电弧焊，焊条为E5015。
根据工厂的生产经验和相关标准编制了400m³球罐的生产工艺流程。
在整个生产过程中，球壳板的压制成形，球罐的组装与球罐的焊接属于生产中的重点与难点，在本文中都进行了详细的分析和论述。
球壳板成形采取布局成形的方法，必须在现场进行。
本文根据球罐上每条焊缝的不同特点，制定了各个焊缝的具体焊接方法，并选择了焊接工艺参数。
球罐组装‘焊接之后，需要进行焊后处理，包括无损检测，焊后热处理，以及耐压试验等，本文也都进行了简要的分析和说明，并介绍了相应的处理方法和注意事项。
关键词：球罐成形组装焊接AbstractThe design of the 400m³ spherical container used for store oxygen ,its spherical shell plate material is 16MnR .In this paper, the welding of the base metal was analysed briefly ,and on this foundation ,the preheat temperature before the spherical container for welding ,the welding process ,and the welding material were selected . The preheat temperature is 120-140 ℃，the welding process is the shield metal are welding, the covered electrodes are E5015 .The produce technologic course of the 400 m³spherical container was compiled according to the experience of the manufacturing plant and related standards .In the entire production process ,the press of forming spherical shell plate ，the installation and welding of spherical container belong to important and difficult in the production . In this paper ,they were carried out a detailed analysis and exposition .the methods of forming the spherical shell plate was part forming . The of the spherical container was divided two parts, they are the parts installation method ,and it should be conducted at the scene. According to the different character of each weld on the spherical container ,in this paper ,the concrete welding process of every weld was complied ,and the welding procedure parameters were chose .After the installation and welding of the spherical container ,there need to conduct process when the welding finished ,which include non-destructive testing , post weld heat treatment ,and the pressure test ,and so on .In the paper , they were conducted a brief analysis and exposition ,and were introduced the corresponding resolve methods and attention matters .Key words :Spherical container forming installation welding目录绪论 (1)1.1球形容器的特点 (1)1.2球形容器分类 (1)1.3国内球罐建造情况 (2)第一章材料选用 (3)1.1材料的选择原则 (3)1.2壳体用材料 (4)1.3锻件用钢 (5)1.4螺栓、螺母和支撑结构的选材 (6)1.4.1螺栓螺母的选用 (6)1.4.2支承结构（支柱、拉杆等）选材 (6)第二章结构设计 (7)2.1概述 (7)2.2球壳设计 (7)2.3球壳的分带，分块及分角 (8)2.4纯桔瓣球壳的瓣片设计和计算 (9)2.4.1瓣片设计 (9)3.4.2纯桔瓣球瓣的计算 (9)3.5坡口设计 (15)3.6支座设计 (16)3.6.1支座结构 (16)3.6.2拉杆结构 (16)3.7人孔和接管 (16)3.7.1人孔结构 (16)3.7.2接管结构 (16)3.8球罐的附件设计 (17)3.8.1梯子平台 (17)3.8.2水喷淋装置 (17)3.8.3隔热设施 (18)3.8.4页面计 (18).8.5压力表 (18)2.8.6安全阀 (18)第四章强度计算 (19)4.1球壳壁厚计算 (19)4.1.1符号说明 (19)4.1.2计算各带壳板厚度时的计算压力，最大的物料成装体积 (20)4.13各带球壳板的厚度计算 (20)4.2支柱计算 (21)4.2.1载荷计算 (21)4.2.2支柱计算 (24)表4-2B向受力表 (28)4.2.3 支柱弯矩及偏心率计算 (29)支柱在操作和水压试验时，在内压力作用下，球壳直径增大，使支柱承受偏心弯矩和附加弯矩 (29)a 偏心弯矩 (29)4.2.4 支柱稳定性验算 (30)查表得ε0=0.278353 (31)4.2.5 地脚螺栓计算 (32)4.3拉杆计算 (33)4.3.1 拉杆强度计算 (33)4.3.2 拉杆连接部位计算 (34)4.4 支柱和球壳连接最低处a点的应力验算 (36)4.4.1 符号说明 (36)4.4.2 单项应力计算 (37)4.4.3 合成应力计算 (38)4.4.4 强度验算 (39)4.5 支柱与球壳连接焊缝强度验算 (39)4.6 支柱间的允许沉降差 (40)4.7 人孔锻件设计和强度校核 (41)4.7.1人孔锻件设计 (41)4.7.2法兰强度校核 (42)4.7.3法兰外力矩计算 (44)4.7.4法兰形状系数 (45)4.7.5 法兰应力计算 (46)4.7.6应力检验 (46)第五章工厂制造及现场组装 (47)5.1工厂制造 (48)5.1.1 原材料检验 (48)要了解钢板的使用状态和了解进厂钢板的实际状态是否与使用状态相符。
球罐的设计方法及步骤
3.密封装置 可靠性关系到压力容器能否正常、安全地运行。 3.密封装置 可靠性关系到压力容器能否正常、安全地运行。 螺栓法兰连接（简称法兰连接 法兰连接） 螺栓法兰连接（简称法兰连接） 最常见的密封装置： 最常见的密封装置： 容器法兰 法兰： 法兰： 管道法兰 高压容器) 筒体端部 (高压容器 高压容器
1.1 压力容器总体结构
1.1.1 压力容器基本组成
过程设备设计
1-法兰； 2-支座； 3-封头拼接焊缝； 4-封头； 5-环焊缝； 6-补强圈； 法兰； 支座 支座； 封头拼接焊缝 封头拼接焊缝； 封头 封头； 环焊缝 环焊缝； 补强圈 补强圈； 法兰 7-人孔；8-纵焊缝； 9-筒体； 10-压力表； 11-安全阀；12-液面计 人孔； 纵焊缝 纵焊缝； 筒体 筒体； 压力表； 安全阀； 液面计 人孔 压力表 安全阀
过程设备设计
筒体 ╬ 封头 ╬ 密封装置 ╬ 开孔接管 ╬ 支座 ╬ 安全附件
压力容器的外壳 ╬ 内件
储运容器
反应、传热、传质、 反应、传热、传质、分离等容器
过程设备设计
1.1 压力容器总体结构
1.1.2 压力容器零部件间的焊接 接头的形式（如对接、搭接、角接） 接头的形式（如对接、搭接、角接） 坡口形式和尺寸 焊接结构设计 焊接方法（如手工焊、自动焊等） 焊接方法（如手工焊、自动焊等） 检验要求（表面探伤、透射探伤等） 检验要求（表面探伤、透射探伤等）
整体锻造（可能有环焊缝） 整体锻造（可能有环焊缝） 高压容器
过程设备设计
2.封头 2.封头
与筒体等部件形成封闭空间 凸形封头：球形、椭圆形、 凸形封头：球形、椭圆形、蝶形和球冠形封
封头形式
锥壳 平盖 不可拆式（焊接） 不可拆式（焊接）
第二章 球罐结构设计
第二章 球罐结构设计2、1 球壳球瓣结构尺寸计算 2、1、1 设计计算参数： 球罐内径：D=12450mm []23341-表P几何容积：V=974m 3 公称容积：V 1=1000m 3球壳分带数：N=3 支柱根数：F=8各带球心角/分块数： 上极：112、5°/7 赤道：67、6°/16 下极：112、5°/7图 2-1混合式排板结构球罐2、1、2混合式结构排板得计算： 1、符号说明：R--球罐半径6225 mm N--赤道分瓣数16 (瞧上图数得) α--赤道带周向球角22、5° （360/16）0β--赤道带球心角70° 1β--极中板球心角44° 2β--极侧板球心角11° 3β--极边板球心角22° 2赤道板（图2-2）尺寸计算：图2-2弧长L )=1800βR π =18070622514.3⨯⨯=7601、4mm弦长L =2Rsin(20β)=2x6225×sin(270)=7141mm弧长1B )=N R π2cos(20β)=1614.362252⨯x ×cos 270=2001、4mm弦长1B =2Rcos(20β)sin(2α)=2x6225×cos35sin 25.22=1989、6mm弧长2B )=N R π2=1614.362252⨯x =2443、3mm弦长2B =2Rsin 2α=2x6225×sin(25.22）=2428、9mm弦长D =2R )2(cos )2(cos 1202αβ-=2x6225x )25.22(cos )270(cos 122- = 7413、0mm 弧长D )=90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62257413.0) = 7936、4mm极板（图2-3）尺寸计算：图2-3对角线弧长与弦长最大间距： H=)2(sin 1212ββ++=)11244(sin 12++ = 1、139mm 1B )= 2001、4 L ) = 7601、41B )= 6204、12B )=7167、1 0D )=9731、7弦长1B =H R )2sin(221ββ+=139.1)11244sin(62252+x x =5953、3mm弧长1B )=90R πarcsin(2R B 1)=90622514.3x arcsin(2x62253.5953)=6204、1mm弦长0D =21B )=2×6204、1=8774、0mm弧长0D )=90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62258774)=9731、7mm弦长2B =2Rsin(212ββ+)=2x6225xsin(11244+)=6780、8mm 弧长2B )=180)2(21ββ+R π=1802x11)(44622514.3+⨯⨯=7167、1mm(1)极中板（图2-4）尺寸计算：图2-4对角线弦长与弧长得最大间距： A=)2(sin )2(sin 121212βββ+-=0、979mm弧长2B )=1801βR π=4778、0mm弦长2B =2Rsin(21β)=4663、9mm 弧长2L )=180)2(R 21ββ+π=7167、1mm弦长2L =2Rsin(212ββ+)=6780、8mm弦长1L =A )2sin()2cos(2R 211βββ+=6421、9mm 弧长1L )=90R πarcsin(R L 21)=6744、0mm1B )= 4065、22B )=4663、9 2L )=7167、11L )=6744、0弦长1B =AR )2cos()2sin(2211βββ+=3995、3mm弧长1B )=90R πarcsin(2RB 1)=4065、2mm弦长D =2211B +L =7563、3mm弧长D )=90R πarcsin(2R D )=8124、5mm(2)侧极板（图2-5）尺寸计算：图2-5弦长1L =2Rcos(21β)sin(212ββ+)/A=6421、9mm 弧长1L )=90R πarcsin （R L 21）=6744、0mm弦长 2L =2Rsin(212ββ+)/H=5953、3mm弧长 2L =90Rπarcsin(R L 22)=6204、0mmK=2Rsin(21β)cos(212ββ+)/A=3995、3mm 式中 A 、H 同前1ε=arcsin(R L 22)-arcsin （2RK ）=9、85mm 弧长2B )=1802βR π=1194、5mm弦长2B =2Rsin(22β)=1193、3mm弧长1B )=1801επR =1069、6mm弦长D =21L L 1+B =6183、5mm1B )= 1069、62B )=1194、5 2L )=5953、31L )=6744、0弧长D )=90R πarcsin(2R D)=6467、7mm4、极边板（图2-6）尺寸计算：图2-6弧长1L )=2R πcos(2β)=8005、8mm弦长1L =2Rcos(20β)=7210、3mm弦长3L =2Rsin(222ββ+)/H=5953、3mm 弧长3L )=90R πarcsin(2R L 3)=6204、1mm弧长2B )=1802βR π=1194、5mm弦长2B =2Rsin(22β)=1193、3mm式中 2α=21800β--arcsin(R 2D 0)=10、2 M=22Rsin(212ββ+)/H=8419、23α=90°-2β+arcsin(RM2)=97、55 4α=2 arcsin[22sin(23α)]=64、25弧长1B =1802αR π=1107、6mm弦长1B =2Rsin(22α)=1106、7mm弦长D =3112L L B +=4600、2mm弧长D )=90R πarcsin(2R D )=4709、4mm1B )= 1107、62B )=1194、5 3L )=6204、11L )=8005、8弧长2L =1804απR =6977、0mm 弦长2L =2Rsin(23α)=6621、3mm 第四章 强度计算4、1球壳计算设计压力：1、6MPa 设计温度：-20 — 40℃试验压力：1、6 + H*ρ*g*10-6 = 1、76MPa 壳壁厚度球壳材料采用1Gr17，σb =450MPa ，常温下许用应力为[σ]t =150MPa 、[]14143-表P 取焊缝系数：φ=1、0[1]P110腐蚀裕量C 2=2mm ，钢板厚度负偏差C 1=0mm ， 故厚度附加量C=C 1+C 2=2mm 、[]1363-表P液柱高度H ： H=K 1R=1、6084*6225=9960mm液体得静压力P=ρgH = 6225*9、8*9960*10-9 =0、061MP 计算压力：Pc = 1、76+0、061 = 1、821MP 球壳所需壁厚：δ1=C PD P ctc +-ϕσ][4[]84691-式P =35、2 + 2 = 37、2mm圆整可取δ=38mm4.2 接管与法兰得选择接管根据JBM0503-08选用DN25 DN40 DN50接管。
球罐设计_精品文档
球罐设计第一章确定设计参数、选择材料一、确定设计参数（一）设计温度储罐放在室外，罐的外表面用150mm的保温层保温。
在吉林地区，夏季可能达到的最高气温为40℃。
最低气温（月平均）为-20℃。
（二）设计压力罐内储存的是被压缩且被冷却水冷凝的液氨。
氨蒸汽被压缩到0。
9，1、4MPa，被冷却水冷凝。
液氨40℃时的饱和蒸汽压由[1]查得为：P汽=1、55MPa(绝对压力)。
为保证安全,在罐顶装有安全阀,故球罐设计压力为安全阀的启动压力，即：P=(1、05-1、1)P汽=(1、05-1、1)1、45=1、523，1、595MPa取设计压力P=1、6MPa(三)焊缝系数球罐采用坡口,双面对接焊,并进行100%的无损探伤,由[2]知=1、0(四)水压试验压力由[4]知水压试验压力为:PT=1、25Pt球壳材料为16MnDR，初选板厚为36mm,由[3]表3查得=157MPa,PT=1、25P157、157=1、251、61=2、06MPat=157MPa则试验时水温不得低于5℃。
（五）球罐的基本参数球罐盛装量为170吨／台。
液氨-20℃的密度为0。
664吨／M3，40℃时0。
58吨／M3。
球罐所需容积（按40℃计）为：V=1700。
58=293、1M31700。
5已给盛装系数为0。
5，即不得装满，故实际所需容积为：V==340M3，其小于400M3，余容较大，足够用，相差17。
6%，符合标准要求。
按公称容积4003设计，由[2]附录一P41查得球罐基本参数如表一1-1公称容积内径㎜几何容积m支座型式支柱根数分带数3表，1-1球罐基本参数400各上极带9200408赤道正切式85带球心角45°／345°／1645°／1645°／1645°／3上温带赤道带下温带各带下极带分块数1二．材料的选择按操作条件要求及各种材料的性能特点，分别选择如下。
（一）球壳钢板操作最低气温为-20℃。
3000立方米LPG球罐设计说明书
毕业设计（论文）任务书3000立方米LPG球罐设计摘要：本设计以《GB12337-89钢制球形储罐》和《GB150-89钢制压力容器》为设计依据，综合国内外现有的制造技术设计了3000m3LPG储罐。
在以安全为原则的基础上综合考虑经济适用性、产品质量、施工建造可行性、国内现有的建造技术等方面的因素，设计出公称直径为18000mm、壁厚为44mm的大型球罐。
本设计在选材方面考虑了多种材料的特性，最后确定07CrMnMoVR为本球罐的材料。
同样，本设计在球罐选型及支撑方式的选择上也应用多种形式作比较最终确定混合式结构、可调式拉杆支撑最合理。
最后进行强度及稳定性校核，校核结果显示本设计的结构既安全又经济。
关键词：球罐，安全，经济The Design Of 3000m3 LPG Spherical TankAbstract: the design Of 3000m3 LPG spherical tank is basis on both the GB12337-89 《steel spherical tanks 》and GB150-89 《design of steel pressure vessel》, considering the existing manufacturing technology of tanks both at home and abroad. In the principles of safety ，consideration of the economic applicability, product quality and construction feasibility, the existing building technology and other factors, at last the spherical tank is designed for nominal diameter 18000mm、wall thickness 44mm. The selection of materials in this design is in consideration, compared with some different properties of materials，finally the 07MnCrMoVR has be choosen.Also, the design and selection of the spherical support is in consideration，finally hybrid strucure and adjustable tension support seems to be the most reasonable. Finally the strength and stability test, the result shows this design of structure is safe and economic.Keywords: spherical tank, safety, economy目录1绪论................................................. 错误!未定义书签。
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第一章 确定设计参数、选择材料一、确定设计参数（一） 设计温度储罐放在室外，罐的外表面用150mm 的保温层保温。
在吉林地区，夏季可能达到的最高气温为40℃。
最低气温（月平均）为-20℃。
（二） 设计压力罐内储存的是被压缩且被冷却水冷凝的液氨。
氨蒸汽被压缩到0.9~1.4MPa ，被冷却水冷凝。
液氨40℃时的饱和蒸汽压由[1]查得为：P 汽=1.55MPa(绝对压力)。
为保证安全,在罐顶装有安全阀,故球罐设计压力为安全阀的启动压力，即：P=(1.05-1.1)P 汽=(1.05-1.1)×1.45=1.523~1.595MPa 取设计压力P=1.6MPa(三) 焊缝系数φ球罐采用X 坡口,双面对接焊,并进行100%的无损探伤,由[2]知φ=1.0 (四) 水压试验压力由[4]知水压试验压力为: T P =1.25P[][]tσσ 球壳材料为16MnDR ，初选板厚为36mm,由[3]表3查得[]σ=157MPa, []tσ=157MPa 则T P =1.25P ×157/157=1.25×1.6×1=2.06 MPa试验时水温不得低于5℃。
（五） 球罐的基本参数球罐盛装量为170吨／台。
液氨-20℃的密度为0.664吨／M 3，，40℃时0.58吨／M 3。
球罐所需容积（按40℃计）为：V=58.0170=293.1M 3已给盛装系数为0.5，即不得装满，故实际所需容积为：V=5.0170=340M 3，其小于400M 3，余容较大，足够用，相差17.6%，符合标准要求。
按公称容积4003设计，由[2]附录一P41查得球罐基本参数如表 一 1-1表——1-1球罐基本参数二．材料的选择按操作条件要求及各种材料的性能特点，分别选择如下。
（一）球壳钢板操作最低气温为-20℃。
按［2］，［3］要求，从表四选用16MnDR低温钢板.使用状态为正火.逐张进行超声波检查,按ZBJ740030—88Ⅲ级为合格,试验要求按［3］规定进行。
(二) 接管由［3］表5选16Mn,正火状态,其机械性能及要求应符合［3］表5、表6的要求。
(三) 锻件选16MnD(［3］表7)采用正火加回火或调质状态，要求及机械性能应符合［3］规定。
(表8)(四) 螺栓.螺母按［3］表10规定,螺栓选35,螺母选Q235 GB699其机械性能及要求应符合［3］规定。
表9,正火状态.(五) 支柱、拉杆材料. 见表2-2表2-2支柱、拉杆材料(六) 焊接材料焊条选用低氢型,要求应符合[3]的有关规定。
第二章 结构设计一、概述球罐结构设计主要包括:球壳设计、支柱设计、拉杆设计、人孔设计、备用孔设计、接管及补强设计、保温绝热设计及各种附件设计等。
其设计合理与否,直接关系到制造安装质量、成本及检修是否方便等。
二 球壳设计(一)分瓣法及各带片数的确定目前我国多用桔瓣式,其便于现场组对和手工施焊。
由直径的大小决定采用五环带桔瓣式。
球片宽不小于500mm 。
上、下极带用数量、型式相同 的球片各三块。
上、下温带各 16块；赤道带16块；故球片总数为:n=16×3＋2×3=54片 (二) 球瓣尺寸计算 按几何关系计算出成 型后球片的各部尺寸,以便下料.按[6］[7]公式计算。
符号说明:D ─球壳内径; n ─球壳分带总数;i n ─球壳分带序数(只考虑半球);(i=1为赤道带,i=2为温度带,i=3为极带);i α—各带球夹角(均为45°);i D ─球壳各带横截面弦口直径;m C ─球瓣各测量点的弦长; m ─球瓣各测量点的顺序号；i S ─各带测量点顺序号； i N ─第N 带的分块数;m A—球瓣各点对应弦长m C 的弧长; m B—对应mC '各点弧长; mC '—球瓣经向各点弦长;i R —各带球瓣弦口展开半径;T C —极板弦口弦长; T A—极板弦口弧长;yi C —各带球瓣对角线弦长;yi A—各带球瓣对角线弧长.各带球心夹角:︒====45321ααααi测量点:赤道带1m =1～6，温带2m =6～161、 各带横截面弦口直径的计算(1)赤道带弦口直径 ()∑•=ii D D αcos其中2)1(11ααα+-=∑i i n =(1-1)×45°＋245︒∴ co 1•=D D cos[(1-1)×45°＋245︒]=9200×cos22.5°=8499.69mm (2) 温带弦口直径(小端) ()∑•=22cosαD D =9200×cos[(2-1)×45°＋245︒）]=9200×cos67.5°=3520.69mm(3) 极带弦口直径 ()∑•=33cosαD D =Dcos[(3-1)×45°＋245︒]=9200×cos112.5°=3520.69mm2、 球片各带弧长计算(经向)由于各带球片的球心角相等,所以各带弧长也相等。
即321L L L ===︒360απD =︒︒⨯⨯36045920014.3=3612.83mm3、 球瓣测量点弦长Cm 的计算360cos[(1)]tanm ai D m C -=∑m —球瓣各测量点顺序号i N —第i 带分块数i S —各球瓣测量点顺序号总数将球瓣分成16个分点,赤道带1-6,温带6-16。
各点弦长计算值见表2-1。
4、 球瓣各测量点对应弦长m C 的弧长m A。
m A =)arcsin(180DcD m ⨯︒πmm A 41.1806)920083.1794arcsin(180920014.31=⨯︒⨯=其他各点弧长计算方法相同。
计算结果见表2-1。
5、 球片经向各测量点弦长mC '的计算 22)1sin[(m iimC D s m C -∑-='α83.17929200221145)11sin[(-︒-='C =0其他各测量点弦长的计算方法与上面的方法相同，各点处弦长数值计算结果见表2-1。
6、 对应弦长mC '各点弧长m B的计算 （1） 赤道带）DC D6161arcsin(360--'︒=Bπ 09200arcsin(360920014.31=⨯︒⨯=B ）⌒其他5个点求法与上面的方法相同，算得的各值见表2-1。
（2） 温带B B-'︒⨯=-- 6167167)arcsin(360920014.3DC71.35608.17759200621.4112arcsin(360920014.37=-︒⨯=B）其他9个点求法相同，算得的各值见表2-1。
7、 各带球瓣中每块的弦口弧长i A的计算Ai=ND iiπmm ND 91.16681669.849914.3111=⨯==A πmm ND 29.6911669.352014.3222=⨯==Aπmm N D 86.3686369.352014.3333=⨯==A π 8、 各带球瓣弦口展开半径i R 的计算]2)1tan[(2ααi i i i n R D+-=mm R 38.111055.22tan 29200]24545)11tan[(292001=︒⨯=︒+︒-⨯=mm R 38.19055.67tan 29200]24545)12tan[(292002=︒⨯=︒+︒-⨯=mm R 38.19055.112tan 29200]24545)13tan[(292003=︒⨯=︒+︒-⨯=9、 极带弦口弦长T C 的计算T C mm D i 69.3520245sin92002sin =︒⨯==α 10、 极带弦口弧长AT的计算ATmm D i83.361236045920014.3360=︒︒⨯⨯=︒=απ11、各带球瓣对角线弦长的算yiCN ︒+=-ii i i D D DyiC2360··)2(sin sin 2122α 当1=i 时，11D D i =-（1） 赤道带mm C D D y 64.38911623605.22162360·245sin69.8499sin 9200sin sin2222221221=⨯︒+︒=⨯︒+︒=（2） 温带mm C D D D y 85.367816236069.849969.3520245162360·245sin sin9200sin sin222212222=⨯︒⨯+︒=⨯︒+︒=(3) 极带mm C D D D y 43.46573236069.35205.222360·2sinsin 9200sin sin 222232233223=⨯︒⨯+︒=︒+=Nα12、 各带球瓣对角线弧长yi A的计算 yi A )arcsin(180DC Dyi ︒=π (1) 赤道带1y A )920046.3891arcsin 18014.392002︒⨯==4018.18mm (2) 温带2y A )920085.3678arcsin(18014.392002︒⨯==3784.7mm (3) 极带3y A )920043.4657arcsin(18014.392002︒⨯==4883.56mm 表2-1各分点m C 、m A 、mC '、m B的数值 (mm)分带 序号 Siim α∑-)1(m Cm AmC ' m B赤 道 带10° 1794.83 1806.41 0 0 2 4°30′ 1789.51 1800.99 707.95 354.33 3 9° 1773.56 1784.68 1411.71 708.65 4 13°30′ 1747.05 1757.72 2018.62 1063.77 5 18° 1710.10 1720.10 2793.41 1479.11 6 22°30′ 1662.85 1672.04 3462.70 1775.08 温带7 27° 1605.5 1672.78 4112.59 356.71 8 31°30′ 1538.36 1545.62 4739.31 714.32 9 36° 1461.69 1467.91 5338.94 1072.88 10 40°30′ 1375.89 1381.07 5903.73 1432.47 11 45° 1281.39 1285.57 6441.97 1793.13 12 49°30′ 1178.69 1181.94 6938.08 2154.89 13 54° 168.37 1070.79 7392.60 2517.75 14 58°30′ 951.05 952.75 7802.26 2881.66 15 63° 827.43 828.55 8164.04 3246.58 1667°30′689.29698.968475.173612.39三、球瓣坡口设计按GB12337中规定，选用不对称X 型坡口。