卧式储罐说明书0903312-15

过程设备课程设计说明书回流卧式储罐设计学院机电工程学院专业过程装备与控制工程姓名刘锡波学号0903312-15指导教师朱振华李晶过程设备设计课程设计任务书一、设计题目：回流卧式储罐二、技术特性指标设计压力：0.83MPa 工作压力：0.45MPa设计温度：58℃操作温度：40℃安全阀开启压力：0.6MPa 液压实验（卧式）：0.99MPa气密性实验：0.79MPa 介质名称及特性（毒性，易燃）：、设备净重：923Kg 其中不锈钢中0.48Kg 充水后总重量：3423Kg 腐蚀裕量：2mm 焊缝系数：1全容积：8.5 装料系数：0.9三、设计内容1、回流罐的强度计算及校核2、选择合适的零部件材料3、焊接结构选择及设计4、安全阀和主要零部件的选型5、绘制装配图和主要零部件图四、设计说明书要求1、字数不少于5000字。

2、内容包括：设计参数的确定、结构分析、材料选择、强度计算及校核、焊接结构设计、标准零部件的选型、制造工艺及制造过程中的检验、设计体会、参考书目等。

3、设计说明书（封面自行设计，全班统一；计算机打印），要求有设计题目、班级、学生姓名、指导教师姓名、设计时间。

（全班统一）4、设计说明书用A4纸横订成册，封面和任务书在前。

目录过程设备设计课程设计任务书................................................................................................ I I 目录............................................................................................................................................ I I 第一章绪论. (1)1.1设计目的及意义 (1)1.2液化石油气储罐分类 (1)1.3 卧式储罐设计特点 (1)1.4 液化石油气特点 (1)1.5设计思想 (2)1.6设计特点 (2)1.7设计要求和参数选择 (2)第二章回流卧式储罐结构设计 (3)2.1材料及结构选择 (3)2.1.1材料选择 (3)2.1.2 结构选择与认证 (3)2.1.2.1 封头的选择 (3)2.1.2.2 人孔的选择 (3)2.1.2.3 法兰的选择 (3)2.1.2.4液面计的选择 (4)2.1.2.5 鞍座的选择 (4)2.2主要元件材料的确定 (5)2.3 圆筒厚度的设计 (5)2.4 封头厚度计算 (6)2.5 筒体与封头的结构设计 (6)第三章容器主元件的设计 (8)3.1人孔的选择 (8)3.2接管、法兰、垫片和螺栓（柱） (8)3.2.1接管 (9)3.2.2 法兰 (9)3.2.3垫片 (10)3.2.4螺栓（螺柱）的选择 (11)3.3鞍座选型和结构设计 (11)3.3.1鞍座选型 (11)3.3.2鞍座的安装位置 (12)第四章 开孔补强设计 (14)4.1补强设计方法判别 (14)4.2有效补强范围 (14)4.2.1有效宽度B (14)4.2.2外侧有效高度 (15)4.2.3内侧有效高度 (15)4.3有效补强面积 (15)4.4补强圈面积 (15)第五章 强度计算 (16)5.1水压试验应力校核 (16)5.2圆筒轴向弯矩计算 (16)5.2.1圆筒中间截面上的轴向弯矩 (16)5.2.2鞍座平面上的轴向弯矩 (16)5.3圆筒轴向应力计算及校核 (17)5.3.1圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的轴向应力 (17)5.3.2由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核 (18)5.3.3圆筒轴向应力校核 (18)5.4切向剪应力的计算及校核 (18)5.4.1圆筒切向剪应力的计算 (18)5.4.2圆筒被封头加强（2a R A ≤）时，其最大剪应力h τ (19)5.4.3切向剪应力的校核 (19)5.5圆筒周向应力的计算和校核 (19)5.5.1在横截面的最低点处： (20)5.5.2在鞍座边角处 (20)5.5.3鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力 (20)5.5.4周向应力校核 (20)第六章 焊接结构设计 (21)6.1焊接接头形式 (21)6.2坡口形式 (22)6.3压力容器焊接接头分类 (22)第七章 总结 (23)参考文献 (24)第一章绪论1.1设计目的及意义液化石油气作为一种化工基本原料和新型燃料，已愈来愈受到人们的重视。

由于该气体具有易燃易爆的特点, 因此在设计这种贮罐时, 要注意与一般气体贮罐的不同点, 尤其要注意安全, 还要注意在制造、安装等方面的特点。

贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。

贮罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。

所以对液化石油气的储罐要求也很严格。

1.2液化石油气储罐分类目前我国普遍采用常温压力贮罐,常温贮罐一般有两种形式: 球形贮罐和圆筒形贮罐。

球形贮罐和圆筒形贮罐相比:前者具有投资少,金属耗量少,占地面积少等优点,但加工制造及安装复杂,焊接工作量大,故安装费用较高。

一般贮存总量大于500m³时选用球形贮罐比较经济; 而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单,安装费用少等优点,但金属耗量大占地面积大,所以在总贮量小于500m³,单罐容积小于100m³时选用卧式贮罐比较经济。

圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。

在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形贮罐, 只有某些特殊情况下(站内地方受限制等) 才选用立式。

本文主要讨论卧式圆筒形液化石油气贮罐的设计。

1.3 卧式储罐设计特点卧式液化石油气贮罐是一个储存压力容器,也应按GB150《钢制压力容器》进行制造、试验和验收，并接受劳动部颁发《压力容器安全技术监察规程》(简称容规) 的监督。

液化石油气贮罐, 不论是卧式还是球罐都属第三类压力容器。

贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。

贮罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。

1.4 液化石油气特点液化石油气呈液态时的特点。

(1)容积膨胀系数比汽油、煤油以及水等都大, 约为水的16倍, 因此,往槽车、贮罐以及钢瓶充灌时要严格控制灌装量,以确保安全;(2)容重约为水的一半。

因为液化石油气是由多种碳氢化合物组成的,所以液化石油气的液态比重即为各组成成份的平均比重,如在常温20℃时,液态丙烷的比重为0.50,液态丁烷的 比重为0.56～ 0.58, 因此,液化石油气的液态比重大体可认为在0.51左右,即为水的一半。

1.5设计思想综合运用所学的机械基础课程知识，本着认真负责的态度，对储罐进行设计。

在设计过程中综合考虑了经济性，实用性，安全可靠性。

各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。

1.6设计特点容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。

常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。

本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。

各项设计参数都正确参考了行业使用标准、国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。

1.7设计要求和参数选择针对化工厂中常见的液化石油气储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，绘制总装配图和零件图，并编写设计说明书。

设计的原始数据见表 2-1。

2-1序号 项目 数值单位 1名称 回流卧式储罐2用途液化石油气储藏3设计压力0.83 M P a4设计温度 58℃5 全容积8.5M ³ 6 装料系数0.97 工作介质名称及特性 液化石油气：C 3、C 4 （毒性、易燃）第二章回流卧式储罐结构设计2.1材料及结构选择2.1.1材料选择液化石油气腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,但由于压力较大,可以考虑20R、16MnR 这两种钢种。

如果纯粹从技术角度看,建议选用20R类的低碳钢板, 16MnR钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济，且16MnR 机械加工性能、强度和塑性指标都比较号，所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。

2.1.2 结构选择与认证2.1.2.1 封头的选择从受力与制造方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式。

但缺点是深度大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成型,是目前中低压容器中应用较多的封头之一。

平板封头因直径各厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。

从钢材耗用量来年：球形封头用材最少，比椭圆开封头节约，平板封头用材最多。

因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。

2.1.2.2 人孔的选择压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。

人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。

一般人孔有两个手柄。

选用时应综合考虑公称压力、公称直径(人、手孔的公称压力与法兰的公称压力概念类似。

公称直径则指其简节的公称直径)、工作温度以及人、手孔的结构和材料等诸方面的因素。

人孔的类型很多，选择使用上有较大的灵活性，其尺寸大小及位置以设备内件安装和工人进出方便为原则。

通常可以根据操作需要,在这考虑到人孔盖直径较大较重, 可选择回转盖对焊法兰人孔。

2.1.2.3 法兰的选择法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。

缺点是不能快速拆卸、制造成本较高。

压力容器法兰分平焊法兰与对焊法兰。

平焊法兰又分为甲型与乙型两种。

甲型平焊法兰有PN0.25 MPa 0.6 MPa 1.0 MPa1.6 MPa，在较小范围内（DN300 mm ～2000 mm）适用温度范围为-20℃～300℃。

乙型平焊法兰用于PN0.25 MPa～1.6 MPa压力等级中较大的直径范围，适用的全部直径范围为DN300 mm ～3000 mm，适用温度范围为-20℃～350℃。

对焊法兰具有厚度更大的颈，进一步增大了刚性。

用于更高压力的范围（PN0.6 MPa～6.4MPa）适用温度范围为-20℃～45℃。

法兰设计优化原则：法兰设计应使各项应力分别接近材料许用应力值，即结构材料在各个方向的强度都得到较充分的发挥。

法兰设计时，须注意以下二点：管法兰、钢制管法兰、垫片、紧固件设计参照2009年颁布的《中华人民共和国化工行业标准》（HG20592～HG20635-2009）钢制管法兰、垫片、紧固件的规定。

2.1.2.4液面计的选择液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，大体上可分为四类，有玻璃板液面计、玻璃管液面计、浮子液面计和浮标液面计。