容器设备设计计算

第1章 设计参数的选定

1.1设计题目

液化石油气储罐的设计

1.2设计数据

如下表1-1。

表1-1 设计数据

序号 项目 数值 单位

备注

1 名称 1003m 液化石油气储罐

2 用途 液化石油气储配站

3 最大工作压力 0.79 MPa

4 工作温度 50 ℃

5 公称直径 3400 mm

6 容积 100 m

7 单位容积充装量 0.42 t/3m 8 装量系数 0.9

9 工作介质 液化石油气（易燃） 10

其他要求

100%无损检测

1.3设计压力

设计压力取最大工作压力的1.1倍，即

M P a 88.08.01.11.10=⨯==P P （1-1）

1.4设计温度

工作温度为50℃， 设计温度取45+5=50℃。

1.5主要元件材料的选择

1.5.1筒体封头材料的选择

根据GB150-1998表4-1，选用筒体材料为低合金钢16MnR （钢材标准为GB6654）[]MPa 170=t

σ。16MnR 适用范围：用于介质含有少量硫化物，具有一定

腐蚀性,壁厚较大（≥8mm ）的压力容器。

1.5.2鞍座材料的选择

根据JB/T4731,鞍座选用材料为Q235-B ，其许用应力[]MPa 147=sa σ

1.5.3地脚螺栓的材料选择

地脚螺栓选用符合GB/T 700规定的Q235，Q235的许用应力[]MPa 147=bt σ

第2章 设备的结构设计

2.1圆筒厚度的设计

计算压力c P ： 液柱静压力:

Pa 1076.12.381.956041⨯=⨯⨯==gh p ρ （2-1）

%5%210869.01076.1641<=⨯⨯=p p , 故液柱静压力可以忽略，即869

.0c ==P P

该容器需100%探伤，所以取其焊接系数为 1.0φ=。

圆筒的厚度在6～16mm 范围内，查GB150-1998中表4-1可得：在设计温度70℃下，屈服极限强度MPa 345=s σ， 许用应力MPa 170][=t σ 利用中径公式， 计算厚度：

mm 7.8869

.01700.123400

869.0][2=-⨯⨯⨯=-=MPa P PD C t i σφδ

（2-2）

查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-1知，钢板厚度负偏差为0.25mm ，而有GB150-1998中3.5.5.1知，当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm ，且不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不计，故取10C =。

查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知,在无特殊腐蚀情况下，腐蚀裕量2C 不小于1mm 。本例取12=C 则筒体的设计厚度

mm 7.90.107.821=++=++=C C n δδ （2-3）

圆整后，取名义厚度mm 10=n δ 筒体的有效厚度

mm 911021=-=--=C C n δδθ （2-4）

2.2封头厚度的设计

查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1，得公称直径

mm 3400==i D DN 选用标准椭圆形封头,型号代号为EHA ，则 22=i

i

h D ，根据GB150-1998中椭圆形封头计算中式7-1计算：

mm

7.8869

.05.017000.123400

869.05.0][2=⨯-⨯⨯⨯=-=

MPa P D P c t i c σφδ （2-5）

同上，取mm 12=C ，01=C 。

封头的设计厚度mm 7.9mm 10mm 7.8=++=d δ

圆整后，取封头的名义厚度 mm 10=n δ，有效厚度

mm 911021=-=--=C C n δδθ （2-6）

封头型记做 EHA MnR 16223200-⨯ 4746T JB

2.3筒体和封头的结构设计

2.3.1 封头的结构尺寸

封头结构如图2-1

由

2)

(2=-h H D i

，得 图2-1 封头结构

mm 4043400

8904=-=-=i D H h （2-7）

查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.1 EHA 椭圆形封头内表面积、容积，如下表2-1：

表2-1 EHA 椭圆形封头内表面积、容积

公称直径DN/mm

总深度H /mm

内表面积A/2m

容积V

封

/3m

3400

890

12.9581

5.5080

2.3.2 筒体的长度计算

封V L D V 24

2i +⨯=

π

（2-8）

而充装系数为0.9

则：

封

V L D V i 24.902

+⨯=π （2-9） 即

5080.524.34

9.01002⨯+⨯⨯=L π

计算得025.11=L ，取m 11=L

2.4鞍座选型和结构设计

2.4.1 鞍座选型

该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用Q235-B 。 估算鞍座的负荷： 储罐总质量

43212m m m m m +++= （2-10）

1m ——筒体质量：kg 726.9218

1085.710102.314.3331=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=ρδπDL m 2m ——单个封头的质量：查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.2 EHA 椭圆形封头质量，可知，kg 3.15922=m ，3m ——充液质量：水液化石油气ρρ〈，故

kg

108366.110)5085.52104.34

(10001000323⨯=⨯+⨯⨯⨯==∙=π

ρV V m 水 （2-11）

4m ——附件质量：

人孔质量为302kg ，其他接管质量总和估为400kg ，即kg 7024=m 综上所述，kg 1094.123234321⨯=+++=m m m m m G=mg=1215.87kN,每个鞍座承受的重量为607.94kN

由此查JB4712.1-2007容器支座，选取轻型，焊制为BI,包角为120，有垫板的鞍座。查JB4712.1-2007表6得鞍座结构尺寸如下表2-2：

表2-2 鞍式支座结构尺寸

公称直径 DN 3400 腹板 2δ

12 垫板

b

730 允许载荷 Q/k N 835 筋板

390 4δ

12 鞍座高度 h

250 b

335 e

140

底板

2480 b

430 螺栓间距

2200 b

380 3δ

10 螺孔/孔长 D/l 28/60 δ

16

垫板 弧长

3950

鞍 座

Kg

559