氫氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)說明書

1、 昆明理工大學(xué)設(shè)計(jì)說明書目錄 前言···············································&

2、#183;·············31 方案確定···································

3、······················41.1選擇容器類型式··························&

4、#183;·····················41.1.1 壓力容器分類··························

5、·····················41.1.2、封頭形式的確定··························

6、3;·················51.2 材料的確定·······························

7、·····················62 設(shè)計(jì)計(jì)算····························

8、;·····························821 確定設(shè)計(jì)參數(shù)···················&

9、#183;·····························82.1.1 工作壓力、設(shè)計(jì)壓力、計(jì)算壓力················

10、3;·············82.1.2 設(shè)計(jì)溫度···································

11、;················92.1.3 厚度計(jì)算································

12、···················92.1.4設(shè)計(jì)溫度下的需用應(yīng)力····························&#

13、183;·········102.1.5 焊接接頭系數(shù)······································

14、········102.2 容器相關(guān)量的確定·······································

15、3;·····112.2.1 計(jì)算過程··········································

16、3;·······112.2.2 筒體尺寸確定········································&#

17、183;·····12 2.3 容器強(qiáng)度校核··········································&

18、#183;······13 2.4 確定各工藝接管的公稱通徑及位置·······························143 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)·······&

19、#183;················································1731 人孔

20、選擇·················································

21、3;··173.2人孔補(bǔ)強(qiáng)··············································&

22、#183;······173.3 支座的選擇及校核·········································

23、;···203.3.1支座的設(shè)計(jì)要求············································203

24、.3.2支座的選擇及校核··········································204 總結(jié)與體會(huì)····

25、83;·················································245

26、 謝辭·················································

27、83;··········256 參考文獻(xiàn)······································&

28、#183;·················26 前言 隨著我國石油化工業(yè)的迅速發(fā)展，國家對清潔環(huán)保型能源越發(fā)的重視?；I(yè)接觸的都是危險(xiǎn)品，因此對這些危險(xiǎn)品的控制相當(dāng)重要。以氫氣為例，它就是易燃物質(zhì)，儲(chǔ)存的時(shí)候也要確保安全。因此對于氫氣儲(chǔ)罐有一定的設(shè)計(jì)要求。氫氣密度低，比容大，只有高壓儲(chǔ)運(yùn)才能有效。氫氣性質(zhì)穩(wěn)定，不容易跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以氫氣的腐蝕性較小。但氫氣在點(diǎn)燃加熱等情況下易發(fā)生爆炸燃燒等現(xiàn)象，所以在儲(chǔ)運(yùn)的時(shí)候

29、要格外小心對環(huán)境條件的控制。本設(shè)計(jì)完成了6m3立式氫氣儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)，并對氫氣儲(chǔ)罐在設(shè)計(jì)、制造安裝、使用、維護(hù)與定期檢驗(yàn)提出了相應(yīng)的安全技術(shù)要求。設(shè)計(jì)的氫氣公稱直徑為1400mm，壁厚為6mm，對筒體與封頭做了水壓試驗(yàn)強(qiáng)度校核；對人孔的補(bǔ)強(qiáng)做了計(jì)算，計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度為 6mm ；選擇了支座類型為A2型耳式支座。本次設(shè)計(jì)各項(xiàng)參數(shù)均按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)決定，主要有GB150-98鋼制壓力容器，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，JB/T 4736-2002補(bǔ)強(qiáng)圈，HG 2059220614-97鋼制管法蘭、墊片、緊固件，JB/T 4725-1992耳式支座，HG 21520-1995垂直吊蓋帶頸平焊法蘭人孔等。本次設(shè)計(jì)

30、流程為：首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定為立式筒體儲(chǔ)罐；然后進(jìn)行材料選擇，為Q345R；再進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核與及零部件選型；最后進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算、安全閥的選型與校核。1 方案確定1.1選擇容器類型式1.1.1 壓力容器分類壓力容器的結(jié)構(gòu)式很多，相應(yīng)的分類方法也有很多種，為了便于壓力容器的設(shè)計(jì)與分析，常見的分類方法主要有如下兩種。 （1）、根據(jù)承載壓力方式分類：壓力容器分為內(nèi)壓容器和外壓容器兩類，當(dāng)壓力容器內(nèi)部介質(zhì)壓力大于外部壓力是稱為內(nèi)壓容器，反之稱為外壓容器。 內(nèi)壓容器按其設(shè)計(jì)壓力p的大小，又可分為四種。 低壓容器（代號(hào)L） 0.1MPAP<1.6MPA 中壓容器（代號(hào)M） 1.6MPAP&

31、lt;10MPA 高壓容器（代號(hào)H） 10MPAP<100MPA 超高壓容器（代號(hào)U） P100MPA 外壓容器中，當(dāng)容器的內(nèi)壓力小于一個(gè)絕對大氣壓（0.1MPA）時(shí)又稱為真空容器。 （2）、根據(jù)在生產(chǎn)過程中所起的的作用分類，壓力容器可分為四種： 反壓力容器主要用于完成介質(zhì)物理、化學(xué)反應(yīng)的壓力容器。如各種反應(yīng)器、反應(yīng)釜、合成塔和煤氣發(fā)生爐等。換熱壓力容器主要用于完成介質(zhì)熱量交換的壓力容器。如各種熱交換器、冷卻器、冷凝器和蒸發(fā)器等。分離壓力容器主要用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的壓力容器。如各種分離器、過濾器、洗滌塔和吸收塔等。儲(chǔ)存壓力容器主要是用于儲(chǔ)存、盛裝氣體、液體、液化

32、氣體等介質(zhì)壓力容器。如各種類型的儲(chǔ)罐、緩沖罐、烘缸和蒸鍋等。壓力容器形狀有圓筒形（容積大于等于5）和球形（容積大于等于50），其中筒形有立式和臥式。 本次設(shè)計(jì)中，儲(chǔ)存氫氣的壓力容器，由于氫氣內(nèi)壓大于外壓，由于設(shè)計(jì)壓力Pc=0.88MPA(Pc=1.1Pw)，所以為低壓容器，按照生產(chǎn)過程中所起的作用可選儲(chǔ)存壓力容器。對于外型，由于所需設(shè)計(jì)的容器體積過小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于50，球形壓力容器是多塊瓶裝焊接，在制造中焊接工藝要求嚴(yán)格，制造工藝復(fù)雜。所以選用筒形壓力容器。氫氣的密度比空氣大，會(huì)上升。因?yàn)槠恐械臍錃鈱ζ靠谟袎簭?qiáng)，直立放置時(shí)瓶口小于倒立放置時(shí)的瓶身。氫氣與接觸面積大的瓶身接觸后可能會(huì)使整個(gè)瓶子漂浮在

33、空中。而直立放置就不會(huì)，因?yàn)樗慕佑|面積小，有一定的壓強(qiáng)，所以選擇立式圓筒儲(chǔ)罐。（如圖1-1）。 球形圓筒 圓筒形筒體圖1-11.1.2、封頭形式的確定 封頭也是壓力容器的重要組成部分之一，常見的形狀有：凸形（包括半球形、橢球形、蝶形和球冠形）、錐形和平蓋。 （1）半球封頭：半球形封頭是半個(gè)球殼組成的，直徑不大和厚度較小時(shí)，半球形封頭通常采用整體沖壓成型；直徑較大（>2500mm）時(shí)，半球形封頭則采用先分瓣沖壓成型后拼裝焊接的方法制作。由于半球封頭的深度較大，故沖壓成型較橢圓形封頭和蝶形封頭困難，多用于大型高壓容器和壓力較高的儲(chǔ)罐上。 （2）橢球形封頭：是有半個(gè)橢球殼和高度為的短圓筒（常

34、稱為直邊段）組成。直邊段的作用是為了使封頭和筒體的連接環(huán)焊縫不出現(xiàn)在經(jīng)向曲面半徑突變處，以改善焊縫的受力情況，其高度一般為25mm或者40mm。由于封頭曲面深度比半球形封頭淺（半球形封頭：；標(biāo)注橢球形封頭：；），故沖壓成型較為方便，是目前中低壓容器中最常用的一種封頭形式。 （3）蝶式封頭 ：由三部分組成：第一部分是以的球面部分，第二部分是r10%且r的固定環(huán)殼部分，第三部分是高度為=25mm或者40mm 短圓筒。對于蝶形封頭，=0.9,r=0.17。由于蝶形封頭在相同直徑和深度的條件下的應(yīng)力分布不如橢球圓形封頭均勻，因此，僅在加工橢球形封頭有困難或者直徑較大、壓力較低的情況下才選用蝶形封頭。

35、（4）除了上面三種封頭之外，還有球冠形封頭（連接處的封頭和筒體上都存在著相當(dāng)大的不連續(xù)應(yīng)力，其應(yīng)力分布很不合理。一般只用于低壓和直徑不大的壓力容器上。）、錐形封頭（錐形封頭制作較為方便，但受壓稍大時(shí)，其大小端可能需要局部加強(qiáng)，其結(jié)構(gòu)就較為復(fù)雜了。就其強(qiáng)度而言，其與錐形封頭和半球形封頭、橢球形封頭等封頭相比較較差，但高于平蓋。）、平蓋（厚度要求最大，常用于常需要拆卸的入孔和手孔的蓋板、某些換熱設(shè)備的端蓋等地方）。從受力與制造方面分析來看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但缺點(diǎn)是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。平板封頭因直徑各厚

36、度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來年：球形封頭用材最少，比橢圓開封頭節(jié)約，平板封頭用材最多。因此，從強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。1.2 材料的確定壓力容器用鋼根據(jù)GB150壓力容器所引用的鋼材標(biāo)準(zhǔn)，主要為碳素鋼、低合金鋼和高合金鋼三大類。由于壓力容器作為過程工業(yè)生產(chǎn)中重要的過程設(shè)備，雖然在實(shí)際生產(chǎn)過程中的安全運(yùn)行與很多因素有關(guān)，但其中材料性能是最重要的因素之一，為了確保壓力容器的使用安全，壓力容器在制造技術(shù)要求上非常嚴(yán)格，其承壓元件應(yīng)采用壓力容器專用鋼板。這類鋼板要求質(zhì)地均勻，對硫，磷等有害元素的控制更加嚴(yán)格，且需要進(jìn)行某些力學(xué)性能方面特殊項(xiàng)目的

37、檢驗(yàn)。壓力容器專用鋼板有：Q245R,Q345R,Q370R,10MnMoNbR,13MnNiMoR,15CrMoR,14Cr1MoR,12Cr2Mo1R，12Cr1MoVR。純氫氣腐蝕性很小，可以考慮Q345R這種鋼種，Q345R是制造壓力容器專用的低合金高強(qiáng)度鋼板，具有良好的綜合力學(xué)性能、焊接性能、工藝性能及低溫沖擊韌性，其力學(xué)性能見表1-1。Q345R鋼板是目前我國用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼板，主要用于制造-20400的中低壓壓力容器，多層高壓容器及其承壓結(jié)構(gòu)件。所以在此選擇Q345R鋼板作為制造筒體和封頭材料。 表1-1 Q345R的力學(xué)性能及冷彎性能（摘自GB713）鋼板狀態(tài)

38、鋼板厚度（mm）Rm（Mpa）ReL（Mpa）A1%Akv（J）彎曲實(shí)驗(yàn)b=2a熱軋、控軋或正火3165106403452134d=2a1636500630325d=3a366049062031560100490620305201001504806102851502004706002652、設(shè)計(jì)計(jì)算21 確定設(shè)計(jì)參數(shù)21.1 工作壓力、設(shè)計(jì)壓力、計(jì)算壓力 （1）、工作壓力是指在正常情況，容器頂部可能達(dá)到的最高壓力（也稱為最高工作壓力）。 （2）、設(shè)計(jì)壓力P是指設(shè)定的壓力頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于最高工作壓力。按壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程1規(guī)定，裝有安全泄放裝

39、置的壓力容器，其設(shè)計(jì)壓力不低于安全閥的開啟壓力或者爆破片的爆破壓力；盛裝液化氣體無保冷設(shè)施的壓力容器，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不低于液化氣50時(shí)的飽和蒸汽壓力；對無實(shí)際組分?jǐn)?shù)據(jù)的混合液化石油氣壓容器，由其相關(guān)組分50的飽和蒸汽壓力確定設(shè)計(jì)壓力。各類內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)壓力的選取見表2-1 （3）、計(jì)算壓力=設(shè)計(jì)壓力P=1.1=0.88MPa2-1 內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)壓力的選取容器類型設(shè)計(jì)壓力無安全法泄放裝置不低于容器最高工作壓力裝有安全閥等于或稍大于安全閥開啟壓力開啟壓力（1.051.1）容器工作壓力裝有爆破片等于爆破片設(shè)計(jì)爆破壓力加上所選爆破片制造范圍上限出口管線上裝有安全閥不低于安全閥的開啟壓力加上流體從容器流至安

40、全閥的壓力降容器位于泵進(jìn)口側(cè)無安全閥去無安全泄放裝置時(shí)的設(shè)計(jì)壓力，且以0.1MPa外壓進(jìn)行校核2.1.2 設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度是指容器正常工作時(shí)，在相應(yīng)設(shè)計(jì)壓力下，設(shè)定的受壓元件的金屬溫度，其值不得小于元件可能達(dá)到的最高溫度，在此設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)溫度t=150。2.1.3 厚度計(jì)算 （1）、各種厚度的定義a、設(shè)計(jì)厚度 容器受壓元件滿足強(qiáng)度，剛度及穩(wěn)定性要求所需的厚度；b、設(shè)計(jì)厚度 計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和，即；=+c、名義厚度 設(shè)計(jì)后厚度加上剛才厚度負(fù)偏差后，向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，即圖樣上標(biāo)注的厚度；d、有效厚度 名義厚度減去厚度附加量，即=- （2）、厚度附加量厚度附加量C有鋼板或者鋼管的厚度

41、負(fù)偏差和腐蝕裕量兩部分組成，即C=+.按GB713鍋爐和壓力容器用鋼板2和GB3531低溫壓力容器用低合金鋼板3中指出，該設(shè)計(jì)用材Q345R的厚度負(fù)偏差=0.03mm。為了防止壓力容器受壓元件由于腐蝕、機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度削弱減薄，對與腐蝕介質(zhì)直接接觸的筒體、封頭接管等受壓元件，都應(yīng)該考慮腐蝕裕量，具體規(guī)定如下：a、 對有腐蝕裕量或磨損的元件，應(yīng)根據(jù)預(yù)期的容器設(shè)計(jì)使用年限和介質(zhì)對金屬材料的腐蝕速率（及磨蝕速率）確定腐蝕裕量；b、 容器各元件受到的腐蝕程度不同時(shí)，可采取不同的腐蝕裕量；c、 介質(zhì)為壓力縮空氣、水蒸氣或者水的碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金制容器、腐蝕裕量不小于1mm。本次設(shè)計(jì)中，介質(zhì)為氫氣，材料

42、為低合金鋼，此時(shí)可取=1.0mm。 （3）壓力容器的最小厚度 壓力容器設(shè)計(jì)中，對于壓力較低的容器，按強(qiáng)度計(jì)算公式得到的厚度很小，往往不能滿足制造、運(yùn)輸和安裝時(shí)的剛度要求，因此，對于殼體元件規(guī)定了加工成型后不包括腐蝕裕量的最小厚度。GB 150-2011壓力容器4中對壓力容器殼體的最小厚度的規(guī)定為： a.對碳素鋼、低合金鋼，不小于3mm； b.對于高合金鋼制容器，一般不小于2mm2.1.4設(shè)計(jì)溫度下的需用應(yīng)力 表示材料在t溫度下的許用應(yīng)力，其數(shù)值可查表得。在該設(shè)計(jì)中，假設(shè)罐體厚度范圍為316mm，可查的150下，=189MPa。2.1.5 焊接接頭系數(shù)大多數(shù)壓力容器采用焊接結(jié)構(gòu)，而焊接接頭又是容

43、器上強(qiáng)度比較薄弱的環(huán)節(jié)，較多事故發(fā)生都是由于焊接接頭金屬部分焊接熱影響的破裂引起的。由于焊接過程會(huì)使金屬組織成分發(fā)生變化，導(dǎo)致晶粒變粗，韌性下降，同時(shí)焊縫中可能存在夾渣、氣孔、和未熔透缺陷致使焊接接頭本身的強(qiáng)度消弱。因此，在強(qiáng)度計(jì)算中需要引入焊接接頭系數(shù)，表示焊接金屬與母材強(qiáng)度比值，反應(yīng)容器強(qiáng)度受消弱程度。根據(jù)受壓元件對接接頭的焊縫形式及無損檢測的長度比例確定，中國鋼制壓力容器的焊接接頭系數(shù)5可按2-2表選取.表2-2 鋼制壓力容器的焊接接頭系數(shù)焊接接頭形式焊接接頭系數(shù)（）全部無損檢測局部無損檢測雙面焊接接頭對接接頭和相當(dāng)于焊的全焊透對接接頭1.000.85單面焊接接頭（沿焊縫根部全長有緊貼基

44、本金屬的墊板）0.900.80 在此次設(shè)計(jì)中可采用雙面焊對接接頭，局部無損檢測=0.852.2 容器相關(guān)量的確定2.2.1 計(jì)算過程 已知設(shè)計(jì)的儲(chǔ)罐容積為6 （筒體體積計(jì)算公式） 容器的公稱直徑； 容器筒體長度。 （1）、厚度計(jì)算 設(shè)=1400mm，求得3900mm。 罐體采用圓筒形，材料為Q345R，圓筒的計(jì)算厚度5： 設(shè)計(jì)厚度 由于Q345R材料，鋼板厚度負(fù)偏差=0.30mm，所以根據(jù)鋼板規(guī)格可以選用名義厚度為=6mm（3mm6mm16mm）的鋼板。封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢球形封頭，其計(jì)算厚度5： （1500mm時(shí)，采用整塊沖壓成型，=1.0） 設(shè)計(jì)厚度，由于材料和筒體選擇一樣，=0.30mm。 所

45、以可以根據(jù)鋼板的規(guī)格選用名義厚度=6mm（3mm6mm16mm）的鋼板。 （2）、體積計(jì)算 由以上厚度計(jì)算 單個(gè)封頭的體積為6： 選擇公稱直徑后筒體的體積： =×1400×39006.00； +2 （3）、質(zhì)量計(jì)算 筒體質(zhì)量：（查詢得知） 查表6得知： 容器質(zhì)量為：2.2.2 筒體尺寸確定 由上述過程，分別計(jì)算公稱直徑7=1300mm,1400mm,1500mm,1600mm下的筒體長度、筒體厚度、封頭厚度、長徑比可得到2-3表：表2-3 方案選擇表方案113004500666.651.053.46214003900666.801.022.79315003400666.98

46、1.032.26416003000667.201.071.88 由于長徑比在2到3為宜，并根據(jù)質(zhì)量確定選型，由上表綜合重量、實(shí)際使用體積整體考慮，選擇方案2，公稱直徑為1400mm，比較合理。 綜上所述：最后所選的氫氣儲(chǔ)罐的公稱直徑為1400mm，筒體長度為3900mm，筒體厚度和封頭厚度都為6mm實(shí)際使用體積為6.8的立式圓筒形儲(chǔ)罐比較合適。2.3 容器強(qiáng)度校核 水壓校核公式5： 計(jì)算： （由鋼板許用應(yīng)力表8查得） 故，水壓試驗(yàn)時(shí)強(qiáng)度足夠。2.4 確定各工藝接管的公稱通徑及位置（1）、進(jìn)料管的選擇9容器接管一般采用無縫鋼管，所以進(jìn)料口接管材料可選用無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)。 結(jié)構(gòu)：接管伸進(jìn)設(shè)備內(nèi)切成45

47、°，可避免物料沿設(shè)備內(nèi)壁流動(dòng)，減少物料對壁的磨損與腐蝕。接管的壁厚除要考慮上述要求外，還需考慮焊接方法、焊接系數(shù)、加工條件、施焊位置等制造上的因素及運(yùn)輸、安裝中的剛性要求。一般情況下，管壁厚不宜小于殼體壁厚的一半，否則，應(yīng)采用厚壁管或整體鍛件，以保證接管與殼體相焊部分厚度的匹配。接管材料10可選Q345R。不需要另行補(bǔ)強(qiáng)的條件：當(dāng)殼體的開孔滿足下述全部要求時(shí)，可不另行補(bǔ)強(qiáng)。I、設(shè)計(jì)壓力；II、兩相鄰開孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔直徑之和；對于三個(gè)或三個(gè)以上的開孔，任意兩孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的2.5倍；III、接管外直徑；IV、接管厚度滿足表2-4的要求。由此，設(shè)計(jì)進(jìn)料接管的尺

48、寸為，鋼管的理論重量11為19.48kg/m。取接管伸出長度為150mm。 表2-4 接管最小厚度要求 單位：mm 注：鋼材料標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值時(shí)，接管與殼體的連接宜采用全焊透的結(jié)構(gòu)形式。 表中接管的腐蝕裕量為1mm，需要加大腐蝕裕量時(shí)，應(yīng)相應(yīng)增加厚度。？ 管法蘭的選擇：根據(jù)平焊法蘭12適用的壓力范圍較低，選擇突面板式平焊法蘭，標(biāo)記為：HG/T20592 法蘭 WN80（B）-9.7 RF 16Mn。根據(jù)鋼制管法蘭、墊片、緊固件選配表13選擇：墊片型式為石棉橡膠板墊片，密封面型式為突面，緊固件型式為螺栓雙頭螺柱全螺紋螺柱。進(jìn)出料接管滿足不另行補(bǔ)強(qiáng)的要求，所以不再另行補(bǔ)強(qiáng)。（2）、出料管的選擇9

49、 設(shè)計(jì)出料接管的尺寸10為，鋼管的理論重量11為19.48kg/m。取接管伸出長度為150mm。 管法蘭的選擇：根據(jù)平焊法蘭12適用的壓力范圍較低，選擇突面板式平焊法蘭，標(biāo)記為：HG/T20592 法蘭 WN80（B）-9.7 RF 16Mn。根據(jù)鋼制管法蘭、墊片、緊固件選配表13選擇：墊片型式為石棉橡膠板墊片，密封面型式為突面，緊固件型式為螺栓雙頭螺柱全螺紋螺柱。（3）、壓力表的選擇查化工工藝設(shè)計(jì)手冊10 表10-49氫氣壓力表YTQ-60HG/T20592 法蘭 WN25（B）-9.7 RF 16Mn（4）、安全閥的選擇10 安裝安全閥，其主要作用是保證壓力容器或管道的安全?？煽康卣＿\(yùn)行

50、。 安全閥是一種自動(dòng)閥門，它不借助任何外力而是利用介質(zhì)本身的壓力，通過閥瓣的開啟來排出額定數(shù)量的流動(dòng)，以防止設(shè)備內(nèi)的壓力超過允許值。當(dāng)壓力恢復(fù)正常后，閥門自動(dòng)關(guān)閉以阻止介質(zhì)繼續(xù)排出。 安全閥已廣泛地用于多種類型的壓力容器。安全閥的特點(diǎn)是：僅僅泄放出容器內(nèi)高于規(guī)定的壓力，一旦壓力達(dá)到或低于容器可允許的壓力時(shí)，閥瓣即自行閉合，容器仍能維持正常操作。 安全閥主要由密封機(jī)構(gòu)（閥座和閥瓣）和加載機(jī)構(gòu)組成。彈簧作為加載機(jī)構(gòu)緊壓在閥瓣上形成密封比壓力。該設(shè)計(jì)中，可在氫氣儲(chǔ)罐裝一安全閥。安全閥的公稱壓力由操作壓力決定，使用溫度范圍由操作溫度決定。安全閥公稱通徑DN取20mm。，材料為10，安全閥和接管連接的法

51、蘭選擇突面板式帶頸平焊管法蘭HG/T20592 法蘭 WN65（B）-9.7 RF 16Mn。與殼體連接的接管為無縫鋼管，尺寸為，鋼管的理論重量為19.48kg/m。（5）、溫度計(jì)的選擇化工工藝手冊10 表10-4電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì) WSSX-401HG/T20592 法蘭 WN15（B）-9.7 RF 16Mn.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31 人孔選擇14為便于檢查和清洗設(shè)備，一般在設(shè)備內(nèi)徑為900mm以上，應(yīng)至少開設(shè)1個(gè)人孔。此設(shè)計(jì)的內(nèi)徑為1400mm，所以該設(shè)計(jì)選擇開設(shè)一個(gè)人孔。直徑較小、壓力較高的內(nèi)壓設(shè)備，一般可選用DN450mm人孔。室外露天放置的設(shè)備，考慮清洗、檢修方便，一般可選用DN500mm

52、人孔。寒冷地區(qū)的常壓大型容器如有薄襯層，或有較大內(nèi)件需要經(jīng)常更換取出時(shí)，選用DN500、DN600人孔。本設(shè)計(jì)中，考慮到放置的環(huán)境和氫氣的性質(zhì)方面，選用DN450mm人孔。本設(shè)計(jì)綜合考慮選擇回轉(zhuǎn)蓋，回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭入孔（HG21518-2005），工程壓力PN1.0，公稱直徑DN450，凹凸面法蘭封頭（MFM）。表3-1 回轉(zhuǎn)蓋帶領(lǐng)對焊法蘭人孔標(biāo)準(zhǔn)尺寸公稱壓力公稱直徑dDbABL總質(zhì)量1.0MPa450480×661556523010328232834015025020124kg 人孔標(biāo)記為 MFM b-8.8 T.PMF 450-1 HG/T21517-2005,人孔的總質(zhì)量為：

53、124kg。3.2人孔補(bǔ)強(qiáng)為了滿足各種工藝和結(jié)構(gòu)上的要求，不可避免的要在容器的筒體或封頭上開孔，并安裝接管，開孔后，殼壁因?yàn)槌鋈チ艘徊糠纸饘俨牧希詴?huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，為了保證容器的安全運(yùn)行，對開孔必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右匝a(bǔ)強(qiáng)以降低峰值的應(yīng)力。本設(shè)計(jì)采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，因其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，使用經(jīng)驗(yàn)豐富。由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管，故不能直接選用補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計(jì)所選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑為，壁厚。由標(biāo)準(zhǔn)查得補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸為：外徑，內(nèi)徑。開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算5：（1）、對于受內(nèi)壓的圓筒、球殼和橢圓形、蝶形等封頭，開孔消弱所需最小補(bǔ)強(qiáng)截面面積 （3-2-1）開孔直徑，圓筒形等于接管內(nèi)直徑加倍厚度附加量（），本

54、次設(shè)計(jì)中 殼體開孔處按內(nèi)壓計(jì)算確定的厚度，按式接管的有效厚度，強(qiáng)度消弱系數(shù)，本次設(shè)計(jì)中取 將上面數(shù)據(jù)帶入3-2-1式，的最小補(bǔ)強(qiáng)面積 A=452.6×3.84=1737.98 （2）、有效補(bǔ)強(qiáng)范圍15 有效寬度B按式 （3-2-2）計(jì)算，取兩者中叫大值。 式中殼體開孔的名義厚度，； 接管的名義厚度，。 將數(shù)據(jù)帶入3-3-2式中，得： 取上式中最大值B=905.2mm為本設(shè)計(jì)中的有效寬度。 a.外伸接管有效補(bǔ)強(qiáng)高度 取式中較小值為外伸接管補(bǔ)強(qiáng)高度 b.內(nèi)伸接管有效補(bǔ)強(qiáng)高度 取式中較小值=0mm為內(nèi)伸接管有效補(bǔ)強(qiáng)高度。 b、補(bǔ)強(qiáng)面積計(jì)算 在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積。 (3-2-

55、3) 式中殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余截面積，其值為： 接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余截面積，其值為： 其中計(jì)算得： =2×52.11×（4.7-1.24）=360.60有效補(bǔ)強(qiáng)圈區(qū)內(nèi)焊縫金屬界面，其值為： 將上述數(shù)據(jù)一起代入式（3-2-3）中，計(jì)算得有效補(bǔ)強(qiáng)面積為： 因?yàn)?，則開孔需要補(bǔ)強(qiáng)，其補(bǔ)強(qiáng)面積為： 補(bǔ)強(qiáng)圈15厚度 圓整后取，補(bǔ)強(qiáng)材料與筒體材料相同，為Q345R。 補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)號(hào)和代號(hào)：DN450x4-D-Q345R JB/T 47363.3 支座的選取16支座用來支撐容器的重量、固定容器的位置并使容器在操作中保持穩(wěn)定。立式圓筒形容器的支座分為支承式支座、裙式、

56、腿式、耳式支座四類。由于立式支座承壓能力較好且對筒體產(chǎn)生的局部應(yīng)力較小，故根據(jù)文獻(xiàn)11設(shè)計(jì)中選用支承式支座。 由于在此設(shè)計(jì)中，貯罐體積較小且長徑比較小，由于是立式容器，故采用三個(gè)A型2號(hào)支承式支座。3.3.2支座的選擇及校核（1）支座的選擇儲(chǔ)罐的總質(zhì)量：式中：儲(chǔ)罐筒體的質(zhì)量； 兩個(gè)封頭的質(zhì)量； 所儲(chǔ)備的氫氣質(zhì)量； 附加質(zhì)量； 由表2-3可知筒體和封頭的總質(zhì)量為： 氫氣質(zhì)量 充氣質(zhì)量：，水壓試驗(yàn)充滿水，故取介質(zhì)密度為， 充液質(zhì)量為： 由開孔材料及型號(hào)，和一些外在因素，可取附加質(zhì)量 則有： 則每個(gè)支座的符合：由于每個(gè)支座承受約24.96kN負(fù)荷，根據(jù)文獻(xiàn)表 A型2號(hào)支座允許載荷Q=40kN。 故選用三個(gè)A型2號(hào)支座。 得到支撐式支座尺寸如下表3-2表3-2支承式支座尺寸公稱直徑DN140060墊板240允許載荷Q/KN40筋板18010支座高度h42014050底板17010螺栓間距24120 支座