臥式儲(chǔ)罐課程設(shè)計(jì)

1、目 錄第一章 石腦油特性1其次章 設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇2第三章 容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33.1圓筒厚度的設(shè)計(jì)33.2封頭厚度的計(jì)算33.3筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33.4人孔的選擇43.5接管，法蘭，墊片和螺栓（柱）53.5.1接管和法蘭53.5.2墊片63.5.3螺栓（螺柱）的選擇83.6鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83.6.1鞍座選型83.6.2鞍座的安裝位置9第四章 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)114.1補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別114.2有效補(bǔ)強(qiáng)范圍114.2.1有效寬度B114.2.2外側(cè)有效高度114.2.3內(nèi)側(cè)有效高度124.3有效補(bǔ)強(qiáng)面積124.4補(bǔ)強(qiáng)面積12第五章 強(qiáng)度計(jì)算135.1水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核135.2圓筒軸向彎矩計(jì)算13

2、5.2.1圓筒中間截面上的軸向彎矩135.2.2鞍座平面上的軸向彎矩135.3圓筒軸向應(yīng)力計(jì)算及校核145.3.1圓筒中間截面上由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力145.3.2由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力計(jì)算及校核145.3.3圓筒軸向應(yīng)力校核155.4切向剪應(yīng)力的計(jì)算及校核155.4.1圓筒切向剪應(yīng)力的計(jì)算155.4.2圓筒被封頭加強(qiáng)（）時(shí)，其最大剪應(yīng)力155.4.3切向剪應(yīng)力的校核165.5圓筒周向應(yīng)力的計(jì)算和校核165.5.1在橫截面的最低點(diǎn)處：165.5.2在鞍座邊角處165.5.3鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應(yīng)力175.5.4周向應(yīng)力校核175.6鞍座應(yīng)力計(jì)算及校核175.6.1腹板水平

3、分力及強(qiáng)度校核175.6.2鞍座壓縮應(yīng)力及強(qiáng)度校核185.7地震引起的地腳螺栓應(yīng)力195.7.1傾覆力矩計(jì)算195.7.2由傾覆力矩引起的地腳螺栓拉應(yīng)力205.7.3由地震引起的地腳螺栓剪應(yīng)力20參考文獻(xiàn)21 歡迎下載第一章 石腦油特性中文名稱(chēng)： 石腦油（粗汽油）化學(xué)品英文名稱(chēng)： Naphtha石腦油（petroleum naphtha ligroin）：一般含烷烴55.4%、單環(huán)烷烴30.3%、雙環(huán)烷烴2.4%、烷基苯11.7%、苯0.1%。平均分子量為114，密度為0.76g/cm3，爆炸極限1.2%6.0%。主要成分： 主要為烷烴的C4C6成份。石腦油在常溫、常壓下為無(wú)色透亮或微黃色液體

4、，有特殊氣味，不溶于水。密度在650-750kg/m3、。硫含量不大于0.08%，烷烴含量不超過(guò)60%，芳烴含量不超有12%，烯烴含量不大于1.0%。外觀與性狀： 無(wú)色或淺黃色液體。沸點(diǎn)()： 20160相對(duì)密度(水=1)： 0.780.97閃點(diǎn)()： -2引燃溫度()： 350爆炸上限%(V/V)： 8.7爆炸下限%(V/V)： 1.1溶解性： 不溶于水，溶于多數(shù)有機(jī)溶劑。健康危害： 石腦油蒸汽可引起眼及上呼吸道刺激癥狀，如濃度過(guò)高，幾分鐘即可引起呼吸困難、紫紺等缺氧癥狀。環(huán)境危害： 對(duì)環(huán)境有危害，對(duì)水體、土壤和大氣可造成污染。燃爆危急： 本品易燃，具刺激性。危急特性： 其蒸汽與空氣可形成爆

5、炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑能發(fā)生猛烈反應(yīng)。其蒸汽比空氣重，能在較低處集中到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)著火回燃。應(yīng)急處理：快速撤離泄漏污染區(qū)人員至平安區(qū)，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防靜電工作服。盡可能切斷泄漏源。防止流入下水道、排洪溝等限制性空間。小量泄漏：用砂土、蛭石或其它惰性材料吸取。大量泄漏：構(gòu)筑圍堤或挖坑收容。用泡沫掩蓋，降低蒸汽災(zāi)難。用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車(chē)或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運(yùn)至廢物處理場(chǎng)所處置。其次章 設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇1、設(shè)計(jì)題目：臥式石腦油儲(chǔ)罐2、原始數(shù)據(jù)：工作壓力：0.83、操作溫度：204、介質(zhì)名稱(chēng)及特性（無(wú)毒，易燃

6、）：石腦油5、全容積：96、設(shè)計(jì)壓力：設(shè)計(jì)壓力取工作壓力的1.1倍，即7、設(shè)計(jì)溫度：設(shè)計(jì)溫度取為8、公稱(chēng)直徑：依據(jù)筒體全容積，粗定筒體公稱(chēng)直徑為1600mm。9、主要元件材料的選擇：依據(jù)GB150-19981表4-1，選用筒體材料為16MnR（鋼材標(biāo)準(zhǔn)為GB6654）。依據(jù)JB/T47312,鞍座選用材料為Q235-B，其許用應(yīng)力。地腳螺栓選用符合GB/T 700規(guī)定的Q235，Q235的許用應(yīng)力第三章 容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1圓筒厚度的設(shè)計(jì)由于該容器儲(chǔ)存介質(zhì)易燃，所以該容器的焊縫都要接受全焊透結(jié)構(gòu)，需要對(duì)該儲(chǔ)罐進(jìn)行100%探傷，所以取焊縫系數(shù)為。假設(shè)圓筒的厚度在616mm范圍內(nèi)，查GB150-1

7、998中表4-1，可得：疲憊極限強(qiáng)度，屈服極限強(qiáng)度，下的許用應(yīng)力為，利用中徑公式 （3-1）查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-19983表7-1知，鋼板厚度負(fù)偏差為0.25mm，而由1中3.5.5.1知，當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，且不超過(guò)名義厚度的6%時(shí)，負(fù)偏差可以忽視不計(jì)，故取。查3中表7-5知，對(duì)于有稍微腐蝕的介質(zhì)，腐蝕裕量。則筒體的名義厚度圓整后取為3.2封頭厚度的計(jì)算查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-20024中表1，得公稱(chēng)直徑選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，長(zhǎng)短軸比值為2，依據(jù)1中橢圓形封頭計(jì)算中式（7-1） (3-2)同上，取，則封頭的名義厚度為圓整后取為3.3筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由封頭長(zhǎng)短軸之比為2，

8、即，得查標(biāo)準(zhǔn)4中表B.1 EHA和B.2 EHA表橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積，質(zhì)量，見(jiàn)表3-1和圖3-1。取裝料系數(shù)為0.9，則即算得圓整后取為表3-1 封頭尺寸表公稱(chēng)直徑DN mm總深度H mm內(nèi)表面積A 容積質(zhì)量Kg16004252.90070.5864133.4圖3-1 橢圓形封頭3.4人孔的選擇依據(jù)HG/T 21517-20055，查表3-3，選用凹凸面的法蘭，其明細(xì)尺寸見(jiàn)表3-2： 表3-2 人孔尺寸表 單位：mm密封面型式凹凸面MFMD6702324公稱(chēng)壓力PN MPa1.062028螺柱數(shù)量20公稱(chēng)直徑DN500250A365螺母數(shù)量40103B175螺柱尺寸db28L250總質(zhì)量

9、kg153密封面型式 密封面（TG型）D6703924公稱(chēng)壓力PN MPa2.560044螺柱數(shù)量20公稱(chēng)直徑DN450320A365螺母數(shù)量40480×12214B175螺柱尺寸d450b28L250總質(zhì)量kg1533.5接管、法蘭、墊片和螺栓（柱）3.5.1接管和法蘭該石腦油儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置物料入口、物料出口、溫度計(jì)口、壓力表口、平安閥口、液面計(jì)口、排污口和人孔。初步確定各口方位如圖3-2：圖3-2 各管口方位查HG/T 20592-20096中表8.2 3-1 PN帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭，選取各管口公稱(chēng)直徑，查得各法蘭的尺寸。查6中附錄D中表D-3,得各法蘭的質(zhì)量。查6中表3.2.2，法

10、蘭的密封面均接受MFM（凹凸面密封）。將查得的各參數(shù)整理如表3-33.5.2墊片查HG/T 20609-20097，得各管口的墊片尺寸如表3-4：表3-4 墊片尺寸表管口名稱(chēng)公稱(chēng)直徑內(nèi)徑D1外徑D2進(jìn)料口80109.5142出料口80109.5142排污口80109.5142人孔500561624液位計(jì)口3261.582溫度計(jì)口2045.561壓力表口2045.561平安閥口80109.5142排空口5077.5107注：1：包覆金屬材料為純鋁板，標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 3880，代號(hào)為L(zhǎng)3。2：填充材料為有機(jī)非石棉纖維橡膠板。3：墊片厚度均為3mm。歡迎下載名稱(chēng)公稱(chēng)直徑DN鋼管外徑法蘭焊端外徑法蘭外

11、徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n（個(gè)）螺栓Th法蘭厚度C法蘭頸法蘭高度法蘭質(zhì)量NR進(jìn)料口8089B200160188M16201053.2106504.0出料口8089B200160188M16201053.2106504.0排污口8089B200160188M16201053.2106504.0人孔500液位計(jì)口3238B140100184M1618562.666422.0溫度計(jì)口2025B10575144M1218402.364401.0壓力表口2025B10575144M1218402.364401.0平安閥口8089B200160188M16201053.2106504.

12、0排空口5057B165125184M1618742.985452.5表3-3 各管口法蘭尺寸表3.5.3螺栓（螺柱）的選擇查HG/T 20613-20098中表5.0.7-11和附錄中表A.0.1,得螺柱的長(zhǎng)度和平墊圈尺寸如表3-5：表3-5 螺栓及墊片名稱(chēng)緊固件用平墊圈 mm公稱(chēng)直徑螺紋螺柱長(zhǎng)H進(jìn)料口80M169217303出料口80M169217303排污口80M169217303人孔500液位計(jì)口32M168517303溫度計(jì)口20M127513242.5壓力表口20M127513242.5平安閥口80M169217303排空口50M1690173033.6鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.6.1

13、鞍座選型該臥式容器接受雙鞍式支座，初步選用輕型鞍座，材料選用Q235-B。估算鞍座的負(fù)荷：儲(chǔ)罐總質(zhì)量 （3-3）筒體質(zhì)量：?jiǎn)蝹€(gè)封頭的質(zhì)量，充液質(zhì)量：，水壓試驗(yàn)布滿(mǎn)水，故取介質(zhì)密度為， 則附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為，其他接管總和為200kg，即綜上所述，則每個(gè)鞍座承受的質(zhì)量為，即為。查JB4712.1-20079表1，優(yōu)先選擇輕型支座。查9中表2，得出鞍座尺寸如表3-6：表3-6 鞍座尺寸表公稱(chēng)直徑DN1600腹板8墊板390允許載荷QkN275筋板2558鞍座高度h250170e70底板1120240螺栓間距9602008鞍座質(zhì)量Kg11612墊板弧長(zhǎng)1870增加100mm增加的高度Kg123.6.

14、2鞍座的安裝位置依據(jù)2中6.1.1規(guī)定，應(yīng)盡量使支座中心到封頭切線(xiàn)的距離A小于等于，當(dāng)無(wú)法滿(mǎn)足A小于等于時(shí)，A值不宜大于。為圓筒的平均內(nèi)徑。即取鞍座的安裝位置如圖3-3所示：圖3-3 鞍座安裝位置第四章 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)依據(jù)1中式8.3，知該儲(chǔ)罐中只有人孔需要補(bǔ)強(qiáng)。4.1補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別人孔開(kāi)孔直徑為 故可接受等面積法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算接管材料選用16MnR，其許用應(yīng)力依據(jù)GB150-1998中式8-1： （4-1）式中：殼體開(kāi)孔處的計(jì)算厚度接管的有效厚度強(qiáng)度減弱系數(shù)所以4.2有效補(bǔ)強(qiáng)范圍4.2.1有效寬度B按1中式8-7，得： （4-2）4.2.2外側(cè)有效高度依據(jù)1中式8-8，得：4.2.3內(nèi)側(cè)有效高

15、度依據(jù)1中式8-9，得：4.3有效補(bǔ)強(qiáng)面積依據(jù)1中式8-10 至式8-13，分別計(jì)算如下： （4-3）筒體多余面積接管多余面積焊縫金屬截面積，焊腳去6mm，則4.4補(bǔ)強(qiáng)面積由于，所以開(kāi)孔需另行補(bǔ)強(qiáng)另行補(bǔ)強(qiáng)面積為第五章 強(qiáng)度計(jì)算5.1水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核試驗(yàn)壓力圓筒的薄膜應(yīng)力為即，所以水壓試驗(yàn)合格5.2圓筒軸向彎矩計(jì)算圓筒的平均半徑為鞍座反力為5.2.1圓筒中間截面上的軸向彎矩依據(jù)2中式7-2，得：5.2.2鞍座平面上的軸向彎矩依據(jù)2中式7-3，得：圖5-1（a）筒體受剪力圖圖5-1（b）筒體受彎矩圖5.3圓筒軸向應(yīng)力計(jì)算及校核5.3.1圓筒中間截面上由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力依據(jù)2中式7-4至

16、式7-7計(jì)算最高點(diǎn)處： （5-1）最低點(diǎn)處： （5-2）5.3.2由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力計(jì)算及校核鞍座平面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力，按下式計(jì)算：a).當(dāng)圓筒在鞍座平面上或靠近鞍座處有加強(qiáng)圈或被封頭加強(qiáng)（即）時(shí)，軸向應(yīng)力位于橫截面最高點(diǎn)處.取鞍座包角，查表7-1（JB/T4731-2005）得，.則b).在橫截面最低點(diǎn)處的軸向應(yīng)力：5.3.3圓筒軸向應(yīng)力校核 （5-3）查圖4-810得，,則滿(mǎn)足條件5.4切向剪應(yīng)力的計(jì)算及校核5.4.1圓筒切向剪應(yīng)力的計(jì)算依據(jù)2中式7-9計(jì)算，查2中表7-2，得： （5-4）5.4.2圓筒被封頭加強(qiáng)（）時(shí)，其最大剪應(yīng)力依據(jù)2中式7-10，計(jì)算得

17、： （5-5）5.4.3切向剪應(yīng)力的校核圓筒的切向剪應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力的0.8倍，即。封頭的切向剪應(yīng)力，應(yīng)滿(mǎn)足而故圓筒滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。依據(jù)2中式7-12 （5-6）則 （5-7）故封頭滿(mǎn)足強(qiáng)度要求5.5圓筒周向應(yīng)力的計(jì)算和校核依據(jù)鞍座尺寸表知：即，所以此鞍座墊片作為加強(qiáng)用的鞍座。5.5.1在橫截面的最低點(diǎn)處：依據(jù)2中式718 其中（容器焊在支座上） （5-8）查2中表7-3知， 則5.5.2在鞍座邊角處由于 依據(jù)2中式720:由于 查2中表7-3知，則 （5-9）5.5.3鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應(yīng)力由于，依據(jù)2中式7225.5.4周向應(yīng)力校核依據(jù)2中式7.3.4.3故圓筒周向

18、應(yīng)力強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。5.6鞍座應(yīng)力計(jì)算及校核5.6.1腹板水平分力及強(qiáng)度校核依據(jù)2中表77鞍座包角，查2中表75得：。則墊板起加強(qiáng)作用，則：其中，則則查2中表51，得：，則由于，所以其強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。5.6.2鞍座壓縮應(yīng)力及強(qiáng)度校核依據(jù)2中表76，取則 ，鋼底板對(duì)水泥基礎(chǔ)的則 所以壓應(yīng)力應(yīng)按2中式729計(jì)算： （5-9）其中 ，筋板面積 腹板面積：形心：腹板與筋板組合截面斷面系數(shù)：代入公式得取 則依據(jù)2中式732進(jìn)行校核即滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。5.7地震引起的地腳螺栓應(yīng)力5.7.1傾覆力矩計(jì)算5.7.2由傾覆力矩引起的地腳螺栓拉應(yīng)力依據(jù)2中式7-34計(jì)算 （5-10）其中n為承受傾覆力矩的地腳螺栓個(gè)數(shù)，；為筒體軸線(xiàn)兩側(cè)的螺栓間距；為每個(gè)地腳螺栓的橫截面面積，；則取載荷系數(shù)，則由于，所以強(qiáng)度符合要求。5.7.3由地震引起的地腳螺栓剪應(yīng)力依據(jù)2中式7-35計(jì)算 （5-11）其中