臥式儲(chǔ)罐課程設(shè)計(jì)

1、目 錄第一章 石腦油特性 1第二章 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） 5 5 6 83.6鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 8 9第四章 開孔補(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 11 11 11 124.3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 13 135.3圓筒軸向應(yīng)力計(jì)算及校核 14 14 14 155.4切向剪應(yīng)力的計(jì)算及校核 15 15）時(shí)，其最大剪

2、應(yīng)力 15 165.5圓筒周向應(yīng)力的計(jì)算和校核 16 16 16 17 175.6鞍座應(yīng)力計(jì)算及校核 17 17 185.7地震引起的地腳螺栓應(yīng)力 19 19 20 20參考文獻(xiàn) 21第一章 石腦油特性中文名稱： 石腦油（粗汽油）化學(xué)品英文名稱： 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、常壓下為無色透明或微黃色液體，有特殊氣味，不溶于水。密度在65

3、0-750kg/m3、。硫含量不大于0.08%，烷烴含量不超過60%，芳烴含量不超有12%，烯烴含量不大于1.0%。外觀與性狀： 無色或淺黃色液體。沸點(diǎn)(： 20160相對密度(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： 對環(huán)境有危害，對水體、土壤和大氣可造成污染。燃爆危險(xiǎn)： 本品易燃，具刺激性。危險(xiǎn)特性： 其蒸汽與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化

4、劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)。其蒸汽比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)著火回燃。應(yīng)急處理：迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(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收。大量泄漏：構(gòu)筑圍堤或挖坑收容。用泡沫覆蓋，降低蒸汽災(zāi)害。用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運(yùn)至廢物處理場所處置。第二章 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)名稱及特性（無毒，易燃）：石腦油5、全容積：96、設(shè)計(jì)壓力：設(shè)計(jì)壓力

5、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、公稱直徑：根據(jù)筒體全容積，粗定筒體公稱直徑為1600mm。9、主要元件材料的選擇：根據(jù)GB150-19981表4-1，選用筒體材料為16MnR（鋼材標(biāo)準(zhǔn)為GB6654）。根據(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采用全焊透結(jié)構(gòu)，需要對該儲(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GB150-1998中表4-1，可得：疲勞極限強(qiáng)度，屈服極限

6、強(qiáng)度，下的許用應(yīng)力為，利用中徑公式 （3-1）。查3中表7-5知，對于有輕微腐蝕的介質(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，得公稱直徑選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，長短軸比值為2，根據(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)由封頭長短軸之比為2，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 封頭尺寸表公稱直徑DN mm總深度H mm內(nèi)表面積A 容積質(zhì)量Kg16004252.

7、90070.5864133.4圖3-1 橢圓形封頭3.4人孔的選擇根據(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公稱壓力PN MPa1.062028螺柱數(shù)量20公稱直徑DN500250A365螺母數(shù)量40103B175螺柱尺寸db28L250總質(zhì)量kg1533.5接管、法蘭、墊片和螺栓（柱）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、安全閥口、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

8、PN帶頸對焊鋼制管法蘭，選取各管口公稱直徑，查得各法蘭的尺寸。將查得的各參數(shù)整理如表3-3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公稱直徑內(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安全閥口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，代號為L3。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。名稱公稱直徑DN鋼管外徑法蘭焊端外徑法蘭

9、外徑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安全閥口8089B200160188M16201053.2106504

10、.0排空口5057B165125184M1618742.985452.5表3-3 各管口法蘭尺寸表表3-5 螺栓及墊片名稱緊固件用平墊圈 mm公稱直徑螺紋螺柱長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安全閥口80M169217303排空口50M1690173033.6鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該臥式容器采用雙鞍式支座，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：單個(gè)封頭的質(zhì)量，充液質(zhì)量：，水壓試

11、驗(yàn)充滿水，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1870增加100mm增加的高度Kg12根據(jù)2中規(guī)定，應(yīng)盡量使支座中心到封頭切線的距離A小于等于，當(dāng)無法滿足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

12、裝位置第四章 開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)根據(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)方法判別人孔開孔直徑為 故可采用等面積法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算接管材料選用16MnR，其許用應(yīng)力根據(jù)GB150-1998中式8-1： （4-1）式中：殼體開孔處的計(jì)算厚度接管的有效厚度強(qiáng)度削弱系數(shù)所以4.2有效補(bǔ)強(qiáng)范圍按1中式8-7，得： （4-2）根據(jù)1中式8-8，得：根據(jù)1中式8-9，得：4.3有效補(bǔ)強(qiáng)面積根據(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)面積因?yàn)?，所以開孔需另行補(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

13、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根據(jù)2中式7-2，得：根據(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)算及校核根據(jù)2中式7-4至式7-7計(jì)算最高點(diǎn)處： （5-1）最低點(diǎn)處： （5-2）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）查圖4-810得，,則滿足條件5.4切向剪應(yīng)力的計(jì)算及校核根據(jù)2

14、中式7-9計(jì)算，查2中表7-2，得： （5-4）時(shí)，其最大剪應(yīng)力根據(jù)2中式7-10，計(jì)算得： （5-5）圓筒的切向剪應(yīng)力不應(yīng)超過設(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)滿足而故圓筒滿足強(qiáng)度要求。根據(jù)2中式7-12 （5-6）則 （5-7）故封頭滿足強(qiáng)度要求5.5圓筒周向應(yīng)力的計(jì)算和校核根據(jù)鞍座尺寸表知：即，所以此鞍座墊片作為加強(qiáng)用的鞍座。根據(jù)2中式718 其中（容器焊在支座上） （5-8）查2中表7-3知， 則由于 根據(jù)2中式720:由于 查2中表7-3知，則 （5-9）由于，根據(jù)2中式722故圓筒周向應(yīng)力強(qiáng)度滿足要求。5.6鞍座應(yīng)力計(jì)算及校核根據(jù)2中表77鞍座包角，查2中表

15、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)度滿足要求。根據(jù)2中表76，取則 ，鋼底板對水泥基礎(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 則根據(jù)2中式732進(jìn)行校核即滿足強(qiáng)度要求。5.7地震引起的地腳螺栓應(yīng)力根據(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。根據(jù)2中式7-35計(jì)算 （5-11）其中為承受剪應(yīng)力的地腳螺栓個(gè)數(shù)，；則 由于 故符合強(qiáng)度要求。參考文獻(xiàn)1 GB150-1998,鋼制壓力容器