壓力容器課程設(shè)計

1、郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計說明書課題名稱：壓力容器及過程設(shè)備課程設(shè)計學(xué)生學(xué)號：6202170123專業(yè)班級：學(xué)生姓名：涂程學(xué)生成績：指導(dǎo)教師：巨豆課題工作時間：2015/12/11至2015/12/25過程裝備與控制工程過程裝備設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計目的1、復(fù)習(xí)鞏固過程裝備設(shè)計中的理論內(nèi)容；2、掌握設(shè)備設(shè)計的步驟、方法。熟悉常用設(shè)備設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。二、設(shè)計題目及設(shè)計任書課程設(shè)計題目：(10)M3(1.65)Mpa,Dn(1800)mm液化石油氣儲罐設(shè)計每人一題，從表中依次選取。1、液化石油氣儲罐設(shè)計見臥罐參數(shù)表，每人一組數(shù)據(jù)2、設(shè)備簡圖見附件。3、設(shè)計內(nèi)容與要求(1)概述簡述儲罐的用途、特點、

2、使用范圍等主要設(shè)計內(nèi)容設(shè)計中的體會(2)工藝計算根據(jù)安裝地點的氣象記錄確定容器的操作溫度；根據(jù)操作溫度、介質(zhì)特性確定操作壓力；筒體、封頭及零部件的材料選擇;(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料選擇封頭與筒體的厚度計算封頭、法蘭、接管的選型和結(jié)構(gòu)尺寸擬定;根據(jù)容器的容積確定總體結(jié)構(gòu)尺寸。支座選型和結(jié)構(gòu)確定各工藝開孔的設(shè)置；各附件的選用；(4)容器強度的計算及校核水壓試驗應(yīng)力校核臥式容器的應(yīng)力校核開孔補強設(shè)計焊接接頭設(shè)計(5)設(shè)計圖紙總裝配圖一張A1一、課程設(shè)計的任務(wù)的基本要求：(1)概述簡述儲罐的用途、特點、使用范圍等；主要設(shè)計內(nèi)容；設(shè)計中的體會。(2)工藝計算根據(jù)安裝地點的氣象記錄確定容器的操作溫度；根據(jù)操作

3、溫度、介質(zhì)特性確定操作壓力；筒體、封頭及零部件的材料選擇。(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料選擇封頭與筒體的厚度計算；封頭、法蘭、接管的選型和結(jié)構(gòu)尺寸擬定；根據(jù)容器的容積確定總體結(jié)構(gòu)尺寸。支座選型和結(jié)構(gòu)確定；各工藝開孔的設(shè)置；各附件的選用。(4)容器強度的計算及校核水壓試驗應(yīng)力校核；臥式容器的應(yīng)力校核；開孔補強設(shè)計；焊接接頭設(shè)計。(5)設(shè)計圖紙總裝配圖一張A1指導(dǎo)教師簽字：二、進度安排：布置課程設(shè)計任務(wù)，查閱相關(guān)資料（1天）。完成儲罐總體結(jié)構(gòu)設(shè)計（1天）。完成儲罐的強度設(shè)計、強度校核；撰寫設(shè)計說明書（3天）完成塔設(shè)備總裝配圖的繪制（3天）提交設(shè)計說明書和圖紙，參加答辯（1天）。入應(yīng)收集資料及主要參考文獻：壓

4、力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程2010鄭津洋、董其伍、桑芝富.過程設(shè)備設(shè)計.化學(xué)工業(yè)出版社,2010四、課程設(shè)計摘要（中文）：臥式液化石油氣貯罐設(shè)計的特點：臥式液化石油氣貯罐也是一個儲存壓力容器，也應(yīng)按GB150鋼制壓力容器進行制造、試驗和驗收；并接受勞動部頒發(fā)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（簡稱容規(guī)）的監(jiān)督。液化石油氣貯罐，不論是臥式還是球罐都屬第三類壓力容器。貯罐主要有筒體、封頭、人孔、支座以及各種接管組成。貯罐上設(shè)有液相管、液相回液管、氣相管、排污管以及安全閥、壓力表、溫度計、液面計等。五、課程設(shè)計摘要（英文）：ptHorizontalLPGTankdesignfeatures:HorizontalL

5、PGstoragetankisapressurevessel,shouldGB150"steelpressurevessel"inthemanufacture,testingandacceptance;andaccetheMinistryofLaborissueda"pressurevesselsafetytechnicalsupervision"(hereinafterreferredtocontentregulation)supervision.Liquefiedpetroleumgastank,whetherhorizontalorbelongto

6、athirdtankpressurevessel.Tankmaincylinder,head,manholes,bearingsandvarioustakeovercomponents.Withaliquidtube,liquidreturntube,gaspipes,sewagepipesaswellasthesafetyvalve,pressuregauge,thermometer,levelgaugeonthetankandsoon六、成績評定:指導(dǎo)教師評語:指導(dǎo)教師簽字:2015年項目評價項目評價調(diào)查論證工作量、工作態(tài)度實踐能力分析、解決問題能力質(zhì)量創(chuàng)新得分七、答辯紀(jì)錄:答辯意見及答辯

7、成績答辯小組教師（簽字）：2015年月日總評成績：（教師評分X75%+答辯成績X25%）課程設(shè)計評審標(biāo)準(zhǔn)（指導(dǎo)教師用）評價內(nèi)容具體要求權(quán)重調(diào)查論證能獨立閱讀文獻和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題實施萬案；有收集、加工各種信息及獲得新知識的能力。0.1實踐能力能正確選擇研究（實驗）方法，獨立進行研究工作。如裝置安裝、調(diào)試、操作。0.2分析解決問題能力能運用所學(xué)知識和技能去發(fā)現(xiàn)和解決實際問題；能正確處理實驗數(shù)據(jù)；能對課題進行理論分析，得出有價值的結(jié)論。0.2工作量、工作態(tài)度按期圓滿完成規(guī)定任務(wù)，工作量飽滿，難度較大，工作努力，遵守紀(jì)律；工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實。0.2質(zhì)量綜述簡練完整，有見解；立論正確

8、，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實驗正確，分析處理科學(xué)；文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號今，編號齊全，書寫工整規(guī)范，圖表完備、整潔、止確；論文結(jié)果有應(yīng)用價值。0.2創(chuàng)新工作中啟創(chuàng)新思識；對前人工作后改造或獨特見解。0.1目錄摘要IAbstractII第一章緒論11.1 液化石油氣儲罐的用途與分類11.2 液化石油氣特點11.3 液化石油氣儲罐的設(shè)計特點2第二章工藝計算32.1 設(shè)計題目32.2 設(shè)計數(shù)據(jù)32.3 設(shè)計壓力、溫度42.4 主要元件材料的選擇4第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料選擇63.1 筒體與封頭的壁厚計算63.2 筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計73.3 鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計83.4 接管,法蘭，墊片和螺栓的選擇

9、103.5 人孔的選擇153.6 安全閥的設(shè)計15第四章設(shè)計強度的校核194.1 水壓試驗應(yīng)力校核194.2 筒體軸向彎矩計算204.3 筒體軸向應(yīng)力計算及校核204.4 筒體和封頭中的切應(yīng)力計算與校核214.5 筒體的周向應(yīng)力計算與校核224.6 鞍座應(yīng)力計算與校核23第五章開孔補強設(shè)計265.1 補強設(shè)計方法判別265.2 有效補強范圍275.3 有效補強面積275.4 補強面積28第六章儲罐的焊接設(shè)計296.1 焊接的基本要求296.2 焊接的工藝設(shè)計30設(shè)計總結(jié)32參考文獻33摘要液化石油氣貯罐是盛裝液化石油氣的常用設(shè)備，由于該氣體具有易燃易爆的特點，因此在設(shè)計這種貯罐時，要注意與一般

10、氣體貯罐的不同點，尤其是安全與防火，還要注意在制造、安裝等方面的特點。目前我國普遍采用常溫壓力貯罐，常溫貯罐一般有兩種形式：球形貯罐和圓筒形貯罐。球形貯罐和圓筒形貯罐相比：前者具有投資少，金屬耗量少，占地面積少等優(yōu)點，但加工制造及安裝復(fù)雜，焊接工作量大，故安裝費用較高。一般貯存總量大于500m3或單罐容積大于200m3時選用球形貯罐比較經(jīng)濟；而圓筒形貯罐具有加工制造安裝簡單，安裝費用少等優(yōu)點，但金屬耗量大占地面積大，所以在總貯量小于500m3,單罐容積小于100m3時選用臥式貯罐比較經(jīng)濟。圓筒形貯罐按安裝方式可分為臥式和立式兩種。在一般中、小型液化石油氣站內(nèi)大多選用臥式圓筒形貯罐，只有某些特殊

11、情況下（站內(nèi)地方受限制等）才選用立式。本文主要討論臥式圓筒形液化石油氣貯罐的設(shè)計。液化石油氣呈液態(tài)時的特點。（1）容積膨脹系數(shù)比汽油、煤油以及水等都大，約為水的16倍，因此，往槽車、貯罐以及鋼瓶充灌時要嚴(yán)格控制灌裝量，以確保安全；（2）容重約為水的一半。因為液化石油氣是由多種碳?xì)浠衔锝M成的，所以液化石油氣的液態(tài)比重即為各組成成份的平均比重，如在常溫20c時，液態(tài)丙烷的比重為0.50,液態(tài)丁烷的比重為0.560.58,因此，液化石油氣的液態(tài)比重大體可認(rèn)為在0.51左右，即為水的一半。臥式液化石油氣貯罐設(shè)計的特點：臥式液化石油氣貯罐也是一個儲存壓力容器，也應(yīng)按GB150鋼制壓力容器進行制造、試驗

12、和驗收；并接受勞動部頒發(fā)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（簡稱容規(guī)）的監(jiān)督。液化石油氣貯罐，不論是臥式還是球罐都屬第三類壓力容器。貯罐主要有筒體、封頭、人孔、支座以及各種接管組成。貯罐上設(shè)有液相管、液相回液管、氣相管、排污管以及安全閥、壓力表、溫度計、液面計等。關(guān)鍵詞：液化石油氣，壓力容器，臥式儲罐，設(shè)計AbstractLPGstoragetankscontainingliquefiedpetroleumgasiscommonlyusedequipment,sincethegashasexplosivecharacteristics,thereforethedesignofthistank,payat

13、tentiontothegastankandthegeneraldifference,especiallysecurityandfireprotectionAlsonotethatthecharacteristicsintermsofmanufacturing,installationandthelike.NowwidelyusedinChinanormalpressuretank,roomtemperaturestoragetanksaregenerallytwoforms:sphericaltankandcylindricaltank.Sphericaltankandcylindrical

14、tankcompared:theformerwithlessinvestment,lessmetalconsumption,smallfootprint,etc.,butthemanufacturingandinstallationofcomplexweldingheavyworkload,sothehigherinstallationcosts.Whenthechoiceisgenerallygreaterthanthetotalstoragetankvolumeisgreaterthan500or200singlesphericaltankmoreeconomical;andacylind

15、ricaltankwithamanufacturinginstallationissimple,lessinstallationcosts,etc.,butalargeareaoflargemetalconsumption,soTotalstorageislessthan500,asingletankvolumemoreeconomicalchoiceofhorizontaltankislessthan100.Cylindricaltankaccordingtotheinstallationcanbedividedintohorizontalandvertical.Ingeneral,them

16、ostuseofliquefiedpetroleumgasstationwithinsmallhorizontalcylindricaltank,onlyundercertainspecialcircumstances(restrictedlocalstation,etc.)waschosenvertical.ThisarticlefocusesonhorizontalcylindricalLPGtankdesign.LPGwascharacteristicofliquidwhen.(1)Thevolumeexpansioncoefficientthanthatofgasoline,keros

17、eneandwaterareallbig,about16timesthewater,therefore,towhentankers,tankandcylinderfillingtostrictlycontrolthefillingvolume,toensuresafety;(2)Bulkdensityisabouthalfwater.BecauseLPGiscomposedbyavarietyofhydrocarbons,sotheproportionofliquidLPGistheaverageproportionofeachcomponentingredients,suchasatroom

18、temperature20C,theproportionwas0.50liquidpropane,liquidbutane0.58specificgravityof0.56,therefore,theproportionofLPGliquidgenerallybelievedabout0.51,thatishalffullofwater.HorizontalLPGtankdesignfeatures.HorizontalLPGstoragetankisapressurevessel,alsoshouldGB150"steelpressurevessel"inthemanuf

19、acture,testingandacceptance;andaccepttheMinistryofLaborissued"PressureVesselSafetyTechnologySupervision"(referredtocontentregulation)supervision.Liquefiedpetroleumgastank,whetherhorizontalorbelongtoathirdtankpressurevessel.Tankmaincylinder,head,manholes,bearingsandvarioustakeovercomponents

20、.Withaliquidtube,liquidreturntube,gaspipes,sewagepipesaswellasthesafetyvalve,pressuregauge,thermometer,levelgaugeonthetank,etc.Keywords：Liquefiedpetroleumgas,pressurevessels,horizontaltankdesign第一章緒論1.1 液化石油氣儲罐的用途與分類液化石油氣儲罐有壓縮氣體或液化氣體儲罐等，液化石油氣儲罐按容器的容積變化與否可分為固定容積儲罐和活動容積儲罐兩類，大型固定容積液化石油氣儲罐制成球形，小型的則制成圓筒形

21、?；顒尤莘e儲罐又稱低壓儲氣罐，俗稱氣柜，其幾何容積可以改變，密閉嚴(yán)密，不致漏氣，并有平衡氣壓和調(diào)節(jié)供氣量的作用，壓力一般不超過60MPa目前我國普遍采用常溫壓力儲罐，常溫儲罐一般有兩種形式：球形儲罐和圓筒形儲罐。球形儲罐和圓筒形儲罐相比：前者具有投資少，金屬耗量少，占地面積少等優(yōu)點，但加工制造及安裝復(fù)雜，焊接工作量大，故安裝費用較高。一般貯存總量大于500立方米或單罐容積大于200立方米時選用球形儲罐比較經(jīng)濟；而圓筒形儲罐具有加工制造安裝簡單，安裝費用少等優(yōu)點，但金屬耗量大、占地面積大。圓筒形儲罐按安裝方式可分為臥式和立式兩種。在一般中、小型液化石油氣站內(nèi)大多選用臥式圓筒形儲罐，只有某些特殊情

22、況下（站內(nèi)地方受限制等）才選用立式。所以在總貯量小于500立方米，單罐容積小于100立方米時選用臥式儲罐比較經(jīng)濟。1.2 液化石油氣特點液化石油氣是無色氣體或黃棕色油狀液體有特殊臭味。液化石油氣是從石油的開采、裂解、煉制等生產(chǎn)過程中得到的石油尾氣副產(chǎn)品，通過一定程序，對石油尾氣加以回收利用，采取加壓的措施，使其變成液體，裝在受壓容器內(nèi)，液化氣的名稱即由此而來。它在氣瓶內(nèi)呈液態(tài)狀，一旦流出會汽化成比原體積大約二百五十倍的可燃?xì)怏w，并極易擴散，遇到明火就會燃燒或爆炸。氣態(tài)的液化石油比空氣重約1.5倍，該氣體的空氣混合物爆炸范圍是1.7%9.7%遇明火即發(fā)生爆炸。所以使用時一定要防止泄漏，不可麻痹大

23、意，以免造成危害。因此，往槽車、貯罐以及鋼瓶充灌時要嚴(yán)格控制灌裝量，以確保安全。因為液化石油氣是由多種碳?xì)浠衔锝M成的，所以液化石油氣的液態(tài)比重即為各組成成份的平均比重，如在常溫20c時，液態(tài)丙烷的比重為0.50,液態(tài)丁烷的比重為0.560.58,因此，液化石油氣的液態(tài)比重大體可認(rèn)為在0.51左右，即為水的一半。1.3 液化石油氣儲罐的設(shè)計特點臥式液化石油氣儲罐也是一個儲存壓力容器，也應(yīng)按GB-150鋼制壓力容器進行制造、試驗和驗收，并接受勞動部頒發(fā)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（簡稱容規(guī)）的監(jiān)督。液化石油氣儲罐，不論是臥式還是球罐都屬第三類壓力容器。儲罐主要有筒體、封頭、人孔、支座以及各種接管組成

24、。儲罐上設(shè)有液相管、液相回液管、氣相管、排污管以及安全閥、壓力表、溫度計、液面計等。第二章工藝計算2.1 設(shè)計題目16錯誤！未找到引用源。，0.79Mpa液化石油氣儲罐的設(shè)計2.2 設(shè)計數(shù)據(jù)表2-1設(shè)計數(shù)據(jù)廳P項目數(shù)值單位1名稱16錯誤！未找到引用源。液化石油氣儲罐2用途液化石油氣儲配站3最大工作壓力1.77Mpa4工作溫度505公稱直往1800mm6容積10in37裝量系數(shù)0.98工作介質(zhì)液化石油氣（易燃）9其他要求100%£損檢測2.3 設(shè)計壓力、溫度2.3.1 設(shè)計壓力取最大工作壓力的1.1倍，p=1.1父1.77=1.947Mpa2.3.2 工作溫度為50C,設(shè)計溫度取50C

25、2.4 主要元件材料的選擇2.4.1 筒體、封頭材料的選擇根據(jù)GB150.2-2010表2,選用筒體、封頭材料為低合金鋼Q345R（鋼材標(biāo)準(zhǔn)為GB713。Q345耐用范圍：用于介質(zhì)含有少量硫化物，具有一定腐蝕性，壁厚較大（之8mm）的壓力容器。表2-2石油化工設(shè)備的腐蝕裕腐蝕程度極輕微腐蝕輕微腐蝕重腐蝕腐蝕速率<0.050.050.13>0.130.25>0.25腐蝕裕量0-1>1-3>3-5至6通過表2-2,取腐蝕余量C2=2mm,鋼板負(fù)偏差錯誤！未找到引用源。0.30mm表2-3Q345R在16-36mmffi圍下的許用應(yīng)力Q345R在卜列溫度（C）下的許用應(yīng)

26、力（Mpa）<20100150200250185185153143130許用應(yīng)力：假設(shè)鋼板厚度在1636mmi問，查表2-3,得尸,二185Mpa,并查GB150得Q345K勺常溫屈服極限ReL=325Mpa。焊縫系數(shù)邛：根據(jù)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定，液化石油氣儲罐應(yīng)視為第三類壓力容器，筒體縱焊縫應(yīng)采用全焊透雙面焊縫，且100%£損探傷，所以4=1.0。2.4.2 鞍座材料的選擇根據(jù)JB/T4731,鞍座選用材料為Q235-B,其許用應(yīng)力Wsa=147Mpa2.4.3 地腳螺栓的材料選擇147Mpa。地腳螺栓選用符合GB/T700規(guī)定的Q235-B,Q235的許用應(yīng)力*bt

27、第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料選擇3.1 筒體與封頭的壁厚計算3.1.1 筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算壓力Pc：c查的液化石油氣的密度為580kg/m3,公稱直徑h=1800mm=1.8m則液柱靜壓力：P=P液gh=580x9.81x1,8=10241.64pa0p110241.64p-1947000=0.0052%<5%故液柱靜壓力可以忽略，pc=p=1.947Mpa。圓筒的厚度在1636mme圍內(nèi)，查GB150.2-2010固定式壓力容器第二部分中表4-1,可得：在設(shè)計溫度50錯誤！未找到引用源。下，屈服極限強度j=325Mpa,許用應(yīng)力仃r=185Mpa,利用中徑公式，計算厚度:pcD2Mt-p

28、c=9.522mm1.947180021851-1.947查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-HG20585-2010鋼制化工容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)表A-1知,鋼板厚度負(fù)偏差為0.30mm查表2-2?。轰摬牡母g裕量取02=2,則筒體的設(shè)計厚度:外=、.C2=9.5222=11.522mm按GB71301Vo.3mm則筒體的名義厚度：、；n一%C1=11.428,0.3=11.728mm考慮鋼板常用規(guī)格厚度，向上圓整可取筒體名義厚度6n=10mm筒體的有效厚度為：飛“n-G-C2=10-2-0.3=9.322mm3.1.2 封頭壁厚的設(shè)計查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表1，得公稱直徑DN=Di=

29、2000mm,選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，型號代號為EHA其形X犬系數(shù)K=1根據(jù)GB150.3-2010中橢圓形封頭計算中式5-1計算：=9.728mmKPCDi10.86918002'-2二t-0.5R-21851-0.51.947同上，取C2=2mm,錯誤！未找到引用源。則，封頭的設(shè)計厚度d=：C2=9.7282=11.728mm同上，取&=0.3mm,則封頭名義厚度為：、n_、dC1-6.7030.3-7.003mm考慮鋼板常用規(guī)格厚度，向上圓整可取筒體名義厚度6n=10mm封頭的有效厚度為：飛=、：n-G-C2=10-0.3-2=7.7mm封頭型記做：EHA1800M10-Q3

30、45RJB/T47463.2 筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.2.1 封頭的結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中EHAffi圓形封頭內(nèi)表面積、容積。如表3-1表3-1:EHAffi圓形封頭內(nèi)表面積、容積公稱直徑DN/mm總深度H/mm,2內(nèi)表面積A1m容積V封/m320005254.49301.1257Di/曰Di1800由i=2，得h=H=475=25mm2H-h44如下圖3.1圖3.1橢圓形封頭簡圖3.2.2 筒體的長度計算根據(jù)錯誤！未找到引用源。，充裝系數(shù)為0.9即可求得，10=二父1.822ML+2父0.8207,4計算得L=4.94m,取L=5m。3.3 鞍座選型和結(jié)構(gòu)

31、設(shè)計3.3.1 鞍座選型材料選用Q235-A0估算鞍座的負(fù)荷：該臥式容器米用雙鞍式支座儲罐總質(zhì)量m=m1+2m2+m3+m4,錯誤！未找到引用源。一一圓筒質(zhì)量:1=n(Di+6nL6n?s=3.14父(1800+10卜5000父10父7.85父10q=1269.89kg;圓筒容積V1為:,二2-93.142.93Vi=DiL102000500010=15.7m44總?cè)莘eV:V=V12V封=15.721.1257-17.9514m3錯誤！未找到引用源。一一單個封頭的質(zhì)量：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭EHAf圓形封頭質(zhì)量，可知，m2=345.3kg,錯誤！未找到引用源。一一充

32、液質(zhì)量：m3=V：0=17.95145800.9=5022.00kg錯誤！未找到引用源。一一附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為302kg，其他接管質(zhì)量總和估計為400kg；所以m4=702kg綜上所述：m=m1+2m2+m3+叫=2477.2+2x345.3+9370.6+702=13240.4kg則有：錯誤！未找到引用源。G=mg=132.40KN每個鞍座承受的重量為66.2KN。由此查JB4712.1-2007容器支座，選取輕型，焊制為A,包角為120,有墊板的鞍座。查JB4712.1-2007得鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表3-2:表3-2:鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸公稱直徑DN2000腹板聞10墊板b4430允許載荷Q/

33、kN300筋板l333010鞍座局度h250b2190e80底板1i1420b3260螺栓間距I21260bi220638螺孔/孔長D/l24/40412弧長2330重量kg1603.3.2 鞍座位置的確定因為當(dāng)外伸長度A=0.207L時，雙支座跨距中間截面的最大彎矩和支座截面處的彎矩絕對值相等，從而使上述兩截面上保持等強度，考慮到支座截面處除彎矩以外的其他載荷，面且支座截面處應(yīng)力較為復(fù)雜，故常取支座處圓筒的彎矩略小于跨距中間圓筒的彎矩，通常取尺寸A不超過0.2L值，為此中國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JB4731鋼制臥式容器規(guī)定夠0.2L=0.2(L+2h),A最大不超過0.25L.否則由于容器外伸端的作用將使

34、支座截面處的應(yīng)力過大。由標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭由Di=2,得h=H曳=525-a02=25mm2H-h44故A<0.2L2h=0.25000225=1010mm鞍座的安裝位置如圖此外，由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度，故封頭對于圓筒的抗彎鋼度具有局部的加強作用。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對支座處圓筒截面的加強作用。因此，JB4731還規(guī)定當(dāng)滿足A00.2L時，最好使AE0.5R/Ra=口十公1即，Ra二000十！0=1005mm2222A<0.5Ra=502.5mm,取A=500mm,綜上有：A=500mm(A為封頭切線至鞍座中心線的距離，L為兩封頭切線間的距離)。3.4 接管

35、，法蘭，墊片和螺栓的選擇3.4.1 接管和法蘭液化石油氣儲罐應(yīng)設(shè)置排污口，氣相平衡口，氣相口，出液口，進液口，人孔，液位計口，溫度計口，壓力表口，安全閥口，排空口。法蘭簡圖如圖3,3所示，接管和法蘭布置如圖3.4所示：h圖3.4儲罐各管口示意圖查HG/T20592-2009鋼制管法蘭中PN1C頸對焊鋼制管法蘭（除人孔法蘭外），選取各管口公稱直徑，查得各法蘭的尺寸、質(zhì)量，法蘭密封面均采用FM型式。表3-3:接管和法蘭尺寸名稱公稱直徑(DN)鋼管外徑法蘭焊端外徑(B)法蘭外徑(D)螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑(L)螺栓孔數(shù)量n(個)螺栓Th法蘭厚度(C)法蘭頸法蘭高度H法蘭質(zhì)量NSHiRa進氣口8

36、089200160188M16201053.2106504b人孔5005306706202620M24285627.1116129039.51c出氣口8089200160188M16201053.2106504d溫度計口202510575144M1218402.364401e壓力表口202510575144M1218402.364401f安全閥口100108220180188M16201313.6128524.5k1-2液位計口3238140100184M1618562.666422g排空口5057165125184M1618742.985452.5h排污口8089200160188M1620

37、1053.2106504m進液口8089200160188M16201053.2106504S出液口8089200160188M16201053.21065043.4.2 墊片查HG/T20592-20635鋼制管法蘭、墊片、緊固件凹凸面法蘭用MFM型墊片尺寸表4.0.2-3得：表3-4墊片尺寸表符號管口名稱公稱直往內(nèi)徑D1外徑D2a進氣口8089120b人孔500530575c出氣口8089120d溫度計口202750e壓力表口202750f安全閥口100115149k1-2液位計口324365g排空口506187h排污口8089120m進液口8089120S出液口8089120注：1:墊片

38、型式為石棉橡膠板。2:填充材料為有機非石棉纖維橡膠板。3:人孔法蘭墊片厚度為3mm其他法蘭墊片厚度為1.5mm3.4.3 螺栓（螺柱）的選擇查HG/T20592-20635鋼制管法蘭、墊片、緊固件，PN10帶頸對焊鋼制管法蘭螺柱的長度和平墊圈尺寸如表3-5:表3-5螺栓及墊片符號公稱直徑DN螺紋數(shù)量N（個）六角頭螺栓和螺柱Lsr質(zhì)量(kg)Lzr質(zhì)量(kg)a80M1686514990144b500M242090482125450c80M1686514990144d20M12455647560e20M16455647560f100M1686514990144k1-232M16460141851

39、36g50M1646014185136h80M1686514990144m80M1686514990144S80M16865149901443.5 人孔的選擇根據(jù)HG/T21518-2005,選用公稱壓力PN=4.0Mpa,公稱直徑Dn=500mMl勺回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔，密封面為凹凸面(MPM,接管為20號鋼，其明細(xì)尺寸見下表3-6:表3-6人孔尺寸表(單位：mm密封聞型式凹凸面D755bi52de30公稱壓力(Mpa)4.0Di670b257螺柱數(shù)量20公稱直徑500Hi280A430螺母數(shù)量40dw代530M14H2132螺柱尺寸M39X3X205d498b57總質(zhì)量kg3993.6

40、安全閥的設(shè)計3.6.1 安全閥最大泄放量的計算一般造成設(shè)備超壓的原因主要有三種：一是操作故障；二是火災(zāi)三是動力故障。根據(jù)資料，對于易燃液化氣體如液化石油氣，在發(fā)生火災(zāi)時，安全閥的泄放量最大。在火災(zāi)情況下，設(shè)備吸熱，液相迅速汽化，引起設(shè)備的壓力升高，這種情況下液相的汽化量即為安全閥的泄放量。泄放量決定于火災(zāi)時單位時間內(nèi)傳人設(shè)備的熱量和液體的氣化潛熱。一般情況下，液化石油氣儲罐不保溫，儲罐安全泄放量可按式計算：2.55105FAr°,82雙二-q式中：Ws液化石油氣儲罐的安全泄放量，kgh；q液相液化石油氣的蒸發(fā)潛熱，KJ/g；容器安裝在地面上查有關(guān)手冊得：液化石油氣的汽化潛熱q=427

41、.1(KJ/kg)(50C)F系數(shù)儲罐在地面上，取F=1A儲罐的受熱面積，m2o對橢圓形封頭的臥式儲罐，A=nDo（L+0.3Do）。以上計算Ar的公式中：D。為儲罐外徑;L為臥式儲罐的總長，從上面計算中可知L=5m,D0=Dj+26n=2000+2Ml0=2020mm=2.02m。2A=，D0L0.3D0）=£»2.0250.32.0235.56m=11163.5kg/h427.12.55105FA0822.55105135.560.823.6.2 安全閥噴嘴面積的計算液化石油氣儲罐安全閥起跳排放出的是氣體，其噴嘴面積可按一般氣體安全閥噴嘴面積通用公式計算，安全閥的排氣能

42、力決定于安全閥的噴嘴面積。即根據(jù)安全閥出口壓力（背壓）的大小不同，安全閥的排氣能力應(yīng)按臨界條件和亞臨界條件兩種狀況進行計算：kp0z2k/（k）臨界條件下也E:一，亞臨界條件下Pdk10Pd<k+1）式中：P0安全閥的出口側(cè)壓力（絕壓），Mpa;Ps安全閥的定壓，Mpa;Pd安全閥白排放壓力（絕壓），；取pd=pc=0.869Mpak絕熱系數(shù)，對于液化石油氣，k=1.15（2）k/（k4）=0.5744液化石油氣儲罐安全閥放空氣體一般排入火炬系統(tǒng)或直接高空排放，其出口側(cè)壓力（背壓）P0很小,即電<0.5744,因此安全閥的排氣能力可按臨界條件計算，即：WS=7.6102式中：Ws安

43、全閥的排放能力，kg/h;K安全閥的排放系數(shù)，與安全閥的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，應(yīng)根據(jù)試驗數(shù)據(jù)確定，無參考數(shù)據(jù)時，可按下述規(guī)定選取:對全啟式安全閥，K=0.60.7;對帶調(diào)節(jié)圈的微啟式安全閥，K=0.40.5;對不帶調(diào)節(jié)圈的微啟式安全閥，K=0.250.35;液化石油氣儲罐設(shè)置的安全閥，需要有較大的排氣能力，應(yīng)選用全啟式安全閥，取K=0.65;A安全閥的噴嘴面積，m2;C氣體的特性系數(shù)，僅與氣體的絕熱系數(shù)k有關(guān)，可按下式算：C=520.k(2)(k1)/(k，),k1對于液化石油氣，絕熱指數(shù)k定1.15,計算得C=332;Z安全閥進口處氣體的壓縮系數(shù)，液化石油氣的壓縮系數(shù)Z-0.7;T安全閥進口處介質(zhì)的

44、熱力學(xué)溫度M氣體的摩爾質(zhì)量，kg/kmol,查液化石油氣儲罐安全閥的工藝計算得：安全閥排放溫度T=323343K,取T=330k摩爾質(zhì)量M定50kg/kmol,從上面計算得：F=1,q=427.1kJ/kg,Ar=35.56m2,pd=pc=0.869Mpa。3.355106FAr0.82MCKpdqZT則安全閥的噴嘴面積為:2=1684.536mm23.355106118.7503320.650.869427.1,3300.7得出安全閥噴嘴面積為AI4do=46.3mm最后得出安全閥的內(nèi)徑：3.6.3 安全閥的選型查化工管路手冊上冊444頁，(九)安全閥，各種安全閥的產(chǎn)品名稱、型號、技術(shù)數(shù)據(jù)

45、，根據(jù)介質(zhì)為石油氣，發(fā)現(xiàn)無公稱壓力為2.5MPa勺安全閥，所以選用公稱壓力為4.0MPa勺安全閥,公稱直徑DN=100mm型號為A40Y-40A40Y-40I,其尺寸參數(shù)如下表：公稱通徑Dnmm主要外形尺寸（mm重量LL1Db,DnD,D1D2(D6bif1d1dgHZ1100170151921021181512231850588052050510865kg第四章設(shè)計強度的校核4.1水壓試驗應(yīng)力校核試驗壓力：pT-1.25p-1.250.869=1.08625MpapTDj、e1.0862520007.72、：e27.7=141.61Mpa0.90ReL=0.9M1.0M325=292.5Mp

46、a><rT,合格。圖4.1雙鞍座臥式儲罐載荷、支座反力、剪力及彎矩圖4.2筒體軸向彎矩計算1-工作時支座反力：FG2500mm,1=132.40=66.2kN,hi=H-h=525-252Ra=1005mm。圓筒中間處截面上的彎矩:M11+2(R2-h2)L214h：4A.3L.66200M50001十2(10052-5002)50002彳45001-3500014M5005000=4.47107N*mm支座處橫截面彎矩:M2=-FA1_L2AL4h1十空t3L=-662005001-d50010052-50021 -500025005000彳45001 -35000=1.1310

47、7N*mm4.3筒體軸向應(yīng)力計算及校核4.3.1圓筒中間橫截面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力:最高點處：CJPcRa_Mi2%-心e01005_4.47107227.73.14100527.7=T.83Mpa最低點處:=58.54MpaPcRaMi0.86910054.47107r=r2、e二R、e27.73.14100527.74.3.2壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力因鞍座平面上A<0.5Ra,即筒體被封頭加強，查壓力容器與過程裝備表5-1可得K1=1.0,K2=1.0。鞍座橫截面最高處點軸向應(yīng)力:PcRaM22飛Xi二R2、.0.8691005-1.1310727.71.03.14

48、100527.7=52.17Mpa鞍座橫截面最低點處軸向應(yīng)力:PcR.M22、eK2R、e01005-1.13107一27.71.03.14100527.7=-0.463Mpa4.3.3筒體軸向應(yīng)力校核因軸向許用臨界應(yīng)力由:0.094、eA=eRa0.0947.7=0.000721005根據(jù)圓筒材料查壓力容器與過程裝備圖4-9得：B=B0=100MpaLCr=min(L，B)=100Mpa,L1=min(0.8ReL,B°)=100Mpa仃2,仃3.=185Mpa,合格%，仃4<kCr=100Mpa,合格4.4筒體和封頭中的切應(yīng)力計算與校核4.4.1筒體的切應(yīng)力計算與校核因Am

49、Rs筒體僅被封頭加強，查壓力容器與過程裝備表5-2得0.880,K4=0.401其最大剪應(yīng)力位于靠近鞍座邊角處：L-2A0.880x66200r50002乂500RaeL+4hi/310057.7500045003=5.31Mpa圓筒卜=0.8射】=149.6Mpaat,故筒體切向剪應(yīng)力校核合格。4.4.2封頭的切應(yīng)力與校核由已知數(shù)據(jù)，可計算出封頭的切應(yīng)力:K4F0.40166200h=3.43MpaRa、e10057.7封頭的形狀系數(shù)為:K2十6D-2<2h；J1；=一£2十2000<2乂500)則由內(nèi)壓力引起的拉伸應(yīng)力:KPcD10.86920002卜】-pc-218

50、51-0.869=4.71Mpa因為1.25!二t-二h=1.25185-4.71=226.54Mpa_h則封頭切應(yīng)力校核合格。4.5筒體的周向應(yīng)力計算與校核查JB4731-2005T+ffl制壓力容器7.4鞍座設(shè)計得鞍座的有效寬度：b>8<Ra=253.61,則筒體的有效寬度b2=b+1.56M即7=220+1.56><%而電方=390mm,當(dāng)容器焊在支座上事，取k=0.1,查壓力容器與過程裝備表5-3得：K5=0.760,(=0.013.在橫截面最低點處:kK5F,eb20.10.76662007.7390=-1.68Mpa=4.96<8,eL5000而二Ra1005所以有:_F12K6FRa-6=一，一,24、eb2L、e66200120.013662001005247.739050007.72=-40.52Mpa應(yīng)力校核05cbl=185Mpa合格仃6<1.25b!=231.25Mpa合格4.6鞍座應(yīng)力計算與校核4.6.1 腹板水平應(yīng)力及強度校核由8=120可得K9=0.204,水平分力Fs=K9F=0.204m66200=13504.8N計算高度Hs=minRH=min(335,250)=250