说明书样本（精编版）

1、?过程设备设计 ?课 程设 计 说 明书3设计题目： 10m 液化石油气储罐设计学校： xx 理工大学学院：化学化工学院专业：过程装备与控制工程班级： 0803姓名：陈浩学号： 2008002296指导教师：王凤斌时间：2011年12月22日.设计任务书课程设计题目：10m3 液化石油气储罐设计课程设计要求及原始数据资料 ：一、课程设计要求：1. 使用国家最新压力容器标准、标准进展设计，掌握典型过程设备设计的全过程。2. 广泛查询和综合分析各种文献资料，进展设计方法和设计方案的可行性研究和论证。3. 设计计算采用电算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。

2、4. 工程图纸要求计算机绘图5. 毕业设计全部工作由学生本人独立完成。二、原始数据：序项目数值单 位备注号设计条件表1名称液化石油气储罐2用途液化石油气储藏站.总结3最高工作压力mpa由介质温度确定4工作温度-20 485公称容积 v 10m36工作压力波动情况可不考虑7装量系数 ( v)0.908工作介质液化石油气 (丙烷)g9使用地点xx市，室外符号公称规格管口表连接法兰标准密封面用途或名称液位计口放气管 人孔平安阀口排污口 液相进口液相出口气相口压力表口课程设计主要内容：1. 设备工业设计2. 设备构造设计3. 设备强度计算4. 计算条件编制5. 绘制设备总装配图6. 编制设计说明书学生

3、应交出的设计文件论文 ：1. 设计说明书一份2. 总装配图一 x折合 a1 图纸一 x主要参考资料：1 国家质量计算监视局，gb150-1998?钢制压力容器 ?，中国标准， 19982 国家质量监视检验检疫总局，tsg r0004-2009?固定式压力容器平安计算监察规程?，20093 全国化工设备设计技术中心站，?化工设备图样技术要求?， 2000， ,11 4x 津洋、董其伍、桑芝富，?过程设备设计 ?，化学工业， 20105 黄振仁、魏新利， ?过程装备成套技术设计设计指南?，化学工业， 20036 国家医药管理局xx医药 xx，?化工工艺设计手册 ?，化学工业， 1996摘要随着我国

4、化工行业的蓬勃开展，各地建立了大量的液化气储藏站。对于存量3小于 500m 时，一般选用卧式圆筒形储罐。液化气储罐是储存易燃易爆介质，直接关系到人们生命财产平安的重要设备。因此属于设计、 制造要求高、 检验要求3严格的 iii 类压力容器。本次设计的10m 液化石油气储罐设计就为此种情况。液化石油气储罐是盛装液化石油气的常用设备，由于该介质具有易燃易爆的特点，因此在设计该储罐时， 要注意与一般气体储罐的不同点， 尤其要注意平安， 还要注意在制造、安装等方面的特点。目前我国普通采用常温压力储罐，常温储罐一般有两种形式：球形储罐和圆筒形储罐。球形储罐和圆筒形储罐相比：前者具有投资少，金属耗量少，占

5、地面积少等优点，但加工制造及安装复杂，焊接工作量大，故安装费用较高。一般储3存总量大于 500m 时选用球形储罐比拟经济；而圆筒形储罐具有加工制造简单，3安装费用少等优点， 但金属耗量大占地面积大， 所以在总储量小于500m 时选用卧式储罐比拟经济， 圆筒形储罐， 只有某些特殊情况下才选用立式。本文主要讨论卧式圆筒形液化石油气储罐设计。卧式液化石油气储罐设计的特点。卧式液化石油气储罐也是一种储存压力容器，也应按gb150?钢制压力容器 ?进展制造、试验和验收；并承受?固定式压力容器平安技术检查规程 ?的监视。液化石油气储罐，不管是卧式还是球罐都属于iii 类压力容器。储罐主要有筒体、封头、人孔

6、、支座以及各种接收组成。储罐上设有液相管、气相管、排污管以及平安阀、压力表表、液面计等。目录第 1 章工艺设计 - 7 -1.1 盛装液化气体的压·力容器设计存储量- 7 -1.2 设备的初步选型及轮廓尺寸- 7 -第 2 章机械设计 - 8 -2.1 构造设计 - 8 -2.1.1 设计条件 - 8 -2.1.2 构造设计 - 10 -2.2 强度计算 - 20 -2.2.1 容器的筒体和封头厚度设计- 20 -2.2.2 卧式容器应力校核- 22 -2.2.3 开孔补强计算 - 34 -参考文献.- 22过程设备设计包括工艺设计和机械设计两局部。第1章工艺设计工艺设计是根据设计任

7、务提供的原始数据和生产工艺要求，通过工艺计算确定；1.1 盛装液化气体的压力容器设计存储量w= v t式中， w储存量， t； 装量系数；v压力容器容积， m3；3t 设计温度下饱和液体密度，t/ m ；3其中=0.9；v=10m 根据任务书取得，工作介质为液化石油气，取3丙烷，工作温度为 -20c 的密度； t =0.57t/ m 见表一故 w=0.9×10×0.57=5.04t根据物料的物理及化学性质,按最危险工况设计， 取丙烯为液化石油气的主要成分表一 丙烯饱和蒸汽压及饱和液密度温度c-20204050饱和蒸汽压bar2.969.6515.8619.99饱和液密度kg

8、/升0.570.5150.4750.451.2 设备的初步选型及轮廓尺寸根据公式 v= d2l1-2h /4+2v vg=10m3v 10m3设 l1/d=3.7，那么 l1=5550mm v=d2l1-2h /4+2v 封查附录 8 钢制压力容器用封头表b.1 及设计指导书 p80 表 1 可得h=400，选取椭圆形封头，根据表1 以内径基准求出 h=25，3v 封=0.4860m23当 d=1500mm，v 计=3.14×1.5 ×5.5-2 ×25/4+2×0.4860=10.2978m >10满足要求第2章机械设计机械设计包括构造设计和强度

9、设计两局部。2.1 构造设计2.1.1 设计条件以构造设计表和管口表的形式列出表 2 设计条件表工作介质工程内容丙烯备注液化石油气工作压力mpa1.8999设计压力mpa2.0899工作温度c-2048设计温度c50公称容积3vgm10计算容积 v 计m310.3工作容积 v 工m39.22装量系数 v0.9介质密度 tt/ m30.57材质q345r热轧保温要求无其它要求无其中：工作介质：选择丙烯液化石油气设计压力：装有平安阀，设计压力为工作压力的1.051.1, p 设=p 工×1.1=1.8999×1.1=2.0889mpa23计算容积： v 计=3.14×

10、1.5 ×5.5-2 ×25/4+2×0.4860=10.3m3工作容积： v 工=0.9×10.3=9.22m保温要求： 容器内物料温度随季节温度变化，工作压力为相应温度下的饱和蒸汽压，此储罐为常温压力储存，此类储存不设保温层。表三管口表公称规格连接法兰标准密封面用途或名称pn4.0dn25hg/t 20594-2009m液位计pn4.0dn50hg/t 20594-2009fm放气管pn4.0dn500hg/t 20594-2009mfm人孔pn4.0dn50hg/t 20594-2009fm平安阀pn4.0dn80hg/t 20594-2009m液

11、相进口pn4.0dn50hg/t 20594-2009m液相出口pn4.0dn50hg/t 20594-2009m气相管pn4.0dn50hg/t 20594-2009m排污口pn4.0dn25hg/t 20594-2009fm压力表口2.1.2构造设计化工设备的构造设计包括设备承压壳体一般为筒体和封头及其零部件 设计。设备零部件包括支座、接收和法兰、人口和手孔、液面计、视镜等。我国 已经制定了化工设备通用零部件的系列标准，设计时可根据具体条件按照标准进展选用。a) 筒体和封头构造设计筒体直径一般由工艺条件决定，但要注意符合压力容器的公称直径标准。封头的公称直径必须与筒体的公称直径相一致，筒体

12、的内径再工艺计算中已经求出为 1500mm，长度为 5500mm。标准椭圆封头是中低压容器中经常采用的封头型式，其最新的标准为/t4746-2002。该标准规定了以内径为公称直径的标准椭圆形封头的直边高度只与公称直径有关：当dn 2000mm 时，直边高度为25mm；当 dn2000mm.时，直边高度为40mm。图 1封头封头参数：2取公称直径 dn=1500mm，总深度 h=400mm，内外表积 a=2.5568m，容积 v3封=0.4860m ,直边高度 h=25mm=b) 法兰设计法兰设计可根据法兰标准进展选型设计，也可按gb150 相关条款进展设计。法兰有压力容器法兰和管法兰，二者属一

13、样的标准体系。设计内容如下：（1） 根据设计压力、操作温度和法兰材料决定法兰的公称压力pn； 水压实验的压力pt=1.25×2.0899=2.61，因此选择高一级别的公称压力，因此 pn=4.02 ，162（2） 根据公称直径dn、公称压力pn 及介质特性决定法兰类型及密封面型式，法兰选带颈对焊法兰标准hg20954 3 ，1114图 2带颈对焊钢制凹凸面法兰.总结公称通径 dn钢管外径法兰外径螺栓孔中心连接尺寸螺栓孔螺栓孔数法兰螺纹厚度 cn法兰颈sh1r法兰法兰理论高度 h重量kg表四 pn4.0 mpa带颈对焊法兰钢制管法兰尺寸mm4， 52a1d圆直径k直径l量 nth253

14、211585144m1218502.664401.05057165125184m1620842.986483.08089200160188m20241423.2108585.0（3） 根据温度、压力及介质腐蚀性选择垫片材料合成纤维橡胶垫片的使用条件：p4.0mpat 的范围为 -40 0c -2900 c.总结所以选用合成纤维橡胶垫片垫片图 34，177td1 d2垫片尺寸表 62， 181公称通径 dn垫片内径 d1max垫片外径 d2垫片厚度 t 2534571.55061871.580891201.55005305753（4） 选择与法兰材料、 垫片材料相匹配的螺柱和螺母材料，螺柱与螺母

15、的材料为 30crmo3， 239c) 人孔、手孔、视镜、液面计构造设计（1） ） 人孔和手孔压力容器设人孔是为了检查设备内部空间以及装拆设备的内部零部件。人孔大小的设置原那么是方便人的进出。因此人孔的公称直径规定为400600mm， 可根据容器直径及所处地区的冷暖程度来选择。人孔选回转带颈对焊法兰人孔件号表七回转盖带颈对焊法兰人孔明细表标准号名称数量3，12材料1筒节116mnr2hg 20613等长双头螺柱见尺寸表8.8 级3hg 20613螺母见尺寸表8 级4hg 20595法兰116mn5hg20606垫片1非金属平垫6hg20601法兰盖116mnr7把手1q235a·f8

16、轴销1q235a·f9gb/t 91销2q21510gb/t 95垫片2100hv11盖轴耳 11q235a·f12法兰轴耳 11q235a·f13法兰轴耳 21q235a·f14盖轴耳 21q235a·f回转盖带颈对焊法兰人孔尺寸表表8 3，14密封pnmpa式凹凸面2.5450480×1245667060025012142b1b2abld0螺柱螺母螺柱总质mm mm mmmm mmmm面形dnmmdw×smm dmmdmmd1mmh1mmh2mmbmm数量尺寸量4146375175250242040m33×2&

17、#215;165kg245图 4回转盖带颈对焊法兰人孔（2） ） 视镜视镜用来观察设备内部物料的工作情况。用凸缘构成的视镜称为不带颈视镜，其构造简单不易粘料，有比拟宽的视察范围，应优先选用。（3） ） 液面计液面计的选择磁性液位计的适用范围：pn=1.616mpa， -40o c 300oc，液体密度大于0.45g/cm3 ，粘度小于 150mpa.s，标准选用 hg/t 21584， 磁性液位计的测量范围l=3506000mm,常用规格有：500,800,1100,1400,1700,2000,2500, 3500,4000,4500,5000,6000mm - 材质:0cr18ni9304

18、、00cr19ni10304l、0cr18ni10ti321； - 报警器代号：上限位报警器a，下限位报警器b，上下限位报警器c，无报警器不标。应选用hg/t 21584 uz2.5m-1260-0.56 af321标记例如： hg/t 21584-95 uz - - - - 公称压力， mpa;- 密封面型式：凸面m; - 中心距 l 的值， mm;3- 介质密度， g/cm ;- 构造型式：普通a,带夹套 b;- 显示方式：翻板f，跟踪 h，远传 y；d) 支座构造设计支座构造设计按照/t47124725-92 容器支座进展设计223筒体的体积 v=/4×1400+12×

19、;2 ×6050- /4×1400 ×6050=0.322m筒体的质量 m=0.322×7850=2527.7kg封头质量根据 dn=1400 n=12得 m=2.2346×0.012×7850=245.58kg1，39设备的质量m=2527.7+2×245.58=3018.86kg液体的质量m=10.1×1000=10100 kg总质量 m=3018.86+10100=13118.86 kg g=mg=13118.86×10=131.2kn<160kn所以，选用轻型鞍式支座a 0.2l=0.2&#

20、215;6100=1220mm, 且最好 a0.5r=353mm所以 a 取 300mm表九支座尺寸表公称直径dn允许载荷qkn底板腹板筋板鞍座高度hl 1b 112l3b2b331400160200螺栓间距10001701082301402006垫板弧长b44el2鞍座质量kg164035087084080增加 100mm 高度增加的质量kg 9轻型鞍式支座图 5e) 焊接接头设计一般压力容器的设计中，都是按电弧焊的要求来进展焊接构造的设计， 并选用相应的焊接材料。因此，下面都是电弧焊及其焊接材料40（1）不带补强圈的平齐式接收焊接构造（2）带补强圈的平齐式接收焊接构造2.2 强度计算2.2

21、.1容器的筒体和封头厚度设计a)内压容器的计算厚度由 2-1 中径公式确定：2-1 （3）封头与筒体的 v 形坡口xx与 xx焊接表十焊接材料选择焊条型号7 ，40焊条牌号例如16mnr 与 16mnr q235-a 与 q235-a16mnr 与 q235-ae5015 e4303e4315j507 j422j427t-6假设材料的许用应力 =170 mpa当 =616mm时静液注压力 p=介 gh=560×10×1.4×10 =0.008mpa<5%×p 工=0.05×1.83=0.0915mpa，故静液注压力忽略不计计算压力 pc=

22、p 设=1.83mpa焊接接头系数 =1因为筒体为双面对接接头形式相当于双面对接焊的全焊透对接接头，采用100%无损检测，故取 =1故而，内筒计算厚度=7.57mm取腐蚀余量c2=2.5mm设计厚度 d=+ c2=7.57+2.5=10.07 mm对于 q345r(正火)，取钢板负偏差c1=0.3mm，因而可取名义厚度 n=12 mm ，满足 =616mm取 n=14 mm有效厚度 e=n c1c2 =122.5 0.3=9.2mm而满足强度的最小厚度min=3mm， e>min，厚度符合要求b)标准椭圆封头是经常采用的封头形式，其计算厚度由式 2-2 确定：2-2 假设封头厚度 =61

23、6mm 工作条件与内筒一样即：计算厚度为 7.56mm取腐蚀余量c2 =2.5mm设计厚度 d=+ c2 =7.56+2.5=11.87 mm对于q345r(正火 )取钢板负偏差c1=0.3mm，因此名义厚度可取.12mm满足 =616mm取 n=12mm有效厚度 e=nc1 c2=12 2.5 0.3=9.2mm而满足强度的最小厚度min=3mm， e>min，厚度符合要求2.2.2 卧式容器鞍座应力校核卧式容器双鞍座计算单位xx科新机电股份 xx计算条件简图计算压力pc1.83mpa设计温度t50.总结.总结圆筒材料16mnr(热轧 )鞍座材料16mnr圆筒材料常温许用应力170mp

24、at圆筒材料设计温度下许用应力170mpa圆筒材料常温屈服点345mpa鞍座材料许用应力sampa170工作时物料密度o30.56kg/m3液压试验介质密度t1000kg/mmm圆筒内直径di 1400mm圆筒名义厚度n12圆筒厚度附加量cmm2.7圆筒焊接接头系数1mm封头名义厚度hn12封头厚度附加量chmm2.76150rn8re8170120两封头切线间距离lmmmm鞍座垫板名义厚度mm鞍座垫板有效厚度鞍座轴向宽度bmm鞍座包角 °鞍座底板中心至封头切线距离amm350封头曲面高度himm375试验压力pt2.29mpa鞍座高度h200mm腹板与筋板 ( 小端)组合截面积as

25、a11200mm2.腹板与筋板(小端 ) 组合截面断面系数zr151144mm 3地震烈度0配管轴向分力f p0n圆筒平均半径rm706mm物料充装系数o0.9圆 筒质 量 ( 两 切 线 md支座反力计算lkg1间)封 头质 量 ( 曲 面 局 mincns2569.87kg部)2203.587kg附件质量m3450封 头 容 积 ( 曲 面 局部)容 器 容 积 ( 两 切 线3vmmh3.59189e+083mmv = 1.01856e+10间)mvkg容器内充液质量工作时 ,4o o'5.13353压力试验时,m4耐热层质量m50vt = 10185.6kg总质量工作时 , m

26、m12m2m3m4m53432.17kg压力试验时,mmgm12m2m gqm3m4m513612.6单位长度载荷ql4 h3 i15.064134l3 hi120.0852n/mm支座反力fmgf216838.2m g266783.5nfmax f , f66783.5筒体弯矩计算工作时f l1m 122 rm22hi/ l4a圆筒中间处截面上的弯矩4压力试验4hi13ll= 1.85019e+07n· mm.m t1f l1422 rm122hi/ l4hi 3l4 a总结l= 7.33818e+07.工作时221armhi.总结支座处横截面弯矩m 2f a 1压力试验l2 al

27、14hi 3lrh221ami-300289n· mmm t 2f a 1l2 al4hi13l-1.191e+06系数计算k1=1k2=1k3=0.879904k4=0.401056k5=0.760258k6=0.0132129k6=0.010861k7=k8=k9=0.203522c4=c5=筒体轴向应力计算pc rm22 em 12rme70.7324mpa操作状态pc rm32 em 1m 2r2k1me69.481921rmer4轴m-1.271142mpa向k 2应力2mem t 1-0.0206309rt12计me算m t 2-5.03902mpa水压试验状态t 42k

28、 2 rme-0.0818256pt rmt 22 em t 1r2me91.9631pt rmt 32m t 2kr2e1me87.00330.094 earm0.00124886许用压缩应力根据圆筒材料查gb150 图 6-3 6-10b = 140.17mpatacmin应t, b140.17力校核t2，3 <170合格tacmin(0.8s , b)140.17mpa|1 |,|4 | <ac140.17 合格|hn |,|t 4 | <ac140.17 合格t2 , t3 < 0.9 s = 310.5 合 格rmla2时( a4用)rma时, 不适k3 fr

29、m el圆筒中：l2 a4hi / 3k 3 frm e8.94986mpa2时h封头中：k4 frm he4.07931mpa椭圆形封头,kp c d ih2he125.906碟形封头 ,封头mp c r hmpah2he应力校核半球形封头,pc d ih4he = 0.8 圆筒封头1.25 t = 136th86.5937mpa圆筒 ,< = 136合格封头 ,h < h = 86.5937合格mpa鞍座处圆筒周向应力圆筒的有效宽度b2b1.56rmn313.588mm无加强圈圆筒在横截面最低点处5无垫板或垫板不起加强作用时kk 5 fbe 2mpal/rm 8 时,f3 k

30、6 fmpa6在鞍座边角处4 eb222el/rm <8 时,fmpa64e 2b12 k 6 fr m2le鞍座垫板宽度wb1. 56r mn；鞍座垫板包角12横截面最低点处的周向应力kk f55mpaereb2-0.935889l/rm 8 时,fere23k 6 f2empa6无鞍座边角处的周向应力4b22re-11.8729加强垫板起加强作用时l/rm <8 时,f12 k 6 fr mmpa64ereb2l2e2rel/rm 8 时,圈fe b23 k 6 f2'mpa6鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力42e-18.3044筒l/rm <8 时,体12k fr

31、'64feb2l6m2empa|5| < = 170t合格应力校核|6 | < 1.25 = 212.5t合格mpa|6| < 1.25 = 212.5t合格.加强圈参数2加强圈材料,e =mmd =加强圈数量, n =mm个组合总截面积, a0 =mm4有组合截面总惯性矩, i0 =mm加tmpa强设计温度下许用应力r圈在鞍座边角处圆筒的周向应力：7圆mpa筒加强圈位于c 4 k 7 fr m e i 0k 8 f a0鞍座平面上在鞍座边角处，加强圈内缘或外缘外表的周向应力：8c5k 7 rm df i 0k 8 f a0mpa横截面最低点的周向应力无垫板时， 或垫

32、板不起加强作用kk5 f5be 2mpa采用垫板时， 垫板起加强作用kk 5 f5加强圈靠近鞍座ere b2在横截上靠近水平中心线的周向应力：c 4 k 7 fr m e7i 0k 8 fa0mpa在横截上靠近水平中心线处，不与筒壁相接的加强圈内缘或外缘外表的周向应力：有mpac 5k 7 rm df8加i 0强k 8 fa0无垫板或 垫板不起加强作用圈圆f23k 6 fmpa6筒l/rm 8 时,4 eb22e无垫板或 垫板不起加强作用加强f212 k 6 fr mmpa圈鞍座边角处靠点处的周向6l/rm <8 时,4eb2le近应力鞍采用垫板时， 垫板起加强作用f3 k 6 fmpa

33、6座l/rm 8 时,4ere b2222ere采用垫板时， 垫板起加强作用.f2212 k 6 fr m总结 mpa6l/rm <8 时,4ere b2lere|5| < =t6 | < 1.25t =合格合格应力校核|7 | < 1.25t =mpa|8 | < 1.25t鞍座应力计算 r=.总结水平分力fsk 9 fn13591.9计算高度h smin1 rm , h3mm200鞍座腹板厚度鞍座垫板实际宽mmbo8bmm4350度腹板鞍座垫板有效宽bminmmb ,b度r42313.588水平无垫板或垫板不起加强作用 ,9应fs力h sb0腹板水平应力垫板起

34、加强作用,mpafs9h bbs 0rre3.30807应力判断29 < 3 sa= 113.333合格mpa腹由地震、配管轴向水平分力引起的支座轴向弯曲强度计算板mm与圆筒中心至根底外表距离hv912筋板组轴向力合fe0.3e mgn截面轴向fl弯曲ff 时,fflfl hfpfefl h vmpa应sa力flasaff 时2 z rasa l2 ampaff lsaff s hf l h vasaz rasa l2a由圆筒温差引起的轴向力nf ffffsaasaf f h z rmpa应力判断mpasa< 1.2sa =2.2.3 开孔补强计算开孔补强计算计算单位xx科新机电股份xx接收 :1, 480×12计算方法 : gb150-199等8 面积补强法, 单孔设计条件简图计算压力pcmpa1.838设计温度50壳体型式圆形筒体壳体材料 名称及类型16mnr(热轧 )板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径dimm1400壳体开孔处名义厚度nmm12壳体厚度负偏差c1mm0壳体腐蚀裕量c2mm2.7t壳体材料许用应力170