液化石油气卧式储罐课程设计

1、前 言随着我国石油化工行业的快速发展，液化石油气作为炼油化工的副产品，以其经济高效、清洁环保以及灵活方便的优势占据着城乡能源市场，储配站的液化石油气通常采用球形储罐或卧式储罐进行储存。 液化石油气是一种低碳的烃类混合物，主要由乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯及少量的戊烷、戊烯等组成。常温常压下是气态，在加压和降低温度的条件下变成液体。气态相对密度为空气的2倍，液化石油气的饱和蒸气压随温度升高而急剧增加，其膨胀系数较大,一般为水的10倍以上，气化后体积膨胀250 300倍。液化石油气是一种极易燃烧、爆炸的石油化工原料，其储罐属于具有较大危险的储存容器之一。因此，在满足设施功能要求下，储罐具有良

2、好的安全性是设计的首要问题。目前我国普遍采用的常温压力贮罐一般有两种形式：球形储罐和圆筒形储罐。球形储罐与圆筒形储罐相比，前者具有投资少， 金属耗量少，占地面积少等优点，但加工制造及安装复杂， 焊接工作量大，故安装费用较高。一般储存总量大于500m3或单罐容积大于200m3时选用球形储罐比较经济。而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单，安装费用少等优点，但金属耗量大占地面积大。所以在总贮量小于500m3，单罐容积小于100m3时选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形贮罐,，只有某些特殊情况下（站内地方受限制等）才选用立式。本次设

3、计对液化石油气卧式储罐进行设计计算。主要内容包括储罐工艺参数计算、储罐的结构设计、储罐的强度计算、应力校核、绘制设备总图以及针对一些安全问题提出对策措施。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。目 录1 概述11.1 设计任务及原始参数11.2 液化石油气的性质12 工艺参数计算32.1 设计压力的确定32.2 设计温度的确定32.3 设计存储量的确定33 储罐的结构设计43.1 筒体的材料选择及结构设计43.2 封头的材料选择及结构设计53.3 法兰和接管的结构及材料选择63.4 人孔的结构设计83.5 支座的材料选择及结构

4、设计83.6 安全装置的设计103.6.1 安全阀的选用103.6.2 液位计的选用123.6.3 压力表的选用133.7 焊接接头设计134 储罐的补强设计145 储罐的强度计算及应力校核165.1 储罐的强度计算165.1.1 圆筒轴向应力165.1.2 圆筒切向剪应力185.1.3 封头切向剪应力185.1.4 圆筒周向应力185.2 储罐的应力校核185.2.1 圆筒及封头的应力校核185.2.1 支座的应力校核196 安全管理207 设计总结21参考文献221 概述1.1 设计任务及原始参数本次设计要求根据给定的资料和数据，设计一个液化石油气储配站使用的液化石油气卧式储罐。相关要求及

5、数据如下表1-1所示。表1-1 液化石油气储罐的原始数据存储介质液化石油气工作压力（MPa）1.61工作温度（）-2050公称直径（mm）2300容积（m3）60充装系数0.9其他要求100%探伤1.2 液化石油气的性质液化石油气在常温常压下呈气态，在常温加压或常压低温下很容易从气态转变为液态，便于运输及贮存，故称液化石油气。液化石油气主要组成有丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等四种。除上述主要成分外，有的还含有少量的戊烷、硫化物和水等。通常所说的液化石油气都存在液、气两种形态，液、气态处于动态平衡中。液化石油气沸点很低，储罐内液化石油气受热膨胀，很可能会将储罐内空间充满，导致钢瓶胀裂发生爆炸。液化石油

6、气的饱和蒸汽压是随温度而变化的，温度升高，蒸汽压也增大。此外液化石油气的蒸汽压和组份有关，不同组份有不同的蒸汽压。大约温度每升高1，蒸汽压力增大约0.020.03MPa。液化石油气极易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。此外，液化石油气还具有易爆性，液化石油气的爆炸极限为1.5%9.5%，其爆炸极限范围比汽油大，爆炸下限低，比汽油更易发生燃烧爆炸。易产生静电积聚，在收发作业中易产生大量的静电积聚，易引起静电事故。易膨胀性，液化石油气的膨胀系数大约是同温度下水的1015

7、倍。当温度升高时，液化石油气的体积增大，压力急剧升高，一旦超过容器承压极限，就会造成容器破裂，增大火灾爆炸的危险性。具有冻伤危险性，液化石油气气化潜热很大，平时液化石油气是加压液化储于钢瓶或罐中，在使用时减压后由液态汽化变为气体，这时会吸收大量热量。若容器破裂，液化石油气由容器中喷出，溅到人身上，将会造成冻伤；毒性，当人大量吸入液化石油气后会中毒，使人昏迷、呕吐、不适，严重时可使人窒息死亡，也可引起多种慢性病。2 工艺参数计算2.1 设计压力的确定根据TSG_R0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程，设计压力是指设定的卧式容器顶部的最高压力，其值不低于工作压力。当容器上装有安全阀时，

8、考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力不得低于安全阀的开启压力。安全阀开启压力是指阀瓣在运行条件下开始升起，介质连续排出的瞬时压力，其值小于等于1.051.1倍容器的工作压力。规定的工作压力为1.61MPa，取设计压力为工作压力的1.1倍，即设计压力应为：Pd=1.1×P=1.1×1.61=1.771Mpa式中Pd设计压力，MPa； P工作压力，MPa。2.2 设计温度的确定设计温度是指容器在正常操作时，在相应的设计压力下，壳壁或元件金属可能达到的最高或最低温度（壳体沿截面厚度的平均温度）。当壳壁或元件金属的温度低于-20，按最低温度确定设计温度，除此之外，

9、设计温度一律按最高温度选取。液化气储罐的工作温度为-2050，所以设计温度取最高温度50。2.3 设计存储量的确定液态丙烷的密度为507kg/m3，液态丁烷的密度为583kg/m3，在丙烷:丁烷=5:5时，液态液化石油气的密度为545kg/m3。设液态液化石油气的密度为545kg/m3进行计算，液化气储罐的设计存储量应为：W=V=0.9×60×545=29430kg式中W设计存储量，kg； 充装系数； V容积，m3； 液化石油气密度，kg/m3。3 储罐的结构设计3.1 筒体的材料选择及结构设计（1）筒体的材料选择根据GB150.2-2011固定式压力容器第二部分：材料中表

10、2的规定，储罐筒体的材料选用Q345R，钢板标准为GB713。由于储罐的工作温度为-2050，相应温度下选许用应力为189MPa，钢板厚度为316mm。（2）筒体长度设计筒体直径DN=2300mm，根据JB/T 4746-2002钢制压力容器用封头， 选用EHA椭圆形封头，封头容积V封=1.7588m3。V筒+2V封=V2.324×L+2×1.7588m3=60m30.9L=15.20m式中L筒体长度，m。 筒体长度取整为15200mm。（3）筒体厚度的设计根据GB150.3-2011固定式压力容器第三部分：设计计算筒体厚度。储罐设计要求需100%探伤，所以取其焊接系数=1

11、.00。=pcDi2t-pc=1.771×23002×189×1.00-1.771=10.827mm式中 Di圆筒内直径，mm； 筒体计算厚度，mm；pc计算压力，MPa；t设计温度下封头材料的许用应力，MPa； 焊接接头系数。根据锅炉压力容器安全中的建议，取钢板厚度负偏差C1=0.8mm，腐蚀裕度C2=2mm。+C1+C2=10.827+0.8+2=13.627mm加钢材圆整值后名义厚度n=14mm。筒体的相关设计汇总如下表3-1。表3-1 筒体的设计项目数据筒体材料Q345R筒体长度（mm）15200筒体名义厚度（mm）143.2 封头的材料选择及结构设计（1

12、）封头的材料选择根据GB150.2-2011固定式压力容器第二部分：材料中表2的规定，封头材料选用Q345R，钢板标准为GB713。由于储罐的工作温度为-2050，相应温度下选许用应力为189MPa，钢板厚度为316mm。（2）封头的结构设计 由上一节筒体的长度设计的结论可知， 选用EHA椭圆形封头。根据JB/T 4746-2002钢制压力容器用封头，总深H=615mm，内表面积A=6.0233m2 。DN2H-h=223002×(615-h)=2h=40mm式中 DN筒体公称直径，mm；h封头直边高度，mm。封头内曲面深度hi=615-40=575mm（3）封头厚度的计算根据GB1

13、50.3-2011固定式压力容器第三部分：设计计算封头厚度。储罐设计要求需100%探伤，所以取其焊接系数=1.00。Di2hi=23002×575=2由GB150.3-2011固定式压力容器第三部分：设计中的规定，取K=1.00。=KpcDi2t-0.5pc=1.00×1.771×23002×189×1.00-0.5×1.771=10.801mm式中 Di与封头连接的圆筒内直径，mm； 封头计算厚度，mm；K椭圆形封头形状系数；pc计算压力，MPa；t设计温度下封头材料的许用应力，MPa； 焊接接头系数。根据锅炉压力容器安全中的建议，

14、取钢板厚度负偏差C1=0.8mm，腐蚀裕度C2=2mm。+C1+C2=10.801+0.8+2=13.601mm加钢材圆整值后名义厚度n=14mm。根据JB/T 4746-2002钢制压力容器用封头查得，相应封头的质量为650.1kg。封头的相关设计汇总如下表3-2。结构尺寸如图3-1。表3-2 封头的设计项目数据封头材料Q345R封头类型EHA椭圆形封头封头总深（mm）615封头内表面积（mm2）6.0233封头直边高度（mm）40封头内曲面深度（mm）575封头名义厚度（mm）14封头质量（kg）650.1图3-1 封头结构尺寸3.3 法兰和接管的结构及材料选择液化石油气储罐应设置排污口、

15、气相平衡口、气相口、出液口、进液口、人孔、液位计口、温度计口、压力表口、安全阀口、排空口。各接口都应设置相应的接管，通过法兰与外界连接。（1）法兰的结构及材料选择设计压力1.771MPa，根据HT/G 20592-2009钢制管法兰表3.1.4，选用PN=6MPa，板式平焊法兰PL。根据HT/G 20592-2009钢制管法兰表8.1.1，PN=6MPa时，液位计口选接管公称直径32mm，压力表口，温度计口选接管公称直径20mm，其余管口可选接管公称直径DN=80mm。由介质特性和使用工况，根据HT/G 20592-2009钢制管法兰表3.2.2，选择密封面形式为突面RF。根据各管公称直径及H

16、T/G 20592-2009钢制管法兰表8.2.2-1得各法兰的尺寸如表3-3所示。 表3-3 各法兰的尺寸 (mm)部件公称尺寸DN钢管外径A1连接尺寸法兰厚度C法兰内径B1AB法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n（个)螺栓ThAB排污口8088.989190150184M161890.591气相平衡口8088.989190150184M161890.591气相口8088.989190150184M161890.591出液口8088.989190150184M161890.591进液口8088.989190150184M161890.591液位计口3242.438120901

17、44M121643.539温度计口2026.9259065114M101427.526压力表口2026.9259065114M101427.526安全阀口8088.989190150184M161890.591排空口8088.989190150184M161890.591 根据HT/G 205922009钢制管法兰表4.0.1，接管法兰材料选用16MnD。（2）接管的结构及材料选择接管选用无缝钢管。根据压力容器与化工设备实用手册中表1-2-2确定接管的相关尺寸，如表3-4所示。 表3-4 各接管的尺寸 (mm)名称公称直径管子外径管口伸出量管子壁厚数量排污管808915041气相平衡管8089

18、15041气相管808915041出液管808915041进液管808915041液位计管32381003.52温度计管202510031压力表管202510031安全阀管808915041排空管808915041接管材料选用16MnD。3.4 人孔的结构设计人孔是为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷的结构。人孔从是否承压来看有常压人孔和承压人孔。从人孔所用法兰类型来看，承压人孔有板式平焊法兰人孔、带颈平焊法兰人孔和带颈对焊法兰人孔。在人孔法兰与人孔盖之间的密封面，根据人孔承压的高低、介质的性质，可以采用突面、凹凸面、榫槽面或环连接面。从人孔盖的开启方式及开启后人孔盖的所

19、处位置看，人孔又可分为回转盖人孔、垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔三种。人孔的结构采用带整体锻件凸缘补强的回转盖，采用板式平焊法兰连接，密封面采用突面RF形式。人孔的公称直径取DN=500mm，以方便工作人员的进入检修。根据HG/T 21517-2014回转盖带颈对焊法兰人孔表3-3确定人孔。人孔的相关尺寸如下表3-5所示。 表3-5 人孔的相关尺寸 （mm）密封面型式公称压力PN（MPa）公称直径dw×sdDD1H1H2b突面2.5500530×1250673066028012844b1b2ABLdD螺柱螺母螺柱总质量（kg）数量直径×长度46484052003003

20、02040M33×2×170303根据HG/T 21517-2014回转盖带颈对焊法兰人孔表3-1，人孔筒节的材料选用Q345R。人孔位置选在距封头切线2000mm处。3.5 支座的材料选择及结构设计（1）支座负荷的计算储罐总质量m=m1+2m2+m3+m4式中m1筒体质量，kg；m1=V=DL =7.85×103××2.3×0.014×15.2 =12070kgQ345R钢材密度，查阅资料，为7.85×103kg/m3；m2封头质量，kg；m3充液质量，kg；m3=V=V筒+2V封 =1000×2.32

21、4×15.2+2×1.7588m3 =66670kg式中水的密度大于液化石油气，水压试验充满水，故取密度1000kg/m3。m4附件质量，人孔质量为303kg，其余接管质量为200kg，附件质量为503kg。储罐总质量为m=m1+2m2+m3+m4 =12070+2×650.1+66670+505 =80545.2kg单个支座负荷Q=m2=80545.22=40272.6kg （2）支座型式和尺寸的选择根据JB/T 4712-2007容器支座，液化石油气储罐支座选用轻型鞍式支座。支座型式特征如下表3-6所示，支座尺寸如下表3-7所示。表3-6 支座的型式特征型式包

22、角垫板筋板数轻型焊制120°有6 表3-7 支座的尺寸 (mm)公称直径DN允许载荷Q(kN)鞍座高度h底板腹板筋板l1b112l3b2b332300410250166024014102552082908垫板螺栓配置鞍座质量kg增加100mm高度增加的质量kg弧长b44e间距l2螺孔d螺纹孔长l268050010100146024M204021520（3）支座位置的确定当外伸长度A=0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等，从而使上述两截面上保持等强度，考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中

23、间圆筒的弯矩，通常取尺寸A不超过0.2L值，根据JB/T 4731-2005钢制卧式容器规定A0.2L总=0.2(L+2h)，A最大不超过0.25L。否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。标准椭圆封头h=40mm，故A0.2L总=0.2(L+2h)=0.2×(15200+2×40)=3056mm由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局部的加强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。因此，JB/T 4731-2005钢制卧式容器还规定当满足A0.2L时，最好使A0.5Rm，其中Rm=Ri+n/2。即 A0.

24、5×(1150+142)=578.5mm取A=550mm。式中A支座中心到封头切线的距离；L总为筒体和两封头的总长。 鞍座标记为：JB/T 4712.1-2007，支座 A2300-F。3.6 安全装置的设计3.6.1 安全阀的选用本液化石油气储罐的设计压力在1.6MPa以上，属于第三类压力容器，必须设置安全阀。（1）安全阀最大泄放量的计算一般情况下，液化石油气储罐不保温，储罐安全泄放量可按下式计算。W=2.55×105FAe0.82H1式中 W液化石油气储罐的安全质量泄放量，kg/h；Hl液相液化石油气的蒸发潜热，液化石油气50时的汽化潜热取300kJ/kg；F容器外壁校

25、正系数，储罐在地面上无保温，取F=1.0；Ae储罐的湿润面积，m2。对椭圆形封头的卧式储罐有Ae=D0(l+0.3D0)式中 D0储罐外径，mm；D0=Di+2n=2300+2×14=2328mml为卧式储罐总长，mm。l=L+2H+2n=15200+2×615+2×14=16458mm Ae=D0l+0.3D0=×2.328×(16.458+0.3×2.328)=125.48W=2.55×105FAe0.82H1 =2.55×105×1.0×125.480.82300 =44694kg/h（2

26、）安全阀喷嘴面积及内径的计算液化石油气储罐安全阀起跳排放出的是气体，其喷嘴面积可按一般气体安全阀喷嘴面积通用公式计算，安全阀的排气能力决定于安全阀的喷嘴面积。即根据安全阀出口压力的大小不同，安全阀的排气能力应按临界条件和亚临界条件两种状况进行计算。液化石油气储罐安全阀放空气体一般排入火炬系统或直接高空排放，其出口侧压力P0很小，因此安全阀的排气能力可按临界条件计算。根据安全阀的设置和选用A13.16WC0×X×P×MZT式中 W安全阀的质量泄放流量，kg/h; A安全阀的最小泄放面积，mm2；X气体的特性系数，仅与气体的绝热系数k有关，对于液化石油气，绝热指数k1

27、.15，根据安全阀的设置与选用表16.1，得X=332； C0流量系数，与安全阀的结构型式有关，应根据试验数据确定，无参考数据时，可按下述规定选取：对全启式安全阀： C0=0.60.7；对带调节圈的微启式安全阀： C0=0.40.5；对不带调节圈的微启式安全阀： C0=0.250.35；液化石油气储罐设置的安全阀，需要有较大的排气能力，应选用全启式安全阀，取C0=0.65；Z安全阀进口处气体的压缩因子，液化石油气的压缩因子Z0.7；T安全阀进口处介质的热力学温度，安全阀排放温度T=323343 K。M气体的摩尔质量，取50 kg/kmol。A13.16WC0×X×P

28、5;MZT =13.16×446940.65×332×1.771×500.7×323 =3273mm2全启式安全阀内径d为d=4A=4×3273=64.6mm根据锅炉压力容器安全表5-5安全阀的公称直径，取内径d为80mm，流通直径d0则为50mm。根据化工管路手册，选用A42F-16C液化石油气安全阀。3.6.2 液位计的选用常用液面计有玻璃管液面计、玻璃板液面计、磁性液面计和彩色石英管液面计等。玻璃管液面计：主要用于公称压力不大于1.6MPa，使用温度为0200，介质流动性较好的液体。虽然其结构简单、操作方便、维修方便、价格低廉，

29、但存在适用范围较窄，怕碎、不坚固、不安全、不耐压、显示不清楚、使用温度低等弱点。玻璃板液面计：主要用于透明或较透明的介质中，其公称压力比玻璃管液面计稍高，可达到6.3MPa，使用最高温度达到了250。它不仅有结构简单、观察直观、安装方便、维修简单等优点，且比玻璃管液面计适用范围更为广泛。但其也具有与玻璃管液面计相似的缺点即：指示清晰度差；测量范围较小，在超过其测量范围时要采用组合式玻璃板液面计，其体积大、笨重、且存在观察盲区；易破裂等。磁性液面计：常用于密度不小于0.45g/cm3的液体，主要是透明和半透明的介质，但有时也可用于原油等较高粘度介质的液位检测，其测量范围较之玻璃管液面计和玻璃板液

30、面计大很多，最大可达到7m，且适用的公称压力达到了16MPa，适用温度范围也达到了40300。彩色石英管液面计：适用于水、油、酸等多种介质，特别适用于两种混合不易分辨的介质液位，如油水混合液体等，且适用与重油等高粘度介质的液位检测。其优点有：气、液相显示清晰，特别适用于远距离观察与夜间巡视；无盲区、密封性能好、耐高温高压、防粘稠、质量轻、寿命长等。缺点有：测量范围不大，不适用于一些高液位的测量。综上所述，从经济角度考虑，在满足设计要求的情况下，选用玻璃管液面计。3.6.3 压力表的选用压力表的选型主要参照使用环境、测量介质、精度、量程以及外形尺寸。由于储罐工作压力为1611kPa，压力在40k

31、Pa以上，选用弹簧管压力表。根据生产工艺、经济实用、检测方法等要求，液化石油气储罐为一般测量用压力表，精度等级选用1.6级。压力表在管道和设备上安装，表盘直径选用l00mm。3.7 焊接接头设计压力容器受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类，封头与圆筒连接的环向接头采用A类焊缝。焊接方法：采用手工电弧焊，其原理是利用电弧热量融化焊条和母材，由融化的金属结晶凝固而形成接缝，焊接材料为碳钢、低合金钢、不锈钢，应用范围广，适用短小焊缝及全位置施焊，可适用在静止、冲击和振动载荷下工作的坚固密实的焊缝焊接，这种方法灵活方便，适应性强，设备简单，维修方便，生产率低，劳动强度高。封头与圆筒等厚采用对接焊接

32、。平行长度任取。坡口形式为双面V型坡口。根据Q345R的抗拉强度为490Mpa和屈服点为325Mpa选择E50系列的焊条，型号为E5014。该型号的焊条是铁粉钛型药皮，适用于全位置焊接，熔敷效率较高，脱渣性较好，焊缝表面光滑，焊波整齐，角焊缝略凸，能焊接一般的碳钢结构。插入式接管插入壳体，接管与壳体间的焊接有全焊透和部分焊头两种，它们的焊接接头均属T形或角接接头。选择HG20583-1998标准中代号为G2的接头形式。选择全焊透工艺，可用于交变载荷，低温及有较大温度梯度工况。各装置及接管、人孔的定位尺寸见装配图。4 储罐的补强设计根据GB150.3-2011固定式压力容器第三部分：设计中的规定

33、，壳体开孔满足下述全部要求时，可不另行补强：a）设计压力p2.5 MPa；b）两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和；对于三个或以上相邻开孔，任意两孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的2倍；c）接管外径小于或等于89 mm；d）接管壁厚满足表4-1 要求。 表4-1 接管壁厚要求 (mm)接管外径253238454857657689接管壁厚3.54.05.06.0 注：1.钢材的标准抗拉强度下限值Rm540 MPa 时，接管与壳体的连接宜采用全焊透的结构型式。2.表中接管壁厚的腐蚀裕量为1 mm，需要加大腐蚀裕量时，应相应增加壁厚。所以，只需要对

34、人孔进行开孔补强即可。（1）因开孔而削弱的金属截面积AA=d+2nt-C1-fr =664×10.827+2×10.827×35-21-1 =7189.128mm式中 筒体计算壁厚，mm； d开孔直径，为接管内径加2倍附加厚度，附加厚度取2mm，即d=664mm； fr强度削弱系数，因与筒体采用相同材料，取1； nt人孔钢板厚度，mm；（2）补强面积Ae筒体富裕金属截面积A1A1=B-dn-C- =2×664-66414-2-10.827 =778.872mm2式中 n筒体名义厚度，mm。人孔接管的富裕金属截面积A2A2=2h1(nt-Ct2)-tfr

35、=2×26.4×35-2-30×1 =158.4mm2式中 t接管计算壁厚，取30mm； h1外侧有效高度，h1=dnt=664×35=26.4mm；焊缝金属的截面积A3A3=2×12×10×10=100mm2补强面积AeAe=A1+A2+A3 =778.872+158.4+100 =1037.272mm2需要补强的金属截面积A4A4=A-Ae=7189.128-1037.272=6151.856mm2 （3）确定补强圈的结构尺寸取补强圈厚度与筒体相同，则补强圈外径为D=A4+660+2×35 =6151.8561

36、4+660+2×35 =1149.4mm取补强圈外径为1150mm。5 储罐的强度计算及应力校核根据JB/T 4731-2005钢制卧式容器中的要求及步骤进行储罐的强度计算及应力校核。计算中的符号说明：m容器质量，kg； g重力加速度，取9.81m/s2；L封头切线间距离，mm；Ra圆筒平均半径，1157mm；hi封头曲面深度，mm；A鞍座底板中心线到封头切线的距离，mm；pc计算压力，MPa； e圆筒有效厚度，mm； K1K9系数，由JB/T 4731-2005钢制卧式容器查得； t设计温度下容器壳体材料的许用应力，MPa； he封头的有效厚度，mm；K系数，容器不焊在支座上，k取

37、1；b支座的轴向宽度，mm；b2圆筒的有效宽度，取b2=b+1.56Ran=24+1.561157×14=223mm；5.1 储罐的强度计算5.1.1 圆筒轴向应力（1）支座反力F=mg2=80545.2×9.812=395074.2N（2）筒体轴向弯矩计算 筒体轴向最大弯矩位于圆筒中间截面或鞍座平面上。 圆筒中间截面上的轴向弯矩M1=FL41+2Ra2-hi2L21+4hi3L-4AL =395074.2×164304×1+211572-57521643021+4×5753×16430-4×55016430 =1339&#

38、215;106N·mm=1339kN·m鞍座平面上的轴向弯矩M2=-FA1-1-AL+Ra2-hi22AL1+4hi3L =-395074.2×550×1-1-55016430+11572-57522×550×164301+4×5753×16430 =-5.2×106N·mm=-5.2kN·m（3）圆筒轴向应力计算圆筒中间横截面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算：最高点处1=pcRa2e-M13.14Ra2e =1.771×11572×11-1339×

39、1063.14×11572×11 =64.2MPa最低点处2=pcRa2e+M13.14Ra2e =1.771×11572×11+1339×1063.14×11572×11 =122.1MPa鞍座平面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算：轴向应力3=pcRa2e-M23.14K1Ra2e =1.771×11572×11-5.2×1063.14×1.0×11572×11 =93.3MPa在横截面最低点处的轴向应力4=pcRa2e+M23.14K2Ra2e =1.77

40、1×11572×11+-5.2×1063.14×1.0×11572×11 =93MPa5.1.2 圆筒切向剪应力 因为ARa/2，圆筒被封头加强，故圆筒切向剪应力=K3FRae=0.88×395074.21157×11=27.32MPa5.1.3 封头切向剪应力 因为ARa/2，圆筒被封头加强，故封头切向剪应力h=K4FRahe=0.401×395074.21157×11=12.45MPa5.1.4 圆筒周向应力圆筒无加强圈，其周向应力按下式计算：在横截面的最低点处5=-kK5Feb2=-1&#

41、215;0.76×395074.211×223=122.4MPa在鞍座边角处6=-F4eb2-3K6F2e2 =-395074.24×11×223-3×0.013×395074.22×112 =-104MPa5.2 储罐的应力校核5.2.1 圆筒及封头的应力校核（1）圆筒轴向应力校核max1，2，3，4=122.1MPat=189MPa圆筒轴向应力符合强度要求。（2）圆筒切向剪应力校核=27.32MPa0.8t=0.8×189=151.2MPa圆筒切向剪应力符合强度要求。（3）封头切向剪应力校核h=12.45MPa

42、1.25t-h=1.25×189-185.15=51.1MPa式中 h内压在封头中引起的应力，按下式计算：h=KpcDi2he=1×1.771×23002×11=185.15MPa式中 K椭圆形封头形状系数，按下式计算：K=162+Di2hi2=16×2+23002×5752=1封头切向剪应力符合强度要求。（4）圆筒周向应力校核5=122.4MPat=189MPa6=104MPa1.25t=1.25×189=236.25MPa圆筒周向应力符合强度要求。5.2.1 支座的应力校核 （1）支座腹板的水平分力支座腹板的水平分力为F

43、S=K9F=0.204×395074.2=80595.13N支座腹板有效截面内的水平方向平均拉应力为9=FsHsb0=80595.13250×8=40.3MPa式中 Hs计算高度， 250mm； b0支座腹板厚度，8mm。 （2）支座腹板的应力校核9=40.3MPa23sa=23×113MPa式中 sa支座材料的许用应力，170MPa。 支座设计符合强度要求。6 安全管理（1）液化石油气的危险性液化石油气的危险性质主要是极易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地

44、方，遇明火会引着回燃。此外，液化石油气还具有易爆性，液化石油气的爆炸极限为1.5%9.5%，其爆炸极限范围比汽油大，爆炸下限低，比汽油更易发生燃烧爆炸。易产生静电积聚，在收发作业中易产生大量的静电积聚，易引起静电事故。易膨胀性，液化石油气的膨胀系数大约是同温度下水的1015倍。当温度升高时，液化石油气的体积增大，压力急剧升高，一旦超过容器承压极限，就会造成容器破裂，增大火灾爆炸的危险性。具有冻伤危险性，液化石油气气化潜热很大，在使用时减压后由液态汽化变为气体，这时会吸收大量热量。若容器破裂，液化石油气由容器中喷出，溅到人身上，将会造成冻伤；毒性，当人大量吸入液化石油气后会中毒，使人昏迷、呕吐、