毕业设计50立方柴油储罐

1、一、筒体的设计1. 容器筒体的设计计算：首先初定各个设计参数初选公称直径：DN=3000nm，用钢板卷制而成的筒体，其公称直径等于内径 D3000mm由于已知 焊接系数，取3 =0.85，工作压力PW =1.0MPa，当容器上装有安全阀时，考虑到安全阀开启动作滞后，容器不能及时泄气， 设计压力不P得低于安全阀的开启压力Pz开启压力是指阀瓣在运行条件 下开始升起，介质连续排除的瞬时压力，其值小于或等于(1.051.1 )倍 容器的工作压力。所以P取1.1 MPa得计算压力Fl =P =1.1MPa已知工作温度tw =300C，查表3-3得15乞350°C，设计温度t =tw 20 =3

2、0 20 =50°CQ235-A材料在设计温度50T下 查化工设备表3-6查取J I -113MP 根据表3-14则筒体的最小设计厚度,3的上角标标注，只能出现一次， 而且必须是按顺序出现的，比如【1】【2】依次下去，不能反复出现。PcDi21几1.1 30002 113 0.85 1.1=17.28mm根据什么取定要进行说明已知腐蚀裕量C2 =1.5设计厚度、飞C2 = 17.28 1.5 = 18.78mm查化工设备表3-10得钢板厚度负偏差C 0.8mm，因此可取名义厚度、n = 20mm有效厚度、e - n-G C2 =20-0.8 1.5 = 17.7mm2. 应力校核八

3、PC Di，e =行 300017.7 = 93.77mm2讥2"7.7计算多得应力值，必须满足 乞t =113 0.85 = 96.05mm，所以符合 要求。二、封头的设计1. 由于封头的椭球部分经线曲率变化平滑， 故应力分布比较均匀，且椭球 形封头深度比半球形小，易于冲压成型。所以选择椭圆形封头。 标准椭圆形封 头 K=1.02. 封头公称直径应与筒体一致：所以 DN=3000nm 根据式3-15计算封 头厚KPcD2- h -0.5Pc=17.23 mm1.0 1.1 30002 113 0.85 0.5 1.1又由于封头在制造过程中有可能发生周向屈曲，规定标准椭圆形封头的有效

4、厚度应不小于封头内直径的0.15% ,所以封头的有效厚度e > 0.15%R > 0.15%X 30004.5 mm根据计算厚度S得设计厚度6 = 3 +0=17.23+1.5=18.73 mm查表3-10得钢板厚度负偏差C1=0.8 mm，根据钢板规格，取名义厚度n =20mm1. 查椭圆形封头JB1145-73得：圭寸头公称直径为 Dg=3000mm ;曲面高度h1=750mm ;直边高度h2=50mm ;内表面积F=10.2m2 ;容积V=3.89m3 ;筒体面积为V总二 V筒-V封得得V筒=V总-V 封=50- (3.89 X 2) =42.22 m3估计筒体的长度H=44

5、.2-(1.52X 3.14 ) =5.976 m三、人孔的设计（一）人孔补强计算1. 人孔设计确定是否需要补强计算GB150规定，如果壳体开孔同时满足下列三个条件时，可以不另行补强 设计压力不大于2.5 MPa 相邻开孔中心的间距（曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的2倍。 接管公称外径小于或不等于89 mm但由于大于89mm，所以需要开孔补强计算。筒体的内径Di = 3000mm . 2500mm所以顶盖与筒体上至少应个开设一个人 孔。2. 补强计算：（1）计算壳体开孔后被削弱金属截面积 A。查表3-10确定负偏差为G =0.8 mm得壁厚的附加量为C = G C2 = 0.8+1.

6、5=2.3 mm开孔直径d =d1 2C = 500+2X 2.3=504.6 mm查表3-6得筒体在设计温度下材料的许用应力L f =113MPa，人孔接管的 应力为 L | =113MPa,强度消弱系数筒体开孔处计算厚度PcDi2- Pc1.1 30002 113 0.85 1.1二 17.28mm66由于人孔的开孔直径d=500mm需要用同型号材料制作接管，所以接管的计算厚度61.1x5002 113 0.85 1.1=2.88mm设计厚度、dt t C2 二 2.88 1.5 = 4.38mm查表3-10得人孔钢板厚度负偏差G =0.5 mm，因此可取名义厚度、：nt = 6mm,符合

7、要求。接管的有效厚度9 二、：nt - C1 C2 =6 - 0.5 1.5 二 4mmA 二 d、2、et 1 - fr=504.6X 17.28+2 X 17.28 X4X( 1-1.0 )=8719.488mm2(2) 确定有效补强范围：因 B=2d=2X 504.6=1009.2 mm则B = d 2、n 2、nt =504.6+2 X 20+2X 6=556.6 mm故最大值，则B=1009.2mm外侧有高度 * 二.d；nt = .504.6 6=55.02 mm因.dr =55.02 mm，查表6-13得接管的实际内伸高度为mm，故内侧有 效高度 h2 =55.02 mm。(3)

8、 计算有效范围内用来补强的金属截面积Ae 计算壳体多余金属面积Ae - n - C =20-2.3=17.7 mm则A = B -d 、e i -2、nt-C e 一 1-fr(1009.2-504.6 )(17.7-17.28 )=211.932mm计算接管多余的截面积* =4mm,则1.1 5002 113 0.85 -1.1 一 2.88mmA =2h1、et 、t fr 2h2、et 一 C? f=2 X 55.02 X( 4-2.88 ) X 1.0+2 X 55.02 X( 4-1.5 )X 1.0 =398.3448m m2 计算焊缝金属截面积A。取焊角高度为6mm，故焊缝的截面

9、积为1.5 6222二 27mm用来补强的金属截面积代A2 A3 =211.932+398.3448+27=637.2768 mm2由于 代二 A A2 A3 =637.2768<A=8719.488mm2,故需要另行补强。3. 确定标准补强圈尺寸：由以上计算可知，需要由补强提供的金属截面积为乓 _A-Ae =8719.488-637.2768=8082.1712 mm2取补强圈厚度查表6-11 c=26mm，板厚度偏差C1 =0.9 mm。由于补强圈与空气接触，有轻微腐蚀，查表 3-13取腐蚀裕量C2=1.0 ,故补强 圈有效厚度为、ce =26- ( 0.9+1.0) =24.1 m

10、m根据接管的公称直径(500 mm)，查表6-11得补强圈外径D 840mm。补强圈的有效面积为Ac =24.1 X (840-500)=8134 mm22 2Ac = 8134m m >A4 =8082.1712 mm故，此补强圈可用其标记为500 X 26HG 21506-19924. 确定补强圈的结构：根据设备的工艺条件，可选择型补强圈，查图6-11中的加强圈，其孔内锥形部分深度S= mm，内径D= mm。(二) .人孔法兰的选择(1) 初步选取人孔类型因为该筒体内径为3000 mm，大于2500mm，顶盖与筒体应各开设人孔 一个，因不需经常开启，设备工作压力为中压，可选择回转盖受

11、压人孔。(2) 确定人孔筒节及法兰材质根据筒体的材质，可选择人孔筒节与法兰盖的材质为20R，法兰的材质为20锻（3）确定人孔的公称直径及公称压力由于人孔的公称直径 DN=500mm。人孔的设计压力为1.0 X 1.仁1.1 MPa ,设计温度500C ,由于人孔设计、设计温度及材质查表6-8可确定人孔法兰的公称压力级别为 1.6MPa人孔的公称压力即为人孔上法兰的公称压力，所以，人孔的PN=1.6 MPa 。（4）确定选用人孔由以上得出人孔的公称直径和公称压力查表 6-12可知，回转盖带颈平焊法兰人孔、凸面密封人孔适合该筒体使用。（三）人孔盖的设计计算查表3-22中序号为12的圆形平盖，其平盖

12、结构特征系数 K=0.25，采用整块钢板制造，取：=1.0由于已知Pc =1.1 MPa、Dc =500mm、按公式计算平盖厚度，即= 5000.25 1.1 =24.67 mm 113U0考虑腐蚀余量C2 =1.5 mm，查表3-10取得钢板负偏差G =0.8 mm，故取厚度为28 mm （四）垫片的选用根据以上算出的数据，查表2-3-13得，选用垫片名称：耐油橡胶石棉垫 片，垫片的材料为：耐油橡胶石棉板。四，入料口与出料口的设计（一）确定是否需要补强确定是否需要补强计算GB150规定，如果入料口与出料口的设计同时满足下列三个条件时，可以不另行补强。 设计压力不大于2.5 MPa 相邻开孔中

13、心的间距（曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的2倍。 接管公称外径小于或不等于 89 mm但由于出油口公称直径小于 89mm，且设计压力不大于 2.5 MPa，不需要 开孔补强计算；进油口公称直径大于89 mm，需要开孔补强计算。（二）补强计算（1）计算进油口开孔后被削弱金属截面积 A。查表3-10确定负偏差为G =0.8 mm得壁厚的附加量为C=G C2 =0.8+1.5=2.3 mm开孔直径dk =d, 2C =125+2X2.3=129.6 mm查表3-6得在设计温度下材料的许用应力 卜r -113MPa，出油口接管的应力 为 '匚丨=113MPa，故.丨 113强度消弱系

14、数f L j =113 T.°筒体开孔处计算厚度PcDi2- Pc1.1 30002 113 0.85 -1.1=17.28mm由于进油口的开孔直径d=125mm，需要用同型号材料制作接管，所以接管的计算厚度Ped2汀：-Pe1.1 汇1252 113 0.85 1.1二 0.72mm设计厚度、dj 丨 C2 =0.72 1.5 = 2.22mm查表3-10得出油口钢板厚度负偏差 G =0.2 mm，因此可取名义度'Ft = 4mm。但对于低合金钢的容器，规定不包括腐蚀余量的最小厚度-min应不小于3mm，再加上1.5 mm的腐蚀余量，名义厚度至少应取 5mm。根据钢板接管的

15、有效厚度、et 二、nt - G C2 =6 - 0.2 1.5 二 4.3mmA = dj 2、et 1- fr厚度标准规格，名义厚度、：nt取为6 mm=129.6X 17.28+2 X 17.28 X 4.3 X( 1-1.0 )=2239.488(2) 确定有效补强范围：因 B=2dk =2X 129.6=259.2 mm则B=dk 2 n 2、nt =129.6+2 X 20+2X 6=181.6 mm故最大值，则B=259.6mm外侧有高度h = d7nt = 、129.6 6=27.89 mm因.d' nt =27.89 mm，查表6-13得接管的实际内伸高度为mm，故内

16、侧有 效高度 h2 =27.89 mm。(3) 计算有效范围内用来补强的金属截面积 Ae 计算壳体多余金属面积A飞八n -C =20-2.3=17.7 mm则A = B d 飞 2、nt -C 二 一、1 一 匚(259.6-129.6 )X( 17.7-17.28 )mm计算接管多余的截面积A、et =4.3 mm,则Pd1.1 "252 113 0.85 1.1=0.72mm=54.6A2 =2h1 ' et -、t fr 2h2 ； et _ C2 fr=2 X 27.89 X( 4.3-0.72 )X 1.0+2 X 27.89 X( 4.3-1.5 ) X 1.0

17、=355.8764m m2 计算焊缝金属截面积A。取焊角高度为6mm，故焊缝的截面积为1.5 622二 27mm用来补强的金属截面积Ae = A A2 A3 =54.6+355.8764+27=437.4764 mm2由于 A -A, A2 A3 =437.4764<A=2239.488mm2,故需要另行补强。3. 确定标准补强圈尺寸：由以上计算可知，需要由补强提供的金属截面积为A4 _A-A =2239.488-437.4764=1802.0116 mm2取补强圈厚度查表6-11 &=18mm,板厚度偏差G=0.8 mm。由于补强圈与空气接触，有轻微腐蚀，查表 3-13取腐蚀裕

18、量C2=1.0 ,故补强 圈有效厚度为、ce =18-( 0.8+1.0)=16.2 mm根据接管的公称直径(125 mm)，查表6-11得补强圈外径D2 = 250mm。补强圈的有效面积为Ac =16.2 X (250-125)=2025 m m22 2A = 2025mm >=1802.0116 mm故，此补强圈可用其标记为125 X 18HG 21506-19924. 确定补强圈的结构：根据设备的工艺条件，可选择型补强圈，查图6-11中的加强圈，其孔内锥形部分深度S= mm，内径D= mm。填上数据(三) 确定接管法兰：(1) 确定接管法兰公称直径已知公称直径为125mm,按照管法

19、兰与管子应具有相同公称直径的原因得，法兰的DN为125mm。(2) 确定管法兰的公称压力根据管子材料选择法兰材料为20锻件，管道设计压力为1.1 MPa，根据管道的设计压力不得高于设计温度下管法兰的最大允许工作压力的原则，查表6-8可知，可选择公称压力为1.6 MR的公制管法兰。(3) 选择法管法兰及密封面形式根据法兰的公称直径和公称压力查表 6-2可知：合适的法兰为带颈平焊法兰，合适的密圭寸面形式为突面或凹面密圭寸面。（4）查取相关的尺寸查表6-7的法兰的连接尺寸为法兰盘外径螺栓孔中心圆直径螺栓孔直径螺栓孔数量螺纹公称直径法兰的几何尺寸可查带颈平焊法兰标准（5）法兰标记D =250 mmK

20、=210mmL 二 18mmn = 8Th 二 M16mmHG 20594-1997HG 20594-1997法兰 SO125-1.6 M20带颈平焊法兰、突面密圭寸标记为HG 20594-1997法兰 SO125-1.6 RF20带颈平焊法兰、凹面密封标记为（五）安全阀接口的设计（一）、设计条件公称直径 DN=100mm（二八 安全阀接管的计算参照化工设备第六章第二节（1）、确定是否要补强89mm 故按照GB150规定，由于接管公称外径已经大于不另行补强的最大直径 此开孔需要补强。（三）补强计算（1）计算进油口开孔后被削弱金属截面积 A。查表3-10确定负偏差为G =0.8 mm得壁厚的附加

21、量为C = G C2 - 0.8+1.5=2.3 mm开孔直径 dk =d“ 2C =100+2X2.3=104.6 mm查表3-6得在设计温度下材料的许用应力卜.1 - 113MPa，出油口接管的应力为J丨=113MPa，故强度消弱系数二 1.0筒体开孔处计算厚度PcDi2匚八- 61.1 30002 113 0.85 -1.1=17.28mm由于安全阀的开孔直径d=100mm，需要用同型号材料制作接管，所以接管的计算厚度Ped2- Pe1.1 汉1002 113 0.85 1.1=0.58mm设计厚度、dt 丨 C2 = 0.58 1.5 = 2.08mm查表3-10得出油口钢板厚度负偏差

22、 G =0.2 mm，因此可取名义度-nt = 4mm。但对于低合金钢的容器，规定不包括腐蚀余量的最小厚度 'Fin应不 小于3mm，再加上1.5 mm的腐蚀余量，名义厚度至少应取 5mm。根据钢板 厚度标准规格，名义厚度t取为6 mm。接管的有效厚度飞=rt - G C2 =6 - 0.2 1.5 = 4.3mm=104.6X 17.28+2 X 17.28 X 4.3 X( 1-1.0 )=1807.488m m2(2)确定有效补强范围：因B =2dk =2X 104.6=209.2 mm贝UB =dk 2 n 2、nt =104.6+2 X 20+2X 6=156.6 mm故最大

23、值，则B=209.2 mm外侧有高度 0 = d；nt f 104.6 6 =25.05 mm因dr =25.05 mm，查表6-13得接管的实际内伸高度为mm，故内侧有效高度 h2 =25.05 mm。(3)计算有效范围内用来补强的金属截面积 Ae计算壳体多余金属面积Ai飞八n -C =20-2.3=17.7 mm则A 二 B d A2、nt C 、e 一、 1 一 fr(209.2-104.6 )X( 17.7-17.28 )=43.932mm 计算接管多余的截面积A、.戎=4.3 mm,则Pd§ 一 § -_ P 一 2 113 0.85 -1.1100= 0.58m

24、mA2=2=2h1-：et - - tfr2h2 '：et -'C2 f rX 25.05 X( 4.3-0.58 )X 1.0+2 X 25.05 X( 4.3-1.5 ) X 1.0=326.652 m m2 计算焊缝金属截面积A。取焊角高度为6mm，故焊缝的截面积为2也旦二27mm2用来补强的金属截面积代=A A2 A3 =43.932+326.652+27=397.584 mm2由于Ae = A1 A2 A3 <A=1807.488mm2,故需要另行补强。1、确定标准补强圈尺寸：由以上计算可知，需要由补强提供的金属截面积为乓 _ A-A -1807.488-397

25、.584=1409.904 mm2取补强圈厚度查表6-11 c=16mm，板厚度偏差G=0.8 mm。由于补强圈与空气接触，有轻微腐蚀，查表 3-13取腐蚀裕量C2=1.0 ,故补强圈有效厚度为、ce =18- ( 0.8+1.0 ) =14.2 mm根据接管的公称直径（100 mm），查表6-11得补强圈外径D2 =200mm。补强圈的有效面积为Ac =14.2 X (200-100)=1420 mm22 2Ac = 1420m m >傀=1409.904 mm故，此补强圈可用其标记为125 X 16HG 21506-19924.确定补强圈的结构:根据设备的工艺条件，可选择型补强圈，查

26、图6-11中的加强圈，其孔内锥形部分深度S= mm，内径D= mm。（四）确定接管法兰：（1）确定接管法兰公称直径已知公称直径为100mm,按照管法兰与管子应具有相同公称直径的原因得，法兰的DN为100mm。（2）确定管法兰的公称压力根据管子材料选择法兰材料为20锻件，管道设计压力为道的设计压力不得高于设计温度下管法兰的最大允许工作压力的原则, 可知，可选择公称压力为1.6 MR的公制管法兰。（3）选择法管法兰及密封面形式根据法兰的公称直径和公称压力查表 合适的密圭寸面形式为突面或凹面密圭寸面。（4）查取相关的尺寸查表6-7的法兰的连接尺寸为法兰盘外径螺栓孔中心圆直径螺栓孔直径螺栓孔数量螺纹公

27、称直径法兰的几何尺寸可查带颈平焊法兰标准（5）法兰标记带颈平焊法兰、凹面密封标记为1.1 MPa，根据管查表6-86-2可知：合适的法兰为带颈平焊法兰，D =220 mmK = 180 mmL = 18mmn = 8Th = M16mmHG 20594-1997HG 20594-1997法兰 SO100-1.6 M20带颈平焊法兰、突面密圭寸标记为HG 20594-1997法兰 S0100-1.6 RF20（六）压力表口及液位计口设计（一）、设计条件压力表口公称直径 DN=32mm ,液位计接口公称直径 DN=20mm，根据化工设备第六章第二节查 613,接管的外伸出量长度L=150mm （二

28、八确定是否需要补强按照GB150规定，由于接管的公称直径外径w 89mm不另行补强的最大直径，故 开孔不需要补强。根据管子材料选择法兰材料为20锻件，管道设计压力为1.1 MPa，根据管 道的设计压力不得高于设计温度下管法兰的最大允许工作压力的原则，查表6-8可知，可选择公称压力为1.6 MPa的公制管法兰。（三八 接管的法兰类型及链接尺寸根据化工设备第六章表6 2及设备工艺条件选择法兰类型为带颈平焊法兰， 合适的密圭寸面形式为突面或凹面密圭寸面（四）查取相关的尺寸（1） 1、查表6-7的压力表口法兰的连接尺寸为法兰盘外径D=140 mm螺栓孔中心圆直径K= 100mm螺栓孔直径L= 18 m

29、m螺栓孔数量n = 4螺纹公称直径Th =M16mm法兰的几何尺寸可查带颈平焊法兰标准 HG 20594-19972、法兰标记带颈平焊法兰、凹面密封标记为HG 20594-1997法兰 SO32-1.6 M20带颈平焊法兰、突面密圭寸标记为HG 20594-1997法兰 SO32-1.6 RF20（2） 1、液位计口法兰的连接尺寸为法兰盘外径D=105 mm螺栓孔中心圆直径K-75mm螺栓孔直径L14mm螺栓孔数量n= 4螺纹公称直径Th二M12mm法兰的几何尺寸可查带颈平焊法兰标准 HG 20594-19972、法兰标记带颈平焊法兰、凹面密封标记为HG 20594-1997法兰 SO20-1

30、.6 M20带颈平焊法兰、突面密圭寸标记为HG 20594-1997法兰 SO20-1.6 RF20（七）排污口的设计（一）、确定是否需要补强按照GB150规定，由于接管的公称直径外径w 89mm不另行补强的最大直径，故 开孔不需要补强。（二）、设计条件排污口公称直径 DN=80nm根据化工设备第六章第二节查 613,接管的外伸出量长度L=150mm根据管子材料选择法兰材料为20锻件，管道设计压力为1.1 MPa，根据管 道的设计压力不得高于设计温度下管法兰的最大允许工作压力的原则，查表6-8可知，可选择公称压力为1.6 MR的公制管法兰。（三八 接管的法兰类型及链接尺寸根据化工设备第六章表6 2及设备工艺条件选择法兰类型为带颈平焊法兰， 合适的密圭寸面形式为突面或凹面密圭寸面（四）查取相关的尺寸（1） 1、查表6-7的排污口法兰的连接尺寸为法兰盘外径D = 200 mm螺栓孔中心圆直径K = 160mm螺栓孔直径L=18mm螺栓孔数量n = 8螺纹公称直径Th二M16mm法兰的几何尺寸可查带颈平焊法兰标准 HG 20594-19972、法兰标记带颈平焊法兰、凹面密封标记为HG 20594-1997法兰 SO80-1.6 M20带颈平焊法兰、突面密圭寸标记为HG 20594-1997法兰 SO80-1.6 RF20（八）温度计口设计（九）支座（鞍座）的设