储罐设计参数课程设计

目录第一章概述 3第二章储罐设计参数确定 42.1液化石油气参数的确定 42.2设计温度 42.3设计压力 52.4设计储量 6第三章工艺计算 63.1筒体设计 63.2封头设计 7第四章结构设计 84.1液柱静压力 84.2圆筒厚度的设计 84.3椭圆封头厚度的设计 104.4开孔和选取法兰分析 104.5安全阀设计 124.6液面计设计 164.7接管，法兰，垫片和螺栓的选择 174.7.1接管和法兰 174.7.2垫片的选择 204.7.3螺栓（螺柱）的选择 214.8人孔的设计 224.8.1人孔的选取 224.8.2人孔补强圈设计 244.9鞍座选型和结构设计 264.9.1鞍座选型 264.9.2鞍座位置的确定 284.10焊接接头的设计 294.10.1筒体和封头的焊接 294.10.2接管与筒体的焊接 29第五章校核 315.1sw6-1998概述 315.2sw6-1998校核结果 31结束语 36参考文献 37

第一章概述液化石油气贮罐是盛装液化石油气的常用设备,由于该气体具有易燃易爆的特点,因此在设计这种贮罐时,要注意与一般气体贮罐的不同点,尤其是安全与防火,还要注意在制造、安装等方面的特点。目前我国普遍采用常温压力贮罐,常温贮罐一般有两种形式:球形贮罐和圆筒形贮罐。球形贮罐和圆筒形贮罐相比: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。一般贮存总量大于500m3或单罐容积大于200m3时选用球形贮罐比较经济;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。本文主要讨论卧式圆筒形液化石油气贮罐的设计。液化石油气呈液态时的特点。(1)容积膨胀系数比汽油、煤油以及水等都大,约为水的16倍,因此,往槽车、贮罐以及钢瓶充灌时要严格控制灌装量,以确保安全;(2)容重约为水的一半。因为液化石油气是由多种碳氢化合物组成的,所以液化石油气的液态比重即为各组成成份的平均比重,如在常温20℃时,液态丙烷的比重为0.50,液态丁烷的比重为0.560.58,因此,液化石油气的液态比重大体可认为在0.51左右,即为水的一半。卧式液化石油气贮罐设计的特点。卧式液化石油气贮罐也是一个储存压力容器,也应按GB150《钢制压力容器》进行制造、试验和验收;并接受劳动部颁发《压力容器安全技术监察规程》(简称容规)的监督。液化石油气贮罐,不论是卧式还是球罐都属第三类压力容器。贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。贮罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等第二章储罐设计参数确定2.1液化石油气参数的确定液化石油气的主要组成部分由于石油产地的不同，各地石油气组成成分也不同。现取新疆克拉玛依油田所产液化石油气标准：表2-1液化石油气组成成分组成成分异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戊烷正戊烷乙炔各成分百分比0.012.2547.323.4821.963.791.190.02对于设计温度下各成分的饱和蒸气压力如下：表2-2各温度下各组分的饱和蒸气压力温度，℃饱和蒸汽压力，MPa异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戊烷正戊烷乙炔-25060.040.0250.0070-2001.380.270.0750.0480.030.0090002.3550.4660.1530.1020.0340.02402003.7210.8330.2940.2050.0760.058050071.7440.660.00112.2设计温度根据本设计工艺要求，使用地点为太原市的室外，用途为液化石油气储配站工作温度为-20—48℃，介质为易燃易爆的气体。从表中我们可以明显看出,温度从50℃降到-25℃时,各种成分的饱和蒸气压力下降的很厉害,可以推断,在低温状态下,由饱和蒸气压力引起的应力水平不会很高。由上述条件选择危险温度为设计温度。为保证正常工作，对设计温度留一定的富裕量。所以，取最高设计温度t=50℃，最低设计温度t=﹣25℃。根据储罐所处环境，最高温度为危险温度，所以选t=50℃为设计温度。2.3设计压力该储罐用于液化石油气储配供气站，因此属于常温压力储存。工作压力为相应温度下的饱和蒸气压。因此，不需要设保温层。根据道尔顿分压定律，我们不难计算出各种温度下液化石油气中各种成分的饱和蒸气分压，如表：表2-3各种成分在相应温度下的饱和蒸气分压温度,℃饱和蒸气分压,MPa异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戍烷正戍烷乙烯-2500.0290.09460.0140.00880.000950.0000830-2000.0310.1270.01760.01050.001140.0001090000.0530.22040.03590.02240.001290.00025602000.0840.3940.0690.0450.002880.0006305000.1580.08250.15730.10980.007580.00190有上述分压可计算再设计温度t=50℃时，总的高和蒸汽压力P==0.01%×0+2.25%×7+47.3%×1.744+23.48%×0.67+21.96%×0.5+3.79%×0.2+1.19%×0.16+0.02%×0.0011=1.25901MPa因为：P异丁烷（0.2）<P液化气(1.25901)<P丙烷（1.744）当液化石油气在50℃时的饱和蒸汽压力高于异丁烷在50℃时的饱和蒸汽压力时，若无保冷设施，则取50℃时丙烷的饱和蒸汽压力作为最高工作压力。对于设置有安全泄放装置的储罐，设计压力应为1.05~1.1倍的最高工作压力。所以有Pc=1.1×1.744=1.9184MPa。查《工程设备设计》表4-11，取法兰公称压力P=2.5MPa2.4设计储量表2-4液化石油气主要成分在50℃的密度Kg/m3温度℃丙烷异丁烷正丁烷50446520542参考化工原理相关资料，根据公式得到ρm=509.66取石油液化气的密度为510Kg/m3，盛装液化石油气体的压力容器设计储存量为：参考化工设备相关资料，储罐选型为卧式圆柱形储罐。第三章工艺计算对于承受内压，且设计压力Pc=1.92MPa<4MPa的压力容器，根据化工工艺设计手册（下）常用设备系列，采用卧式椭圆形封头容器。3.1筒体设计查GB150-2011，为了有效的提高筒体的刚性，一般取L/D=3~6，为方便设计，此处取L/D=4①。所以②。由①②连解得：D=1.471m=1471mm。圆整得D=1500mm3.2封头设计查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.1EHA椭圆形封头内表面积、容积得：表3-1，EHA椭圆形封头内表面积、容积公称直径DN/mm总深度H/mm内表面积A/容积/15004002.55680.4860图3-1椭圆形封头封头的结构尺寸由得由2V+L/4=10得L=5.1088m圆整得L=5200mm则L/D=3.467>3符合要求.则V=2V+L/4=10.161m>10m且，所以结构设计合理。采用对接不但减小了结构应力集中程度，而且方便了无损检测，查《工程设备设计》表4-3，采用单面焊对接接头时接头系数第四章结构设计4.1液柱静压力根据设计为卧式储罐，所以储存液体最大高度hmax≤D=1500mm。P静（max）=ρghmax≤ρgD=510×9.8×1.5=7497pa=0.007497MPa则P静可以忽略不记。4.2圆筒厚度的设计根据介质的易燃易爆、有毒、有一定的腐蚀性等特性，存放温度为-20~48℃，最高工作压力等条件。根据GB150-2011表2，选用筒体材料为低合金钢Q345R(钢板标准GB713)[σ]t=189MPa。选用Q345R为筒体材料，适用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性，壁厚较大（≥8mm）的压力容器。根据GB150，初选厚度为6~16mm，最低冲击试验温度为-20℃，热轧处理。δ=表2GB150-2011中低合金钢Q345R钢号钢板标准使用状态厚度mm室温强度指标下列温度下的许用力RmMPaRelMPa=﹤20100Q345RGB713热轧，控轧，正火3~16510345189189>16~36500325185185>36~60490315181181>60~100490305181181>100~150480285178173∵对于低碳钢和低合金钢，需满足腐蚀裕度C2≥1mm，取C2=2mm查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-1知，钢板厚度负偏差C1=0.8mm。∴δd=δ+C2=8.51+2=10.51mm，δn=δd+C1=10.51+0.8=11.31mm圆整后取名义厚度δn=12mm，[σ]t没有变化，故取名义厚度12mm合适。水压试验校核压力的确定取[δ]≈[σ]试验压力：PT=1.25P=1.25×1.92=2.4MPa有效厚度：mmmmCCne1221卧式储罐的基本参数如下：公称压力，MPa0.791.571.772.16设计温度,℃>-20/-50储存物料正丁烷，异丁烷，丁烯，异丁烯，丁二烯50℃时饱和蒸汽压小于或等于1.57MPa的液化石油气液态丙烯或50℃时饱和蒸汽压小于或等于1.62MPa的液化石油气液态丙烯或50℃时饱和蒸汽压大于1.62MPa的液化石油气装配系数=<0.9水压试验压力，MPa1.01.962.222.7气密性试验压力，MPa0.791.571.772.16安全阀开启压力，MPa=﹤0.79=﹤1.57=﹤1.77=﹤2.16焊缝接头系数1.0腐蚀裕量，mm>=1.0表1卧罐的设计参数水压试验的应力σQ345R钢制容器在常温水压实验时许可应因为，故筒体厚度满足水压实验时强度要求。4.3椭圆封头厚度的设计为了得到良好的焊接工艺，封头材料的选择同筒体设计，同样采用Q345R。∴δ同理，选取C2=2mm，C1=0.8mm。∴δn=δ+C1+C2=8.49+2+0.8=11.29mm圆整后取名义厚度为=12mm跟筒体一样，选择厚度为12mm的Q345R料合适。4.4开孔和选取法兰分析液化石油气储罐应设置排污口，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。根据工艺设计，应使进出口、排污口、放空口满足同一工艺条件。查《化工工艺手册》表25-5液化石油气储罐的具体尺寸，选取开孔流速为u=20m/s，流量Q=45L/s,根据公式，算出管子内径d=59mm,根据强度校核和管子外径规格，选用管子的外径为89，厚度为15，具体校核在后续章节给出。图4-1筒体整体、接管、人孔分布图法兰的选择查《钢制管法兰、垫片、紧固件》HG20592-20635-97表6.0.2p293法兰类型与密封面型式，按照公称压力由低到高的原则，首先选用板式平焊法兰（PL），得到如下表：表4-4法兰的类型法兰类型密封面型式压力等级PN（MPa）板式平焊法兰（PL）凸面（RF）0.25-2.5全平面（FF）0.25-1.6又根据上表和设计压力Pc=1.92MPa，应该选用公称压力为2.5MPa的凸面板式平焊法兰（PL）图4-2板式平焊钢制管法兰4.5安全阀设计液化石油气储罐的设计压力在1．6MPa以上，属于第二类压力容器，必须设置安全阀。在安全阀的计算和选型时，首先确定防止设备超压所需的最大泄放量，然后根据最大泄放量计算安全阀的喷嘴面积，计算过程需要很多参数。本文针对液化石油气的性质，参考《炼油技术与工程》第34卷第7期液化石油气储罐安全阀的工艺计算。1)安全阀最大泄放量的计算一般造成设备超压的原因主要有三种：一是操作故障；二是火灾三是动力故障。在计算安全阀时，最大泄放量应根据工艺过程的具体情况确定，并按可能发生的最危险情况考虑。根据资料，对于易燃液化气体如液化石油气，在发生火灾时，安全阀的泄放量最大。在火灾情况下，设备吸热，液相迅速汽化，引起设备的压力升高，这种情况下液相的汽化量即为安全阀的泄放量。泄放量决定于火灾时单位时间内传人设备的热量和液体的气化潜热。一般情况下，液化石油气储罐不保温，储罐安全泄放量可按式计算：式中：WS——液化石油气储罐的安全泄放量，kg／h；q——液相液化石油气的蒸发潜热，kJ／kg；液化石油气的汽化潜热q=300(kJ／kg)(500C)F——系数储罐在地面上，取F=1Ar——储罐的受热面积，m2。对椭圆形封头的卧式储罐，Ar=。以上计算Ar的公式中：D。为储罐外径；l为卧式储罐总长，单位均为m。1.524m6.024m31.031m2则=14213kg/h2)安全阀喷嘴面积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(背压)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：临界条件下亚临界条件下式中：——安全阀的出口侧压力(绝压)，MPa；——安全阀的定压，MPa；——安全阀的排放压力(绝压)，MPa；取Pd=Pc=1.92——绝热系数，对于液化石油气，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(背压)P0很小，即P0／Pd<0.5744，因此安全阀的排气能力可按临界条件计算，即：式中：Ws——安全阀的排放能力，kg/h;K——安全阀的排放系数，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，K=0．6～0．7；对带调节圈的微启式安全阀，K=0．4～0．5；对不带调节圈的微启式安全阀，K=0．25～0．35；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K=0．65；A——安全阀的喷嘴面积，mm2；C——气体的特性系数，仅与气体的绝热系数k有关，可按下式算：对于液化石油气，绝热指数k1.15，计算得C=332；Z——安全阀进口处气体的压缩系数，液化石油气的压缩系数Z0.7；T——安全阀进口处介质的热力学温度，K；安全阀排放温度T=323～343K。M——气体的摩尔质量，kg／kmol。摩尔质量M50kg／kmol得出安全阀喷嘴面积为2222989106.7mmZTMcKPWsAd最后得出安全阀的内径得d=35.5mm,取整为36mm3)安全阀的选型查《化工管路手册》上册444页，（九）安全阀，1各种安全阀的产品名称、型号、技术数据，根据介质为石油气，发现无公称压力为2.5MPa的安全阀，所以选用公称压力为4.0MPa的安全阀,型号为A40Y-40A40Y-40I，其尺寸参数如下表：表4-5为主要外形尺寸公称通径主要外形尺寸（mm）重量kg配法兰标准号LDb≈H80170150195221002151801551212031850588865进口HG5016-58凸面出口按阀配图4-3安全阀安全阀法兰的确定查HG5016-58知安全阀进口法兰的型号为凹凸面对焊法兰，其尺寸参数如下：公称直径管子法兰重量双头螺栓橡胶石棉垫Dbh凸面凹面数量直径/长度外径内径厚度808919516013812012124585.024.648120901.5（4.5）4.6液位计设计根据容器的工作温度（当工作温度），设计压力，介质密度,查《化工容器及设备设计简明手册》（第二版）及部分公司产品，选择侧装普通型磁性液位计。HG/T21584-95UZ2.5M-1400-0.51AY321C侧装式磁性液位计：测量范围800mm，，介质温度：，接口法兰密封面为凸面，带上下限液位报警器，本体材质为0Cr18Ni9Ti的远传式不带夹套（普通型）的磁性液位计，所测介质密度为。磁性液面计连接法兰规格一般为，采用HGJ带颈对焊法兰，密封面为凸面。图4-4磁性液位计4.7接管，法兰，垫片和螺栓的选择4.7.1接管和法兰 表4Q345R卧罐的同体厚度、封头厚度、几何容积及卧罐质量工程容积VN，m几何容积Vj，m公称直径DN，mm设计压力，MPa厚度，mm卧罐质量，kg充水质量，kg筒体δ封头δ32.9710000.7966130042701.5788150044701.77882.168101700467055.0312000.7966155065801.57810195069801.77810195069802.1610122350738088.1814000.79661950101301.578102450106301.778102800109802.1610123000111808.2116000.79682020102301.5710122800110101.7710122800110102.1612143300115101010.020.79682300123201.5710123200132201.7710123200132202.16121437001372010.3118000.79882600129101.5710123200135101.7710123200135102.161214370014010表B.2EHA椭圆形封头质量公称直径DNmm封头名义厚度，mm810121416181200102.2128.3154.6181.1207.8234.71500157.4197.4237.6278.1318.9359.9法兰尺寸如表：表4-1法兰尺寸序号名称公称通径DN钢管外径B连接尺寸法兰厚度C法兰高度H法兰颈法兰内径B1坡口宽度b法兰理论质量kg管口伸出高度mm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螺栓ThB系列F液位计口202510575144M121640454041.05100M液相进口管8089200160188M1624401189164.86150K液相出口管8089200160188M1624401189164.86150D安全阀口8089200160188M1624401189164.86150G排污口8089200160188M1624401189164.86150E放气管8089200160188M1624401189164.86150B温度计口202510575144M121640454041.05100C压力表口202510575144M121640454041.05100A人孔5005307306603620M33×256407307004892.5300J气相管8089200160188M1624401189164.86150H液相回流管8089200160188M1624401189164.86150接管外径的选用以B国内沿用系列（公制管）为准，对于公称压力0.25≤PN≤25MPa的接管，查《压力容器与化工设备实用手册》普通无缝钢管，选材料为Q345R。对应的管子尺寸如下如表：表4-2管子尺寸序号名称公称直径管子外径数量管口伸出量管子壁厚伸长量质量（kg）F液位计口2025110030.244M液相进口管8089115041.26K液相出口管8089115041.26D安全阀口8089115041.26G排污口8089115041.26E放气管8089115041.26B温度计口2025110030.244C压力表口2025110030.244A人孔5005301300917.34J气相管8089115041.26K液相回流管8089115041.264.7.2垫片的选择查《过程设备设计》第三版表4-11垫片的选用，根据介质为液化石油气、公称压力为2.5MPa、工作温度为500oC以及密封面为凸面得出垫片的形式可以选用缠绕垫、柔性石墨复合垫，其材料可以选用0Cr13、钢带-石棉板、石墨-0Cr13等骨架。图4-5凹凸面型垫片表4-3垫片尺寸符号管口名称公称直径DN(mm)内径D1(mm)外径D2(mm)厚度δ(mm)A液位计口2027501.5B液相进口管801201423C液相出口管801201423D安全阀口801201423E排污口801201423F放气管801201423G温度计口2027501.5H压力表口2027501.5I人孔5005305753J气相管2027501.5K液相回流管8012014234.7.3螺栓（螺柱）的选择根据密封所需压紧力大小计算螺栓载荷，选择合适的螺柱材料。计算螺栓直径与个数，按螺纹和螺栓标准确定螺栓尺寸。选择螺栓材料为Q345。查《钢制管法兰、垫片、紧固件》中表5.0..07-9和附录中标A.0.1，得螺柱的长度和平垫圈尺寸：图4-6双头螺柱图4-7螺母表4-4螺栓及垫圈尺寸名称管口名称公称直径螺纹螺柱长紧固件用平垫圈mmd1d2hA液位计口20M127013242.5B液相进口管80M1610017303C液相出口管80M1610017303D安全阀口80M1610017303E排污口80M1610017303F放气管80M1610017303G温度计口20M127013242.5H压力表口20M127013242.5J气相管80M1610017303K液相回流管80M16100173034.8人孔的设计4.8.1人孔的选取查《压力容器与化工设备实用手册》，因筒体长度5200<6000mm，需开一个人孔，可选回转盖带颈平焊法兰人孔，。由使用地为太原市室外，确定人孔的公称直径DN=500mm，以方便工作人员的进入检修。配套法兰与上面的法兰类型相同，根据HG/T21518-2005《回转盖带颈平焊法兰人孔》，查表3-1，由PN=2.5MPa选用凹凸面的密封形式MFM，采用8.8级35CrMoA等长双头螺柱连接。其明细尺寸见下表：表4-5人孔尺寸表单位：mm密封面型式凹凸面MFMD7304330公称压力PNMPa2.566048螺柱数量20公称直径DN500280A405螺母数量40123B200螺柱尺寸d506b44L300总质量kg302图4-8回转盖带颈平焊法兰人孔4.8.2人孔补强圈设计1)补强设计方法判别按HG/T21518-2005,选用回转盖带颈平焊法兰人孔，设：厚度附加量c=2mm开孔直径d=di+2c=500+2×2=504mmd＜Di／2=1500/2=750mm故可以采用等面积法进行开孔补强计算。接管材料选用Q345R号钢，其许用应力[σ]t=189MPa根据《过程装备与控制工程》P165中，其中：壳体开孔处的计算厚度8.49mm接管的有效厚度强度削弱系数fr=所以开孔所需补强面积为A=504×8.49=4278.96mm2)补强范围2.1补强有效宽度B的确定：按《过程装备与控制工程》P165中B1=2d=2×504=1008mmB2=d+2δn+2δnt=504+2×12+2×12=552mmB=max（B1，B2）=1008mm2.2有效高度的确定外侧有效高度的确定根据《过程装备与控制工程》P165中h1’=3)侧有效高度的确定根据《过程装备与控制工程》P165中h2’==04)有效补强面积根据《过程装备与控制工程》P165中Ae=A1+A2+A34.1筒体多余面积

A14.2管的多余面积接管厚度：mmmmPDPctict830.292.15.09.0189250092.15.0][222221265.1115)830.210(8.772)(2)(2mmfChfhAretrtet焊缝金属截面积焊角取6.0mm4.3补强面积Ae=A1+A2+A3=357.84+1115.65+36=1509.49mm2因为Ae＜A=4278.96mm2，所以开孔需另行补强A4=A–Ae=4278.96-1509.49=2769.47mm补强圈设计：根据DN500取补强圈外径D’=840mm。因为B>D’，所以在有效补强范围。补强圈内径d’=530+10=540mm补强圈厚度：δ’=A4／(D’-d’)=9.23mm圆整取名义厚度为10mm根据GB-150，JB/T4736-2002，补强圈焊接形式——D型，D1=d0+(6～12)。表4-6补强圈补强及附件的选择接管公称直径DN/mm外径D2内径D1厚度（）重量（Kg）5008405401436.3图4-9补强圈由《工程设备设计》P161，GB150规定，当设计压力小于或等于2.5MPa的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）大于两孔之和的两倍，且接管公称外径小于或等于89mm时，只要接管最小厚度满足表4-15要求，就可不另行补强。即公称外径为25mm时，最小厚度为3.5mm，公称外径为89时，最小厚度为6mm。4.9鞍座选型和结构设计4.9.1鞍座选型该卧式容器采用双鞍座式支座，根据工作温度为-20~48℃，按JB/T4731-2005表5-1选择鞍座材料为Q235-A，使用温度为-20~250℃，许用应力为[σ]sa=140MPa。估算鞍座的负荷：计算储罐总重量m=m1+m2+m3+m4。其中：m1为设备质量：对于Q345R普通碳素钢，取ρ=7.85×103kg/m3筒体的体积3232222296.045200]1500)1221500[(4])2[(mLDDVn筒体的质量KgKgVm235830.07860'1为单个封头的质量：查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中标B.2EHA椭圆形封头质量，可知=278.1kg。设备的质量1Kg1Kgmmm29142''1'1为充液质量：ρ液化石油气<ρ水KgKgVm1016016.101000max2计水为人孔的质量302Kgm4为附件质量其他接管质量总和估为100kg。综上述：总质量m=m1+m2+m3+m4=2914+10160+302+100=13476kg。∴每个鞍座承受的重量为G/2=mg/2=13476×9.8/2=66032.4N=66KN由此查JB4712.1-2007容器支座。选取轻型，焊制A，包角为120°，有垫板的鞍座.，筋板数为4。查JB4712.1-2007表3得鞍座尺寸示意图如下图：表4-7鞍座支座结构尺寸公称直径DN1500腹板δ28垫板b4390允许载荷Q/kN270筋板l3240δ48鞍座高度h250b2170e70底板l11060b3240螺栓间距l2900b1200δ38螺孔/孔长D/l24/40δ112弧长1760重量kg109图4-10鞍座4.9.2鞍座位置的确定因为当外伸长度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间圆筒的弯矩，通常取尺寸A不超过0.2L值，为此中国现行标准JB4731《钢制卧式容器》规定A≤0.2L=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。由标准椭圆封头，有h=H-Di/4=400-1500/4=25mm故A≤0.2(L+2h)=0.2(5200+2×25)=1050mm由于接管比较多，所以固定支座位于储罐接管较多的左端。此外，由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗弯刚度，故封头对于圆筒的抗弯刚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，JB4731还规定当满足A≤0.2L时，最好使A≤0.5Rm（Rm=Ri+δn/2），即Rm=750+12/2=756mm。A≤0.5Rm=0.5×756=378mm,取A=380mm。综上述：A=380mm（A为封头切线至封头焊缝间距离，L为筒体和两封头直边段的总长）鞍座标记为：A1500-FA1500-S4.10焊接接头的设计4.10.1筒体和封头的焊接δ=6~20α=60~70b=0~2p=2~3采用Y型对接接头和手工电弧焊，综合考虑材料选用16MnR.焊条类型：E5018——铁粉低氢钾型图4-11Y型坡口4.10.2接管与筒体的焊接β=45°+5°b=2±0.5p＝2±0.5H1=δt＝δt=﹙≤8﹚k3＝0.7﹙﹥8﹚图4-12带补强圈焊接接头结构图4-1310m3液化石油气卧式储罐整体图标准表4-10液化石油气卧式储罐安装尺寸标准规格系列安装尺寸mm公称容积VN，m3公称容积DN，mm筒体长度L，mmL1L2Hl2l3l4l5l6l11l12l13abK12×¢d2×L×d5120040004900300020005004004004004004003508802007202×¢242×40×24101600440055003400240050040040040040040035011202209002×¢242×40×2415003400400024002000500400400400400400350128021011202×¢242×40×24图4-14液化石油气卧式储罐安装尺寸标准第五章校核5.1sw6-1998概述SW6，过程设备强度计算软件，目前版本：SW6-2011V1.0，中、英文版。SW6是一GB150、GB151、GB12337、JB4710及JB4731等一系列与压力容器、化工过程设备设计计算有关的国家标准、行业标准为计算模型的设计计算软件。SW6包括十个设备计算程序，分别为卧式容器、塔器、固定管板换热器、浮头式换热器、填函式换热器、U形管换热器、带夹套立式容器、球形储罐、高压容器及非圆形容器等，以及零部件计算程序和用户材料数据库管理程序。SW6零部件计算程序可单独计算最为常用的受内、外压的圆筒和各种封头，以及开孔补强、法兰等受压元件，也可对HG20582-1998《钢制化工容器强度计算规定》中的一些较为特殊的受压元件进行强度计算。十个设备计算程序则几乎能对该类设备各种结构组合的受压元件进行逐个计算或整体计算。为了便于用户对图纸和计算结果进行校核，并符合压力容器管理制度原始数据存档的要求，用户可打印输入的原始数据。SW6计算结束后，分别以屏幕显示简要结果及直接采用WORD表格形式形成按中、英文编排的《设计计算书》等多种方式，给出相应的计算结果，满足用户查阅简要结论或输出正式文件存档的不同需要。SW6以Windows为操作平台，不少操作借鉴了类似于Windows的用户界面，因而允许用户分多次输入同一台设备原始数据、在同一台设备中对不同零部件原始数据的输入次序不作限制、输入原始数据时还可借助于示意图或帮助按钮给出提示等，极大地方便用户使用。一个设备中各个零部件的计算次序，既可由用户自行决定，也可由程序来决定，十分灵活。下面为各部分的校核：筒体校核内压圆筒校核计算单位压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件筒体简图计算压力Pc1.93MPa设计温度t50.00C内径Di1500.00mm材料Q345R(板材)试验温度许用应力189.00MPa设计温度许用应力t189.00MPa试验温度下屈服点s345.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C22.00mm焊接接头系数0.90厚度及重量计算计算厚度==8.55mm有效厚度e=n-C1-C2=9.70mm名义厚度n=12.00mm重量2326.71Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT=1.25P=2.4000(或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平TT0.90s=310.50MPa试验压力下圆筒的应力T==207.52MPa校核条件TT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力[Pw]==2.18582MPa设计温度下计算应力t==150.00MPat170.10MPa校核条件t≥t结论合格封头校核内压椭圆封头校核计算单位压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算压力Pc1.93MPa设计温度t50.00C内径Di1500.00mm曲面深度hi400.00mm材料Q345R(板材)设计温度许用应力t189.00MPa试验温度许用应力189.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C22.00mm焊接接头系数0.90压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT=1.25Pc=2.4000(或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力tT0.90s=310.50MPa试验压力下封头的应力T==190.21MPa校核条件TT校核结果合格厚度及重量计算形状系数K==0.9193计算厚度h==7.83mm有效厚度eh=nh-C1-C2=9.70mm最小厚度min=3.00mm名义厚度nh=12.00mm结论满足最小厚度要求重量245.06Kg压力计算最大允许工作压力[Pw]==2.38477MPa结论合格鞍座校核卧式容器（双鞍座）计算单位压力容器专用计算软件计算条件简图计算压力pC1.92MPa设计温度t50℃圆筒材料Q345R鞍座材料Q235-B圆筒材料常温许用应力[]189MPa圆筒材料设计温度下许用应力[]t189MPa圆筒材料常温屈服点345MPa鞍座材料许用应力[]sa147MPa工作时物料密度510kg/m3液压试验介质密度1000kg/m3圆筒内直径Di1500mm圆筒名义厚度12mm圆筒厚度附加量2.3mm圆筒焊接接头系数0.9封头名义厚度12mm封头厚度附加量Ch2.3mm两封头切线间距离5250mm鞍座垫板名义厚度6mm鞍座垫板有效厚度6mm鞍座轴向宽度b200mm鞍座包角θ120°鞍座底板中心至封头切线距离A405mm封头曲面高度400mm试验压力pT2.4MPa鞍座高度H250mm腹板与筋板组合截面积78240mm2腹板与筋板组合截面断面系数588424mm3地震烈度<7圆筒平均半径Ra756mm物料充装系数0.9一个鞍座上地脚螺栓个数2地脚螺栓公称直径12mm地脚螺栓根径10.917mm鞍座轴线两侧的螺栓间距10mm地脚螺栓材料Q345开孔补强开孔补强计算计算单位压力容器专用计算软件接管:N2,φ500×10计算方法:GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力pc1.9275MPa设计温度50℃壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数φ0.9壳体内直径Di1500mm壳体开孔处名义厚度δn12mm壳体厚度负偏差C10.3mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力[σ]t189MPa接管轴线与筒体表面法线的夹角(°)0凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角(°)接管实际外伸长度300mm接管连接型式插入式接管接管实际内伸长度0mm接管材料Q345R接管焊接接头系数0.9名称及类型板材接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称Q345R凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径840mm补强圈厚度12mm接管厚度负偏差C1t0.3mm补强圈厚度负偏差C1r0.3mm接管材料许用应力[σ]t189MPa补强圈许用应力[σ]t189MPa开孔补强计算非圆形开孔长直径484.6mm开孔长径与短径之比1壳体计算厚度δ8.5471mm接管计算厚度δt2.7351mm补强圈强度削弱系数frr1接管材料强度削弱系数fr1开孔补强计算直径d484.6mm补强区有效宽度B969.2mm接管有效外伸长度h169.613mm接管有效内伸长度h20mm开孔削弱所需的补强面积A4142mm2壳体多余金属面积A1559mm2接管多余金属面积A2691mm2补强区内的焊缝面积A364mm2A1+A2+A3=1314mm2，小于A，需另加补强。补强圈面积A43978mm2A-(A1+A2+A3)2828mm2结论:合格结束语压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。两个星期的液化石油气储罐设计，可以说是对自己综合知识、能力的挑战。从刚开始设计时的蒙头苍蝇到如今的灵活运用。在设计期间我锻炼了很多，也收获了很多！首先，通过液化石油气储罐的设计，我全面综合的了解了液化石油气的组成成分和各参数的确定。其次，通过大量相关资料和书籍的参考，我对液化石油气储罐的设计过程有了初步的了解。着手开始设计的那段时间确实比较痛苦，感觉无从下手。正所谓万事开头难，通过与同学们的讨论合作，我们找到了一种绝处逢生的感觉，有了头绪和思路之后设计就显得水到渠成了。不管是筒体、封头、鞍座、法兰、接管还是螺栓螺柱，每一种结构的设计都需要有相关工具书作指导和标准的参考，设计起来的工作量很大。不过我们在设计过程中也找了很多快乐，大家讨论时的积极劲儿，这让大伙儿设计起来非常有动力。我们按着设计的时间安排一步一步的完成设计。到画草图和CAD制图时我们又迎来了新的挑战，这次CAD的制图，让我们的CAD制图技术得到了很大提高。总之，这次的设计让我们收获的不只是知识，同时也是各种能力的提升与锻炼。设计过程中我们遇到了很多困难也遇到了很多分歧，但通过大量资料的查询和相关标准的参考我们都一一解决了。这不仅锻炼了我们个人，也锻炼了我们小组和团队的合作能力！再加上郭晓霞老师在设计方面的答疑和帮助我们解决各种设计上的问题，这对我们的设计都有很大的帮助！在此，特向指导老师表示衷心的感谢！谢谢老师！参考文献[1]国家质量技术监督局，GB150-2011《钢制压力容器》，中国标准出版社，2011[2]国家质量技术监督局，《压力容器安全技术监察规程》，中国劳动社会保障出版社，1999[3]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[4]郑津洋、董其伍、桑芝富，《过程设备设计》，化学工业出版社，2001[5]黄振仁、魏新利，《过程装备成套技术设计指南》，化学工业出版社，2002[6]国家医药管理局上海医药设计院，《化工工艺设计手册》，化学工业出版社，1996[7]蔡纪宁主编，《化工设备机械基础课程设计指导书》，化学工业出版社，2003基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究HYPERLINK"/detail.