过程装备与控制工程专业毕业设计20m3液化石油气储罐设计

过程装备与控制工程专业毕业设计20m3液化石油气储罐设计内容摘要：

m4=+100= 由上可得总质量 : m=m1+2m2+m3+m4=+2179。 +20600+= 所以每一个鞍座承受的的重量 G=179。 =。 ②由此查《容器支座第一部分：鞍式支座》 JB／ — 2020 选择轻型，焊制 A，包角 120 度，带垫板的鞍座，筋板数为 4。 鞍座标记 JB／ — 2020 鞍座 A 2020— S JB／ — 2020 鞍座 A 2020— F 查表 ﹣ 2020 得鞍座尺寸表如下， 19 表 2— 8 鞍座支座结构尺寸 （ mm） 公称直径 DN 2020 筋板 l3 330 垫板 弧长 2330 允许载荷 Q/kN 300 b2 190 b4 430 鞍座高度 h 250 b3 260 δ 4 10 底板 l1 1420 δ 3 8 e 80 b1 220 鞍座质量 kg 160 螺栓 配置 间距 l2 1260 δ 1 12 增加 100mm 高度增加的质量 kg 17 孔长 l 40 螺孔 d 24 腹板 δ 2 10 螺纹 M20 图 6 鞍式支座结构图 20 ③鞍座位置的确定 当外伸长度 A= 时 （ L 为两封头切线间距离， A 为鞍座中心线距 封头切线间距离），支座处弯矩的绝对值与跨中截面弯矩的绝对值相等，使其最大弯矩达到最小。 通常取尺寸 A 不超过 值，否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。 对于标准椭圆封头 Di/2(Hh)=2 ，得 h=H－ Di/4=525－ 2020/4=25mm 所以 L=5700+25179。 2=5750mm 得 A≤ =179。 5750=1150mm 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 4731 还规定当满足 A≤ 时，最好使 A≤ m（中径）（ 2R i nmR  ） , 即 Rm=1000+12／ 2=1006mm A≤ m =179。 1006=503mm 取 A=525mm L=5750mm ④材料：鞍座为 Q235A,垫板为 16Mn。 21 焊接接头设计 容器各受压元件的组装通常采用焊接。 焊接接头是焊缝，熔合区和热影响区的总称。 焊接 接头的型式直接影响到焊接的质量与容器的安全。 焊接接头的型式及焊接材料应在化工设备的装配及零部件图中以适当的方式表示出来。 （ 1）回转壳体的焊接结构设计 回转壳体的拼接接头必须采用对接接头。 壳体上的所有纵向及环向接头，凸形接头上的拼接接头，及 A， B 类接头，必须采用对接焊头，不允许采用搭接焊。 对接焊易于焊透，质量容易保证，易于作无损检测，可获得最好的焊接接头质量。 （ 2）接管与带补强圈的焊接结构设计 接管与壳体及补强圈之间的焊接一般智能采用角焊和搭焊，具体的焊接结构还与安全的要求有关，涉及到是 否开坡口，单面焊与双面焊，焊透与否等问题。 作为开孔补强元件的补强圈，一方面要求就尽量与补强前的壳体贴合紧密，另一方面与接管，壳体之间的焊接接头设计也应力求完善合理。 但只能采用搭接和角接，难于保证全融透，也无法进行无损检测，因而焊接质量不易保证 （ 3） 焊接方法和材料选择 一般压力容器的设计中，都是按电弧焊的要求来进行焊接结构设计，并选择用相应的焊接材料。 手工电弧焊设备简单，便于操作，适用于各种焊接，在压力容 22 器制造中应用十分广泛，钢板对接，接管与筒体，封头的连接等都可以采用手工电弧焊。 焊条电弧焊的焊接材料是焊条。 表 2— 9 焊条的选用 XX 与 XX 焊接 焊条型号 焊条牌号示例 Q345R 与 Q345R E5015 J507 Q345R 与 16MnR E5015 J507 Q235A 与 Q235A E4303 J422 16Mn 与 Q235A E4315 J427 筒体和封头的焊接： δ =6~20 α =60~70 b=0~2 p=2 ~3 采用 Y 型对接接头和手工电弧焊 图 311 Y 型坡口 23 接管与筒体的焊接 ： β 1 =45176。 +5176。 b=2177。 p＝ 2177。 H1=δ t 1k ＝δ t 2k = c﹙ c ≤ 8﹚ k3＝  ﹙ c ﹥ 8﹚ 图 313 带补强圈焊接接头结构 依据我国现行压力容器常规设计的标准 GB1501998《钢制压力容器》、 JB/T47312020《钢制卧式容器》。 ： 根据设计为卧式储罐，所以储存液体最大高度 h max≤ D=2020mm。 P 静（ max） =ρ gh max=179。 179。 2020= P 液 P 设 179。 5%= 则 P 静 可以忽略不记。 Pc=P 设 = 24 容器的 筒体和封头厚度设计 筒体厚度设计 内压容器的计算厚度由中径公式确定δ = 2[ ]tPcDiPc 式中 [ς ]t— 材料许用应力， 假定罐体厚度范围为δ =6～ 16mm， 查表可得 [ ς ]t=189MPa Pc — 计算压力 ， Pc =P= ，忽略液柱的静压力 Di — 罐体内直径， Di =2020mm Φ — 焊接接头系数Φ =1（因为筒体为单面对接接头形式相当于单面对接焊的全焊透对接接头，采用 100％无损检 测，故取Φ =） 综上得计算厚度δ =(179。 2020)／ (2179。 189179。 )= 取腐蚀余量 C2=1mm 得设计厚度δ d=δ +C2=+1= 对于 Q345R，取钢板负偏差 C1=, 因而可取名义厚度δ n=12mm(满足 6～ 16mm),故取δ n=12mm。 封头厚度设计 标准椭圆封头是经常采用的封头形式，其计算公式由下式确定 δ =δ =2[ ] Pc 假设封头厚度δ =6～ 16mm,工 作条件与筒体相同 可得计算厚度 δ =PCDI／ 2[ς ]t Φ =(179。 2020)／ (2179。 189179。 － 179。 )= 25 取腐蚀余量 C2=1mm 得设计厚度 δ d=δ +C2=+1= 对于 Q345R，取钢板负偏差 C1= 因而可取名义厚度δ n=12mm(满足δ =6～ 16mm)，故可取δn=12mm。 开孔补强圈计算 根据 GB150 壳体开孔满足下述全部要求时，可不另行补圈 ① 设计压力小于等于 ②两相邻开孔中心的间距 应不小于两孔直径之和的两倍 ③接管工程外径小于等于 89mm ④接管最小壁厚满足下表要求。 表 2— 10 接管最小壁厚 （ mm） 接管工程直径 25 32 38 45 48 57 65 76 89 最小壁厚 26 水压试验应力计算并校核 试验压 力 Pt=[ ς ] ／ [ ς ]t= 179。 179。 189 ／189= 有效厚度δ e=δ nC2C1== 校核圆筒应力：ς t=Pt(Di+ δ e) ／ 2 δ e= 179。 106（ 2020+）／（ 2179。 ） =＜ [ς e]=179。 179。 345= 校核合格 气密性实验 因为液化石油气易燃易爆，故不允许有微量泄漏，所以应进行气密性实验。 气密性实验压力为。 27 钢制卧式容器 计算单位 太原理工大学 过控 11 计 算 条 件 简 图 设计压力 p MPa 设计温度 t 50 ℃ 筒体材料名称 Q345R 封头材料名称 Q345R 封头型式 椭圆形 筒体内直径 Di 2020 mm 筒体长度 L 5700 mm 筒体名义厚度 n 12 mm 支座垫板名义厚度 rn 10 mm 筒体厚度附加量 C mm 腐蚀裕量 C1 1 mm 筒体焊接接头系数  1 封头名义厚度 hn 12 mm 封头厚度附加量 Ch mm 鞍座材料名称 Q235B 鞍座宽度 b 220 mm 鞍座包角 θ 120 176。 支座形心至封头切线距离 A 475 mm 鞍座高度 H 250 mm 地震烈度 八 () 度 内压圆筒校核 计算单位 太原理工大学 过控 11 28 计算所依据的标准 GB 计算条件 筒体简图 计算压力 Pc MPa 设计温度 t  C 内径 Di mm 材料 Q345R ( 板材 ) 试验温度许用应力  MPa 设计温度许用应力 t MPa 试验温度下屈服点 s MPa 钢板负偏差 C1 mm 腐蚀裕量 C2 mm 焊接接头系数  厚度及重量计算 计算厚度  = PD Pc it c2[ ]  = mm 有效厚度 e =n C1 C2= mm 名义厚度 n = mm 重量 Kg 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 = [][]t = (或由用户输入 ) MPa 压力试验允许通过 的应力水平 T T s = MPa 试验压力下 圆筒的应力 T = p DT i ee.( ). 2 = MPa 校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 [Pw]= 2  e ti e[ ]( )D = MPa 设计温度下计算应力 t = P Dc i ee( )2 = MPa t MPa 校核条件 t ≥ t 结论 合格 29 右封头计算 计算单位 太原理工大学 过控 11 左封头计算 计算单位 太原理工大学 过控 11 计算所依据的标准 GB。