过程装备与控制工程课程设计15m3液化石油气储罐设计

过程装备与控制工程课程设计15m3液化石油气储罐设计内容摘要：

80 89 200 160 18 8 M16 24 110 12 6 58 k 气相管 80 89 200 160 18 8 M16 24 110 12 6 58 i 压力表口 20 25 105 75 14 4 M12 16 40 6 4 40 d 温度计口 20 25 105 75 14 4 M12 16 40 6 4 40 对应垫片尺寸如表： 得对应垫片尺寸如表： 表 53垫片尺寸 符号 管口名称 公称直径DN(mm) 内环内径 D1(mm) 缠绕垫 内环厚度 T1(mm) 内径 D2 外径 D3 厚度 T a 液位计口 20 27 36 50 b 放气管 80 86 106 120 c 人孔 500 512 549 575 d 安全阀 80 86 106 120 e 排污口 50 57 73 87 f 液相出口 80 86 106 120 g 液相回流管 80 86 106 120 h 液相进口 80 86 106 120 i 气相管 80 86 106 120 j 压力表口 20 27 36 20 k 温度计口 20 27 36 20 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 Q345R。 螺母的材料选用及具体尺寸应符合以下要求： 查 HG/T 205921997《钢制管法兰、垫片、紧固件》中表 ..079和附录中标 ，得螺柱的长度和平垫圈尺寸： 螺母的选用要与法兰专用螺栓配合使用，螺母的相关尺寸应 满足以下要求 : 螺母的材料选用及具体尺寸应符合以下要求： 表 54 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 mm d1 d2 h a 液位计管 20 M12 75 13 24 b 放气管 80 M16 90 17 30 3 d 安全阀 80 M16 90 17 30 3 e 排污口 50 M16 90 17 30 3 f 液相出口 80 M16 100 17 30 3 g 液相回流管 80 M16 100 17 30 3 h 液相进 口 80 M16 100 17 30 3 i 气相管 80 M16 100 17 30 3 j 压力表口 20 M12 70 13 24 k 温度计口 20 M12 70 13 24 人孔的选取 查《压力容器与化工设备实用手册》，可选回转盖带颈对焊法兰人孔。 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/T 215182020《回转盖带颈对焊法兰人孔》，查表 31，由 PN= 选用凹凸面的密封形式 MFM，采用 级 35CrMoA等长双头螺柱连接。 其明细尺寸见下表： 图 36 回转盖带颈对焊法兰人孔 表 55 人孔尺寸表 密封面形式 公称压力 公称直径 dw s d D 1D 1H 2 凹凸面 500 530 12 500 730 660 280 123 b 1b 2 A B L 0d 螺柱数量 螺母数量 螺柱尺寸 总质量 kg 44 43 48 405 200 300 30 20 40 M36180 331 人孔外伸长度为 300mm 人孔补强圈 设计 按 HG/T 215182020,选用回转盖带颈对焊法兰人孔， 设：厚度附加量 c=2mm 开孔直径 d=di+2c=500+2 2=504mm ， 则 d＜ Di／ 2=1700/2=850mm 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 [δ ]t=189MPa，根据 GB1502020 中，A =d 2 (1 )re t f ，其中：壳体开孔处的计算厚度。 接管的有效厚度  Cntet  mm 强度削弱系 数    1189189  rtnrf ， 所以开孔所需补强面积为： A=504 = 有效补强范围 B的确定：按 GB150中有： B1=2d=2 504=1008 mm， B2=d+2δ n+2δ nt=504+2 12+2 12=552mm B=max（ B1 ， B2） =1008 mm 外侧有效高度1h的确定，根据 GB150中式 88，得： mmdh nt 39。 1   ， 实际外伸高度mmh 28039。 39。 1  mmhhh ),m in ( 39。 239。 11  内侧有效高度 的确定，根据 GB1502020 中式 89，得： mmdh nt 39。 2   ，)(039。 39。 2 实际內伸高度h 2 2 2m in( 39。 , 39。 39。 ) 0h h h 有效补强面积 根据 GB150中式 810 ~ 式 813，分别计算如下 ： Ae=A1+A2+A3 1筒体多余面积1A         21 )(504100812 mmfdBA reete   2管的多余面积 接管厚度： mmPDP ct ict ][2          22212 mmfChfhA retrtet   焊缝金属截面积：焊角取 ，则223 1 6 2 36A m m  3补强面积 Ae=A1+A2+A3=++36=，因为 Ae＜ A=，所 以开孔需另行补强。 A4= A – Ae== 补强圈设计：根据 DN500 取补强圈外径 D’ =840mm。 因为 BD’ ，所以在有效补强范围。 补强圈内径 d’ =530+= 补强圈厚度： δ ’ =A4／ (D’ d’ )= 圆整取名义厚度为 12mm,但为便于制造时准备材料，补强圈名义厚度也可以取为封头的厚度为 12mm。 根据 GB150， JB/T47362020，补强圈焊接形式 —— D型， D1=d0+(6～ 12)。 表 36 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 e（） 重量（ Kg） 500 840 12 鞍座选型和结构设计 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/T 47312020 表 51选择鞍座材料为 Q345，使用温度为 20~250℃，许用应力为 [ς ]sa= 189MPa。 估算鞍座的负荷：计算储罐总重量 m=m1+2m2+m3+m4。 其中： m1 为筒体质量 ： 对于 Q345普通碳素钢，取 ρ = 103kg/m3 kgDLm 331   m2为单个封头的质量：查标准 JB/T 47462020 《钢制压力容器用封头》中标 EHA椭圆形封头质量，可知 kgm 。 m3为充液质量 ：ρ 液化石油气 ρ 水 故 m3（ max） =ρ 水 V=1000 V=1000（π /4 6+2 ） = kg。 m4为附件质量：选取人孔后，查得人孔质量为 331 kg， 其他接管质量总和估为 400 kg。 综上述：总质量 m=m1+2m2+m3+m4=+2 ++302 2+400≈ 19647kg。 ∴ 每个鞍座承受的重量为 G/2=mg / 2=19647 由此查 JB 容器支座。 选取轻型，焊制 A，包角为 120176。 ，有垫板的鞍座 .，筋板数为 4。 查 JB 表 3 得鞍座尺寸如表 5，示意图如下图： 表 37鞍座支座结构尺寸 公称直径 DN 1700 腹板 δ 2 8 垫板 b4 390 允许载荷 Q/kN 275 筋板 l3 275 δ 4 8 鞍座高度 h 250 b2 170 e 70 底板 l1 1200 b3 240 螺栓间 距 l2 1040 b1 200 δ 3 8 螺孔 /孔长 D/l 24/40 δ 1 12 弧长 1990 重量 kg 122 图 311鞍座 鞍座位置的确定 因为当外伸长度 A=，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 ，为此中国现行标准 JB 4731 《钢制卧式容器》规定 A≤ =(L+2h），A最大不 超过。 由标准椭圆封头 2)(2 hHDi ，有 h=HDi / 4=4501700 / 4=25mm 故 A≤ (L+2h)=(6000+2 25)=1210mm 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， JB 4731 还规定当满足 A≤ 时，最好使 A≤ m（ Rm=Ri+δ n/2），即 Rm=850+12/2=856mm。 A≤ = 856=428mm ,取 A=420mm。 综上述： A=420 mm （ 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） 视镜设计 查 HG/T216191986《压力容器视镜》，所选视镜玻璃用钢化硼硅玻璃，衬垫为石棉橡胶板，压紧环、接缘、螺栓、螺母所用材料为 A3，视镜的尺寸如下表： 表 56 视镜尺寸 公称直径 公称压力 D D1 b1 b2 ≈ H 螺柱 重量 标准图图号 数量 直径 不锈钢 50 130 100 34 26 84 6 M12 HGJ5018613 液面计设计与安全阀设计 由于储罐工作温度为 20~48℃，查《压力容器与化工设备实用手册》，选取磁性液面计。 公称直径为 DN=20mm。 选取两个 L=1100mm 的液位计。 由操作压力 P=，工作温度为 20~48℃，盛放介质为液化石油气体。 选择安全阀的公称压力 PN=25kg/cm2，最高工温度为 150℃，材料为可锻铸件的弹簧微启式安全阀，型号为 A41H25。 公称直径 DN=80mm。 焊接接头的设计 为保证焊接质量，易于检查。 筒体上的所有焊缝及环向接头、封头上的拼接接头，都采用对接焊。 对于人孔和筒体的焊接部位，因为两板厚度差大于 3m，必须进行削薄加工，以使两侧面厚度基本相等。 容器焊接接头坡口设计 、 筒体和封头的焊接： 因为筒体的厚度δ =12mm∈（ 3,20），所以选用壳体的纵焊缝为内外压对 称的Y形坡口，壳体的环焊缝为内外不对称的 Y 形坡口，且内侧较小。 坡口的结构尺寸： b=2mm， p=2mm，α =60176。 接管与筒体的焊接 β1 =45176。 +5176。 b=2177。 p＝ 2177。 H1=δt 1k ＝ δt 2k = c ﹙ c ≤8﹚ k3＝ c ﹙ c ﹥ 8﹚ 图 带补强圈焊接接头结构 焊接方法与材料 对于一般的压力容器焊接，方法均为手工电弧焊。 焊接材料为焊条。 筒体和接管间的焊接属于低碳钢和低合金钢之间的焊接。 应选用强度较低的钢材等强度的焊条焊接。 焊条类型： E5018 —— 铁粉低氢钾型 第六章 强度校核 钢制卧式容器 计算单位 计 算 条 件 简 图。