集气罐设计

1目录1设计意义·······················32方案设计·······················33罐体的主要尺寸确定··················31设计压力P·····················42设计温度······················43主要原材料的选择和筒体材料的选择··········44罐体强度设计·····················51筒体和封头设计···················52接管补强和人孔补强·················85标准件选择·····················111法兰·······················112垫片·······················123螺栓的选择····················124人孔的选择····················136结构设计······················141容器支座的选择··················142法兰的选择····················153压力计的选择···················154接管方式及设置··················165各工艺开口设置………………………………………………166垫片形式····················1727设计结果······················178参考文献······················1831设计意义立式储气罐设计的特点。立式储气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。PN=0.6MPa立式储气罐属第三类压力容器。贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。贮罐上设有进气口、出气口、压力表、检查孔以及安全阀等。2方案设计工作的介质是空气无毒，设计压力为0.6Mpa属1类低压容器。考虑到经历的合理技术的可行性，可以选择Q235-B作为压力容器的设计材料，对于公称直径DN700mm时要加人孔，同时集气罐要有进气管、出气管、排污管、压力座、安全阀等根据压力、气体的流速选择管口的直径。开口大的还要考虑补强。最终要强度校核和水压试验，是否压力容器能安全使用。3罐体的主要尺寸确定表1：设计参数表序号项目数值单位备注1名称集气罐2用途储存气体3工作压力0.6MPa44工作温度50℃5公称容积（Vg）10.5M36工作介质空气7腐蚀性无1、设计压力设计压力为压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，通常可取最高工作压力的1.05~1.1，设计压力取最大工作压力的1.1倍，即MpaPc66.06.01.1。2、设计温度设计温度指容器在正常工作情况下，设定元件的金属温度。当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件可能达到的最高温度;当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最高温度。由于工作温度为小于50C。，设计温度取50C。.3、主要元件材料的选择筒体材料的选择：根据空气的特性设计压力为0.6在MPaPMPa6.11.0范围内，属低压设备查GB150-1998表4-1，选择筒体Q235-B钢板（钢板标准GB6645），查压力容器设计手册表2-1-5得小于100℃时的许用应力Mpat113][,MPas235MPab375GB150规定Q235-B钢板：容器的设计压力MPaP6.1;板的使用温度为0-350℃;用于壳体时，钢5板厚度不大于mm20;不得用于毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器。4罐体强度设计1、筒体和封头（1）筒体设计筒体的公称直径Di有标准选择，而它的长度L可以根据容积要求来决定。根据公式%)51(5.1042LDi取2DL，将2DL代入,得：mDi915.1。根据压力容器公称直径GBT_9019-2001标准，圆整后，mmDi2000,采用标准椭圆封头，查标准压力容器设计手册JB/T4746-2002得公称直径mmDDNi2000，封头深度mmH525，容积为31257.1m。根据%)51(2容封筒VVV%)51(5.1021257.142LDi得mL793.2筒，圆整得mmL2800。4.120002800DL3796.84mLDVi筒305.112mVV封筒所以计算容积为305.11m，工作容积为35.10m，计算压力MPaPc66.0。由于介质是空气无毒，无腐蚀性所以该容器采用双面对接焊局部探伤6探伤，其焊接系数为85.0。由中径公式mmPDPctic895.666.085.01132200066.02可得筒体的计算厚度mm895.6。查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-1知，钢板厚度负偏差为mm8.0，故取mmC8.01。查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知,在无特殊腐蚀情况下，腐蚀裕量2C不小于1mm。本例取mmC12故筒体的名义厚则筒体的设计厚度mmCd895.71895.62名义厚度mmCdn695.88.0895.71圆整后取有效厚度mmn10筒体的有效厚度mmCCne2.821试验压力MPaPPtcT825.0166.025.125.1MPaPPT76.01.066.01.0取最大试验压力：MPaPT825.0应力校核筒体有效厚度：mme2.8MPaDPeeiTT85.11885.02.82)2.82000(825.02)(MPasT78.17985.02359.09.0TT则满足水压试验要求。（2）封头设计7查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1，公称直径mmDDNi2000表2：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/2m容积V封/3m20005254.49301.1257选用标准椭圆形封头，型号代号为EHA,mmh25据GB150-1998中椭圆形封头计算：mmPDPctic88.666.05.085.01132200066.05.02设计厚度：mmCd88.7188.62名义厚度mmCdn68.88.088.71圆整后取有效厚度mmn10筒体的有效厚度mmCCne2.821试验压力MPaPPtcT825.0166.025.125.1MPaPPT76.01.066.01.0取最大试验压力：MPaPT825.0应力校核MPaDPeeiTT6.11885.02.822.85.02000825.02)5.0(MPasT78.17985.02359.09.08TT则满足水压试验要求。总体结构尺寸如下：公称直径mmDi2000筒体高mmL2800筒体壁厚mmn10封头壁厚mmn102、接管补强和手孔补强a补强及补强方法判别补强判别根据教材《过程设备设计》表4-15，允许不另行补强的最大接管外径为mm89。所给的人口的外径大于mm89，故只有人孔需要另行补强。补强计算方法判别人口是在筒体上面且mmDi2000，开孔直径mmDmmi6673/480，满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。壳体开孔处计算厚度d去掉接管壁厚附加量后的接管内径mmCddt6.4718.01262480200在开孔处壳体承受应力所必须的最小厚度mm86.585.00et接管管壁的有效厚度mmCnet2.48.16nt接管管壁的名义厚度mm6先计算强度削弱系数rf1rf开孔所需补强面积按下式计算92006.2763)11(2.486.5286.56.471)1(2mmfdAret3、有效补强范围有效宽度BmmdB2.9436.47122mmdBntn6.503621026.47122B取两者中的最大值所以mmB2.943有效高度外侧有效高度1h按下式计算mmdhnt66.5364801（实际外伸高度）mmh1601取两者中较小的值所以mmh66.531内侧有效高度2hmmdhnt66.5364802)(02实际内伸高度h2h取两者中的最小值所以02h有效补强面积1筒体多余金属面积筒体的有效厚度mmCne2.88.110筒体多余金属面积1A215.1103)11)(86.52.6(2.42)86.52.8)(6.4712.943()1)((2))((mmfdBAreete102接管多余金属面积接管计算厚度mmPDPctnict55.166.085.0113245066.023接管多余金属面积2A2221240.28401)55.12.4(66.532)(2)(2mmfChfhAretrtet4接管区焊接面积（焊脚取mm0.4）230.160.40.4212mmA5有效补强面积23219.14031640.2845.1103)(mmAAAAeAAe则开口需要另行补强，所增加的补强金属截面积4A应满足247.13599.14036.2763mmAAAe拟采取补强圈补强。补强圈设计根据接管公称直径450DN选补强圈，参照补强圈标准表3-6-1（20024736/TJB）取补强圈外径mmD7602，内径mmdD48444805~301。因22.943DmmB,补强圈在有效补强范围内。补强厚度为mmDDA9.44847607.1359'12411考虑钢板复偏差并经圆整，查表3-6-1取补强圈名义厚度为mm6。综上,所述选择补强圈外径mmD7602，内径mmD4841，补强圈名义厚度为mm6。5标准件选择1、法兰表3-2-2知该法兰在标准所覆盖的PN，DN范围内表3-2-6查得法兰的尺寸表3-2-23查得密封面的尺寸表3-2-25可选用Q235-B制造法兰表3-2-29（B）可知Q235在100度时的最高无冲击压力为0.6Mpa即该法兰的所用的容器其设计压力不得大于0.6Mpa。表3-2-26查得垫片的材料为橡胶垫片允许PN≤1.6，t≤200℃表GB2060-1997表4.0.2-2查得法兰垫片的尺寸表3-2-47查紧固件表3：接管和法兰尺寸，0.6MPa板式平焊法兰序号名称公称直径DN钢管外径法兰焊端外径法兰外径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Th法兰内径B1坡口宽度b法兰厚度C法兰质量/kg法兰盖厚度法兰盖质量A安全323812090144M12390161.1161.312阀94B进气口4045130100144M12460161.38161.59C压力座15188055114M10190120.14120.44D出气口4045130100144M12460161.38161.59E1人孔4504805955502216M2048503020.52451.22、垫片表4全平面法兰用FF型垫片尺寸符号管口名称公称直径内径D1外径D2垫片厚度B包边宽度bA安全阀3243761.53B进气口4049861.53C压力座1522441.53D出气口4049861.53E1人孔450480595333、螺栓（螺柱）的选择表3-2-47~49管法兰紧固件.表5螺栓13符号