毕业论文-储罐的设计.

毕业论文—储罐的设计0目录摘要……………………………………………………………………………………...1关键词…………………………………………………………………………………...11绪论………………………………………………………………………………….11.1贮罐的应用及意义…………………………………………………………………12设计概述…………………………………………………………………………….12.1设计任务书…………………………………………………………………………12.2设计思想……………………………………………………………………………22.3设计特点……………………………………………………………………………23材料及结构的选择与论证………………………………………………………….23.1材料选择……………………………………………………………………………23.2结构选择与论证………………………………………………………………........33.2.1封头的选择……………………………………………………………………....33.2.2入孔的选择……………………………………………………….………..……33.2.3容器支座的选择……………………………………………………...………...43.2.4法兰型式…………………………………………………………………………43.2.5液面计的选择…………………………………………………………...………44机械计算……………………………………………………………………...…...…54.1筒体厚度设计……………………………………………………………...………..54.2封头壁厚设计……………………………………………………………...…….…54.3水压试验及强度校核…………………………………………………...…………..64.4人孔并核算开孔补强……………………………………………………….......…..64.5核算承载能力并选择鞍座………………………………………………............….75附件的选择……………………………………………………………………..……85.1液面计选择…………………………………………………………………….……85.2压力表选择………………………………………………………………....……….85.3接口管选择…………………………………………………………………….……96设计结果一览表………………………………………………………………..……107设计小结……………………………………………………………………..………10主要参考资料………………………………………………………………….….……..11致谢……………………………………………………………………………………...12毕业论文—储罐的设计1Φ5000大型贮罐机械设计化学化工专业学生黄克旺指导教师赵慧敏摘要：压力容器广泛应用于化工生产中的传热、传质、化学反应、物料贮存等各个方面，约占工厂装备的百分之八十。本文首先介绍容器的基本知识，包括压力容器的分类与结构；封头的种类与选择；容器的零部件（法兰、支座、接口管、手孔、人孔等）。然后以液化石油气贮罐的设计为例，讲述了内压薄壁圆筒和标准椭圆形封头的强度设计，以及容器主要零部件的选用。关键词：容器；零部件；封头；强度设计Φ5000mmmechanicaldesignofliquidammoniastoragetankStudentmajoringinChemicalEngineeringandTechnologyHangKe-wangTutorZhaoHui-minAbstract:Pressurevesselsarewidelyusedinheatandmasstransfer,chemicalreaction,materialstorage,andotheraspectsofchemicalproduction.Andtheyaccountforabout80percentofthefactoryequipment.Thispaperfirstintroducesthebasicsofcontainer,includingtheclassificationandstructureofpressurevessels;thetypesofsealingheadandhowtoselectit;thepartsofcontainer(flange,bearing,interfacetube,handhole,manhole,etc.).Thentakethedesignofliquidliquefiedpentroeumgas(LPG)storagetankforexample,tellsthestrengthdesignofcylinderofinternalpressureandstandard-ellipticalhead,andtheselectionofthemaincomponentsofcontainer.Keywords:Containers;Parts;Sealinghead;Strengthdesign1绪论1.1贮罐的应用及意义贮罐是储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用。我们的经济生活中总是离不开大大小小的钢制贮罐，钢制贮罐，防腐贮罐在国民经济发展中所起的重要作用是无可替代的。随着现代社会对能源的需求日益增大，对许多企业来讲没有贮罐就无法正常生产，特别是国家战略物资储备均离不开各种容量和类型的防腐贮罐等贮罐,并且各种储存设备的需求量及要求也在不断的提高，因此我们需要在已有的各种储存设备（贮罐）的基础上进行结构的创新以及新型材料的应用上得创新。使贮罐既满足储存物质的需要又符合国家的新标准。2设计概述2.1设计任务1.设计课题：贮罐的机械设计2.工艺参数最高使用温度：T=50℃毕业论文—储罐的设计2公称直径：DN=5000mm筒体长度（不含封头）：L0=5000mm使用地点：山东菏泽3.设计内容1.筒体材料的选择2.罐的结构尺寸3.罐的制造施工4.零部件型号及位置5.相关校核计算2．2设计思想化工容器设计的基本要求是安全性与经济性，安全是核心问题，在充分保证安全的前提下尽可能做到经济。首先根据设计任务及基本参数，查阅各种国家规定的设计标准进行容器的选型、基本结构的确定和材料的选择，其中包括贮罐类型的选择，容器用钢材料的选择，封头的选择，人孔的选择，法兰的选择，液面计的选择，支座的选择。然后再根据设计参数进行工艺计算，设计出容器各组成部分的工艺数据，其中包括筒体的厚度，封头的厚度，水压实验及强度核算，人孔及开孔补强，承载能力及鞍座的设计等等[1]。2.3设计特点容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计[2]。3材料及结构的选择3.1材料选择纯液化石油气腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,但由于压力较大,可以考虑20R、16MnR.这两种钢种。如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板，16MnR钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济。所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。在GB150《钢制压力容器》[3]中，对钢板、锻件、紧固件均规定了材料的许用应力，16MnR的许用应力见表3-1。毕业论文—储罐的设计3表3-1压力容器用16MnR钢板的许用应力钢号钢板标准使用状态厚度mm常温强度指标在下列温度(℃)下的需用应力/MPaσbMPaσsMPa≤2010015016MnRGB6654热轧，正火6～16510345170170170＞16～36490325163163163＞36～604703051571571573.2结构选择3.2.1封头的选择化工容器上常用的封头型号有半球形封头，椭圆形封头，锥形封头，平盖型。半球形应力小，但深度大，冲压困难，制造困难，一般用于高压容器上。椭圆形应力分布比较均匀，深度小，易于冲压成型。是目前中低压容器中应用较广泛的封头之一。所以本设计选用椭圆形封头。锥形封头一般多用于立式容器上，故不选用。平盖型结构简单，制造容易，但材料耗费多。故不选用。总之，从受力情况，制造角度以及费用综合考虑后，本设计选用标准椭圆形封头[1]。本设计上下封头均选用标准椭圆形封头。根据JB/T4746―2002标准，所选的封头DN3000×23，曲面高度h1=850mm，直边高度h0=60mm，材料选用16MnR。下封头与支座焊接，直边高度取80㎜。其形状如图3-1[4]3-1椭圆形封头3.2.2人孔的选择压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。选用时应综合考虑公称压力、公称直径(人、手孔的公称压力与法兰的公称压力概念类似。公称直径则指其简节的公称直径)、工作温度以及人、手孔的结构和材料等诸方面的因素。人孔的类型很多，选择使用上有较大的灵活性。通常可以根据操作需要,在这考虑到人孔盖直径较大较重,故选用碳钢水平吊盖人孔，人孔筒节轴线垂直安装[1]。表3.2水平吊盖带颈对焊法兰人孔(突面)标准尺寸(mm)公称压力公称dW×SDD1dbb1b2AH1H2d0MPa直径2.2600580×1275070060058505656038026442毕业论文—储罐的设计43.2.3容器支座的选择容器支座有鞍座,圈座和支腿三种,用来支撑容器的重量。鞍式支座是应用最广泛的一种卧式支座。从应力分析看，承受同样载且具有同样截面几何形状和尺寸的梁采用多个支承比采用两个支承优越，因为多支承在粱内产生的应力较小。所以，从理论上说卧式容器的支座数目越多越好。但在是实际上卧式容器应尽可能设计成双支座，这是因为当支点多于两个时，各支承平面的影响如容器简体的弯曲度和局部不圆度、支座的水平度、各支座基础下沉的不均匀性、容器不同部位抗局部交形的相对刚性等等，均会影响支座反力的分市。因此采用多支座不仅体现不出理论上的优越论反而会造成容器受力不均匀程度的增加，给容器的运行安全带来不利的影响。所以一台卧式容器支座一般情况不宜多于二个。圈座一般对于大直径薄壁容器和真空操作的容器。腿式支座简称支腿，因这种支座在与容器壳壁连接处会造成严重的局部应力，故只适合用于小型设备（DN≤1600，L≤5m）。综上考虑在此选择双个鞍式支座作为储罐的支座[2],其形式如图3-2[4]图3-2卧式容器的支座形式3.2.4法兰型式法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。缺点是不能快速拆卸、制造成本较高。压力容器法兰分平焊法兰与对焊法兰。平焊法兰又分为甲型与乙型两种。甲型平焊法兰有PN0.25MPa0.6MPa1.0MPa1.6MPa，在较小范围内（DN300mm-2000mm）适用温度范围为-20℃-300℃。乙型平焊法兰用于PN0.25MPa-1.6MPa压力等级中较大的直径范围，适用的全部直径范围为DN300mm-3000mm，适用温度范围为-20℃-350℃。对焊法兰具有厚度更大的颈，进一步增大了刚性。用于更高压力的范围（PN0.6MPa-6.4MPa）适用温度范围为-20℃-45℃。法兰设计优化原则：法兰设计应使各项应力分别接近材料许用应力值，即结构材料在各个方向的强度都得到较充分的发挥。法兰设计时，须注意以下二点：管法兰钢制管法兰、垫片、紧固件设计参照HG5010或GB9119～GB91126中的规定[5]。3.2.5液面计的选择液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，大体上可分为四类，有玻璃板液面计、玻璃管液面计、浮子液面计