广西工业职业技术学院设计说明书课题名称：20m3储气罐设计姓名：杨潇专业：机械设计与制造（过程机械）班级：机械1031班起止日期：2012.9.7—2012.10.17指导教师：陈金梅广西工业职业技术学院设计说明书题目：20㎥储气罐设计目录一、筒体的设计·······················1二、封头的设计 (3)三、人孔的设计 (5)四、入料口与出料口设计 (11)五、安全阀接口设计 (17)六、压力表口设计 (22)七、排污口的设计 (31)八、支座的设计 (23)九、液压试验前应力校验 (24)总结体会...........................27参考文献 (29)摘要压力温度厚度参照ＧＢ１５０－１９９８及压力容器设计手册，综合考虑各种因素，结构设计需要选择适用合理、经济的结构形式，同时满足制造、安装、运输等要求；而强度计算的内容包括储罐的材料选择，确定主要结构尺寸，满足强度、刚度和稳定性等要求，根据设计压力确定壁厚，使储罐有足够的腐蚀裕度，从而使设计结果达到最优化组合。
设计结果满足用户要求，安全性与经济性及环保要求均合格。
关键词：压力容器、卧式储罐、结构设计、强度校核、开孔补强。
前言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。
本文介绍了立式储蓄罐的设计内容，其目的是在于回顾自己在大学所学的专业知识，提高自身的专业知识的理论水平，在工作前自己单独完成一个题目的锻炼，从中提高自己的分析问题、解决问题的能力，提高自己查找文献和标准的能力，且对工程实际中容器的设计有进一步的了解.毕业设计（论文）是本专业人才培养计划的重要组成部分，是对学生综合运用学科的理论,知识与方法的全面检验，是集中训练学生的科学研究能力和创新能力、团结合作设计能力的必要教学环节。
搞好毕业设计（论文）工作，对培养学生的实践能力、创新能力和创业能力，全面提高教学质量具有重要意义。
④贮运容器：用于盛装液体或气体物料、贮运介质或对压力起平衡缓冲作用的容器。
(10)JB/T4756-2006镍及镍合金制压力容器。
压力容器在确保安全的前提下达到设计先进、结构合理、易于制造、使用可靠和造价经济等目的，各国都根据本国具体情况制定了有关压力容器的标准、规范和技术条件，对压力容器的设计、制造、检验和使用等提出具体和必须遵守的规定.检验化工行业大量使用的压力容器，由于介质的腐蚀性、反应条件忽冷忽热、运输、使用、人为等问题，总会出现这样那样的搪瓷层损坏，造成不必要的生产停止，如大面积脱落，建议只能返厂重新搪瓷。
压力容器价格较高，微小损坏时没有必要整台设备更新，这就需要选用合适的修补法，用（劲素成）JS916马上进行修补，否则，就会使压力容器被容器里溶剂腐蚀，搪瓷面的损坏会迅速扩大，并由此造成停产、安全事故及环境污染等不可预计的损失。
二、毕业设计内容（一）设计条件：（二）接管管口符号及尺寸列表：工作压力：0.8Mpa工作温度：40℃设计容积：20m3材质：Q235-B腐蚀裕量：1.5mm介质：压缩空气（三）设计简图：符号接管名称公称直径（mm）a安全阀接口100b吊耳c压力表接口25d入料口100e人孔450f支座g排污口50h出料口50广西工业职业技术学院实验、实训、实习及设计等用纸一、筒体的设计1.容器筒体的设计计算：①压力容器的公称直径DN：首先确定公称直径：根据《化工设备》第61页，表3—14所取；取压力容器公称直径：DN=2600mm,设计容积：20m³，材质：Q235-B，介质：压缩空气，工作压力w P =0.8MPa,工作温度w t =40℃，筒体公称直径D i =2600mm，焊接接头系数为0.85，腐蚀裕量C 2=1.5mm ，根据表3-14[3]则筒体的最小厚度[]c t i c p D p -=ϕσδ285.0]4[=ϕ焊接系数，取②设计温度选用（根据《化工设备》第48页表3—3）设计温度t ：Ct t w ︒=+=+=60204020设计温度t 为60°C③设计压力P:根据《化工设备》第47页所述：当容器上装有安全阀时，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力p 不得低于安全阀的开启压力z p [开启压力是指阀瓣在运行条件下开始升起，介质连续排除的瞬时压力，其值小于或等于（1.05~1.1）倍容器的工作压力]，即p ≥(1.05~1.1)p w 。
已知容器的工作压力MPap w 8.0=即设计压力MPaP W p 88.08.01.11.1=⨯=⨯=④确定筒体厚度：c t 60=先假设筒体的厚度为6~16在设计温度60℃下查《化工设备》表3-6[3][σ]t=113Mpa筒体计算厚度MPa97.119.085.01132260088.0.=-⨯⨯⨯=δ设计厚度d δ=δ+C 2=11.97+1.5=13.47mm查《化工设备》表3-10[3]得钢板厚度负偏差C 1=0.8mm；钢板的名义厚度δn ：mmC a n 27.148.047.131=+=+=δδ根据钢板厚度规格，其取名义厚度圆整，可取名义厚度n δ=16mm。
有效厚度mmC C n e 7.13)5.18.0(16)(21=+-=+-=δδ1.应力校核()2i e t ePc D δσδ+=MPa94.837.132)7.132600(88.0=⨯+⨯=计算所得应力值，满足MPa t t 05.9685.0113][=⨯=≤ϕσσ所以钢板名义厚度为n δ=16mm 可取。
mmn 16=δmme 7.13=δ二、封头的设计1.由于封头的椭球部分经线曲率变化平滑，故应力分布比较均匀，且椭球形封头深度比半球形小，易于冲压成型。
所以选择椭圆形封头。
标准椭圆形封头K=1.02.封头公称直径应与筒体一致：所以DN=2600mm，根据《化工设备》公式3-15[3]计算封头厚度[]20.5c itcKP D P δσϕ=-mm P D KP ti c 94.1188.05.085.01132260088.00.15.0][2=⨯-⨯⨯⨯⨯=-=ϕσδ又由于封头在制造过程中有可能发生周向屈曲，规定标准椭圆形封头的有效厚度应不小于封头内直径的0.15%,所以封头的有效厚度e δ≥0.15%DN≥0.15%×2600≥3.9mm根据计算厚度δ得设计厚度d δ=δ+C 2=11.94+1.5=13.44mm查《化工设备》表3-10[3]得钢板厚度负偏差C 1=0.8mm；所以n δ=δ+1C +2C =11.94+1.5+0.8=14.26mm根据钢板规格，将其圆整后取名义厚度n δ=16mm。
有效厚度e δ=n δ-（C 1+C 2）=16-（0.8+1.5）=13.7mm应力校核()2i e tePc D δσδ+=MPa76.927.112)7.112400(9.0=⨯+⨯=MPa76.922=σ计算所得应力值，满足MPa t t 05.9685.0113][=⨯=≤ϕσσ所以钢板名义厚度为n δ=16mm 可取。
3.查《材料与零部件》JB1145-73[1]得：封头公称直径为Dg=2600mm；曲面高度h 1=650mm；直边高度h 2=50mm；内表面积F=7.71m 2；容积V 封=2.56m 3；筒体面积为：V 筒=V 总-V 封=20-（2.56×2）=14.88m 3估计筒体的长度H 筒=2rv π=14.88÷（1.32×3.14）=2.7914m=2791.4mm 所以该储气罐的总高度H 总=H 筒+2H 封=2791.4+2×（650+50）=4191.4mm由于支承式支座主要用于高度小于10m、高度与直径之比小于5的小型直立设备，所以该储气罐符合标准，可以选用。
mmH 4.4191=总三、人孔的设计（一）人孔补强计算1.人孔设计根据GB150的规定，壳体开孔同时满足下列三个条件时，可以不另行补强。
1设计压力不大于2.5MPa。
②相邻开孔中心的间距（曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍。
③接管公称外径小于或等于89mm。
因为该储气罐的接管公称外径大于89mm，不符合GB150的规定，需要进行补强。
2.补强计算：（1）计算开孔后被削弱的金属截面积A。
查《化工设备》表3-10[3]确定钢板的负偏差为0.8mm，得壁厚附加量为C=C1+C2=0.8+1.5=2.3mm筒体的开孔直径d=di+2C=450+4.6=454.6mm查《化工设备》表3-6[3]得筒体在设计温度为60℃下材料的许用应力[σ]t=113MPa，由于接管伸长部分材料与筒体材料一致，因此接管的许用应力[σ]tt=113MPa，故强度削弱系数0.1113113][][tt t ===σσfr 筒体开孔处计算厚度mmp pDi t 97.1188.085.01132260088.0][2=-⨯⨯⨯=-=ϕσδ接管有效厚度由于人孔的开孔直径d=450mm，需要用同型号材料制作接管，所以ct ic t p D p -=ϕσδ][285.0]3[=ϕ焊接系数，取在设计温度60℃下查《化工设备表》3-6[3][σ]t =113Mpa 接管计算厚度mmt 07.288.085.0113245088.0=-⨯⨯⨯=δ设计厚度d δ=t δ+C 2=2.07+1.5=3.57mm查表3-10[3]得钢板厚度负偏差C 1=0.3mm，因而根据钢板厚度规格，可取名义厚度n δ=4mm。
但对于低合金钢制的容器，规定不包括腐蚀欲量的最小厚度min δ应不小于3mm，若加上1.5mm 的腐蚀欲量，名义厚度至少应取6mm。
根据钢板厚度规格，将其圆整取名义厚度nt δ=6mm。
接管有效厚度mmC nt et 2.4)5.13.0(6=+-=-=δδ26.544102.497.11297.116.454)1(2mm f d A r et =⨯⨯⨯+⨯=-+=δδδ（2）确定有效补强范围：因B=2d=2×454.6=909.2mm，则mmd B nt n 6.498621626.45422=⨯+⨯+=++=δδ故取最大值，则B=909.2mm。