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36选7卧式储罐课程设计

发布时间:2021-02-16 20:20

  爱问共享资料卧式储罐课程设计文档免费下载,数万用户每天上传大量最新资料,数量累计超一个亿,目录TOC\o1-3\f\h\z\u第一章石脑油特性1第二章设计参数的选择2第三章容器的结构设计33.1圆筒厚度的设计33.2封头厚度的计算33.3筒体和封头的结构设计33.4人孔的选择43.5接管,法兰,垫片和螺栓(柱)53.5.1接管和法兰53.5.2垫片63.5.3螺栓(螺柱)的选择83.6鞍座选型和结构设计83.6.1鞍座选型83.6.2鞍座的安装位置9第四章开孔补强设计114.1补强设计方法判别114.2有效补强范围114.2.1有效宽度B114.2.2外侧有效高度114.2.3

  目 录 TOC \o 1-3 \f \h \z \u 第一章 石脑油特性 1 第二章 设计参数的选择 2 第三章 容器的结构设计 3 3.1圆筒厚度的设计 3 3.2封头厚度的计算 3 3.3筒体和封头的结构设计 3 3.4人孔的选择 4 3.5接管,法兰,垫片和螺栓(柱) 5 3.5.1接管和法兰 5 3.5.2垫片 6 3.5.3螺栓(螺柱)的选择 8 3.6鞍座选型和结构设计 8 3.6.1鞍座选型 8 3.6.2鞍座的安装位置 9 第四章 开孔补强设计 11 4.1补强设计方法判别 11 4.2有效补强范围 11 4.2.1有效宽度B 11 4.2.2外侧有效高度 11 4.2.3内侧有效高度 12 4.3有效补强面积 12 4.4补强面积 12 第五章 强度计算 13 5.1水压试验应力校核 13 5.2圆筒轴向弯矩计算 13 5.2.1圆筒中间截面上的轴向弯矩 13 5.2.2鞍座平面上的轴向弯矩 13 5.3圆筒轴向应力计算及校核 14 5.3.1圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的轴向应力 14 5.3.2由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核 14 5.3.3圆筒轴向应力校核 15 5.4切向剪应力的计算及校核 15 5.4.1圆筒切向剪应力的计算 15 5.4.2圆筒被封头加强( )时,其最大剪应力 15 5.4.3切向剪应力的校核 16 5.5圆筒周向应力的计算和校核 16 5.5.1在横截面的最低点处: 16 5.5.2在鞍座边角处 16 5.5.3鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力 17 5.5.4周向应力校核 17 5.6鞍座应力计算及校核 17 5.6.1腹板水平分力及强度校核 17 5.6.2鞍座压缩应力及强度校核 18 5.7地震引起的地脚螺栓应力 19 5.7.1倾覆力矩计算 19 5.7.2由倾覆力矩引起的地脚螺栓拉应力 20 5.7.3由地震引起的地脚螺栓剪应力 20 参考文献 21 第一章 石脑油特性 中文名称: 石脑油(粗汽油) 化学品英文名称: Naphtha 石脑油(petroleum naphtha ligroin):一般含烷烃55.4%、单环烷烃30.3%、双环烷烃2.4%、烷基苯11.7%、苯0.1%。平均分子量为114,密度为0.76g/cm3,爆炸极限1.2%~6.0%。 主要成分: 主要为烷烃的C4~C6成份。 石脑油在常温、常压下为无色透明或微黄色液体,有特殊气味,不溶于水。密度在650-750kg/m3、。硫含量不大于0.08%,烷烃含量不超过60%,芳烃含量不超有1

  2%,烯烃含量不大于1.0%。 外观与性状: 无色或浅黄色液体。 沸点(℃): 20~160 相对密度(水=1): 0.78~0.97 闪点(℃): -2 引燃温度(℃): 350 爆炸上限%(V/V): 8.7 爆炸下限%(V/V): 1.1 溶解性: 不溶于水,溶于多数有机溶剂。 健康危害: 石脑油蒸汽可引起眼及上呼吸道刺激症状,如浓度过高,几分钟即可引起呼吸困难、紫绀等缺氧症状。 环境危害: 对环境有危害,对水体、土壤和大气可造成污染。 燃爆危险: 本品易燃,具刺激性。 危险特性: 其蒸汽与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。其蒸汽比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃。 应急处理:迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防静电工作服。尽可能切断泄漏源。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏:用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容。用泡沫覆盖,降低蒸汽灾害。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。 第二章 设计参数的选择 1、设计题目:卧式石脑油储罐 2、原始数据:工作压力:0.8 3、操作温度:20 4、介质名称及特性(无毒,易燃):石脑油 5、全容积:9 6、设计压力:设计压力取工作压力的1.1倍,即 7、设计温度:设计温度取为 8、公称直径:根据筒体全容积,粗定筒体公称直径为1600mm。 9、主要元件材料的选择:根据GB150-1998[1]表4-1,选用筒体材料为16MnR(钢材标准为GB6654)。根据JB/T4731[2],鞍座选用材料为Q235-B,其许用应力 。地脚螺栓选用符合GB/T 700规定的Q235,Q235的许用应力 第三章 容器的结构设计 3.1圆筒厚度的设计 由于该容器储存介质易燃,所以该容器的焊缝都要采用全焊透结构,需要对该储罐进行100%探伤,所以取焊缝系数为 。 假设圆筒的厚度在6~16mm范围内,查GB150-1998中表4-1,可得: 疲劳极限强度 ,屈服极限强度 , 下的许用应力为 ,利用中径公式 (3-1) 查标准HG20580-1998[3]表7-1知,钢板厚度负偏差为0.25mm,而由[1]中3.5.5.1知,当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm,且不超过名义厚度的6%时,负偏差可以忽略不计,故取 。 查[3]中表7-5知,对于有轻微腐蚀的介质,腐蚀裕量 。 则筒体的名义厚度 圆整后取为 3.2封头厚度的计

  算 查标准JB/T4746-2002[4]中表1,得公称直径 选用标准椭圆形封头,长短轴比值为2,根据[1]中椭圆形封头计算中式(7-1) (3-2) 同上,取 , 则封头的名义厚度为 圆整后取为 3.3筒体和封头的结构设计 由封头长短轴之比为2,即 ,得 查标准[4]中表B.1 EHA和B.2 EHA表椭圆形封头内表面积、容积,质量,见表3-1和图3-1。 取装料系数为0.9,则 即 算得 圆整后取为 表3-1 封头尺寸表 公称直径DN mm 总深度H mm 内表面积A 容积 质量 Kg 1600 425 2.9007 0.5864 133.4 图3-1 椭圆形封头 3.4人孔的选择 根据HG/T 21517-2005[5],查表3-3,选用凹凸面的法兰,其明细尺寸见表3-2: 表3-2 人孔尺寸表 单位:mm 密封面型式 凹凸面MFM D 670 23 24 公称压力PN MPa 1.0 620 28 螺柱数量 20 公称直径DN 500 250 A 365 螺母数量 40 103 B 175 螺柱尺寸 d b 28 L 250 总质量kg 153 3.5接管、法兰、垫片和螺栓(柱) 3.5.1接管和法兰 该石脑油储罐应设置物料入口、物料出口、温度计口、压力表口、安全阀口、液面计口、排污口和人孔。初步确定各口方位如图3-2: 图3-2 各管口方位 查HG/T 20592-2009[6]中表8.2 3-1 PN带颈对焊钢制管法兰,选取各管口公称直径,查得各法兰的尺寸。 查[6]中附录D中表D-3,得各法兰的质量。查[6]中表3.2.2,法兰的密封面均采用MFM(凹凸面密封)。 将查得的各参数整理如表3-3 3.5.2垫片 查HG/T 20609-2009[7],得各管口的垫片尺寸如表3-4: 表3-4 垫片尺寸表 管口名称 公称直径 内径D1 外径D2 进料口 80 109.5 142 出料口 80 109.5 142 排污口 80 109.5 142 人孔 500 561 624 液位计口 32 61.5 82 温度计口 20 45.5 61 压力表口 20 45.5 安全阀口 80 109.5 142 排空口 50 77.5 107 注:1:包覆金属材料为纯铝板,标准为GB/T 3880,代号为L3。 2:填充材料为有机非石棉纤维橡胶板。 3:垫片厚度均为3mm。 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 法兰厚度C 法兰颈 法兰高度 法兰质量 N R

  增加100mm增加的高度 Kg 12 3.6.2鞍座的安装位置 根据[2]中6.1.1规定,应尽量使支座中心到封头切线的距离A小于等于 ,当无法满足A小于等于 时,A值不宜大于 。 为圆筒的平均内径。 即 取 鞍座的安装位置如图3-3所示: 图3-3 鞍座安装位置 第四章 开孔补强设计 根据[1]中式8.3,知该储罐中只有人孔需要补强。 4.1补强设计方法判别 人孔开孔直径为 故可采用等面积法进行补强计算 接管材料选用16MnR,其许用应力 根据GB150-1998中式8-1: (4-1) 式中: 壳体开孔处的计算厚度 接管的有效厚度 强度削弱系数 所以 4.2有效补强范围 4.2.1有效宽度B 按[1]中式8-7,得: (4-2) 4.2.2外侧有效高度 根据[1]中式8-8,得: 4.2.3内侧有效高度 根据[1]中式8-9,得: 4.3有效补强面积 根据[1]中式8-10 至式8-13,分别计算如下: (4-3) —筒体多余面积 —接管多余面积 —焊缝金属截面积,焊脚去6mm,则 4.4补强面积 因为 ,所以开孔需另行补强 另行补强面积为 第五章 强度计算 5.1水压试验应力校核 试验压力 圆筒的薄膜应力为 即 ,所以水压试验合格 5.2圆筒轴向弯矩计算 圆筒的平均半径为 鞍座反力为 5.2.1圆筒中间截面上的轴向弯矩 根据[2]中式7-2,得: 5.2.2鞍座平面上的轴向弯矩 根据[2]中式7-3,得: 图5-1(a)筒体受剪力图 图5-1(b)筒体受弯矩图 5.3圆筒轴向应力计算及校核 5.3.1圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的轴向应力 根据[2]中式7-4至式7-7计算 最高点处: (5-1) 最低点处: (5-2) 5.3.2由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核 鞍座平面上,由压力及轴向弯矩引起的轴向应力,按下式计算: a).当圆筒在鞍座平面上或靠近鞍座处有加强圈或被封头加强(即 )时,轴向应力 位于横截面最高点处. 取鞍座包角 ,查表7-1(JB/T4731-2005)得, .则 b).在横截面最低点处的轴向应力 : 5.3.3圆筒轴向应力校核 (5-3) 查图4-8[10]得, ,则 满足条件 5.4切向剪应力的计算及校核 5.4.1圆筒切向剪应力的计算 根据[2]中式7-9计算,查[2]中表7-2,得: (5-4) 5.4.2圆筒被封头加强( )时,其最大剪应力 根据[2]中式7-10,计算得: (5-5) 5.4.3切向剪应力的校核 圆筒的切向剪应力不应超过设计温度下材料许用应力的0.8倍,即 。封头的

  切向剪应力,应满足 而 故圆筒满足强度要求。 根据[2]中式7-12 (5-6) 则 (5-7) 故封头满足强度要求 5.5圆筒周向应力的计算和校核 根据鞍座尺寸表知: 即 ,所以此鞍座垫片作为加强用的鞍座。 5.5.1在横截面的最低点处: 根据[2]中式7—18 其中 (容器焊在支座上) (5-8) 查[2]中表7-3知, 则 5.5.2在鞍座边角处 由于 根据[2]中式7—20: 由于 查[2]中表7-3知,36选7 则 (5-9) 5.5.3鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力 由于 ,根据[2]中式7—22 5.5.4周向应力校核 根据[2]中式7.3.4.3 故圆筒周向应力强度满足要求。 5.6鞍座应力计算及校核 5.6.1腹板水平分力及强度校核 根据[2]中表7—7 鞍座包角 ,查[2]中表7—5得: 。则 垫板起加强作用,则: 其中 , , 则 则 查[2]中表5—1,得: ,则 由于 ,所以其强度满足要求。 5.6.2鞍座压缩应力及强度校核 根据[2]中表7—6,取 则 ,钢底板对水泥基础的 则 所以压应力应按[2]中式7—29计算: (5-9) 其中 ,筋板面积 腹板面积: 形心: 腹板与筋板组合截面断面系数: 代入公式 得 取 则 根据[2]中式7—32进行校核 即满足强度要求。 5.7地震引起的地脚螺栓应力 5.7.1倾覆力矩计算 5.7.2由倾覆力矩引起的地脚螺栓拉应力 根据[2]中式7-34计算 (5-10) 其中n为承受倾覆力矩的地脚螺栓个数, ; 为筒体轴线两侧的螺栓间距 ; 为每个地脚螺栓的横截面面积, ;则 取载荷系数 , ,则 由于 ,所以强度符合要求。 5.7.3由地震引起的地脚螺栓剪应力 根据[2]中式7-35计算 (5-11) 其中 为承受剪应力的地脚螺栓个数, ; 则 由于 故符合强度要求。 参考文献 [1] GB150-1998,《钢制压力容器》 [2] JB/T 4731-2005,《钢制卧式压力容器》 [3] HG20580-1998,《钢制化工容器设计基础规定》 [4] JB/T4746-2002,《钢制压力容器用封头》 [5] HG/T 21517-2005,《回转盖带颈平焊法兰人孔》 [6] HG/T 20592-2009,《钢制管法兰》 [7] HG/T 20609-2009,《钢制管法兰用金属包覆垫片》 [8] HG/T 20613-2009,《钢制管法兰用紧固件》 [9] JB4712.1-2007,《鞍式支座》 [10] 郑津洋等.《过程设备设计》.北京:化学工业出版社, 2010

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