卧式储罐课程设计.docx
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卧式储罐课程设计
卧式储罐课程设计
第一章石脑油特性......................................................................................................1
第二章设计参数的选择...............................................................................................1
第三章容器的结构设计...............................................................................................23.1圆筒厚度的设计...............................................................................................23.2封头厚度的计算...............................................................................................23.3筒体和封头的结构设计...................................................................................33.4人孔的选择....................................................................错误～未定义书签。
4
3.5接管，法兰，垫片和螺栓（柱）....................................................................4
3.5.1接管和法兰............................................................................................4
3.5.2垫片........................................................................................................4
3.5.3螺栓（螺柱）的选择.............................................................................73.6鞍座选型和结构设计.......................................................................................7
3.6.1鞍座选型................................................................................................7
3.6.2鞍座的安装位置....................................................................................8
第四章开孔补强设计..............................................................错误～未定义书签。
11
4.1补强设计方法判别......................................................错误～未定义书签。
11
4.2有效补强范围..............................................................错误～未定义书签。
11
4.2.1有效宽度B.......................................................错误～未定义书签。
11
4.2.2外侧有效高度...................................................错误～未定义书签。
11
4.2.3内侧有效高度...................................................错误～未定义书签。
12
4.3有效补强面积..............................................................错误～未定义书签。
12
4.4补强面积.....................................................................错误～未定义书签。
12
第五章强度计算..........................................................................................................95.1水压试验应力校核...........................................................................................95.2圆筒轴向弯矩计算...........................................................................................9
5.2.1圆筒中间截面上的轴向弯矩.................................................................9
5.2.2鞍座平面上的轴向弯矩.........................................................................95.3圆筒轴向应力计算及校核.............................................................................10
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.........................10
5.3.2由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核................................10
5.3.3圆筒轴向应力校核..............................................................................115.4切向剪应力的计算及校核.............................................................................11
5.4.1圆筒切向剪应力的计算.......................................................................11
5.4.2圆筒被封头加强（）时，其最大剪应力........................11A,R2,ah
5.4.3切向剪应力的校核..............................................................................125.5圆筒周向应力的计算和校核..........................................................................12
5.5.1在横截面的最低点处:
.......................................................................12
5.5.2在鞍座边角处......................................................................................12
5.5.3鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力....................................................13
5.5.4周向应力校核......................................................................................135.6鞍座应力计算及校核.....................................................................................13
5.6.1腹板水平分力及强度校核...................................................................13
5.6.2鞍座压缩应力及强度校核...................................................................145.7地震引起的地脚螺栓应力.............................................................................15
5.7.1倾覆力矩计算......................................................................................15
5.7.2由倾覆力矩引起的地脚螺栓拉应力....................................................16
5.7.3由地震引起的地脚螺栓剪应力...........................................................16参考文献......................................................................................................................17
第一章空气特性
中文名称:
空气
化学品英文名称:
air
空气是一种多组分混合气体，其主要组分是氧、氮、氩、二氧化碳，还有微量的稀有气体（氖、氦、氪、氙）、甲烷及其它碳氢化合物、氢、臭氧等。
此外，空气中还有量少而不定的水蒸气及灰尘等。
外观与性状:
常温下的空气是无色无味的气体
密度:
通常情况下，即20摄氏度时，取1.205kg/m3闪点（?
）:
-2
溶解性:
不溶于水。
健康危害:
无害
环境危害:
对环境无污染。
燃爆危险:
本品不易燃，无刺激性。
第二章设计参数的选择
1、设计题目:
卧式压缩空气储罐
2、设计压力:
4.4MPa
:
C3、设计温度:
150
4、介质名称及特性（无毒）:
压缩空气
3m5、全容积:
4.4
8、公称直径:
根据筒体全容积，粗定筒体公称直径为1600mm。
[1]9、主要元件材料的选择:
根据GB150-1998表4-1，选用筒体材料为16MnR（钢
[2]材标准为GB6654）。
根据JB/T4731,鞍座选用材料为Q235-B，其许用应力
。
地脚螺栓选用符合GB/T700规定的Q235，Q235的许用应力,,,,147MPasa
,,,147MPabt
1
第三章容器的结构设计3.1圆筒厚度的设计
假设圆筒的厚度在16~36mm范围内，查GB150-1998中表4-1，可得:
疲劳极限强度，屈服极限强度，150?
下的许用应,,490MPa,,325MPabs
t力为,,，利用中径公式,,163MPa
pD4.4，1600i,（3,,mm,25.8mmt2，0.85，163,4.4,,,,2,p
则筒体的名义厚度,,25.8mm，1.5mm,27.3mmn
圆整后取为,,28mmn
3.2封头厚度的计算
查标准JB/T4746-2002，得公称直径DN,D,1600mmi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）
pD4.4，1600ci,,,,25.6mmt2，163，0.85,0.5，4.4,,,,2,0.5pc
（3-2）
则封头的名义厚度为,,25.6mm，1.5mm,27.1mmn
圆整后取为,,28mmn
2
3.3筒体和封头的结构设计
Di,2查标准JB/T4746-2002由封头长短轴之比为2，即，得2hiD1600ih,,mm,400mmi44
椭圆形封头内表面积、容积，质量，见表3-1和图3-1。
V,DL，2Vi0封4
取装料系数为0.9，则
V,,DL，2Vi0封0.94
4.42,即,，1.6，L，2，0.586400.94
算得L,1.85m0
圆整后取为L,1.9m0
表3-1封头尺寸表
公称直径DN总深度H内表面积A容积质量
23mmmmKgmm
16004252.90070.5864643.5
图3-1椭圆形封头
3
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气体进口、气体出口、、排污口、安全阀口。
初步确定各
口方位如图3-2:
图3-2各管口方位
[6]查HG/T20592-2009中表8.23-1PN带颈对焊法兰，，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局部无损检测0=0.85单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板）:
3.5.2垫片
[7]查HG/T20609-2009，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
150183.5224口
255471气体出口
255471气体进口
4
255471安全阀口
505471排污口
注:
1:
包覆金属材料为纯铝板，标准为GB/T3880，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。
5
表3-3各管口法兰尺寸表
名称公称钢管外法兰外螺栓孔螺栓螺栓螺栓法兰厚法兰颈法兰法兰
直径径法兰径D中心圆孔直孔数Th度C高度质量
SNRH1DN焊端外直径K径L量n
,（个）径A1
150159B265225188M162018510445.0气体进口2532B10075114M1014509.54240.5气体出口2532B10075114M1014509.54240.5安全阀接口2532B10075114M1014509.54240.5排污口2532B10075114M1014509.54240.5
6
3.5.3螺栓（螺柱）的选择
[8]查HG/T20613-2009中表5.0.7-11和附录中表A.0.1,得螺柱的长度和平垫圈尺
寸如表3-5:
表3-5螺栓及垫片
名称紧固件用平垫圈mm
H公称直径螺纹螺柱长dd12
25M169217303气体进口
25M169217303气体出口
25M169217303排污口
25M169217303安全阀口
150M169017303
3.6鞍座选型和结构设计
3.6.1鞍座选型
该卧式容器采用双鞍式支座，初步选用轻型鞍座，材料选用Q235-B。
估算鞍座的负荷:
储罐总质量（3-3）m,m，2m，m，m1234
3—筒体质量:
m,,DL,,,3.14，1.6，1.9，0.028，7.85，10,2098.1kgm110
—单个封头的质量，mm,643.5kg22
—充液质量:
,,，水压试验充满水，故取介质密度为m3水空气
3,,1000kg/mm,,V，3水水
,223V,V，2V,DL，2V,，1.6，1.9，2，0.5864,2.31mi0筒封封44
m,,V,1000，2.31kg,2314.4kg则3水
—附件质量:
其他接管总和为50kg，即mm,50kg44
综上所述，m,m，2m，m，m,2098.1，2，643.5，2314.4，50,5749.5kg1234
2874.8kg28.7kN则每个鞍座承受的质量为，即为。
查JB4712.1-2007表1，优先选择轻型支座。
查[9]中表2，得出鞍座尺寸如表
3-6:
7
表3-6鞍座尺寸表
DN183公称直腹板,b2460090径
垫板
Q2258允许载l,34kN755荷
筋板h217e7鞍座高b25000度
1249螺栓间距llb132120060底板28K1鞍座质量b,1300g16
118K1垫板弧增加,1270g2长100mm增
加的高度
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，0.5Ra
当无法满足A小于等于时，A值不宜大于0.2L。
为圆筒的平均内径。
0.5RRaa
D,160028inR,，,，,814mma2222
L,L，2h,L，2（H,h）,1900，2，（425,400）,2800mm00i
即A,0.5R,0.5，814,407mma
取A,0.4m
鞍座的安装位置如图3-3所示:
8
图3-3鞍座安装
第五章强度计算
5.1水压试验应力校核
试验压力P,1.25P,1.25，4.4,5.5MPaT
P（D，）5.5，（1600，28）Tie,,,,157.9MPa圆筒的薄膜应力为T,22，28e
0.9,,,0.9，0.85，325,248.6MPas
即，所以水压试验合格0.9,,,,sT
5.2圆筒轴向弯矩计算
D,160028in圆筒的平均半径为R,，,，,814mma2222
mg5749.5，10鞍座反力为F,,,28748N22
5.2.1圆筒中间截面上的轴向弯矩根据[2]中式7-2，得:
222，，，，2（R,h）2，（814,400）ai1，1，,,,,22FL4A28748，28004，4002800L,,M,,,，,,,1h440044L42800,,i,,1，，1，,,,,328003L，，，，
7,1.22，10N,mm
5.2.2鞍座平面上的轴向弯矩
根据[2]中式7-3，得:
2222，，，，R,h400814,400Aai1,，1,，,,,,28002，400，2800L2AL,,M,,FA1,,,28748，400，1,,,24h4，400,,i,,1，1，,,,,3，28003L，，，，
6,,1.05，10N,mm
9
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:
67pRM4.4，10，8143.75，10ca1,（5-1）,,,,,66.960MPa122,22，53.14，0.803，5,,Reae
最低点处:
67pRM4.4，10，8143.75，10ca1,（5-2）,，,，,74.368MPa222,22，53.14，0.803，5,,Reae
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:
RaA,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）2
10
时，轴向应力位于横截面最高点处.,3
,,120取鞍座包角，查表7-1（JB/T4731-2005）得，.则K,1.0,K,1.012
66pRM0.88，10，803,1.53，10ca2,,,,,,70.815MPa322,22，53.14，1，0.803，5,,KReae1
b）.在横截面最低点处的轴向应力:
4
66pRM0.88，10，803,1.53，10ca2,,，,，,70.513MPa422,22，53.14，1，0.803，5,,KReae2
5.3.3圆筒轴向应力校核
0.0940.094A,,,0.000585（5-3）R,8035ie
[10]5E,2.00，10查图4-8得，,则
225B,EA,，2，10，0.000585,78MPa33
,,,,,,,,,,,,,74.368MPamax1234max
,,,Bac
满足条件,,,,,,,maxac
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:
K,0.880K,0.40134
KF0.88，584043,,,,12.8MPa（5-4）,R0.803，0.005ae
5.4.2圆筒被封头加强（）时，其最大剪应力A,R2,ah
根据[2]中式7-10，计算得:
KF0.401，584044,,,,5.83MPa（5-5）h,R0.803，0.005ahe
11
5.4.3切向剪应力的校核
t,,,0.8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。
,
t封头的切向剪应力，应满足,,,,1.25,,,hh
t而,,,,12.8MPa,0.8,,0.8，170,136MPa故圆筒满足强度要求。
根据[2]中式7-12
22，，，，,,D111600,,i,,,,K（5-6）,2，,，2，,1,,,,,,h6262，400,,,,i,,,,，，，，
KpD1，0.88，1600ci,,,,140.8MPa则（5-7）h,22，5he
t,,,,5.83MPa,1.25,,,,1.25，170,140.8,71.7MPahh
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:
b,390mm4
b，1.56R,,240，1.56，803，6,348.3mman
b,b，1.56R,即，所以此鞍座垫片作为加强用的鞍座。
4an
5.5.1在横截面的最低点处:
根据[2]中式7—18
kKF5,,,其中k,0.1（容器焊在支座
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