30m3储气罐设计毕业设计说明书.doc
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1、1 绪论化学工业和其他流程工业的生产离不开容器,所有化工设备的合体都是一种容器,某些化工机器的部件,如压缩机的气缸,也是一种容器。压力容器应用遍及各行各业,然而压力容器又有其本身的特点,它们不仅要适应化学工艺过程所要求的压力和温度条件,还要承受化学介质的作用,要能长期的安全工作,且保证密封。而储气罐则是用于储存介质的压力容器,在本次设计中,介质为氮气、氩气这些无毒无腐蚀性气体,因此本次设计不用特意考虑防毒防腐蚀的问题。容器本身承受其内部气体对它的压力,为内压容器,这容器的失效形式只要为弹塑性失效,故本次设计应首先考虑这个问题。另外,泄露也是容器失效的一种形式,在这次设计中也要考虑,对其进行预防
2、。一个好的压力容器在设计过程中必须就要考虑到合理的实现所规定的工艺条件,使结构安全可靠,便于制造、安装、操作和维修,经济上合理等条件。本次设计也是本着按设计要求出发,以设计出一个最优的储气罐为目标。但由于时间能力有限,设计中定会有不妥之处,望老师批评指正。2 选材及结构设计2.1设计要求及基本参数如下表2.1,2.2表2.1 基本设计参数设计压力Mpa3.0设计温度60最高工作压力Mpa2.8工作温度常温介质名称N2,氩气设备主要材质Q345R介质性质无毒无害设备容积m30表2.2 接管设计参数符号公称压力公称尺寸法兰形式密封面形式用途伸出长度N1PN40DN5080RF进气口120N2M20
3、X1.5SO内螺纹压力表口见图N3PN40DN50SORF安全阀口120N4PN40DN50SORF排气口120N5PN40DN50SORF备用口(配盲板)120N6PN40DN20SORF排污口见图MPN40DN450WNRF人孔见图V14DN80透气口法兰标准HG/T20592-20092.2接管法兰 接管法兰标准为HG/T20592-2009,其中N16为SO形式,即带颈平焊法兰,人孔为WN形式,即带颈对焊法兰。除N2外,所有法兰密封形式都是RF,即突面密封,N2为内螺纹密封。其规格见下图:1表2.3 PN40带颈平焊钢管法兰对于法兰内径,本次设计取B型。以下是人孔的法兰规格:1表2.4
4、 PN40带颈对焊钢管法兰对于法兰颈而言,取B型。2.3 人孔本次设计中,人孔公称压力为PN40,公称尺寸DN450,法兰形式WN(带颈对焊),密封为RF(突面密封)。人孔标准为:1表2.5 垂直吊盖带颈对焊法兰人孔 图2-1 人孔部件图3 强度计算3.1 筒体壁厚计算由公式=PcXDi/(2t- Pc)+C1+C2 (3-1)其中计算厚度,mm;Pc计算压力(Mpa),在本次设计中,为3.0;Di圆筒内直径(mm),在本次设计中,为2200;焊接接头系数,在本次设计中取0.85;t设计温度下的许用应力(Mpa),t=60;C1钢板厚度负偏差,对Q345R而言,取0.3;C2腐蚀余量,在本次设
5、计中取1.0;C= C1+ C2为厚度附加量,共1.3mm对于t而言,可查表,假设壁厚为616mm,则t=170MPa,经计算,=24mm16mm,故壁厚为1636mm,此时t=163MPa,求的=25.4mm,经圆整,取n=28mm,即名义厚度为28mm。23.2 封头壁厚计算 选取标准椭圆形封头,DN=2200 材料:根据要求为Q345R, 假设封头壁厚为1636mm,则可查表得:t=163Mpa。由公式=PcXDi/(2t-0.5 Pc)+C1+C2 (3-2)其中计算厚度,mm;Pc计算压力(MPa),在本次设计中,为3.0;Di圆筒内直径(mm),在本次设计中,为2200;焊接接头系
6、数,在本次设计中取0.85;t设计温度下的许用应力(MPa),t=163MPa;C1钢板厚度负偏差,对Q345R而言,取0.3;C2腐蚀余量,在本次设计中取1.0;3求得=25.24mm,圆整取n=28mm,即名义厚度为28mm。3.3 水压试验校核液压试验时试验压力值:pT=1.25 PcX/t 其中pT内压容器的试验压力,MPa; Pc设计压力,MPa; 试验温度下的许用应力,MPa; t设计温度下的许用应力,MPa;在本次设计中,有/t =1,所以PT=1.25 Pc=1.25X3.0=3.75MPa校核公式T= PTX(Di+te)/2 teX (3-3)待添加的隐藏文字内容2其中T圆
7、筒应力,MPa; PT试验压力,3.0MPa; Di筒体内径,2200mm; te筒体有效厚度,mm;焊接接头系数,取0.85;2e=n-C=28-1.3=26.7mm (3-4)所以在试验压力下圆筒应力为T=156.4MPa查表得s=325MPa所以0.9s=0.9*325=292.5MPa因为 所以校核结果合格。3.4开孔补强计算图3-1 开孔补强示意图3.4.1 N1管的开孔补强计算接管为20钢,其=130MPa,573.5,由于管壁为斜坡,壁厚有变化,所以实际计算的尺寸为70X10。已知筒体计算厚度为=25.4mm接管计算厚度t=pc*Di/(2t- Pc)+C1+C2Di为50mm,
8、C1为0.1,所以=1.8mm接管名义厚度nt =10mm由于使用材料不同,所以强度削弱系数fr=130Mpa/170Mpa=0.76补强区有效宽度:B=2d或者B=2 n+nt+d,两者取大值其中d=di+2C=70+2*1.1=72.2,所以算的B=148.2mm接管有效长度:h1=dnt=26.8mm接管实际外伸长度为120mm,在120和26.8中取较小值所以有效外伸长度为26.8mm接管内伸长度:接管实际内伸长度为0,因为取较小值,所以接管有效内伸长度为0。开孔削弱所需补强面积:A=d/2 (3-5)A1=72.2*25.4/2=916.94mm壳体多余金属面积:A1 =(B-d)X
9、(-)-2t(-)X(1-fr) (3-6)A2=(148.2-72.2)*(28-1.3-25.4)-2*(10-1.1)*(28-1.3-25.4)*(1-0.76)=100.42 mm 接管多余金属面积:A2=2h1(t-)fr+2h1(t-C2)fr (3-7)A3=2*26.8*(10-1.1)-1.8*0.76=289.22 mm焊缝金属截面积A3=10*10=100 mmA1+A2+A3=100.42+289.22+100=489.64 mm 2因为A A1+A2+A3,所以要进行补强,取补强圈厚度为28mm,则其外径D1=130mm,内径D2=60mm3.4.2 M接管(人孔)
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