30m3储气罐设计说明书.doc

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。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

,
基本设计参数
设计压力Mpa

设计温度℃
60
最高工作压力Mpa

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m³
30
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
N1
PN40
DN50
80
RF
进气口
120
N2

SO
内螺纹
压力表口
见图
N3
PN40
DN50
SO
RF
安全阀口
120
N4
PN40
DN50
SO
RF
排气口
120
N5
PN40
DN50
SO
RF
备用口(配盲板)
120
N6
PN40
DN20
SO
RF
排污口
见图
M
PN40
DN450
WN
RF
人孔
见图
V1~4
DN80
透气口
法兰标准HG/T20592-2009

接管法兰标准为HG/T20592-2009,其中N1~6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]
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]
PN40带颈对焊钢管法兰
对于法兰颈而言,取B型。
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]
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
筒体壁厚计算
由公式δ=PcXDi/(2Φ[σ]t- Pc)+C1+C2 (3-1)
其中δ——计算厚度,mm;
Pc——计算压力(Mpa),在本次设计中,;
Di——圆筒内直径(mm),在本次设计中,为2200;
Φ——焊接接头系数,;
[σ]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,;
C2——腐蚀余量,;
C= C1+ C2为厚度附加量,
对于[σ]t而言,可查表,假设壁厚为6~16mm,则[σ]t=170MPa,经计算,δ=24mm>16mm,故壁厚为16~36mm,此时[σ]t=163MPa,求的δ=,经圆整,取δn=28mm,即名义厚度为28mm。[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16~36mm,则可查表得:[σ]t=163Mpa。
由公式δ=PcXDi/(2Φ[σ]t- Pc)+C1+C2 (3-2)
其中δ——计算厚度,mm;
Pc——计算压力(MPa),在本次设计中,;
Di——圆筒内直径(mm),在本次设计中,为2200;
Φ——焊接接头系数,;
[σ]t——设计温度下的许用应力(MPa),[σ]t=163MPa;
C1——钢板厚度负偏差,对Q345R而言,;
C2——腐蚀余量,;[3]
求得δ=,圆整取δn=28mm,即名义厚度为28mm。
水压试验校核
液压试验时试验压力值:pT= PcX[σ]/[σ]t
其中pT——内压容器的试