立式储罐课程设计

过程设备设计课程设计过程设备课程设计任务书一、设计题目：二氧化碳立式储罐二、技术特性指标设计压力：1.81MPa最高工作压力：1.6MPa设计温度：165℃工作温度：≤125℃受压元件材料：16MnR介质：二氧化碳气体腐蚀裕量：1.0mm焊缝系数：0.85全容积：13m3装料系数：0.9三、设计内容1、储罐的强度计算及校核2、选择合适的零部件材料3、焊接结构选择及设计4、安全阀和主要零部件的选型5、绘制装配图和主要零部件图四、设计说明书要求1、字数不少于5000字。2、内容包括：设计参数的确定、结构分析、材料选择、强度计算及校核、焊接结构设计、标准零部件的选型、制造工艺及制造过程中的检验、设计体会、参考书目等。3、设计说明书封面自行设计（计算机打印），要求有设计题目、班级、学生姓名、指导教师姓名、设计时间。（全班统一）4、设计说明书用A4纸横订成册，封面和任务书在前。过程设备设计课程设计I目录第一章绪论..............................................................11.1储罐的分类......................................................11.2立式二氧化碳储罐设计的特点.......................................21.3设计内容及设计思路..............................................2第二章零部件的设计和选型...........................................42.1材料用钢的选取..................................................42.1.1容器用钢......................................................42.1.2附件用钢......................................................42.2封头的设计......................................................52.2.1封头的选择....................................................52.2.2封头的设计计算.................................................52.3筒体的设计......................................................62.3.1筒体的设计计算.................................................62.4人孔的设计......................................................62.4.1人孔的选择....................................................62.4.2人孔的选取....................................................72.5容器支座的设计..................................................92.5.1支座选取......................................................92.5.2支座的设计....................................................92.5.3支座的安装位置................................................102.6接管、法兰、垫片和螺栓的选取....................................122.6.1接管的选取...................................................122.6.2法兰的选取...................................................122.6.3垫片的选取...................................................142.6.4螺栓的选取...................................................14第三章强度设计与校核.............................................163.1圆筒强度设计...................................................163.2封头强度设计...................................................163.3人孔补强设计...................................................17第四章试验校核....................................................20过程设备设计课程设计II4.1水压试验.......................................................204.1.1试验目的.....................................................204.1.2试验强度校核..................................................204.2气密性试验.....................................................21总结................................................................22参考文献............................................................23过程设备设计课程设计1第一章绪论1.1储罐的分类压力储罐的组成部分根据文献[1]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。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构。按照国家规定的文献[2]法规和标准实施监督检查和技术检验。储罐按其制造材质可分为金属罐和非金属罐。在化工、石油化工和石油等工业中储存液化气以外的原料油主要采用金属储罐，即金属油罐。油罐分类金属油罐可根据油罐所处位置、几何形状和不同结构形式等几方面来划分。1、按油罐所处位置划分分为地上油罐、半地下油罐和地下油罐三种。（1）地上油罐。指油罐的罐底位于设计标高±0.00及其以上；罐底在设计标高±0.00以下但不超过油罐高度的1/2，也称为地上油罐。（2）半地下油罐。半地下油罐是指油罐埋入地下深于其高度的1/2，而且油罐的液位的最大高度不超过设计标高±0.00以上0.2m。（3）地下油罐。地下油罐指罐内液位处于设计标高±0.00以下0.2m的油罐。2、按油罐的几何形状划分按油罐的几何形状可划分为：（1）立式圆柱形罐；（2）卧式圆柱形罐；（3）球形罐；球形储罐和圆筒形储罐相比：前者具有投资少，金属耗量少，占地面积少等优点，但加工制造及安装复杂，焊接工作量大，故安装费用较高。一般储存总量大于500m3或单罐容积大于200m3时选用球形储罐比较经济，而圆筒形储罐具有加工制造安装简单，安装费用少等优点,但金属耗量大占地面积大,所以在总储量小于500m3或单罐容积小于100m3时选用圆筒形储罐比较经济。圆筒形储罐按安装方式可分为卧式和立式两种。在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形储罐，只有某些特殊情况下（站内地方受限制等)才选用立式。但本说明书主要讨论立式圆筒形二氧化碳储罐的设计。过程设备设计课程设计21.2立式二氧化碳储罐设计的特点立式储罐，危险性大，容易发生火灾和爆炸事故，必须按照有关文献[3]，建立防火、防爆制度，经常进行防火巡查，严格进行消防安全管理，确保消防安全。国家劳动部门把这类设备作为受安全监察的一种特殊设备，并在技术上进行了严格、系统和强制性的管理，制定了一系列地强制性或推荐性地规范标准和技术法规，对压力容器的设计、材料、制造、安装、检验、使用和维修提出了相应的要求，同时为确保其安全可靠，实施了持证设计、制造和检验制度。储罐区防火防爆应按文献[4]规定。此类容器接受劳动部颁发《压力容器安全技术监察规程》(简称容规)的监督，因此设计必须严格按照标准进行。二氧化碳,化学式为CO2，碳氧化物之一，是一种无机物，常温下是一种无色无味气体，密度比空气略大，微溶于水，并生成碳酸。（碳酸饮料基本原理）可以使澄清的石灰水变浑浊，做关于呼吸作用的产物等产生二氧化碳的试验都可以用到。二氧化碳不参与燃烧，密度比空气略大，所以也被用作灭火剂。二氧化碳是绿色植物光合作用不可缺少的原料，温室中常用二氧化碳作肥料。立式二氧化碳储罐，此次设计针对的是第一类压力容器的设计。储罐主要由筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。储罐上设有进料管、出料管、排污管以及安全阀、压力表等。1.3设计内容及设计思路设计内容：1、储罐的强度计算及校核2、选择合适的零部件材料3、焊接结构选择及设计4、安全阀和主要零部件的选型5、绘制装配图和主要零部件图表1-1技术特性指标序号名称指标1设计压力MPa1.812设计温度0C165过程设备设计课程设计33最高工作压力MPa≤1.64工作温度0C≤1255工作介质二氧化碳气体6主要受压元件材料16MnR7焊接接头系数0.858腐蚀余量mm1.09全容积m31310容器内别第一类设计思路：我的设计题目是二氧化碳气体储罐设计，设计压力为1.81MPa，设计温度为1650C。首先我根据设计压力、设计温度、介质特性在结合经济性选择了筒体和封头的材料16MnR以及各附件的材料；然后进行筒体和封头的设计计算，进行筒体和封头的强度设计与校核；然后根据文献[5]选择支座以及支座的安装位置，根据文献[6]如选择人孔的型式及尺寸；最后根据文献[7]选择各个接管法兰及其附件。根据自己所设计的参数进行二维装配图、零件图等的绘制、说明书的编写和排版。过程设备设计课程设计4第二章零部件的设计和选型2.1材料用钢的选取2.1.1容器用钢压力容器的使用工况（如温度、压力、介质特性和操作特点等）差别很大，制造压力容器所用的钢种类很多，既有碳素钢、低合金高强度钢和低温钢，也有中温抗氢钢、不锈钢和耐热钢，还有复合钢板。一般中低压设备可采用采用屈服极限为245Mpa-345Mpa级的钢材；直径较大、压力较高的设备，均应采用普通低碳钢，强度级别宜用400Mpa级或以上；如果容器的操作温度超过4000C，还需考虑材料的蠕变强度和持久强度。16MnR钢是屈服强度340Mpa级的普通低合金高强度钢，具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。在焊接压力容器时采用碱性焊条（J507），15MnVR钢和18MnMoNbR钢是屈服强度分别为400、500Mpa级普通低合金高强度钢，虽然有较高的强度，但韧性、塑性都较C-Mn钢低，且有较高的缺口敏感性和时效敏感性。并且这两类钢均较16MnR钢昂贵。因此选用16MnR钢作为筒体与封头的材料，既符合工艺要求也节约资源，以便获得更好的经济价值。2.1.2附件用钢优质低碳钢的强度较低，塑性好，焊接性能好，因此在化工设备制造中常用作热