空气储罐设计.doc
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1、设计规定1、 设计题目:空气储罐的机械设计2、最高工作压力:0.83、工作温度:常温4、工作介质:空气5、全容积:16设计参数的选择:设计压力 :取1.1倍的最高压力,0.88MP1.6属于低压容器。筒体几何尺寸拟定:按长径比为3.6,拟定长L=640000mm,D=1800mm设计温度取50因空气属于无毒无害气体,材料取Q345为低合金钢,合金元素含量较少,其强度,韧性耐腐蚀性,低温和高温性能均优于同含量的碳素钢,是压力容器专用钢板,重要用于制造低压容器和多层高压容器!封头设计:椭圆形封头是由半个椭圆球面和短圆筒组成,球面与筒体间有直边段。直边段可以避免封头和和筒体的连接焊缝处出现经向曲率突
2、变,以改善曲率变化平滑连续,故应力分布比较均匀;且椭圆形封头深度较半球形封头小得多,易冲压成型,在实际生产中多有模具,是目前中低压容器应用较多的封头。因此选用以内径为基准的 标准 型椭圆形 封头 为了防止热应力和边沿应力的叠加,减少应力集中,在封头和筒体连接处必须有一段过渡的直边段,直边段的高度依据标准选择。 封头材料与筒体相同,选用头和筒体连接处必须有一段过渡的直边段,直边段的高度依据标准选择。 选材和筒体一致Q345R接管设计3.4 接管设计 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互换器列管、设备接管、法兰的垫片包皮。 优质中碳钢的强度较高,韧性较好,但焊接
3、性能较差,不宜用作接管用钢。由于接管规定焊接性能好且塑性好。故选择 20 号优质低碳钢的普通无缝钢管制作各型号接管3.5 法兰设计 法兰连接的强度和紧密性比较好,装拆也比较方便,因而在大多数场合比螺纹连接、承插式连接、铆焊连接等型式的可拆连接显得优越,从而获得广泛应用。 平焊法兰连接刚性较差,只能在低压,直径不太大,温度不高的情况下使用。由于Q345R 为碳素钢,设计温度 50 300 ,且介质无毒无害,可以选用带颈平焊法兰,即 SO 型法兰。 储罐的设计压力较小要保证法兰连接面的紧密性,必须合适地选择压紧面的形状。对于压力不高的场合,常用突台形压紧面 。突面结构简朴,加工方便,装卸容易,且便
4、于进行防腐衬里。储罐由于设计压力为 0.88MPa,空气无毒无害,可选择突面(RF)压紧面。 由于法兰钢件的质量较大,需要承受大的冲击力作用,塑性、韧性和其他方面的力学性能也较高,所以不用铸钢件,可以采用锻钢件。接管材料为 20 号钢,法兰材料选用 20锻钢。3.6接管与法兰分派3.6.6 N1、N2空气进、出口 公称尺寸 DN250,接管尺寸j 273 x6 。接管采用无缝钢管,材料为 20 号钢。伸出长度为 150mm 。 选取 0.88MPa 等级的带颈平焊突面法兰,材料选用 20,法兰标记为:SO300-2.5 RF3.6.2 N3排污口; 公称尺寸 DN40,接管采用 45 x3.5
5、 无缝钢管,材料为 20 号钢,外伸长度为 150mm。选取 0.88MPa 等级的带颈平焊突面法兰,材料选用 20,法兰标记为:SO40-1.6 RF3.6.3 N4安全阀口 公称尺寸 DN80,接管采用 j89 x4 无缝钢管,材料为 20 号钢,外伸长度为 150mm。根据 GB12459-99,选用 90弯头;弯头上方仍有一定外伸量。选取 0.88MPa 等级的带颈平焊突面法兰,材料选用 20,法兰标记为:SO80-1.6RF3.6.4 N5压力表口 公称尺寸 DN25,接管采用j 32 x3.5 无缝钢管,材料为 20 号钢,外伸长度为 150mm。 根据 GB12459-99,选用
6、 90弯头;弯头上方仍有一定外伸量。选取 0.88MPa 等级的带颈平焊突面法兰,材料选用 20,法兰标记为:SO25-1.6 RF3.6.5 N6(备用口)公称尺寸 DN80,接管采用j 89 x4 无缝钢管,材料为 20 号钢,外伸长度为 150mm。需进行补强计算。选取 0.88MPa 等级的带颈平焊突面法兰,材料选用 20,法兰标记为:SO80-1.6 RF3.7弯头设计 N4 为安全阀口,安全阀在容器中起安全保护作用。当容器压力超过规定值时,安全阀打开,将系统中的一部分气体/流体排入大气/管道外,使系统压力不超过允许值,从而保证系统不因压力过高而发生事故。由于冲出压力较大,阀口不可直
7、接对人,因此需 90安装,用弯头过渡。标记为:弯头 DN80 90 N5 为压力表口。为方便读数,压力表需竖直安装于管口,因此接管要通过 90弯头过渡至竖直面,再安装压力表。标记为:弯头 DN25 90 3.8 人孔设计 在化工设备中,开设人孔是为了便于内部附件的安装,修理和衬里,防腐以及对设备内部进行检查、清洗。对于压力容器,为了便于移动沉重的人孔盖,盖子通常做成回转形式。本储罐由于尺寸较大,人孔直径也较大,可使用回转盖人孔。3.8.1 人孔接管及法兰设计 公称尺寸为 500mm。接管采用 530 10 无缝钢管,材料为 20 号钢,外伸长度为150mm。选用回转盖带颈平焊法兰人孔。法兰采用
8、带颈平焊突面法兰,材料为 20锻钢,法兰标记为 500-1.6 RF。 法兰盖设计 法兰盖根据配套选择,采用 A 型盖轴耳,材料与接管同, 钢20 标记为:BL500-1.6RF。紧固件选用 与法兰盖之间必须加垫片密封。在采用标准法兰的情况下,选择恰当的垫片可以提高密封效果。根据储罐的设计温度和设计压力,可选用石棉橡胶板(XB350)作为垫片材料。该材料应用广泛,使用温度可达 450,压力小于 6MPa 的场合。垫片型号标记为:RF 500-1.6 法兰盖与法兰连接的螺柱可选用 M24 的螺杆。3.9 支座选择 化工容器设备大都通过支座加以固定。支承式支座结构简朴轻便,不需要专门的框架、钢梁来
9、支承设备,可直接把设备载荷传到较低的基础上。此外,它能比其他型式的支座提供较大的操作、安装和维修空间。由于支承式支座对所在设备封头产生的局部应力相对较大,故在采用这种支座时,需增设垫板。根据公称直径,本储罐选用 B 型第 4组支承性支座。支座标记为:支座 4B 图 3-4 支承型支座 3.10 吊耳选择 由于本储罐高度较高,为方便起吊、移动设备,在筒体顶部加设吊耳。 图 3-5 吊耳3.11 焊接型式及结构3.11.1 筒体焊接接头系数选取 根据介质性质,取焊缝形式为相称于双面焊的全焊透对接接头,无损探伤规定为局部。 焊接系数 0.853.假设圆筒的厚度在616mm范围内设计温度为 50,查
10、查GB150-1998中表4-1得该温度下 Q345R 许用应力 t= 170MPa,=170MP.筒体厚度计算:取钢板负偏差 C1 =0.3mm 钢板腐蚀裕量 C2=1mm向上圆整取为10mm封头厚度设计:封头个参数和筒体相同,只有焊接系数由于钢板整体冲压而成所以取1.0,故封头计算厚度:向上圆整取10mm,也满足焊接方面。实验压力拟定采用液压实验,实验压力所以液压实验应力合格.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3.6鞍座选型和结构设计
11、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Q345R。估算鞍座的负荷:罐总质量 (3-3)筒体质量:单个封头的质量,查标准封头质量表m2=294.3kg充液质量:,水压实验充满水,故取介质密度为, 则附件质量:人孔质量为,其他接管总和为200kg,即综上所述m0=m/4=5589.34kg则每个鞍座承受的质量为5589.34kg,即为55.90KN350KN ,满足规定。鞍座的安装位置如图3-3所示:第四章 开孔补强设计4.1补强设计方法判别 根据 GB150 规定,接管必要时必须进行补强设计。对管 N1、N2、N6、N7 进行补强,采用等面积补强法法进行接管补强。
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