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1、齐齐哈尔大学齐齐哈尔尔大学设设备设计计课程设设计 题目名称称：空气气储罐设设计 学院： 机电工工程学院院 专业班级级：过控控1022 学生姓名名： 王国涛涛 指导教师师：刘岩岩 完成日期期： 20013-122-200目 录摘要3绪论4第一章压压缩空气气的特性5第二章设设计参数数的选择择6第三章容容器的结结构设计计73.1圆圆筒厚度度的设计计73.2封封头厚度度的计算算73.3筒筒体和封封头的结结构设计计83.4人人孔的选选择93.5接接管，法法兰，垫垫片和螺螺栓（柱柱）93.6鞍鞍座选型型和结构构设计112第四章开开孔补强强设计1154.1补补强设计计方法判判别154.2有有效补强强范围11
2、54.3有有效补强强面积1164.4补补强面积积17第五章强强度计算算185.1水水压试验验应力校校核185.2圆圆筒轴向向弯矩计计算185.3圆圆筒轴向向应力计计算及校校核205.4切切向剪应应力的计计算及校校核2225.5圆圆筒周向向应力的的计算和和校核2235.6鞍鞍座应力力计算及及校核225第六章总总结28参考文献献29摘要本说明书书为33.0mm3空气气储罐设设计说明明书。扼扼要介绍绍了卧式式储罐的的特点及及在工业业中的广广泛应用用，详细细的阐述述了卧式式储罐的的结构及及强度设设计计算算及制造造、检修修和维护护。本文采用用分析设设计方法法，综合合考虑环环境条件件、液体体性质等等因素并
3、并参考相相关标准准，按工工艺设计计、设备备结构设设计、设设备强度度计算的的设计顺顺序，分分别对储储罐的筒筒体、封封头、鞍鞍座、接接管进行行设计，然然后采用用1SWW6-119988对其进进行强度度校核，最最后形成成合理的的设计方方案。设计结果果满足用用户要求求，安全全性与经经济性及及环保要要求均合合格。关键词：压力容容器、卧卧式储罐罐、结构构设计、强强度校核核、开孔孔补强绪论1.1 设计任任务：针对化工工厂中常常见的液液氨储罐罐，完成成主体设设备的工工艺设计计和附属属设备的的选型设设计，绘制制总装配配图，并并便携设设计说明明书。1.2设设计思想想：综合运用用所学的的机械基基础课程程知识，本本着
4、认真真负责的的态度，对对储罐进进行设计计。在设计过过程中综综合考虑虑了经济济性，实实用性，安安全可靠靠性。各各项设计计参数都都正确参参考了行业业使用标标准或国国家标准准，这样样设计有有章可循循，并考考虑到结结构方面面的要求求，综合的进进行设计计。1.3 设计特特点： 容器的的设计一一般由筒筒体,封头，法法兰，支支座，接接管等组组成。常常，低压压化工设设备通用零部部件大都都有标准准，设计计师可直直接选用用。本设设计书主主要介绍绍了液罐罐的筒体体，封头的设设计计算算，低压压通用零零部件的的选用。各各项设计计参数都都正确参参考了行行业使用用标准或或国家使使用标准准，这样样让设计计有章可可循，并并考虑
5、到到结构方方面的要要求，合合理的进进行设计计。第一章 压缩空空气的特特性中文名称称： 压压缩空气气Engllishh naame： coomprresssed airr主要成分分： 氮氮气、氧氧气等。外观与性性状：无无色无味味沸点()：1192（1001.33千帕）相对密度度(水=1)： 0.9健康危害害：无环境危害害： 无无燃烧危险险： 无无危险特性性：高压压常温储储存，高高温剧烈烈震动易易爆。特性总述述：压缩空气气，即被被外力压压缩的空空气。它它具有下下列明显显的特点点：清晰晰透明，输输送方便便，没有有特殊的的有害性性能，没没有起火火危险，不不怕超负负荷，能能在许多多不利环环境下工工作，空
6、空气在地地面上到到处都有有，取之之不尽。来源：大气气中的空空气常压压为0.1Mppa，经经过空气气压缩机机加压后后达到理理想的压压力。作用或用用途：压缩空气气是仅次次于电力力的第二二大动力力能源，又又是具有有多种用用途的工工艺气源源，其应应用范围围遍及石石油、化化工、冶冶金、电电力、机机械、轻轻工、纺纺织、汽汽车制造造、电子子、食品品、医药药、生化化、国防防、科研研等行业业和部门门。第二章 设计参参数的选选择1、设计计题目：压缩空空气储罐罐设计2、最高高工作压压力：00.25533、工作作温度：0-11004、工作作介质：压缩空空气5、全容容积：33.06、设计计压力：0.2257、设计计温度
7、：10008、公称称直径：根据筒筒体全容容积，粗粗定筒体体公称直直径为112000mm。9、焊接接接头系系数：11.010、主主要元件件材料的的选择：根据GBB1500-199981表表4-11，选用用筒体材材料为QQ2355-B（钢钢材标准准为GBB66554）;根据JBB/T4473112,鞍座选选用材料料为Q2235-B，其其许用应应力;地脚螺栓栓选用符符合GBB/T 7000规定的的Q2335，Q2335的许许用应力力11、容容器类别别：第二二类,第三章 容器的的结构设设计3.1圆圆筒厚度度的设计计由于该容容器储存存压缩空空气，所所以该容容器的焊焊缝都要要采用全全焊透结结构，需需要对该
8、该储罐进进行1000%探探伤，所所以取焊焊缝系数数为。假设圆筒筒的厚度度在616mmm范围内内，查GGB1550-119988中表4-1，可可得：疲劳极限限强度，屈屈服极限限强度，下下的许用用应力为为，利用用中径公公式 （33-1）查标准HHG2005800-199983表表7-11知，钢钢板厚度度负偏差差为,腐蚀裕量量为则筒体的的名义厚厚度圆整后取取为3.2封封头厚度度的计算算查标准JJB/TT47446-2200224中表1，得公公称直径径选用标准准椭圆形形封头，长长短轴比比值为22，根据据1中椭圆圆形封头头计算中中式（77-1） (3-2)同上，取取，则封头的的名义厚厚度为圆整后取取为3
9、.3筒筒体和封封头的结结构设计计由封头长长短轴之之比为22，即，得得查标准4中中表B.1 EEHA和和B.22 EHHA表椭椭圆形封封头内表表面积、容容积，质质量，见见表3-1和图33-1。取装料系系数为00.9，则则即算得圆整后取取为表3-11封头尺尺寸表公称直径径DN mmm总深度HH mm内表面积积A 容积质量Kg120003251.655520.2554576.44图3-11 椭圆圆形封头头3.4人人孔的选选择根据HGG/T 215518-95，查查表3-3，选选用凸面面的法兰兰，其明明细尺寸寸见表33-2表3-22 人人孔尺寸寸表单位位：mmm密封面型型式凹凸面D67023d。24公
10、称压力力PN MPPa1.062028螺柱数量量20公称直径径DN500250A365螺母数量量40530xx8103B175螺柱尺寸寸M24xx1200db28L250总质量kkg1533.5接接管、法法兰、垫垫片和螺螺栓（柱柱）3.5.1接管管和法兰兰该压缩空空气储罐罐应设置置物料入入口、物物料出口口、温度度计口、压压力表口口、安全全阀口、液液面计口口、排污污口和人人孔。初初步确定定各口方方位如图图3-22：图3-22 各管管口方位位查HG/T 2205992-2200996中表8.2 33-1 PNN带颈对对焊钢制制管法兰兰，选取取各管口口公称直直径，查查得各法法兰的尺尺寸。查6中附录录
11、D中表D-3,得各法法兰的质质量。查查6中表33.2.2，法法兰的密密封面均均采用RRF（凸凸面密封封）。将查得的的各参数数整理如如表3-43.5.2垫片片查HG/T 2206006-19997，得得各管口口的垫片片尺寸如如表3-3：表3-33垫片尺尺寸表管口名称称公称直径径内径D11外径D22进料口5061107出料口5061107排污口5061107人孔500温度计口口202761压力表口口202761安全阀口口253471排空口253471注：1：包覆金金属材料料为纯铝铝板，标标准为GGB/TT 38880，代代号为LL3，最最高工作作温度2200。2：填充充材料为为有机非非石棉纤纤维橡
12、胶胶板有机机材料，代代号NAAS，最最高工作作温度2200。3：垫片片厚度均均为1.5mmm。12表3-44 各管口口法兰尺尺寸表名称法兰质量量Kg公称直径径DN法兰外径径D螺栓孔中中心圆直直径K螺栓孔直直径L螺栓孔数数量n（个）螺栓规格格法兰厚度度C法兰颈NRSH1进料口14450165125184M16207562.98出料口14450165125184M16207562.98排污口14450165125184M16207562.98人孔418500温度计口口602010575144M1216404562压力表口口602010575144M1216404562安全阀口口6025115851
13、44M1216504652排空口602511585144M1216504652齐齐哈尔大学3.5.3螺栓栓（螺柱柱）的选选择查HG/T 2206113-2200998中表5.0.77-111和附录录中表AA.0.1,得得螺柱的的长度和和平垫圈圈尺寸如如表3-5：表3-55 螺螺栓及垫垫片名称紧固件用用平垫圈圈 mmm公称直径径螺纹螺柱长H进气口50M169017303出气口50M169017303排污口50M169017303人孔500温度计口口20M127513242.5压力表口口20M127513242.5安全阀口口25M127517302.53.6鞍鞍座选型型和结构构设计3.6.1鞍座座
14、选型该卧式容容器采用用双鞍式式支座，初初步选用用轻型鞍鞍座，材材料选用用Q2335-BB。估算鞍座座的负荷荷：罐总质量量（3-3）筒体质质量：单个封封头的质质量，充液质质量：，水水压试验验充满水水，故取取介质密密度为，则附件质质量：人人孔质量量为，其其他接管管总和为为2000kg，即即综上所述述则每个鞍鞍座承受受的质量量为，即即为。查JB447122.1-2000799表1，优先先选择轻轻型支座座。查9中中表2，得出出鞍座尺尺寸如表表3-66：表3-66 鞍鞍座尺寸寸表公称直径径DN12000腹板6垫板320允许载荷荷QkN145筋板2006鞍座高度度h200140e55底板880200螺栓间
15、距距7201706鞍座质量量Kg5610垫板弧长14100增加1000mmm增加的的高度Kg73.6.2鞍座座的安装装位置根据22中6.11.1规规定，应应尽量使使支座中中心到封封头切线线的距离离A小于等等于，当当无法满满足A小于等等于时，A值不宜大大于。为圆筒筒的平均均内径。即取鞍座的安安装位置置如图33-3所所示：图3-33 鞍座座安装位位置第四章 开孔补补强设计计根据11中式式8.33，知该该储罐中中只有人人孔需要要补强。4.1补补强设计计方法判判别人孔开孔孔直径为为 且 故可可采用等等面积法法进行补补强计算算接管材料料选用QQ2355B，其其许用应应力根据GBB1500-19998中中
16、式8-1： （44-1）式中：壳体开孔孔处的计计算厚度度接管的有有效厚度度强度削弱弱系数所以4.2有有效补强强范围4.2.1有效效宽度BB按1中式8-7，得得：（4-22）4.2.2外侧侧有效高高度根据11中式式8-88，得：4.2.3内侧侧有效高高度根据11中式式8-99，得：4.3有有效补强强面积根据11中式式8-110 至至式8-113，分分别计算算如下： （44-3）筒体多多余面积积接管多多余面积积焊缝金金属截面面积，焊焊脚去77mm，则则4.4补补强面积积因为，所所以开孔孔需另行行补强另行补强强面积为为第五章 强度计计算5.1水水压试验验应力校校核试验压力力圆筒的薄薄膜应力力为即，所
17、以以水压试试验合格格5.2圆圆筒轴向向弯矩计计算圆筒的平平均半径径为鞍座反力力为5.2.1圆筒筒中间截截面上的的轴向弯弯矩根据22中式式7-22，得：5.2.2鞍座座平面上上的轴向向弯矩根据22中式式7-33，得：图5-11（a）筒筒体受剪剪力图图5-11（b）筒筒体受弯弯矩图5.3圆圆筒轴向向应力计计算及校校核5.3.1圆筒筒中间截截面上由由压力及及轴向弯弯矩引起起的轴向向应力根据22中式式7-44至式7-77计算最高点处处： （55-1）最低点处处： （5-2）5.3.2由压压力及轴轴向弯矩矩引起的的轴向应应力计算算及校核核鞍座平面面上，由由压力及及轴向弯弯矩引起起的轴向向应力，按按下式计
18、计算：a).当当圆筒在在鞍座平平面上或或靠近鞍鞍座处有有加强圈圈或被封封头加强强（即）时时，轴向向应力位位于横截截面最高高点处.取鞍座包包角，查查表7-1（JB/T47731-20005）得得，.则b).在在横截面面最低点点处的轴轴向应力力：5.3.3圆筒筒轴向应应力校核核（5-33）查图4-8100得，,则满足条件件5.4切切向剪应应力的计计算及校校核5.4.1圆筒筒切向剪剪应力的的计算根据22中式式7-99计算，查查2中表77-2，得得： （55-4）5.4.2圆筒筒被封头头加强（）时，其最大剪应力根据22中式式7-110，计计算得： （5-5）5.4.3切向向剪应力力的校核核圆筒的切切向
19、剪应应力不应应超过设设计温度度下材料料许用应应力的00.8倍倍，即。封封头的切切向剪应应力，应应满足而故圆筒满满足强度度要求。根据22中式式7-112 （55-6） （55-7）故封头满满足强度度要求5.5圆圆筒周向向应力的的计算和和校核根据鞍座座尺寸表表知：即，所以以此鞍座座垫片作作为加强强用的鞍鞍座。5.5.1在横横截面的的最低点点处：根据22中式式718 其其中（容容器焊在在支座上上） （55-8）查2中表77-3知知，则5.5.2在鞍鞍座边角角处由于 根据2中中式720:由于 查22中表表7-33知，则 （5-9）5.5.3鞍座座垫板边边缘处圆圆筒中的的周向应应力由于，根根据22中式式
20、7225.5.4周向向应力校校核根据22中式式7.33.4.3故圆筒周周向应力力强度满满足要求求。5.6鞍鞍座应力力计算及及校核5.6.1腹板板水平分分力及强强度校核核根据22中表表77鞍座包角角，查2中中表75得：。则垫板起加加强作用用，则：其中，则则查2中表551，得得：，则则由于，所所以其强强度满足足要求。5.6.2鞍座座压缩应应力及强强度校核核根据22中表表76，取则 ，钢底板板对水泥泥基础的的则 所以压应应力应按按2中式7729计计算： （5-9）其中 ，筋板面积积 腹板面积积：形心：腹板与筋筋板组合合截面断断面系数数：代入公式式得取 则根据22中式式732进进行校核核即满足强强度要
21、求求。第六章总结本次化工工设备课课程设计计历时两两周，是是学习化化工以来来第三次次独立的的工业设设计。化化工设备备课程设设计时培培养学生生化工设设计能力力的重要要教学环环节，通通过课程程设计使使我们初初步掌握握化工设设备机械械设计的的基础知知识、设设计原则则及方法法；学会会各种手手册的使使用方法法及物理理性质查查找方法法和技巧巧；掌握握设计结结果的校校核，能能画出容容器装配配图。在在设计过过程中不不仅要考考虑理论论上的可可行性，还还要考虑虑生产商商的安全全性金额额经济和和理性。 我们从从中也明明白了学学无止境境的道理理，在我我们所查查找的很很多参考考书中，很很多的知知识是我我们从来来没有接接触
22、到的的，我们们对事物物的了解解还仅限限于书本本上，对对实际当当中事物物的方方方面面包包括经济济成本方方面上考考虑的还还很不够够。 在一些些应用问问题上，我我直接套套用了书书本上的的公式或或过程，并并没有彻彻底了解解各个公公式的出出处及用用途，对对于一些些工业数数据的选选取，也也只是根根据范围围自己选选择的，并并不一定定符合现现实应用用。因此此，一些些计算数数据有事事并不是是十分准准确的，只只是拥有有一个正正确的范范围及趋趋势，而而并没有有更细的的追究下下去，因因而可能能存在一一定的误误差，并并影响后后面具体体设备的的选型。 通过本本次课程程设计的的训练，让让我对自自己的专专业有了了更加感感性和
23、理理性的认认识，这这多我们们的继续续学习是是一个很很好的指指导方向向，我们们了解了了工程设设计的基基本内容容，掌握握了设计计的主要要程序和和方法，增增强了分分析和解解决工程程实际问问题的能能力。同同时，通通过课程程设计，还还使我们们树立正正确的设设计思想想，培养养实事求求是、严严肃认真真、高度度负责的的工作作作风，加加强工程程设计能能力的训训练和培培养严谨谨求实的的科学作作风更尤尤为重要要。我还要感感谢我的的指导老老师薛风风老师对对我们的的教导与与帮助。参考文献献1 GB1150-19998,钢制制压力容容器2 JB/T 447311-20005,钢制制卧式压压力容器器3 HG2205880-
24、119988,钢制制化工容容器设计计基础规规定4 JB/T47746-20002,钢制制压力容容器用封封头5 HG/T 2215117-20005,回转转盖带颈颈平焊法法兰人孔孔6 HG/T 2205992-220099,钢制制管法兰兰7 HG/T 2206009-220099,钢制制管法兰兰用金属属包覆垫垫片8 HG/T 2206113-220099,钢制制管法兰兰用紧固固件9 JB447122.1-20007,鞍式式支座10过程程设备设设计郑郑津洋等等化学工工业出版版社12 压压力容器器设计手手册 董大大勤 袁袁凤隐13 化化工机械械基础课课程设计计 潘潘永亮 刘玉良良 科学学出版社社14 化化工设备备设计全全书 王 非 林 英15 化化工设备备机械基基础课程程设计指指导书 詹长福福 机机械工业业出版社社30