压缩空气储罐设计

目录

绪论 (3)

第一章压缩空气的特性 (4)

第二章设计参数的选择 (5)

第三章容器的结构设计 (6)

3.1圆筒厚度的设计 (6)

3.2封头厚度的计算 (6)

3.3筒体和封头的结构设计 (6)

3.4人孔的选择 (7)

3.5接管，法兰，垫片和螺栓（柱） (9)

3.6鞍座选型和结构设计 (11)

第四章开孔补强设计 (14)

4.1补强设计方法判别 (13)

4.2有效补强范围 (13)

4.3有效补强面积 (14)

4.4补强面积 (14)

第五章强度计算 (16)

5.1水压试验应力校核 (15)

5.2圆筒轴向弯矩计算 (15)

5.3圆筒轴向应力计算及校核 (16)

5.4切向剪应力的计算及校核 (17)

5.5圆筒周向应力的计算和校核 (20)

5.6鞍座应力计算及校核 (22)

5.7地震引起的地脚螺栓应力 (24)

第六章设计汇总 (25)

参考文献.............................................................. 错误!未定义书签。

绪论

课程设计是一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。

课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。

通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养：

1. 查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；

2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；

3. 迅速准确的进行工程计算的能力；

4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力

本次设计为压缩空气储罐，在三周时间内内，通过相关数据及对国家标准的查找计算出合适的尺寸，设计出主体设备及相关配件，画出装备图零件图以及课程设计说明书。

压缩空气储罐的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，

合理地进行设计。

第一章压缩空气的特性

中文名称：压缩空气

English name： compressed air

主要成分：氮气、氧气等。

外观与性状：无色无味

沸点(℃)：－192℃（101.3千帕）

相对密度(水=1)： 0.9

健康危害：无

环境危害：无

燃烧危险：无

危险特性：高压常温储存，高温剧烈震动易爆。

特性总述：

压缩空气，即被外力压缩的空气。它具有下列明显的特点：清晰透明，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有，取之不尽。

来源：

大气中的空气常压为0.1Mpa，经过空气压缩机加压后达到理想的压力。作用或用途：

压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防、科研等行业和部门。

第二章 设计参数的选择

1、设计题目：压缩空气储罐设计

2、最高工作压力：3.3a MP

3、工作温度：<150C ︒

4、工作介质：压缩空气

5、全容积：33m

6、设计压力： 3.75a MP

7、设计温度：150C ︒

8、公称直径：根据筒体全容积，粗定筒体公称直径为1200mm 。 9、焊接接头系数：0.85 10、主要元件材料的选择：

根据GB150-1998[1]表4-1，选用筒体材料为16MnR （钢材标准为GB6654）; 根据JB/T4731[2],鞍座选用材料为Q235-B ，其许用应力[]MPa sa 147=σ; 地脚螺栓选用符合GB/T 700规定的Q235，Q235的许用应力[]MPa bt 147=σ 11、容器类别：第二类

第三章 容器的结构设计

3.1圆筒厚度的设计

由于该容器储存压缩空气，所以该容器的焊缝都要采用全焊透结构，需要对该储罐进行100%探伤，所以取焊缝系数为85.0=φ。

假设圆筒的厚度在6~16mm 范围内，查GB150-1998中表4-1，可得：

疲劳极限强度MPa b 510=σ，屈服极限强度MPa s 345=σ，C °

150下的许用应力为[]

MPa t 163σ=，利用中径公式

[]

mm mm p pD t

i 46.1675.316385.021200

75.3σφ2δ=×

××==

（3-1）

查标准HG20580-1998[3]表7-1知，钢板厚度负偏差为0.8mm ，故取。

设计任务说明书给定腐蚀裕量mm C 5.12=。

则筒体的名义厚度mm mm mm mm n 76.185.18.078.15≥δ=++ 圆整后取为mm n 20δ= 3.2封头厚度的计算

查标准JB/T4746-2002[4]中表1，得公称直径mm D DN i 1200==

选用标准椭圆形封头，长短轴比值为2，根据[1]中椭圆形封头计算中式（7-1）

[]

mm p D p c t

i c 33.1675.35.085.016321200

75.35.0φσ2δ=×××

×== (3-2)

同上，取mm C 8.01=，mm C 5.12=

则封头的名义厚度为mm mm mm mm n 63.185.18.033.16≥δ=++ 圆整后取为mm n 20δ= 3.3筒体和封头的结构设计 由封头长短轴之比为2，即

22=i

i

h D ，得mm mm D h i i 300412004==

= 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。

封V L D V i 24

π

0+=