15m乙醇储罐设计

荆楚理工学院

课程设计成果

学院:_____化工与药学院____________ 班级: 12级过程装备与控制工程2班学生姓名: 吴小天学号: 2012402020207

设计地点（单位）___荆楚理工学院___________ ____________

设计题目:__________15m³乙醇储罐设计_____________________________ 完成日期：2015 年12 月25 日

指导教师评语: ______________ _________________________

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成绩(五级记分制):_____ _ __________

教师签名:__________ _______________

目录

一、设计任务书

二、总体结构设计

三、机械强度设计

3.1筒体的强度计算

3.2 封头的强度计算

3.3 开孔补强验算

3.4 法兰的选型或设计

3.5 鞍座的设计

3.6 水压试验校核计算

四、设备装配图

五、参考文献

六、设计心得体会

七、附录

1．荆楚理工学院课程设计任务书设计题目：m3液氨储罐设计

教研室主任：指导教师：张伟军

2014年 11 月 2日

2.总体结构设计

2.1介质说明

化学名称：乙醇，别名：乙基醇、酒精

乙醇的分子式为C2H6O （结构简式为CH3CH2OH 或C2H5OH ），俗称酒精，在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略带刺激性，沸点：78.4 °C。乙醇的用途很广，可用乙醇来制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为70%-75%的乙醇作消毒剂等。

2.2结构尺寸

2.2.1筒体基本尺寸

筒体的公称直径Di 有标准选择，而它的长度L 可以根据容积要求来决定。

由公式:

()5%1304

32

+=m L D i π

(1-1)

一般

6~3=D

L

, 取4=D L

得mm D i 1711=，圆整至：mm D i 1700=

采用标准椭圆封头，查《EHA 椭圆形封头内表面积及容积表》[]1得：深度mm H 450=，内表面积

2 3.2662m A =，容积3

0.6999m V =封

由:

32g 1524

2m V L D V V V i =+=

+=封封筒π

(1-2)

得mm D V V L i g 59924

22=-=

π封

，圆整至:mm L 6000=

计算容积:

32215.0190.6999261.74

24

2m V L D V V V i =⨯+⨯⨯=

+=

+=π

π

封封筒计

误差

12%.0%100=⨯-g

g

V V V 计

工作容积3

13.517m 15.0199.0=⨯==计工V V φ 所以，筒体的公称直径mm D i

1700=,长度mm L 0060=

2.2.2筒体的结构及选材

球形容器虽然省材，压能力强，但制造、安装都较困难，焊缝长，工作量大；矩形容器多用于小体积，

承压能力较小；立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏的能力较弱。而圆筒形容器，安装内件方便，制造容易，而且承压能力较好。因此综合各方面因素考虑，乙醇储罐选用卧式圆筒形。

由于液氯具有腐蚀性，罐体又为低压容器、常温容器，可考虑Q235R 、Q345R 这两种钢种。从技术

角度看，选用Q235R类的低碳钢板更好，而Q345R钢板制造费经济，综合力学性好，工艺、焊接性能及

低温冲击韧性好，为常用的低合金钢。因此这里选用Q345R钢板。

2.2.3封头的结构及选材

对于封头的选择，球形封头是最理想的结构形式，但缺点突出深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大；而碟形封头受力状态不佳，平板封头厚度大，耗材多且笨重。

椭圆形封头吸取了球形封头受力好和蝶形封头深度浅的优点，其封头壁厚近似等于筒体壁厚,这样筒体和封头就可采用同样厚度的钢板来制造。这不仅可以给选材带来方便,也便于筒体和封头的焊接。

封头的材料选用和筒体一样的Q345R钢板。

选取的椭圆形封头为：

表2-1 椭圆形封头参数

3.设计计算

3.1筒体壁厚的计算

正常工作：P 乙醇=ρ乙醇gh=0.79⨯10³⨯9.8⨯1.7=13.16Kpa 水压试验：P 水=ρ水gh=1.0⨯10³⨯9.8⨯1.7=16.66Kpa

因为P 水> P 乙醇，所以用P 水进行比较

又因为P 水<5%⨯1.6⨯10³Kpa=80Kpa,所以卧式容器液柱静压力的影响可不予考虑，故计算压力

1.60==P P c MPa 。

查 《压力容器材料使用手册-碳钢及合金钢》

[]

2许用应力[]t

σ列于下表：

表3-1 Q345R 许用应力

钢号

板厚/㎜

在下列温度（℃）下的许用应力/ Mpa

≤20

100 150 200 250 300 Q345R

3～16 189 189 189 183 167 153 16～36

185 185 183 170 157 143 36～60 181

181

173

160

147

133

>60～100

181 181 167 150 137 123

假设厚度范围在6～16 mm ，则Q345R 在50℃下其许用应力[]t

σ＝189MPa

容器筒体采用双面对接焊缝，100%无损探伤,所以焊接接头系数为φ=1.00。 筒体计算厚度公式

[]7.231.6-118921700

1.6-2=⨯⨯⨯==

c

t

i c p D p φσδmm （2-1） mm 7.23在mm 166～之间，故假设是成立的。

式中 c P ――容器计算压力，MPa ；

i D ――圆筒内直径，mm ；

[]t σ――容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa ；

φ――圆筒的焊接接头系数

考虑介质腐蚀，计算厚度δ的基础上，增加腐蚀裕度2C 。乙醇属轻度腐蚀，取2C =1.0

所以筒体的设计厚度为