空气储罐设计手册-...[1]
空气储罐设备设计课程设计
空气储罐设备设计课程设计1. 引言空气储罐是一种用于存储和调节空气或气体的设备。
其设计需要考虑安全性、可靠性和效率等因素。
本文档将介绍一个关于空气储罐设备设计的课程设计方案。
2. 设计目标本课程设计的设计目标是开发一个高效、安全、可靠的空气储罐设备。
具体目标包括：•设计一个合适的储气罐容量，以满足预定的储气需求；•优化储气罐的结构，以降低材料成本和加工难度；•保证储气罐的运行安全，防止漏气和爆炸等危险；•提高储气罐装卸和维护的便利性。
3. 设计步骤3.1 确定储气需求首先，需要明确储气罐的使用场景和储气需求。
根据实际应用中对气体的使用量、稳定性要求等因素，确定储气容量。
3.2 选择合适的材料储气罐的材料选择对其性能和成本都有很大影响。
需要综合考虑材料的强度、耐腐蚀性、成本等因素，选择合适的材料。
3.3 设计储气罐的结构根据储气需求和材料特性，设计储气罐的结构。
包括确定储气罐的形状、壁厚、支撑结构等。
3.4 确定防爆与安全装置储气罐设备设计中，防爆与安全装置是必不可少的。
根据使用场景和储气罐的性能特点，选择合适的安全装置，如安全阀、压力传感器等。
3.5 优化结构设计通过模拟分析和实验验证，对储气罐的结构进行优化。
优化的目标包括降低材料成本、提高强度和稳定性等。
3.6 设计装卸与维护手段对于储气罐的装卸和维护，需要提供相应的手段。
设计方案应考虑便利性、安全性和可持续性等因素。
4. 预期结果经过本课程设计，预期实现以下结果：•设计出一个满足储气需求的储气罐；•选用适合的材料，降低成本和加工难度；•确保储气罐的安全性和可靠性；•提供便利的装卸和维护手段。
5. 时间计划本课程设计计划分为以下几个阶段：•阶段一（1周）：确定储气需求和选择材料；•阶段二（2周）：设计储气罐的结构和防爆安全装置；•阶段三（1周）：优化结构设计和验证；•阶段四（1周）：设计装卸与维护手段；•阶段五（1周）：整理文档和准备演示。
6. 结论本文档介绍了一个关于空气储罐设备设计的课程设计方案。
空气储罐课程设计
空气储罐课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握空气储罐的基本结构、工作原理及其在工业中的应用。
2. 学生能够描述空气储罐的主要组成部分，包括罐体、阀门、压力表等，并解释其功能。
3. 学生能够运用物理知识，分析空气储罐在压力变化下的行为规律。
技能目标：1. 学生能够运用数学计算，解决与空气储罐相关的简单压力、体积问题。
2. 学生通过小组合作，设计并制作一个简单的空气储罐模型，培养动手操作能力。
3. 学生能够运用科学探究方法，对空气储罐的压力、容量等进行实验探究。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习空气储罐的相关知识，增强对科学技术的兴趣和好奇心。
2. 学生在学习过程中，培养团队合作精神，学会尊重和倾听他人的意见。
3. 学生能够认识到科学技术在工业发展中的重要性，增强社会责任感和创新意识。
课程性质：本课程属于科学探究类课程，注重理论联系实际，强调学生的动手操作能力和科学思维能力的培养。
学生特点：六年级学生对科学知识有一定的基础，好奇心强，喜欢动手操作，但需引导培养团队合作精神和科学探究方法。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动探究，培养学生的创新意识和实践能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保每个学生都能达到课程目标。
通过课程目标的分解，使教学设计和评估更具针对性。
二、教学内容1. 空气储罐的基本概念与结构- 引导学生认识空气储罐的定义及用途。
- 介绍空气储罐的组成部分，如罐体、阀门、压力表等。
2. 空气储罐的工作原理- 讲解空气储罐在储存气体时的压力变化规律。
- 分析空气储罐在工业生产中的应用。
3. 空气储罐的数学计算- 指导学生运用理想气体方程，计算空气储罐的压力、体积等参数。
- 通过实际案例，让学生了解计算在实际工程中的应用。
4. 空气储罐模型的制作- 分组进行讨论和设计，制定空气储罐模型制作方案。
- 引导学生动手制作模型，培养实际操作能力。
5. 空气储罐的实验探究- 设计实验，观察不同条件下空气储罐的压力变化。
空气储罐设计
设计要求1、设计题目：空气储罐的机械设计2、最高工作压力：0.8MPa3、工作温度：常温4、工作介质：空气5、全容积：163m设计参数的选择：设计压力：取1.1倍的最高压力，0.88MP<1.6属于低压容器。
筒体几何尺寸确定：按长径比为 3.6，确定长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，主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缘应力的叠加，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交换器列管、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，但焊接性能较差，不宜用作接管用钢。
由于接管要求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。
毕业小设计-储气罐设计说明书
1绪论化学工业和其他流程工业的生产离不开容器，所有化工设备的合体都是一种容器，某些化工机器的部件，如压缩机的气缸，也是一种容器。
压力容器应用遍及各行各业，然而压力容器又有其本身的特点，它们不仅要适应化学工艺过程所要求的压力和温度条件，还要承受化学介质的作用，要能长期的安全工作，且保证密封。
而储气罐则是用于储存介质的压力容器，在本次设计中，介质为氮气、氩气这些无毒无腐蚀性气体，因此本次设计不用特意考虑防毒防腐蚀的问题。
容器本身承受其内部气体对它的压力，为内压容器，这容器的失效形式只要为弹塑性失效，故本次设计应首先考虑这个问题。
另外，泄露也是容器失效的一种形式，在这次设计中也要考虑，对其进行预防。
一个好的压力容器在设计过程中必须就要考虑到合理的实现所规定的工艺条件，使结构安全可靠，便于制造、安装、操作和维修，经济上合理等条件。
本次设计也是本着按设计要求出发，以设计出一个最优的储气罐为目标。
但由于时间能力有限，设计中定会有不妥之处，望老师批评指正。
2选材及结构设计2.1设计要求及基本参数如下表2.1,2.2表2.1 基本设计参数表2.2接管设计参数2.2接管法兰接管法兰标准为HG/T20592-2009，其中N1~6为SO形式，即带颈平焊法兰，人孔为WN形式，即带颈对焊法兰。
除N2外，所有法兰密封形式都是RF，即突面密封，N2为内螺纹密封。
其规格见下图：[1]表2.3 PN40带颈平焊钢管法兰对于法兰内径，本次设计取B型。
以下是人孔的法兰规格：[1]表2.4 PN40带颈对焊钢管法兰对于法兰颈而言，取B型。
2.3人孔本次设计中，人孔公称压力为PN40，公称尺寸DN450，法兰形式WN（带颈对焊），密封为RF（突面密封）。
人孔标准为：[1]表2.5 垂直吊盖带颈对焊法兰人孔图2-1 人孔部件图3强度计算3.1筒体壁厚计算由公式δ=Pc X Di/(2Φ［ζ］t- Pc)+C1+C2 （3-1）其中δ——计算厚度，mm；Pc——计算压力（Mpa），在本次设计中，为3.0；Di——圆筒内直径（mm），在本次设计中，为2200；Φ——焊接接头系数，在本次设计中取0.85；［ζ］t——设计温度下的许用应力（Mpa），t=60℃；C1——钢板厚度负偏差，对Q345R而言，取0.3；C2——腐蚀余量，在本次设计中取1.0；C= C1+ C2为厚度附加量，共1.3mm对于［ζ］t而言，可查表，假设壁厚为6~16mm,则［ζ］t=170MPa,经计算，δ=24mm>16mm,故壁厚为16~36mm，此时［ζ］t=163MPa，求的δ=25.4mm，经圆整，取δn=28mm，即名义厚度为28mm。
机电工程学院空气储罐设计
机电工程学院空气储罐设计1. 简介空气储罐是一种用于存储和输送压缩空气的设备，被广泛应用于机械、化工、制药等领域。
机电工程学院准备设计一种新型的空气储罐，以满足特定需求和提高效率。
本文档将详细介绍机电工程学院空气储罐的设计方案、工作原理、材料选择和结构设计。
2. 设计方案2.1 工作原理机电工程学院空气储罐采用压缩空气作为动力源，通过将空气储存于罐内来实现压力的稳定和供应。
当压缩空气从压缩机进入储罐时，首先经过过滤除水和杂质，然后进入储罐进行储存。
在使用时，通过控制阀门可以将储罐内的空气输送到需要的设备或系统。
2.2 结构设计机电工程学院空气储罐采用圆柱体结构，通过优化计算确定合适的直径和高度。
为了增加储罐的稳定性和强度，储罐壁采用高强度钢材制造，并在内部进行防腐处理，以防止腐蚀和氧化。
此外，储罐的顶部设有进气口和出气口，并配备安全阀、压力表等设备，以确保储罐的安全使用。
3. 材料选择机电工程学院空气储罐的材料选择是设计中的重要考虑因素。
主要考虑以下几个方面：1.强度：材料必须具有足够的强度和刚度，能够承受储罐内部压力和外部负荷。
2.耐腐蚀性：由于储罐长期接触储存的空气，材料需要具有良好的耐腐蚀性，以防止腐蚀和氧化。
3.可焊性：材料必须能够良好的焊接，以确保储罐的密封性。
综合考虑以上因素，机电工程学院选择了高强度不锈钢作为储罐的主要材料。
不锈钢具有优异的耐腐蚀性和可焊性，同时具有足够的强度来承受储罐内部的压力。
4. 结论本文档详细介绍了机电工程学院空气储罐的设计方案、工作原理、材料选择和结构设计。
该设计方案旨在满足机电工程学院的特定需求，提高整体效率和安全性。
通过采用高强度不锈钢，储罐具有良好的耐腐蚀性和可焊性，同时保证了储罐的强度和稳定性。
机电工程学院空气储罐的设计方案可以为其他类似项目提供参考，同时也为机电工程学院的相关研究和实践工作提供了指导和基础。
第二类压缩空气储罐设计说明
目录卧式储气罐设计任务书2第一绪论31.1设计背景31.2 储罐的用途及分类41.3 储存介质的性质41.4 设计任务51.5 设计思想51.6 设计特点51.7设计数据6第二章容器主要原件的设计62.1圆筒厚度的设计62.2 封头的设计72.3人孔的选择82.4接收和法兰82.5螺栓〔螺柱〕的选择92.6鞍座选型和结构设计9第三章开孔强度设计113.1补强设计方法的判断113.2有效补强围113.3 有效补强面积11第四章强度设计124.1水压试验校核134.2圆筒轴向应力弯矩计算134.3 圆筒的轴向应力及校核144.4切向剪应力的计算机校核154.5圆筒周向应力的计算及校核154.6鞍座应力计算及校核164.7地震引起的地脚螺栓应力19第五章焊接结构设计195.1焊接方法195.2焊接工艺及技术要求20总结22附录：参考文献23卧式储气罐设计任务书第一章绪论1.1设计背景所谓容器是指用于储存气体、液化气体、液体和固体原料、中间产品或成品的设备。
压力容器是容器的一种，是指最高工作压力P≥0.1MPa，容积V≥25L，工作介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点液体的容器。
它广泛地用于化工、炼油、机械、动力、轻工、纺织、冶金、核能及运输等工业部门，是生产过程中必不可少的设备[1]。
随着石油化工、电站锅炉和原子能工业的迅猛开展，压力容器制造技术也有了很大的开展，它主要表现在以下三个方面：一是压力容器向大型化过渡，容器直径和壁厚成倍增长；二是低合金高强度钢的广泛应用，大局部压力容器均采用了各种级别的低合金高强度钢；三是焊接新工艺、新技术的广泛应用，使得焊接质量进一步提高，从而提高了这些大型产品质量的可靠性。
其中以压力容器产品大型化、高参数化的趋势尤为明显。
1000吨级的储气罐、2000吨级的煤液化反响器、10000立方米的天然气球罐〔日本最大的天然气球罐为30000立方米〕等已经在我国大量应用。
压缩空气储气罐设计说明书
焊接结构与工艺课程设计学校：山西大同大学煤炭工程学院姓名：**专业：材料成型及控制工程班级：材料一班学号： ************题目：压缩空气储罐设计时间： 2015年12月15日至1月2日指导老师：**大同大学煤炭工程学院前言1、任务说明设计一个压缩空气储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔、接管进行设计，然后采用SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。
本设计是针对《焊接结构》这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。
设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。
设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。
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2、压缩空气的性质中文名称：压缩空气主要成分：氮气、氧气等外观与性状：无色无味沸点(℃)-192℃相对密度（水=1）：0.9健康危害：无环境危害：无危险特性：高温常压储存，高温剧烈震动易爆特性总结：压缩空气是清晰透明的，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危害，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，其应用范围遍及石油，化工，机械，轻工，纺织，国防，科研等行业和部门。
- 1 -大同大学煤炭工程学院目录第一章参数的确定 (3)1.1 设计压力 (3)1.2 设计温度............................ .. (3)1.3 主要元件材料的选择 (3)第二章压力容器结构设计 (5)2.1筒体壁厚计算 (5)2.2封头壁厚计算 (5)2.3压力试验 (7)第三章附件的选择 (8)3.1人孔的选择 (8)3.2人孔补强的计算.......................................... . (8)3.3压力计的选择 (10)3.4选配工艺接管 (11)3.5鞍座的选择 (12)3.5.1 鞍座结构和材料的选取 (12)3.5.2 容器载荷计算 (13)3.5.3 鞍座选取标准 (13)3.5.4 鞍座强度校核 (14)第四章容器焊缝标准 (16)4.1压力容器焊接结构设计要求 (16)4.2筒体与椭圆封头的焊接接头 (16)4.3管法兰与接管的焊接接头 (16)4.4接管与壳体的焊接接头 (17)第五章压缩空气储气罐焊 (17)第六章总结 (21)- 2大同大学煤炭工程学院- 3 -参考文献 (22)第一章 参数的确定1．1 设计压力设计压力为压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，通常可取最高工作压力的1.05~1.1倍。
压缩空气储气罐设计说明书
焊接结构与工艺课程设计学校：山西大同大学煤炭工程学院姓名：**专业：材料成型及控制工程班级：材料一班学号： ************题目：压缩空气储罐设计时间： 2015年12月15日至1月2日指导老师：**大同大学煤炭工程学院前言1、任务说明设计一个压缩空气储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔、接管进行设计，然后采用SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。
本设计是针对《焊接结构》这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。
设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。
设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。
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2、压缩空气的性质中文名称：压缩空气主要成分：氮气、氧气等外观与性状：无色无味沸点(℃)-192℃相对密度（水=1）：0.9健康危害：无环境危害：无危险特性：高温常压储存，高温剧烈震动易爆特性总结：压缩空气是清晰透明的，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危害，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，其应用范围遍及石油，化工，机械，轻工，纺织，国防，科研等行业和部门。
- 1 -大同大学煤炭工程学院目录第一章参数的确定 (3)1.1 设计压力 (3)1.2 设计温度............................ .. (3)1.3 主要元件材料的选择 (3)第二章压力容器结构设计 (5)2.1筒体壁厚计算 (5)2.2封头壁厚计算 (5)2.3压力试验 (7)第三章附件的选择 (8)3.1人孔的选择 (8)3.2人孔补强的计算.......................................... . (8)3.3压力计的选择 (10)3.4选配工艺接管 (11)3.5鞍座的选择 (12)3.5.1 鞍座结构和材料的选取 (12)3.5.2 容器载荷计算 (13)3.5.3 鞍座选取标准 (13)3.5.4 鞍座强度校核 (14)第四章容器焊缝标准 (16)4.1压力容器焊接结构设计要求 (16)4.2筒体与椭圆封头的焊接接头 (16)4.3管法兰与接管的焊接接头 (16)4.4接管与壳体的焊接接头 (17)第五章压缩空气储气罐焊 (17)第六章总结 (21)参考文献 (22)- 2大同大学煤炭工程学院- 3 -第一章 参数的确定1．1 设计压力设计压力为压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，通常可取最高工作压力的1.05~1.1倍。
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。
0.5m3的立式压缩空气储罐课程设计
材料工程设计报告学生姓名学号教学院系专业年级指导教师完成日期2014 年 1 月10 日设计任务书设计题目：0.5m3的立式压缩空气储罐已知工艺参数如下：介质：空气设计压力：0.5MPa使用温度：0--100℃几何容积：0.5 m3规格：600*6*2050设计要求：（1）根据给定条件确定筒体内径、长度、封头类型等，然后确定有关参数（容器材料、许用应力、壁厚附加量、焊缝系数等）（2）进行焊接接头设计，附件设计等。
（3）撰写说明书，按照设计步骤、进程，科学地安排设计说明书的格式和内容叙述简明1、设计数据 (4)2、容器主要元件的设计 (5)2.1封头的设计2.2人孔的选择2.3接管和法兰3、强度设计 (8)3．1水压试验校核3.2圆筒轴向应力弯矩计算4、焊接结构分析 (10)4．1储气罐结构分析4.2零件工艺分析4.3焊缝位置的确定5、焊接材料和方法选择 (11)5.1母材选择5.2焊料选择5.3焊接工艺及技术要求6、焊接工艺工程 (12)6.1焊前准备6.2 储罐的安装施工顺序6.3装配和焊接6.4质量检验、修整处理、外观检查6.5 焊缝修补7、焊接工艺参数 (15)8、焊接工艺设计心得体会 (16)9、参考文献 (16)1.设计数据表1-1序号名称指标1 设计压力MPa 1.02 设计温度℃1003 最高工作压力MPa 1.04 最高工作温度℃<1005 工作介质压缩空气6 主要受压元件的材料Q235-A7 焊接接头系数0.858 腐蚀裕度mm 2.09 全容积0.510 规格600*6*2050主要元件材料的选择：全容积为0.5m3的立式压缩空气储罐，焊接系数为∅=0.85，根据HGT3154-1985≪立式椭圆形封头贮罐系列≫表6。
设计压力Pc =1.1MPa，此储罐的最高工作温度为100℃，圆筒材料为Q235-A。
圆筒的厚度6mm，查GB150-1998中表4-1，可得：疲劳极限强度σb=375B a，屈服极限强度σs=235MPa，在90℃时近似取为100℃时的σ t =113MPa进出料接管的选择材料：容器接管一般应采用无缝钢管，所以液体进料口接管材料选择无缝钢管，采用无缝钢管标准GB8163-87。
第二类压缩空气储罐设计说明
目录卧式储气罐设计任务书. (2)第一绪论. (3)1.1 设计背景 (3)1.2 储罐的用途及分类 (4)1.3 储存介质的性质 (4)1.4 设计任务 (5)1.5 设计思想. (5)1.6 设计特点. (5)1.7 设计数据 (5)第二章容器主要原件的设计. (6)2.1 圆筒厚度的设计 (6)2.2 封头的设计. (6)2.3 人孔的选择 (7)2.4 接管和法兰 (8)2.5 螺栓（螺柱）的选择 (9)2.6 鞍座选型和结构设计 (9)第三章开孔强度设计. (10)3.1 补强设计方法的判断 (11)3.2 有效补强围 (11)3.3 有效补强面积. (11)第四章强度设计. (12)4.1 水压试验校核 (12)4.2 圆筒轴向应力弯矩计算 (13)4.3 圆筒的轴向应力及校核. (14)4.4 切向剪应力的计算机校核 (15)4.5 圆筒周向应力的计算及校核 (15)4.6 鞍座应力计算及校核 (16)4.7 地震引起的地脚螺栓应力 (18)第五章焊接结构设计. (19)5.1 焊接方法 (19)5.2 焊接工艺及技术要求 (20)总结. (21)附录：参考文献. (22)卧式储气罐设计任务书厂9Jr r < Q o§S-^―>HUP|r中r — f 3■&¥岬■w IK"口 r 旳LE £ 口£ 出Y. 1】&庄g盘r七 J or 姓 研ne柱片IPSy\ *" i＜吋d «J ■B■ J*r 府4-苦第一章绪论1.1 设计背景所谓容器是指用于储存气体、液化气体、液体和固体原料、中间产品或成品的设备。
压力容器是容器的一种，是指最高工作压力P>O.IMPa容积V>25L,工作介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点液体的容器。
它广泛地用于化工、炼油、机械、动力、轻工、纺织、冶金、核能及运输等工业部门，是生产过程中必不可少的设备[1]。
毕业设计说明书-空气储罐
摘要本次毕业小设计的316m空气储罐根据设计压力、温度、介质的要求，首先进行总体结构设计，包括筒体与封头的形式、材料。
其次进行局部结构设计，包括接管、法兰、人孔、支撑件、紧固件的选择。
再次进行强度计算，得出壁厚并校核，判断开孔是否需补强及补强圈的选择，支撑件是否满足等等。
同时用AutoCAD绘制两张1号施工图纸。
关键词：压力容器，结构，强度计算，目录1前言 (1)2 工作参数 (2)2.1 设计题目 (2)2.2 基本设计条件 (2)2.3 设计内容 (2)3 结构设计 (3)3.1 容器类别 (3)3.2 筒体设计 (3)3.3 封头设计 (3)3.4 接管设计 (3)3.5 法兰设计 (4)3.6 接管与法兰分配 (4)3.7 弯头设计 (5)3.8 人孔设计 (6)3.9 支座选择 (7)3.10吊耳选择 (8)3.11 焊接型式及结构 (8)4 强度计算 (10)4.1筒体尺寸 (10)4.2 封头尺寸 (10)4.3 补强计算及补强圈选用 (11)4.4支座载荷校核 (16)5 总结 (17)参考文献 (18)致谢 (19)1前言本次毕业小设计是对大学所学课程特别是专业课程知识的综合实践与应用，对总结专业学习的一次大总结。
本次设计设备为316m 空气储罐。
空气是构成地球周围大气的气体的混合物，无色、无味、无毒、无害。
它的恒定组成部分为氨气、氧气等，其中2N 占78.08％，2O 占20.95％，氩气（Ar ）占0.93％，2CO 占0.03％，还有微量的惰性气体，如氦(He)、氖(Ne)等，以及臭氧(3O )、二氧化氮(2NO )以及约占0.03％的水蒸气（O H 2）。
在0℃及一个标准大气压下空气密度为L g /239.1。
空气在标准状态下可视为理想气体。
空气的相对分子质量是29。
空气储罐是化工承压容器。
作为压力容器，不仅要适应化学工艺过程所要求的压力和温度条件，还要承受化学介质的作用，要能长期的安全工作且保证良好的密封。
2立方空气储罐设计(资料分享)
目录任务书 (2)第一章空气储罐产品概要 (3)第二章空气储罐材料的选择 (4)第三章空气储罐的结构设计 (4)3.1圆筒厚度的设计 (5)3.2封头厚度的计算 (5)3.3接管的设计 (5)3.4支座的设计 (6)3.4.1支座选型 (6)3.4.2鞍座定位 (6)第四章强度计算 (6)5.1水压试验应力校核 (6)5.2工作应力计算及校核 (6)5.2.1圆筒轴向应力计算及校核 (7)5.2.3周向应力计算及校核 (8)第五章空气储罐的制造工艺 (10)5.1空气储罐的制造工艺流程 (10)5.2空气储罐的焊接工艺 (11)5.2.1接管焊接 (11)5.2.2纵缝和环缝焊接 (12)5.3空气储罐的焊接检验 (13)5.3.1无损检测 (14)5.3.2耐压试验 (14)第六章课程设计心得体会 (15)参考文献 (16)任务书2m3空气储罐的焊接工艺设计设计参数序号名称指标1 设计压力P c（MPa） 1.02 设计温度（℃）1003 最高工作压力（MPa）0.954 最高工作温度（℃）955 工作介质压缩空气6 主要受压元件的材料Q235-B7 焊接接头系数Φ0.98 腐蚀裕度C2（mm） 1.29 厚度负偏差（C1）0.89 全容积（） 2.010 容器类别第一类设计要求（1）更具给定的条件来选定容积的几何尺寸，即确定筒体的内径、长度、封头类型等，然后确定有关的参数，如容器材料、需用应力、壁厚附加量、焊缝系数等。
（2）设计筒体和封头壁厚；进行强度计算；焊接接头设计；附件设计等。
（3）撰写设计说明书：能以“工程语言和格式”阐明自己的设计观点、设计方案的优劣以及设计数据的合理性；按照设计步骤、进程，科学地编排设计说明书的格式与内容叙述简明。
第一章空气储罐概要空气储罐的特点空气储罐主要是指用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用，如氢气储罐、液化石油气储罐、石油储罐、液氨储罐等。
2立方空气储罐设计
目录任务书2第一章空气储罐产品概要3第二章空气储罐材料的选择4第三章空气储罐的构造设计43.1圆筒厚度的设计53.2封头厚度的计算53.3接收的设计53.4支座的设计63.4.1支座选型63.4.2鞍座定位6第四章强度计算65.1水压试验应力校核65.2工作应力计算及校核75.2.1圆筒轴向应力计算及校核75.2.3周向应力计算及校核8第五章空气储罐的制造工艺105.1空气储罐的制造工艺流程10 5.2空气储罐的焊接工艺115.2.1接收焊接115.2.2纵缝和环缝焊接125.3空气储罐的焊接检验135.3.1无损检测145.3.2耐压试验14第六章课程设计心得体会15参考文献16任务书2m3空气储罐的焊接工艺设计设计参数序号名称指标1 设计压力P c〔MPa〕 1.02 设计温度〔℃〕1003 最高工作压力〔MPa〕0.954 最高工作温度〔℃〕955 工作介质压缩空气6 主要受压元件的材料Q235-B7 焊接接头系数Φ0.98 腐蚀裕度C2〔mm〕 1.29 厚度负偏差〔C1〕0.89 全容积〔〕 2.010 容器类别第一类设计要求〔1〕更具给定的条件来选定容积的几何尺寸，即确定筒体的内径、长度、封头类型等，然后确定有关的参数，如容器材料、需用应力、壁厚附加量、焊缝系数等。
〔2〕设计筒体和封头壁厚；进展强度计算；焊接接头设计；附件设计等。
〔3〕撰写设计说明书：能以“工程语言和格式〞说明自己的设计观点、设计方案的优劣以及设计数据的合理性；按照设计步骤、进程，科学地编排设计说明书的格式与内容表达简明。
第一章空气储罐概要空气储罐的特点空气储罐主要是指用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用，如氢气储罐、液化石油气储罐、石油储罐、液氨储罐等。
储罐内的压力直承受温度影响，且介质往往易燃、易爆或有毒。
储罐的构造形式主要有卧式储罐、立式储罐和球形储罐。
空气储罐设计
. . 设计要求1、设计题目：空气储罐的机械设计2、最高工作压力：0.8a MP3、工作温度：常温4、工作介质：空气5、全容积：163m设计参数的选择：设计压力 ：取1.1倍的最高压力，0.88MP<1.6属于低压容器。
筒体几何尺寸确定：按长径比为3.6，确定长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，主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。
因此选用以径为基准的 标准 型椭圆形 封头 为了防止热应力和边缘应力的叠加，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交换器列管、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，但焊接性能较差，不宜用作接管用钢。
由于接管要求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。
空气储罐设计
设计要求1、设计题目：空气储罐的机械设计2、最高工作压力：MPa3、工作温度：常温4、工作介质：空气5、全容积：163m设计参数的选择：设计压力：取倍的最高压力，<属于低压容器。
筒体几何尺寸确定：按长径比为，确定长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，主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缘应力的叠加，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交换器列管、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，但焊接性能较差，不宜用作接管用钢。
由于接管要求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。
立式空气储罐设计
设计任务书设计题目：0.5m3的立式压缩空气储罐工艺参数如下：介质：空气设计压力：0.5MPa使用温度：0--100℃几何容积：0.5 m3规格：600*6*2050设计要求：〔1〕根据给定条件确定筒体内径、长度、封头类型等，然后确定有关参数〔容器材料、许用应力、壁厚附加量、焊缝系数等〕〔2〕进展焊接接头设计，附件设计等。
1、设计数据 (4)2、容器主要元件的设计 (5)2.1封头的设计2.2人孔的选择2.3接收和法兰3、强度设计 (8)3．1水压试验校核3.2圆筒轴向应力弯矩计算4、焊接构造分析 (10)4．1储气罐构造分析4.2零件工艺分析4.3焊缝位置确实定5、焊接材料与方法选择 (11)5.1母材选择5.2焊料选择5.3焊接工艺及技术要求6、焊接工艺工程 (12)6.1焊前准备6.2 储罐的安装施工顺序6.3装配与焊接6.4质量检验、修整处理、外观检查6.5 焊缝修补7、焊接工艺参数 (15)8、焊接工艺设计心得体会 (16)9、参考文献 (16)1.设计数据表1-1进出料接收的选择材料：容器接收一般应采用无缝钢管，所以液体进料口接收材料选择无缝钢管，采 用无缝钢管标准GB8163-87。
材料为16MnR 。
构造：接收伸进设备内切成 45 度，可防止物料沿设备内壁流动，减少物料对壁的 磨损与腐蚀。
接收的壁厚要求：接收的壁厚除要考虑上述要求外，还需考虑焊接方法、焊接参数、 加工条件、施焊位置等制造上的因素及运输、安装中的刚性要求。
一般情况下，管壁厚 不宜小于壳体壁厚的一半，否那么，应采用厚壁管或整体锻件，以保证接收与壳体相焊部 分厚度的匹配。
不需另行补强的条件：当壳体上的开孔满足下述全部要求时，可不另行补强。
① 设计压力小于或等于2.5Mpa 。
② 两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍。
③ 接收公称外径小于或等于89㎜。
④接收最小壁厚满足以下要求。
手孔的选择根据HG/T 21531-2005-1?回转盖带颈对焊法兰手孔?，查表3-3，选用凹凸面的法兰，其明细尺寸见下表：表2-2 手孔尺寸表 单位：mm公称压力PN MPa 0.51D2502b28 螺柱数量 8公称直径DN2501H180 A385 螺母数量 16w d s159 62H89.5 B 175 螺柱尺寸 M24*120d 146.4 b 28 L 250 总质量kg 34.1开孔补强构造：压力容器开孔补强常用的形式可分为补强圈补强、厚壁管补强、整 体锻件补强三种。
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空气储罐设计手册
1.设计参数
设计常温空气储罐，23m，P=0.9MPa。
设计压力：取1.1倍的最高压力，为0.99MPa<1.6MPa属于低压容器。
筒体几何尺寸确定：按长径比为2.5，确定长L=2500mm,D=1000mm 设计温度：取50℃
材料选择：因空气属于无毒无害气体，材料取Q235B
设计参数表
设计压力MPa 0.99 设计温度 ℃ 50 最高工作压力
MPa 0.9
工作温度 ℃
常温
介质名称 空气 设备主要材质 Q235B 介质性质
无毒无害
设备容积3m
2
2.结构设计
2.1 容器类别
设计压力MPa p c 99.0=，设计温度t=50℃，介质性质无毒无害。
压力MPa p 6.11.0<≤的容器为低压容器，本储罐为低压容器，属于Ⅰ类压力容器。
2.2 筒体设计
筒体材料选择Q235B ，许用应力为113MPa 。
选择用钢板卷焊的圆筒，焊缝为双面焊局部无损探伤，85.0=ϕ。
取钢板负偏差 C1=0.3mm ，腐蚀裕量C2=1mm 。
筒体壁厚： []mm 2.515.585.011321000
99.02t
i ≈=⨯⨯⨯==
φσδD p c ，取mm
7n =δ，则 mm 7.5-C -mm 2.612.521n e 2d ===+=+=C C δδδδ
筒体总体尺寸：
筒体公称直径D=1000mm ，
长度L=2500mm ， 壁厚δ=7mm ， 质量G=435Kg 。
2.3 封头设计
选择标准椭圆形封头，材料选择Q235B ，选择双面焊全部无损伤，即φ=1.0曲面深度h=250mm ，封头的直边高度25mm
h 0=
封头壁厚：[]mm 4.40.111321000
99.02t
i =⨯⨯⨯==
φ
σδD p c 设计壁厚mm C t t d 4.514.42=+=+=
mm C C t 7.53.014.421=++=++
取圆整后名义厚度为mm t n 6=
有效厚度mm C C t t n e 7.413.0621=--=--=
封头壁厚选择6mm ，两个封头质量G=108Kg 。
2.4 法兰设计
根据筒体公称直径，设计压力，查表得法兰选择乙型平焊法兰。
根据设计压力，设计温度，查表得法兰材料选择16MnR ，公称压力1.0Mpa 。
质量为188.5kg ，对接筒体最小厚度为10mm 。
2.5 接管设计
该空气储罐应设置物料入口、物料出口、温度计口、压力表口、安全阀口、液面计口、排污口。
2.6 人孔设计
设1个人孔圆孔φ500
2.7 接管与法兰分配
2.8螺栓及垫片
2.9 吊耳选择
1.容器总质量0m 包括容器自身质量（筒体、封头及配件）和充满容器的水重，经分别计算得
kg
776324904353108(812m 0=++++=（水）（配件）（封头）封头法兰）筒体
2.初定支座型号及数量并算出安装尺寸φ：容器总重约78kN ，若选A 型支座，可选A4型为稳定计算选用A4支座3个，根据耳座及筒体尺寸，可求出φ
mm
1200)70160(2)82160(8272100022=-⨯+⨯--⨯+⨯+=）（φ
3.确定水平力P ：因容器在室内，不考虑风载，只计算水平地震力e P ，根据抗震8度，取45.00=α，于是
N N P k 17171178.9776345.05.0e ≈=⨯⨯⨯=
4.计算Q 值和M 值：
[]kN 60Q kN 301012003250171174318.977633
-=<=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯⨯+⨯⨯=Q ()m kN 7.21070-160303
⋅=⨯=
M
5.确定吊耳尺寸：
查表得：当mm 6e =δ，DN=1000mm ，筒体内压p=1.0Mpa,材料为Q235B ，采用A4型耳式支座时，[M]=4.14kN ·m,此值大于上边算出的M 值，所以选用A4型耳式支座3个。
2.10 支座选择
该立式容器采用支承式支座，材料选用Q235-B 。
估算鞍座的负荷： 罐总质量 m=m1+m2+m3+m4
m1—筒体及其法兰质量：m1=435+188.5x2=812Kg
m2—两个封头的质量:m2=108Kg
m3—充液质量：ρ水>ρ空气，水压试验充满水，故取介质密度为ρ水=1000kg/m3
水，V
水=3.14x500x500x2500+2V
封头
=1.9625+0.523=2.49m3,m3=ρV= 1000x2.49=2490kg
m4—附件质量：人孔质量为153kg ，其他接管总和为200kg ，即4353kg
综上所述:
m=812+108+2490+4353=7763kg
则支座承受的质量为7763kg,即77.63kN 所以选择B 型支座号为2的支承式支座
允许载荷/kN
DN/mm 高度 底板
钢管 垫板 螺栓（孔） φ 支
座
质量/kg
h
b
δ d
δ d
δ d
d
螺纹
150 1000 330 160 12 108 4
150 8 180 20 M16 790 6.8
6.强度校合
1.筒体
进行液压试验，试验液体温度一般不低于5℃。
试验温度下材料许用应力][σ=113MPa ，设计压力=0.99MPa ， 试验压力
MPa p
p t T 24.1113
113
99.025.1][][25.1=⨯⨯==σσ 校核圆筒应力
MPa t t D p e e i T T 68.15585
.07.52)
7.51000(5.12)(=⨯⨯+⨯=+=
σσ 屈服强度MPa s 235=σ，MPa s 5.2112359.0%90=⨯=σ
s T σσ9.0<，筒体试验合格
2.封头
封头的最小厚度校核：mm t mm D n i 65.110000015.0%15.0=<=⨯=，满足要求。
3.开口补强
该容器中只有人孔需要补强，则：
人孔开孔直径为mm C d d i 402240022
=+=+=
mm D d i 5002
1000
2==<
且mm d 520< 故可采用等面积法进行补强计算
接管材料选用Q235B ，其许用应力[]σ113t
MPa = 根据GB150-1998中式8-1：
δ2δδ(1)et r A d f =+-
式中：
壳体开孔处的计算厚度
mm 2.5=δ
接管的有效厚度δδ817et nt C mm =-=-= 强度削弱系数1=r f
所以()2et 4.20902.540212mm f d A T =⨯=-+=δδδ
有效宽度B ，得：
()mm
B B B mm d B mm
d B 804,max 432161440222804221nt n 21===++=++===δδ
外侧有效高度
()
mm
h h h mm H h mm
d h nt 7.56,min 2507.56''1'111''1'1=======接管实际外伸高度δ
内侧有效高度
()
mm
h h h mm H h mm
d h nt 0,min 07.56''2'222''2'2=======接管实际内伸高度δ
有效补强面积
321A A A A e ++=
1A —筒体多余面积
()()()()2120112mm f d B A T e et et =-----=δδδδδ 2A —接管多余面积
()()22212022mm f C h f h A T et T t et =-+-=δδδ
3A —焊缝金属截面积，焊脚去7mm ，则
2231
72492
A mm =
⨯⨯= 补强面积
2321250490201mm A A A A e =++=++=
因为A A e <，所以开孔需另行补强另行补强面积为 2e 44.18402504.2090mm A A A =-=-=。