完整版 玻璃钢卧式储罐课程设计

中北大学

课程设计说明书

学生姓名：詹锋学号：**********

学院：材料科学与工程学院

专业：复合材料与工程

题目：容积为60m3贮存质量分数为37%的硝酸

卧式玻璃钢储罐设计

指导教师：陈剑楠曹杨职称: 讲师讲师

2009年 12月 31日

中北大学

课程设计任务书

学年第一学期

学院：材料科学与工程学院

专业：复合材料与工程

学生姓名：学号：

课程设计题目：容积为60m3贮存质量分数为37%的硝酸

卧式玻璃钢储罐设计

起迄日期：2009年12月21日～2009年12月31日课程设计地点：中北大学材料科学与工程学院

指导教师：陈剑楠曹杨

系主任：李迎春

下达任务书日期: 2009年12月18日

课程设计任务书

课程设计任务书

目录

1.前言 (1)

2.造型设计 (2)

2.1储罐构造尺寸确定 (2)

2.2封头的选择 (2)

2.3伸臂长度确定 (3)

2.4支座及间距 (3)

3.性能设计 (4)

3.1基体材料性能及其特点介绍 (5)

3.2增强材料介绍 (6)

4.节构设计 (7)

4.1储罐荷载计算和设计简图 (7)

4.2由储罐的轴向应力计算壁厚 (8)

4.3由储罐的剪力计算储罐的壁厚 (8)

4.4由储罐的环形应力计算储罐壁厚 (8)

4.5由蝶形封头设计壁厚 (10)

4.6设计结果 (10)

5.工艺设计 (11)

5.1筒身设计 (11)

5.2封头的制造工艺及模具制造方法 (12)

6.玻璃钢卧式贮罐零部件设计 (14)

6.1贮罐的开孔与补强 (14)

6.2排气孔 (14)

6.3贮罐进出口管和人孔设计 (14)

6.4排液管 (16)

6.5支座设计 (16)

7.安装设计 (17)

8.制品检验 (18)

9.小结 (19)

10.参考文献 (20)

前言

卧式玻璃纤维增强塑料贮罐主要用做化工贮罐、运输罐车、反应釜、喷雾洗涤器等。与立式贮罐相比，卧式贮罐的容积较小，但具有搬运方便，可异地安装使用的特点。

玻璃钢容器、玻璃钢储罐耐化学腐蚀，使用寿命长，玻璃钢具有特殊的耐腐性能，在储存腐蚀性介质时，玻璃钢显示出其他材料所无法比拟的优越性，可以耐多种酸、碱、盐和有机溶剂[1]。

玻璃钢容器、玻璃钢储罐设计灵活性大，罐壁结构性能优异，纤维缠绕玻璃钢可以改变树脂系统或增强材料来高速玻璃钢贮罐及非标装置的物理化学性能，以适应不同介质和工作条件的需要。通过结构层厚度、缠绕角和壁厚结构和设计来调整罐体的承载能力，制成不同压力等级或某些特殊性能的玻璃钢贮罐及非标装置，这是各向同性的金属材料无法与其相比的。

因为玻璃钢的比重通常为1.8-2.1，是钢的1/4-1/5，比钢、铸佚和塑料的比强度都高。玻璃钢的热膨胀系数与钢大体相当，热传导系数只有钢的0.5%。玻璃钢贮罐具有一系列特点，如质量轻、耐腐蚀性强、强度高、保温隔热效果好、成型容易、安装和运输方便、维护费用低等，在各工业领域得到广泛应用[2]。

我国玻璃钢贮罐的发展十分迅速，已经颁布了纤维增强塑料贮罐的标准，规定了贮罐用原材料、生产工艺、结构形式、产品性能和几何尺寸、验收条件等等，规范了玻璃钢产品市场，对提高玻璃钢贮罐产品质量起到了促进作用。目前国内玻璃钢贮罐主要用于地下石油贮罐、化工及食品容器、运输罐、三次采油聚丙烯酰胺母液贮罐、工业用超纯水贮罐、污染回收罐等等纤维增强塑料贮罐是复合材料制品最广泛应用的一种产品结构形式，主要用于储存各种腐蚀性液体、气体和粉末状物料，应用在石油、化工、冶金、造纸、城市供水等领域。这类贮罐强度、刚度和防渗漏性要求较高，对于容积较大的贮罐，特别适合于纤维缠绕工艺或喷射工艺整体成型，不宜采用手糊工艺分块制造、最后组装的结构形式。

2 造型设计

2.1 储罐构造尺寸确定

造型设计如图2-1：

图2-1

设计标准：《中华人民共和国行业标准 玻璃钢储罐标准系列HG 21504.1-92》，卧式储罐容积360V m =，可选直径系列有2800D mm =和3000D mm =，本设计初选

3000D mm =，因此储罐的长度

85002()2

V

L mm D π=

=。 2.2 封头的选择

卧式圆筒形储罐的封头一般采用凸形封头，常用的凸形封头形式有半球形、半椭球形和蝶形封头[3]。

（1）半球形封头 受力最佳，与筒体的连接平滑过渡，局部附加应力小。但是由于这样封头深度大，手糊成型不方便，脱模比较困难，所以玻璃钢储罐很少采用这样封头。

（2）半椭球形封头 其是由半个椭球壳和一段高度为h 的圆筒形部分组成。由于半椭球形曲线的曲率半径变化是连续的，所以封头中的应力分布比较均匀，受力仅此于半球形封头，加工制造比较方便。

（3）蝶形封头 其是有折边的球形封头，由半径为R 的部分球面和高度为h 的圆筒形部分以及半径为r 的过渡部分组成，标准蝶形封头0.9R D =且0.17r D =。在连接处，经线曲率半径有突变，应力分布不如椭球形分布均匀，缓和，但是蝶形封头的加工制作最方便。

综合以上分析，选择蝶形封头，因为它加工制造最方便，本设计中的卧式储罐不是压力储罐，因此标准蝶形封头可以满足应力使用要求，因此0.9R D =且0.17r D =，封

头高度0.5

2[()(2)]

D H R R D R r =--+-550mm =。 2.3 伸臂长度确定

根据

0.2070.390A H L L

=-

计算出123G G G G =++。

2.4 支座及间距

卧式储罐一般是水平安装在支座上的，支座主要分为双边连续支座、鞍座、圈座和支腿。其中鞍座应用最多,所以选择鞍式支座。 鞍座间距126600L L A mm =-=

如图2-2所示

q=70.5kN/m

图2-2

2.4 小节：

（1）储罐鞍座选用三鞍座（如图2-1）,鞍座间距为3300mm

（2）封头采用蝶形封头设计； （3）罐身长8500mm ,内径3000mm ；

（4）进水、出水孔、人孔、液面计口、备用口安装标准按HG 21504.1-92《玻璃钢储槽标准系列》

（5）所用法兰按HG/T 21633-1991选用