立式储罐设计课程设计.pdf

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与内容叙述简明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=375MM 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。

材料为16MnR。

结构：接管伸进设备内切成 45 度，可避免物料沿设备内壁流动，减少物料对壁的磨损与腐蚀。

立式贮罐设计前言玻璃钢罐分为立式、卧式机械缠绕玻璃钢储罐、运输罐、反应罐、各种化工设备，玻璃钢卧式罐、立式贮罐、运输罐、容器及大型系列容器、根据所用(贮存或运输)介质选用环氧呋喃树脂、改性或聚酯树脂、酚醛树脂为粘结剂，由高树脂含量的耐腐蚀内衬层、防渗层、纤维缠绕加强层及外表保护层组成。

玻璃钢具有耐压、耐腐蚀、抗老化、使用寿命长、重量轻、强度高、防渗、隔热、绝缘、无毒和表面光滑等特点。

机械缠绕玻璃钢容器可以通过改变树脂系统或采用不同的增强材料来调整产品的物理化学性能以适应不同介质和工作条件需要，通过结构层厚度、缠绕角和壁厚设计制不同压力，是纤维缠绕复合材料的显著特点。

由于有以上的特点，玻璃钢贮罐可广泛应用于石油、化工、纺织、印染、电力、运输、食品酿造、给排水、海水淡化、水利灌溉及国防工程等行业。

储存各种腐蚀性介质可以耐多种酸、碱、盐和有机溶剂，主要应用于石油、化工、制药、印染、酿造、给排水、运输等行业，适应于盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、双氧水、污水、次氯酸钠等多种产品的贮存、运输，也可作地下油槽、保温储槽、运输槽车等[1]。

本设计为容积180,贮存质量分数为的硫酸,使用温度为90℃的立式贮罐,设计中分别从造型、性能、结构、工艺、零部件、防渗漏、安装、检验等八个方面做了说明、计算和设计，整体介绍了立式贮罐的设计流程、方法及主要事项，最终设计出了满足设计要求的立式贮罐。

1．造型设计1.1设计要求立式玻璃设计，容积为140，贮存质量分数为的醋酸，使用温度为常温，拱形顶盖设计。

1.2贮罐构造尺寸确定贮罐容积V140，取公称直径为D3800，则贮罐高度为（式1.1）初定贮罐结构尺寸为D H1.3拱形顶盖尺寸设计与锥形顶盖相比，其结构简单、刚性好、承载能力强，是立式贮罐广为使用的一种形式。

为取得罐顶和罐壁等强度，罐顶的曲率半径与贮罐直径差值不超过20%。

即（式1.2）式中——拱顶球面曲率半径，;——贮罐内径，，等于。

1 储罐及其发展概况油品和各种液体化学品的储存设备—储罐是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分。

由于大型储罐的容积大、使用寿命长。

热设计规范制造的费用低，还节约材料。

20世纪70年代以来，内浮顶储油罐和大型浮顶油罐发展较快。

第一个发展油罐内部覆盖层的施法国。

1955年美国也开始建造此种类型的储罐。

1962年美国德士古公司就开始使用带盖浮顶罐，并在纽瓦克建有世界上最大直径为187ft （61.6mm）的带盖浮顶罐。

至1972年美国已建造了600多个内浮顶罐。

1978年国内3000m3铝浮盘投入使用，通过测试蒸发损耗标定，收到显著效果。

近20年也相继出现各种形式和结构的内浮盘或覆盖物[1]。

世界技术先进的国家，都备有较齐全的储罐计算机专用程序，对储罐作静态分析和动态分析，同时对储罐的重要理论问题，如大型储罐T形焊缝部位的疲劳分析，大型储罐基础的静态和动态特性分析，抗震分析等，以试验分析为基础深入研究，通过试验取得大量数据，验证了理论的准确性，从而使研究具有使用价值。

近几十年来，发展了各种形式的储罐，尤其是在石油化工生产中大量采用大型的薄壁压力容器。

它易于制造，又便于在内部装设工艺附件，并便于工作介质在内部相互作用等。

故取2ζ=1.85-0.08W T =1.85-0.08×5.86=1.3；m h V 22.43.1323.03.11=⨯⨯⨯=3.3 罐壁结构3.3.1 截面与连接形式罐壁的纵截面由若干个壁板组成，其形状为从下至上逐级减薄的阶梯形，一般上壁板的厚度不超过下壁板的厚度，各壁板的厚度由计算可得，按标准规范，16MnDR 的最小厚度为6mm ，为由于该罐壁是不等壁厚度的且较厚，因此各板之间采用对接，这样可以减轻自重。

罐壁的下部通过内外角焊缝与罐底的边缘板相连，上部有一圈包边角钢，这样既可以增加焊缝的强度，还可以增加罐壁的刚性。

在液压作用下，罐壁中的纵向应力是占控制地位的。

即罐壁的流度实际上是罐壁的纵焊缝所决定的。

立式储罐课程设计1000字立式储罐是一种常见的储存液态物质的容器，具有结构简单、稳定性好、储存效率高等优点。

立式储罐的设计至关重要，涉及到材料选择、内部结构设计、安全防护措施等多个方面。

因此，合理的立式储罐课程设计对于相关领域的学生来说至关重要。

一、课程目标本课程的教学目标旨在让学生掌握立式储罐的主要结构、选材原则、内部设计以及安全防护等方面的知识，培养学生的立式储罐设计能力。

二、课程内容1. 立式储罐的结构和种类概述2. 材料选择原则3. 内部设计和外部安全设施要求4. 实例分析：立式储罐设计案例5. 安全操作规程和事故案例分析三、教学方法本课程采用课堂讲授、案例分析和实践操作相结合的教学方法。

具体地，教学安排如下：1. 第一讲：立式储罐的结构和种类概述通过图示和实物展示的方式，介绍立式储罐的各种形式、大小、材质以及结构特点。

2. 第二讲：材料选择原则介绍常见的储存液态物质所用的材料，包括塑料、钢、金属合金等，以及每种材料的优缺点。

让学生了解什么样的材料适合不同的液态物质储存。

3. 第三讲：内部设计和外部安全设施要求教学内容包括内部结构、排气阀、压力传感器、液位计、消防监控、防雷措施等相关内容，通过案例分析让学生了解操作过程中需要注意的安全细节。

4. 第四讲：实例分析：立式储罐设计案例将学生分成小组，根据具体液态物质特点，设计一种适合的立式储罐，并做出相应的分析和解释，让学生综合应用以前所学的结构、选材原则和安全防护等知识。

5. 第五讲：安全操作规程和事故案例分析通过案例分析，讲解储存液态物质时出现的安全事故以及事故的原因和未来预防措施，使学生认识到储存液态物质安全的重要性，并掌握储存液态物质的安全操作规程。

四、教学评估考核方式：期末论文和实践操作报告期末论文：要求学生选择一个具体的储存液态物质的行业，对安全事故和应对措施进行总结和分析，同时对液态物质储存方案进行评估。

实践操作报告：要求学生对所设计的储罐进行模拟操作，并将实际操作的过程及操作细节写成操作报告，评估储罐设计的可靠性、经济性和安全性。

立式储料罐课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解立式储料罐的基本结构及其工作原理；2. 学生能掌握立式储料罐的设计要点，包括材料选择、尺寸计算等；3. 学生能了解立式储料罐在工业中的应用及其重要性。

技能目标：1. 学生能运用基本的几何知识进行立式储料罐的尺寸设计和计算；2. 学生能运用物理知识对立式储料罐的稳定性进行分析；3. 学生能通过团队合作，对立式储料罐的设计方案进行讨论和优化。

情感态度价值观目标：1. 学生对立式储料罐相关知识产生兴趣，培养对工程技术的热爱；2. 学生在团队合作中，学会倾听、尊重他人意见，提高沟通与协作能力；3. 学生认识到科学技术在实际生产生活中的应用，增强社会责任感和创新意识。

课程性质：本课程为工程技术类课程，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高解决实际问题的能力。

学生特点：学生处于初中阶段，具有一定的几何和物理知识基础，好奇心强，喜欢探索新事物。

教学要求：教师需运用生动的案例、形象的比喻和互动式的教学方法，引导学生主动参与课堂，培养其动手能力和创新能力。

通过课程目标的实现，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。

二、教学内容1. 立式储料罐的结构与原理- 罐体结构组成- 工作原理及功能- 安全防护措施2. 立式储料罐的设计要点- 材料选择与应用- 尺寸计算方法- 稳定性和强度分析3. 立式储料罐在工业中的应用- 常见应用场景- 重要性及作用- 发展趋势4. 实践操作与团队合作- 设计方案讨论与优化- 制作模型或图纸- 模拟实际工程问题解决教学内容安排与进度：第一课时：立式储料罐的结构与原理，介绍罐体结构组成、工作原理及功能，引导学生了解基本概念。

第二课时：立式储料罐的设计要点，讲解材料选择、尺寸计算方法，让学生掌握设计基本技能。

第三课时：立式储料罐在工业中的应用，分析其在实际生产中的重要性，激发学生兴趣。

第四课时：实践操作与团队合作，组织学生进行设计方案讨论、制作模型或图纸，培养动手能力和团队协作精神。

前言玻璃钢贮罐是树脂基复合材料制品中应用最广泛的产品之一。

与传统的金属、钢筋混凝土相比，它有如下特点。

(1)耐腐蚀性能好因玻璃钢贮罐的耐腐蚀性可以根据使用条件进行设计，故能满足不同腐蚀介质的使用要求。

（2）强度高、自重轻由于玻璃钢材料的比强度高，所以用它制造的贮罐，比同体积的钢贮罐和钢筋混凝土贮罐轻1/3以上。

（3）隔热保温效果好因玻璃钢的导热系数仅为金属和钢筋混凝土的1/100和1/10，故用作化工设备可以节能。

（4）成型容易玻璃钢贮罐可以用手工成型，也可以用机械缠绕成型；尺寸可以小到13m。

m，大到15003（5）维修方便玻璃钢贮罐可以在自然条件下现场维修，非常方便。

（6）安装、运输方便由于玻璃钢贮罐质量轻、整体性好，因此一般都是在制造厂预制后，再运到使用现场安装。

大型贮罐也可以在现场组装或制造。

（7）耐久性好玻璃钢贮罐的使用寿命比经过防腐蚀处理的金属和混凝土贮罐长0.5倍以上。

对于盛装液体、容积大于1003m的大型贮罐，一般多采用立式，立式贮罐根据底部支撑方式不同，长分作三种形式。

一种是将贮罐直接至于地面的基础上；另一种是通过贮罐的裙式制作与基础相连接；第三种是将贮罐放置在耳架上。

立式贮罐因为容积较大，故多设计成圆形、平底，直接放在地面基础上[1]。

1.1贮罐构造尺寸的确定立式贮罐的容积V=1503m，可选直径系列有D=3800mm和D=4000mm，本设计选D=4000mm，因此贮罐的高度H=V/22()D =11.9m，选H=12m。

1.2贮罐顶盖选取玻璃钢贮罐顶盖有平顶盖、锥形顶盖和拱形顶盖3种形式。

本设计要求选用拱形顶盖。

与锥形顶盖相比，其结构简单、刚性好、承载能力强，是立式贮罐广为使用的一种形式。

为取得罐顶与罐壁等强度，罐顶的曲率半径与贮罐直径差值不超过20%。

即R0=（0.8～1.2）D。

取R=D=4.0m。

式中R——拱顶球面曲率半径，cm；D——贮罐内径，cm，等于2R。

1.3贮罐罐底设计罐体与罐底的拐角处理，对贮罐设计极为重要。

过程设备设计课程设计说明书二氧化碳立式储罐设计学生姓名xx专业xxx学号xxx指导教师xxxx学院xxxxx二〇一四年六月过程设备课程设计任务书一、设计题目：二氧化碳立式储罐二、技术特性指标设计压力：1.71MPa 最高工作压力：1.5MPa 设计温度：162℃工作温度：≤120℃受压元件材料：16MnR 介质：二氧化碳气体腐蚀裕量：1.0mm 焊缝系数：0.85全容积：8m3 装料系数：0.9三、设计内容1、储罐的强度计算及校核2、选择合适的零部件材料3、焊接结构选择及设计4、安全阀和主要零部件的选型5、绘制装配图和主要零部件图四、设计说明书要求1、字数不少于5000字。

2、内容包括：设计参数的确定、结构分析、材料选择、强度计算及校核、焊接结构设计、标准零部件的选型、制造工艺及制造过程中的检验、设计体会、参考书目等。

3、设计说明书封面自行设计（计算机打印），要求有设计题目、班级、学生姓名、指导教师姓名、设计时间。

（全班统一）4、设计说明书用A4纸横订成册，封面和任务书在前。

目录第一章绪论 (1)1.1储罐的分类 (1)1.2立式二氧化碳储罐设计的特点 (2)1.3设计内容及设计思路 (2)第二章零部件的设计和选型 (4)2.1材料用钢的选取 (4)2.1.1容器用钢 (4)2.1.2附件用钢 (4)2.2封头的设计 (5)2.2.1封头的选择 (5)2.2.2封头的设计计算 (5)2.3筒体的设计 (6)2.4人孔的设计 (6)2.4.1人孔的选择 (6)2.4.2人孔的选取 (7)2.5容器支座的设计 (9)2.5.1支座选取 (9)2.5.2支座的设计 (9)2.5.3支座的安装位置 (10)2.6接管、法兰、垫片和螺栓的选取 (122)2.6.1接管的选取 (122)2.6.2法兰的选取 (122)2.6.3垫片的选取 (144)2.6.4螺栓的选取 (144)第三章强度设计与校核 (166)3.1圆筒强度设计 (166)3.2封头强度设计 (166)3.3人孔补强设计 (177)第四章试验校核 (200)4.1水压试验 (200)4.1.1试验目的 (200)4.1.2试验强度校核 (200)4.2气密性试验 (211)设计总结 (222)参考文献 (23)第一章绪论1.1 储罐的分类压力储罐的组成部分根据文献[1]一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。

前言玻璃钢贮罐是树脂基复合材料制品中应用最广泛的产品之一，与传统的金属、钢筋混凝土贮罐相比，它具有耐腐蚀性能好、强度高、自重轻、隔热保温效果好、成型容易、维修方便、耐久性好及安装、运输方便的特点[1]。

由于玻璃钢贮罐具有这些特点，它已广泛用于化工、石油、造纸、医药、食品、冶金、粮食、饲料等领域。

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。

国产玻璃钢贮罐主要采用机械化缠绕成型工艺，手糊成型已基本淘汰。

工厂缠绕成型玻璃钢贮罐容积可达150；现场缠绕成型的贮罐直径达15m、容积可达2500玻璃钢贮罐向着抗渗漏性、多功能（阻燃性、防静电、结构强度）、复合化（热塑性内衬、玻璃钢结构层）低成本的方向发展。

玻璃钢贮罐设计要求适应这一发展方向，不断拓展玻璃钢贮罐的应用领域，根据使用条件和结构要求，合理选择材料，确定产品结构形式和制造工艺方法，达到降低成本，满足使用要求的目的[2]。

1.造型设计1.1贮罐的构造尺寸确定初取贮罐的直径3.6m，则贮罐高度H===11.8m，故可初选贮罐的结构尺寸为：D=3.6m；H=12m。

1.2贮罐顶盖的设计玻璃钢贮罐顶盖有平顶盖、锥形顶盖和椭圆形顶盖三种形式。

本设计采用拱形顶盖，与锥形顶盖相比，其结构简单、刚性好、承载能力强，是立式贮罐广为使用的一种形式。

为取得罐顶与罐壁等强度，罐顶的曲率半径与贮罐直径差值不超过20%。

即=（0.8。

1.3贮罐罐底设计立式贮罐罐底采用平底，罐体与罐底的拐角处理，对贮罐设计极为重要。

尤其是立式贮罐底部受力较为复杂，应引起足够的重视。

一般在拐角处都应设计成一定的圆弧过渡区，圆弧半径不应小于38mm。

1.4支座设计常用立式贮罐支座有床式、悬挂式、角环支撑式和裙式4钟形式。

床式支座是将贮罐直接置于基础上，属于直接支撑形式。

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。

过程设备课程设计任务书一、设计题目：二氧化碳立式储罐二、技术特性指标设计压力：1.81MPa 最高工作压力：1.6MPa设计温度：165℃工作温度：≤125℃受压元件材料：16MnR 介质：二氧化碳气体腐蚀裕量：1.0mm 焊缝系数：0.85全容积：13m3 装料系数：0.9三、设计内容1、储罐的强度计算及校核2、选择合适的零部件材料3、焊接结构选择及设计4、安全阀和主要零部件的选型5、绘制装配图和主要零部件图四、设计说明书要求1、字数不少于5000字。

2、内容包括：设计参数的确定、结构分析、材料选择、强度计算及校核、焊接结构设计、标准零部件的选型、制造工艺及制造过程中的检验、设计体会、参考书目等。

3、设计说明书封面自行设计（计算机打印），要求有设计题目、班级、学生姓名、指导教师姓名、设计时间。

（全班统一）4、设计说明书用A4纸横订成册，封面和任务书在前。

目录第一章绪论 (1)1.1储罐的分类 (1)1.2立式二氧化碳储罐设计的特点 (2)1.3设计内容及设计思路 (3)第二章零部件的设计和选型 (5)2.1材料用钢的选取 (5)2.1.1容器用钢 (5)2.1.2附件用钢 (5)2.2封头的设计 (6)2.2.1封头的选择 (6)2.2.2封头的设计计算 (6)2.3筒体的设计 (7)2.3.1筒体的设计计算 (7)2.4人孔的设计 (7)2.4.1人孔的选择 (7)2.4.2人孔的选取 (8)2.5容器支座的设计 (11)2.5.1支座选取 (11)2.5.2支座的设计 (11)2.5.3支座的安装位置 (13)2.6接管、法兰、垫片和螺栓的选取 (14)2.6.1接管的选取 (14)2.6.2法兰的选取 (15)2.6.3垫片的选取 (16)2.6.4螺栓的选取 (17)第三章强度设计与校核 (19)3.1圆筒强度设计 (19)3.2封头强度设计 (19)3.3人孔补强设计 (20)第四章试验校核 (24)4.1水压试验 (24)4.1.1试验目的 (24)4.1.2试验强度校核 (24)4.2气密性试验 (25)总结 (26)参考文献 (27)第一章绪论1.1 储罐的分类压力储罐的组成部分根据文献[1]一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。