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课程设计任务书1．设计目的：1)使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。
2)掌握查阅、综合分析文献资料的能力，进行设计方法和方案的可行性研究和论证。
3)掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。
4)掌握工程图纸的计算机绘图。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1．原始数据设计条件表序号项目数值单位备注1 名称液化石油气储罐2 用途液化石油气储配站3 最高工作压力 1.947 MPa 由介质温度确定4 工作温度-20～48 ℃5 公称容积（V g）10/20/25/40/50 M36 工作压力波动情况可不考虑7 装量系数(φV) 0.98 工作介质液化石油气（易燃）9 使用地点室外10 安装与地基要求储罐底壁坡度0.01～0.0211 其它要求管口表接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称a 32 HG20592-1997 MFM 液位计接口b 80 HG20592-1997 MFM 放气管c 500 HG/T21514-2005 MFM 人孔d 80 HG20592-1997 MFM 安全阀接口e 80 HG20592-1997 MFM 排污管f 80 HG20592-1997 MFM 液相出口管g 80 HG20592-1997 MFM 液相回流管h 80 HG20592-1997 MFM 液相进口管i 80 HG20592-1997 MFM 气相管j 20 HG20592-1997 MFM 压力表接口k 20 HG20592-1997 MFM 温度计接口2．设计内容1）设备工艺、结构设计；2）设备强度计算与校核；3）技术条件编制；4）绘制设备总装配图；5）编制设计说明书。
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：1）设计说明书：主要内容包括：封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等；2）总装配图设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸采用计算机绘制。
卧式液化石油气储罐设计及安全56m3要摘本次设计地储罐其介质为液化石油气.液化石油气作为一种化工基本原料和新型燃料，已愈来愈受到人们地重视.在化工生产方面，液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用来生产合塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品.液化石油气是由碳氢化合物所组成，主要成分为丙烷、丁烷以及其他烷系或烯类等.丙烷加丁烷百分比地综合超过60%，低于这个比例就不能称为液化石油气.液化石油气具有易燃易爆地特点，液化石油气储罐属于具有较大危险地储存容器.针对液化石油气储罐地危险特性，结合本专业安全工程所学地内容，在设计上充分考虑压力容器地安全，确保液化石油气储罐地安全运行，对化工行业具有重要地现实意义.本次设计地主要根据有：GB150-2011《钢制压力容器》、《压力容器安全技术监察规程》.另外地零部件标准主要有JB/T 4736-2002《补强圈》，HG 20592~20614-97《钢制管法兰、垫片、紧固件》，JB/T 4712.1-2007《鞍式支座》，HG 21518-95《回转盖带颈对焊法兰人孔》等.本次设计地流程为：先根据容器要求确定压力容器所属类别，确定储罐主体及其接管所用材料、储罐主体地直径和长度，其次进行筒体和封头地壁厚计算并校核，然后计算人孔地开口补强面积和补强圈地厚度，再根据筒体和各个接管地总质量选择支座，最后进行安全阀地选型和校核.关键词：液化石油气，安全阀，开口补强，安全管理．毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交地毕业设计（论文），是我个人在指导教师地指导下进行地研究工作及取得地成果.尽我所知，除文中特别加以标注和致谢地地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过地研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构地学位或学历而使用过地材料.对本研究提供过帮助和做出过贡献地个人或集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意.日期：名：者作签期：指导教师签名：日使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）地规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）地印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）地印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目地前提下，学校可以公布论文地部分或全部内容.期：日作者签名：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交地论文是本人在导师地指导下独立进行研究所取得地研究成果.除了文中特别加以标注引用地内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写地成果作品.对本文地研究做出重要贡献地个人和集体，均已在文中以明确方式标明.本人完全意识到本声明地法律后果由本人承担.日月年日期：作者签名：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文地规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文地复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅.本人授权大学可以将本学位论文地全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文..涉密论文按学校规定处理日月日期：年作者签名：日月年日期：导师签名：目录错误！未定义书签。
50立方液化石油气储罐一.设计背景该储罐由菏泽锅炉厂有限公司设计，是用来盛装生产用的液化石油气的容器。
设计压力为1.77Mpa，温度在-19~52摄氏度范围内，设备空重约为10812Kg，体积为50立方米，属于中压容器。
石油液化气为易燃易爆介质，且有毒，因此选材基本采用Q345R。
此液化石油气卧式储罐是典型的重要焊接结构，焊接接头是其最重要的连接结构，焊接接头的性能会直接影响储存液化石油气的质量和安全。
二.总的技术特性：技术特性表容器类别类三设计压力 MPa 1.77-19～52设计温度℃最高工作压力 MPa 1.77水压试验压力 MPa 2.25气密性试验压力 MPa 1.77焊接接头系数 1尺寸 mm DN2400*10200厚度 mm 14/16操作介质液化石油气充装系数0.9设备容积立方米50三.储气罐基本构成储气罐是一个承受内压的钢制焊接压力容器。
在规定的使用温度和对应的工作压力下，应保证安全可靠，罐体的基本结构部件应包括人孔、封头、筒体、法兰、支座。
图1储气罐的结构简图1.1筒体本产品的简体是用钢板卷焊成筒节后组焊而成，这时的简体有纵环焊缝。
1.2封头按几何形状不同，有椭圆形封头，球形封头，蝶形封头，锥形封头和平盖等各种形式。
封头和简体组合在一起构成一台容器壳体的主要部分，也是最主要的受压元件之一。
此储气罐选择的是椭圆形封头。
从制造方法分，封头有整体成形和分片成形后组焊成一体的两种。
当封头直径较大，超出生产能力时，多采用分片成形方法制造，分片成形控制难度大，易出现不合格产品。
对整体成形的封头尺寸、形状，虽然易控制但一般需要有大型冲压模具的压力机或大型旋压设备，工艺设备庞大，制造成本高。
从封头成形方式讲，有冷压成形、热压成形和旋压成形。
对于壁厚较薄的封头，一般采用冷压成形。
采用调质钢板制造的封头或封头瓣片，为不破坏钢板调质状态的力学性能，节省模具制造费用，往往采用多点冷压成形法制造。
当封头厚度较大时，均采用热压成形法，即将封头坯料加热至900℃～1000℃。
中矿国际淮南机械有限公司压力容器设计风险评估报告产品名称：50m3液化石油气储罐产品编号：101823-1~2产品图号：ZKHJ（C）1007-02设备代码：21301030020100148/149容器类别：Ⅲ类编制日期校对日期审核日期批准日期中矿国际淮南机机械有限公司技术部50m3液化石油气储罐设计风险评估报告1．液化石油气的来源、组成、特点及用途1.1液化石油气的来源液化石油气是在石油天然气开采和炼制过程中，作为副产品而取得到的以丙烷、丁烷为主要成分的碳氢化合物。
在常温常压下为气体，只有在加压或降温的条件下，才变成液体，故称为液化石油气。
中文又称：压凝汽油工程设计中称这种压缩、降温后以丙烷、丁烷为主要成分的碳氢化合物为：LPG。
1.2液化石油气的组成主要是由丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）组成的，有些LPG还含有丙烯（C3H6）和丁烯（C4H8）1.3液化石油气的特点：LPG无色（或黄棕色液体），有特殊臭味，有毒。
具有易燃易爆性、气化性、受热膨胀性、滞留性、带电性、腐蚀性及窒息性等特点1.4 液化石油气的主要用途：a. 民用燃气：烹调、烧水、取暖等。
b. 工业用：干燥、定型、发泡、熔化金属、烘烤等。
c. 农业生产：烘烤、采暖、催熟等2 液化石油气液化气危害特性2.1 健康危害：本品有麻醉作用。
急性中毒：有头晕、头痛、兴奋或嗜睡、恶心、呕吐、脉缓等；重症者可突然倒下，尿失禁，意识丧失，甚至呼吸停止。
可致皮肤冻伤。
慢性影响：长期接触低浓度者，可出现头痛、头晕、睡眠不佳、易疲劳、情绪不稳以及植物神经功能紊乱等。
2.2 环境危害：对环境有危害，对水体、土壤和大气可造成污染。
2.3 燃爆危险：本品易燃爆，具有麻醉性。
2.4 危险特性：极易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。
液化石油气气体与空气混合的物质遇热源和明火会燃烧爆炸，爆炸极限是1.7%～9.7%，爆炸威力是等量TNT炸药的4～10倍。
与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。
第2章 储罐的设计校核储罐是属于压力容器的一种，对于压力容器的设计与制造有着严格的标准，目前通用的压力容器的设计与制造的标准为GB150-2011，GB150-2011也是本次储罐设计的主要参考标准。
2.1 设计储罐的结构形式与尺寸按GB150-2011的要求，根据给定条件和任务书设计储罐的结构形式与尺寸。
2.1.1 储罐的筒体及封头的选材及结构根据储罐内所贮存的介质及标准进行选材。
筒体结构设计为圆筒形。
因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能力较好，这类容器应用最广。
封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，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。
椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。
它吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。
2.1.2 设计计算2.1.2.1 筒体壁厚计算根据选用的材料的许用应力及标准中的公式确定筒体壁厚。
例如：圆筒的计算压力为2.16 Mpa,容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，取焊接接头系数为1.00,全部无损探伤。
取许用应力为163 Mpa 。
壁厚：[]1.0206.121163230006.122D =-⨯⨯⨯=-=cti c p p φσδ㎜ （2.1）钢板厚度负偏差0.8C 1=,查材料腐蚀手册得50℃下液氨对钢板的腐蚀速率小于0.05㎜/年，所以双面腐蚀取腐蚀裕量2C 2=㎜。
所以设计厚度为：81.2212=++=C C d δδ㎜圆整后取名义厚度24㎜。
2.1.2.2封头壁厚计算标准椭圆形封头长短轴之比为2封头计算公式 ：[]ctic p p 5.02D -=φσδ （2.2）可见封头厚度近似等于筒体厚度，则取同样厚度。
液化石油气储罐设计说明书目录一．设计条件及任务1.1设计条件1.2设计任务二．设计计算2.1设计温度及压力2.2筒体设计及封头选择2.3筒体和封头的厚度2.4校核计算2.5开孔及补强三．材料选择3.1压力容器主体材料3.2压力容器零部件材料四．结构设计4.1筒体和封头设计4.2支座设计4.3法兰设计4.4液面计设计4.5人孔结构设计4.6焊接接头设计及焊条选择五．水压及气密性试验六．结束语七．参考资料一.设计条件及任务1.1设计条件储罐经常置于室外，罐内液氨的温度和压力直接受到大气温度的影响，在夏季储罐经常受太阳暴晒，随着气温的变化，储罐的操作压力也不断变化。
但大多数地区夏季最高气温也达不到50℃，因此储罐的操作温度为常温，设计温度为50℃。
1.2设计任务学习械设计的一般方法，独立完成简单化工设备储罐的设计任务，达到对复杂的化工设备施工图的识图能力的要求以及具有使用CAD绘制工程设计图的能力。
二.设计计算2.1设计温度及压力2.1.1设计温度储罐的工作压力压力随外界环境的变化而变化，大多数地区夏季最高气温也达不到50℃，因此储罐的操作温度为常温，设计温度取50℃。
2.1.2设计压力常温储存液化石油气压力容器的工作压力按照不低于50℃时液化石油气主要组分丙烯的饱和蒸汽压确定，50℃时丙烯的饱和蒸汽压为1.999(绝压）.故Pw=1.899（表压），安全阀开启压力Pz=（1.05—1.1）Pw，Pz=2.0889MPa，取设计压力P≥Pz,取P=2.1MPa。
（忽略液体静压力则计算压力Pc=P=2.1MPa）2.2筒体设计及封头选择① V=30m ³，由4π=V ×2Di ×L ’(折算长度L ’=3Di)得，Di=2335㎜,取DN=2300㎜.。
② DN=2300时，查表得标准椭圆形封头V1=1.7588m ³，由V=4π×2Di ×L(L 为筒体环焊缝之间距离）得L=6380 ㎜③ 由筒体实际体积V ’=4π× 2D × L 得V ’=30.0249m ³，又V ’=4π2D × L ’得L ’=7227㎜.。
目录课 程 设 计 任 务 书................................................................................................ 3 第一章 工艺设计.......................................................................................................... 5 1.液化石油气参数的确定..................................................................................... 5 2.设计温度............................................................................................................. 5 3.设计压力............................................................................................................. 6 4.设计储量............................................................................................................. 6 第二章 机械设计.......................................................................................................... 8 1.筒体和封头的设计：......................................................................................... 8 1.1 筒体设计：................................................................................................... 8 1.2 封头设计：.................................................................................................... 8 第三章 结构设计.......................................................................................................... 9 1.液柱静压力：..................................................................................................... 9 2.圆筒厚度的设计：............................................................................................. 9 3.椭圆封头厚度的设计：................................................................................... 10 4.开孔和选取法兰分析....................................................................................... 10 5.安全阀的设计................................................................................................... 12 5.1 安全阀最大泄放量的计算.......................................................................... 12 5.2 安全阀喷嘴面积的计算.............................................................................. 13 5.3 安全阀的选型.............................................................................................. 14 5.4 安全阀法兰的确定...................................................................................... 15 6.液面计设计....................................................................................................... 16 7．接管，法兰，垫片和螺栓的选择................................................................ 16 7.1 接管和法兰.................................................................................................. 16 7.2 垫片的选择.................................................................................................. 18 7.3 螺栓（螺柱）的选择.................................................................................. 19 8 人孔的设计....................................................................................................... 20 8.1 人孔的选取.................................................................................................. 208.2 人孔补强圈设计：...................................................................................... 22 8.2.1 设计方法判别......................................................................................... 22 8.2.2 补强范围................................................................................................. 22 8.2.2.1 补强有效宽度 B 的确定： ................................................................. 22 8.2.2.2 有效高度的确定.................................................................................. 23 8.2.3 有效补强面积......................................................................................... 23 8.2.3.1 筒体多余面积 A1 ................................................................................. 23 8.2.3.3 补强面积........................................................................................... 24 9.鞍座选型和结构设计....................................................................................... 24 9.1 鞍座选型...................................................................................................... 24 9.2 鞍座位置的确定......................................................................................... 26 10.焊接接头的设计：......................................................................................... 27 10.1 筒体和封头的焊接：................................................................................ 27 10.2 接管与筒体的焊接.................................................................................... 27 第四章 强度校核........................................................................................................ 28 结束语.......................................................................................................................... 42 参考文献...................................................................................................................... 431前 言2课 程 设 计 任 务 书1．课程设计要求：1) 使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。
摘要液化气球形储罐作为一种重要压力容器，在工业生产中有着非常广泛的应用，其分析设计和使用安全问题越来越引起国内外有关专家和工程技术人员的关注。
球罐结构的应力分析多采用有限元法，由于其结构和地震等载荷条件的复杂性，带来工作量庞大、设计周期长等问题。
如何处理好计算模型的有限元网格和载荷边界条件、提高分析设计的效率是值得研究的课题。
本文首先综述了钢制球罐结构设计特点、应力分析和强度评定标准。
然后针对钢制球罐，采用有限元ANSYS分析软件，分别进行了风载荷、地震载荷作用下的瞬态动力学分析，以及雪载荷作用下静力学分析。
最后介绍应力分类及强度评定标准。
关键词：球罐；有限元法；瞬态动力学；风载荷；地震载荷；雪载荷AbstractThe steel spherical tank has wide applications in petrol and chemical industry as important pressure vessels storing oil and gas. Its design analysis and safety assessment has attracted more and more attention of some experts and engineers.The FEM (finite element method) is popularly used in stress analysis of spherical tank. Due to the complexity of the structure and loads, e.g. the earthquake and wind load, how to deal with the finite element meshing of the model and the load boundary condition to increase the efficiency of design by analysis remains a valuable research subject.In this article, the structure design, stress analysis and strength evaluation criteria of the steel spherical tank were summarized at the beginning. Then we can use the software ANSYS of finite element analysis to working wind loads, earthquake loads under the transient dynamics analysis, and the snow loads under analytical. Finally, the kinds of stress and the evaluation criteria of strength have been introducted.Key words:spherical tank; finite element method; transient dynamics; wind load;earthquake load; snow load目录第1章概述 (1)1.1 引言 (1)1.2 液化石油气球形储罐的简介 (2)球形储罐抗震设计研究现状 (6)本文研究工作的目的和意义 (7)本文的主要工作 (8)第2章 ANSYS在球罐应力分析中的应用 (9)2.1 有限元分析基本思路 (9)2.2 ANSYS软件 (11)2.3 时程分析法 (11)应力数据处理方法 (12)第3章液化气球形储罐有限元计算模型的建立 (15)3.1 问题描述 (15)3.2 建模构想 (15)3.3 单元类型的选择及网格划分 (16)3.4 网格质量评判标准 (17)第4章液化气球形储罐有限元分析 (20)4.1 风载荷下瞬态动力学分析 (20)4.2 地震载荷下瞬态动力学分析 (24)4.3 雪载荷下静力学分析 (27)第5章液化石油气球形储罐的强度评定 (29)应力分类及应力评定 (29)强度评定 (30)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (32)第1章概述1.1 引言随着科学技术的进步和工业的飞速发展，储存也逐渐成为工业生产工艺流程中不可缺少的部分。
