过程装备基础课程设计-氢气储罐的设计.docVIP

目 录 1 方案确定………………………………………………………………3 1.1确定筒体型式…………………………………………………………………3 1.2确定封头型式…………………………………………………………………4 1.3确定支承型式…………………………………………………………………5 1.4选择主要材料…………………………………………………………………5 2 工艺设计………………………………………………………………7 2.1确定容器的公称直径、筒体长度……………………………………………7 2.2确定各工艺接管………………………………………………………………7 3 结构设计………………………………………………………………8 3.1接管位置确定…………………………………………………………………8 3.2选择人孔………………………………………………………………………9 3.3选择安全阀……………………………………………………………………9 4 强度设计………………………………………………………………11 4.1确定设计参数…………………………………………………………………11 4.2确定筒体壁厚…………………………………………………………………11 4.3确定封头壁厚…………………………………………………………………13 4.4压力试验及强度效核…………………………………………………………14 4.5开孔补强计算…………………………………………………………………15 4.6支座选型及校核………………………………………………………………17 6 结论……………………………………………………………………20 7 总结与体会……………………………………………………………21 8 谢辞……………………………………………………………………22 9 参考文献………………………………………………………………23 前言 随着我国经济与社会的迅速发展，人民对环境治理的迫切需求及传统能源的枯竭，国家对清洁环保型能源越来越重视。化工产业接触的几乎都是危险品，因此对这些危险品的管控与贮存相当重要。以氢气为例，它是目前人类发现的清洁能源之一，但其不易生产与贮存而且是易燃物质，贮存的时候也要确保安全。因此对于氢气储罐的设计有一定要求。 氢气的密度低，比容大，只有高压储运才能有效。氢气性质稳定，不容易跟其他物质发生化学反应，因此氢气的腐蚀性较小。但氢气极易发生爆炸燃烧等现象，因此在储运时对环境条件要格外小心的控制。 本设计完成了10m3卧式氢气储罐的设计，并对氢气储罐在设计、制造、安装、使用、维护与定期检验提出了相应的安全技术要求。设计的氢气储罐公称直径为1400mm，壁厚为6mm，筒体与封头满足水压试验强度校核，选择了500mm的人孔并对人孔的补强做了计算，计算补强圈的厚度为6mm，选择了支座类型为轻型鞍式支座。 本次设计各项参数均按照相关标准决定，主要有GB 150-2011《钢制压力容器》，JB/T?4736-2002《补强圈》，GB 9112-2010-T《钢制管法兰类型与参数》，JB/T?4712-2007《容器支座》，HG/T?21514-21535-2005《钢制人孔和手孔》等。 本次设计流程为：首先进行设计参数的确定，之后结构设计，确定为卧式筒体储罐；然后进行材料选择，为Q345R；再进行设计计算、强度校核与及零部件选型；最后进行开孔补强计算、安全阀的选型与校核。 1、方案的确定 1.1确定筒体型式 根据承载压力方式分类：压力容器分为内压容器和外压容器两类，当压力容器内部介质压力大于外部压力是称为内压容器，反之称为外压容器。其中内部压力小于一个绝对大气压（0.1MPa）的外压容器，又叫真空容器。???? 内压容器按其设计压力p的大小，又可分为四种。???? 低压容器（代号L）?????0.1MPA≤P1.6MPA???? 中压容器（代号M）?????1.6MPA≤P10MPA???? 高压容器（代号H）?????10MPA≤P100MPA???? 超高压容器（代号U）??? P≥100MPA 本次设计中，V=10m3储存氢气的压力容器，由于氢气压力大于大气压，且设计压力Pc=0.88MPa(Pc=1.1Pw)，所以为低压容器，按照生产过程中所起的作用可选储存压力容器。 （1）球形压力容器 由数块弓形板拼装焊接而成，具有很好的承压性能，但其在制造中焊接工艺要求严格，制造工艺复杂，安装内件不便，因此一般多用作储罐。 （2）方形和矩形容器 由平板焊成，制造简单，但承压性能差，只能用作常压或者低压小型储罐。 （3）圆筒形容器 由圆柱形筒体和各种回转形成形封头（半球形，椭球形，蝶形，圆锥形）或平板形封头所组成。作为容