课程设计任务书（四）课程设计题目：（115 ） M3压缩天然气储罐设计课程设计要求及原始数据（资料）：、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。2. 广泛查阅和综合分析各种文献资料，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证3. 设计计算采用手算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。4. 工程图纸要求手工绘图。5. 毕业设计全部工作由学生本人独立完成。、原始数据：设计条件表序号项目数值单位备注1名称液化天然气储罐2用途液化天然气储配站3最咼工作压力MPa由介质温度确定4工作温度-20 48C5公称容积（V）g115M36工作压力波动情况可不考虑7装量系数（0丿0.98工作介质液化天然气（易燃）9使用地点绵阳市，室外10安装与地基要求储罐底壁坡度0.010.0211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液位计接口放气管人孑L安全阀接口排污管液相出口管液相回流管液相进口管气相管压力表接口温度计接口课程设计主要内容：1设备工艺设计2设备结构设计3设备强度计算4技术条件编制5绘制设备总装配图6编制设计说明书 学生应交出的设计文件（论文）：1. 设计说明书一份2. 总装配图一张 （折合 A1 图纸一张）主要参考资料：1 国家质量技术监督局，GB150-1998钢制压力容器，中国标准出版社，19982 国家质量技术监督局，压力容器安全技术监察规程，中国劳动社会保障出版社， 19993 全国化工设备设计技术中心站，化工设备图样技术要求， 2000， 114 郑津洋、董其伍、桑芝富，过程设备设计，化学工业出版社， 20015 黄振仁、魏新利，过程装备成套技术设计指南，化学工业出版社， 20026 国家医药管理局上海医药设计院，化工工艺设计手册，化学工业出版社， 19962过程设备课程设计计算 过程设备设计包括工艺设计和机械设计两部分。21 工艺设计 工艺设计是根据设计任务提供的原始数据和生产工艺要求，通过工艺计算确定： 1 盛装液化气体的压力容器设计存储量wvp t式中，W储存量，t ；0 装量系数； V一压力容器容积，m3 ； Pt设计温度下饱和液体密度，t/m3；2 设备的初步选型及轮廓尺寸，如卧式容器的直径与长度；可参阅化工工艺设计手册22 机械设计 机械设计包括结构设计和强度计算两部分。2.2.1 结构设计1） 设计条件（以结构设计条件表和管口表的形式列出）2-1设计条件表项目内容备注工作介质工作压力MPa设计压力MPa工作温度C设计温度C公称容积（V）gm3计算容积（V计）计m3工作容积（V 工）m3装量系数（0丿介质密度（p）1 tt/m3材质保温要求其它要求2-2 管 口 表公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称(1) 设计压力应根据最高工作压力来确定。对于盛装液化气体的压力容器，应按以下几条来 确定最高工作压力：a. 盛装临界温度大于等于50C的液化气体的压力容器，如设计有可靠的保冷设施，其最 高工作压力为所盛装液化气体在可能达到的最高工作温度下的饱和蒸汽压力；如无保冷设施， 其最高工作压力不得低于该液化气体在50C时的饱和蒸汽压力。b. 盛装临界温度低于50C的液化气体的压力容器，如设计有可靠的保冷设施，并能确保低 温储存的，其最高工作压力不得低于试验实测的最高工作温度下的饱和蒸汽压力；没有实测数 据或没有保冷设施的压力容器，其最高工作压力不得低于所装液化气体在规定的最大充装量时， 温度为50C的气体压力。c. 固定式液化石油气储罐的最高工作压力应按不低于50C时混合液化石油气组分的实际饱 和蒸汽压来确定。若无实际组分数据或不做组分分析，则如下确定最高工作压力：当其50C的饱和蒸汽压力低于异丁烷50C的饱和蒸汽压力时，若无保冷设施，取50C异 丁烷的饱和蒸汽压力；若有可靠保冷设施，取可能达到的最高工作温度下异丁烷的饱和蒸汽压 力；当其50C的饱和蒸汽压力高于50C异丁烷的饱和蒸汽压力时，若无保冷设施，取50C丙 烷的饱和蒸汽压力；若有可靠保冷设施，取可能达到的最高工作温度下丙烷的饱和蒸汽压力； 当其50C的饱和蒸汽压力高于50C丙烷的饱和蒸汽压力时，若无保冷设施，取50C丙烯 的饱和蒸汽压力；若有可靠保冷设施，取可能达到的最高工作温度下丙烯的饱和蒸汽压力。应当注意，饱和蒸汽压力一般指绝压，而设计压力则应是表压。对于设备是否需要保冷， 可视设备的下列储存形式来决定：常温压力储存容器内物料温度随季节温度变化，工作压力为相应温度下的饱和蒸汽压， 因此，此种类型的储存不设保温层；低温常压储存容器内物料温度要经常保持为常压(大气压)下的饱和温度，因此，此种 类型的储存应设置良好的保温层。如常压下丙烷的饱和温度为-42.7C，异丁烷的饱和温度为 -12.8C，因此，特别在夏天保温层也要维持这样的低温。低温压力储存容器内物料温度要经常保持为在一定压力（高于大气压）下的饱和温度。 因此，此种类型的储存也应设置保温层，容器内的温度较低温常压储存高，但压力较常温压力 储存为低。（2）设计温度指容器在正常工作情况下，设定的元件金属温度（沿元件金属截面的平均温度 值）。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。设计温度不得低于元件金属在工作状态可能 达到的最高温度。对于oc以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温度。2）结构设计a. 筒体和封头结构设计筒体直径一般由工艺条件决定，但要注意符合压力容器的公称直径标准。标准椭圆形封 头是中低压容器中经常采用的封头型式。封头的公称直径必须与筒体的公称直径相一致。b. 接管及接管法兰设计法兰设计一般为根据法兰标准的选型设计。法兰有压力容器法兰和管法兰，二者属于不 同的标准体系。管法兰参照 HG2059220637-97 标准，容器法兰参照 JB47004707-92 标准，法兰设计的 内容如下：（1）根据设计压力、操作温度和法兰材料决定法兰的公称压力PN（2）根据公称直径DN、公称压力PN及介质特性决定法兰类型及密封面型式；（3）根据温度、压力及介质腐蚀性选择垫片材料；（4）选择与法兰材料、垫片材料相匹配的螺柱和螺母材料。选择的标准法兰应按照相应标准中的规定进行标记。c. 人孔、手孔、视镜、液面计、压力计、温度计及安全阀结构设计 压力容器开设人孔和手孔是为了检查设备内部空间以及装拆设备的内部零部件。一般当设备的公称直径在900mm以下时可根据需要设置适当数量的手孔，超过900mm时应开设人孔。人 也有圆形和长圆形两种。人孔大小的设置原则是方便人的进出。因此，圆形人孔的公称直径规 定为400600mm，可根据容器直径及所处地区的冷暧程度来选择。当人孔经常需要打开时，可 选用快开人孔。人手孔已有相应标准，设计时可根据设计条件直接选用。视镜用来观察设备内部物料的工作情况。用凸缘构成的视镜称为不带颈视镜，其结构简单， 不易粘料，有比较宽的视察范围，应优先选用。液面计种类很多，有玻璃板式液面计，玻璃管式液面计，用于低温设备的防霜液面计以及 浮标液面计等，设计时可根据设备操作情况选相应标准的液面计。液面计一般通过法兰、活接头或螺纹接头与设备联接在一起，设计时应根据所选的液面计 配相应的接口。设备高度不很高（三米以下），物料内没有结晶等易堵塞固体时，可采用玻璃管式或板式液 面计。板式液面计较笨重，成本高，但承压也高（适用于压力在16MPa以上）。当要求观察的 液面变化范围很小时，可采用结构简单，不易堵塞的视镜。液面计的长度和安装位置应根据最高液面和最低液面的要求来确定，对于直径较大的设备， 若一个液面计不能满足要求，就应考虑采用两个或多个液面计来配合使用。d. 支座结构设计按照 JB/T47124725-92 容器支座进行设计e. 焊接接头设计容器各受压元件的组装通常采用焊接。焊接接头是焊缝、熔合线和热影响区的总称，焊缝 是焊接接头的主要部分，通常所称的焊缝与焊接接头具有同样的含义。焊接接头形式和坡口形 式的设计直接影响到焊接的质量与容器的安全。焊接接头结构的设计应在设备的总装配图或部 件图中以节点图的方式表示出来。压力容器焊接结构设计的基本原则图2-1坡口基本尺寸（1）回转壳体的拚接接头必须采用对接接头焊，不允许采用搭接焊。对接 焊易于焊透，质量容易保证， 易于作无损检测，可获得最好 的焊接接头质量。（2）对接接头应采用等 厚度焊接当厚度差较大的两部分回 转壳体对接时应对厚度较大的 一侧进行削薄加工，以使得两侧的厚度基本相等。这样可减小刚度差，降低应力集中，并便于焊接。（3）焊接接头应便于进行无损检测 对某些无损检测要求较高的容器，应使一些角接接头设计成对接接头，例如，采用嵌入式 接管。容器焊接接头的坡口设计 焊接接头的坡口设计是焊接结构设计的重要内容。坡口形式指被焊两金属件相连接处预先 被加工成的结构形式，一般由焊接工艺本身来决定。坡口的基本尺寸为坡口角度a、钝边高度 （根高）P和根部间隙（根距）b（图2-1）。设备设计图纸上对重要的焊接接头必须用节点图表 明坡口基本尺寸的具体数值。坡口形式的选择主要考虑以下因素：填充于焊缝部位的金属尽量少。这样既可节省焊接材料，又可减少焊接工作量。根据需要尽量采用双面焊或单面焊双面成型。 便于施焊，改善劳动条件。尽量减少容器内部焊接的工作量，清根尽可能在容器外部 进行。尽量减小焊接变形和残余应力。如较厚板材拚接时宜设计成内外对称的X形坡口。 （1）壳体对接接头的坡口设计 属于壳体的对接接头，当厚度较小时可以进行双面焊的则可不开坡口，厚度较大时则 必须开坡口。常用的对接坡口有V形、U形及X形三种。选用参见下表2-32-3焊条电弧焊常用对接接头坡口形式及尺寸坡口形式坡口尺寸适用范围不开坡口V形X形aU形6=3 6薄板的壳体纵环对接焊bb =0 2.56=3 26b =0 3P=1 40=40 60 6=12 60壳体纵环对接焊缝b =0 3P=1 30=40 60 6=20 60b =0 3P=130=1 8R=6 86=6 26b =3 6P=020=45。55 壳体的纵缝（常为内外对称的x形坡口）壳体的环缝（常为内外不对称的X形坡口内侧较小）厚壁