摘 要

液化石油气作为化工行业的重要原料和燃料，对用于盛装的压力容器要求较高且需求较大。球罐在化工，石油，燃料等多个领域因其具有占地面积小、受力均匀，承受压力高，可以现场焊接成形、不受运输限制可以灵活改变容积的大小等的优点被广泛用于存储气体和液体物料。本次设计通过对3000m³液化石油气球罐的结构设计、强度设计，应力分析，技术经济评估等方面进行研究，完成了如下工作：

（1）查阅国内外相关文献，对于球罐的不同分类结构，国内外发展情况有所了解，完成文献综述的撰写。

（2）对球罐不同材料进行评估，选用Q370R作为球罐材料;确定球罐设计条件确定设计原则;依据GB12337-2014《钢制球形储罐》完成对球罐的球壳设计。

（3）绘制球罐图纸，完成球罐装配图及各主要零部件图，

（4）使用SW6过程设备强度计算软件对球罐进行强度校核，并对球壳和支座连接处进行应力分析和强度评定。

关键词：球形储罐 材料选择 结构设计 应力分析

Design of 3000m³ Spherical Tank for Liquefied Petrolem Gas

Abstract

As an important raw material and fuel for the chemical industry, liquefied petroleum gas (LPG) requires higher pressure vessels and is in high demand. In the chemical, petroleum and fuel fields, spherical tanks are widely used for storing gases due to their small footprint, uniform force, high pressure, on-site welding and forming, and the ability to flexibly change the volume without being restricted by transportation. Liquid material. This design completed the following work by studying the structural design, strength design, stress analysis, technical and economic evaluation of 3000m3 liquefied petroleum balloon tanks:

(1) Review relevant literatures at home and abroad, and understand the different classification structures of spherical tanks, the development of domestic and foreign, and complete the compilation of literature review.

(2) Evaluate the different materials of the spherical tank, select Q370R as the material of the spherical tank; determine the design principle of the spherical tank design conditions; complete the spherical shell design of the spherical tank according to GB12337-2014 "Steel spherical storage tank".

(3) completing the cad drawing of the spherical tank and the assembly drawing of the spherical tank and the main parts of spherical tank.

(4) Using the SW6 process equipment strength calculation software to check the strength of the spherical tank, and perform stress analysis and strength evaluation on the joint between the spherical shell and the support.

Key Words: Spherical storage tank; material selection; structural design; stress analysis

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 球罐综述 1

1.1课题研究的工程背景及理论、实际意义 1

1.2球罐分类与特点 1

1.3 球罐设计方法分类 2

1.4国内外球罐研究现状 2

1.4.1国内外球罐设计技术发展介绍 2

1.4.2 国内外球罐用钢进展概况 3

第二章 球罐结构设计 4

2.1基本参数 4

2.2基本资料 4

2.2.1安装与运行地区气象环境条件 4

2.2.2场地条件 5

2.2.3工作介质 5

2.2.4运行要求 5

2.3球罐主要设计参数确定 6

2.3.1设计压力与设计温度 6

2.3.2焊接接头系数 6

2.3.3腐蚀余量的确定 6

2.4 设计原则 6

2.4.1 设计规范的选择 6

2.4.2 球罐压力试验方法 7

2.5球壳设计 7

2.5.1材料选用 7

2.5.2球罐支柱数及分角数确定 7

2.5.3混合式结构的排板计算 8

2.5.4 焊接坡口设计 14

2.5.5球罐支座设计 15

2.5.6人孔,接管设计以及开孔补强，法兰密封设计 18

2.5.7 球罐附件的设计 18

第三章 球罐强度计算 20

3.1设计条件 20

3.2 球壳计算 20

3.2.1计算压力 20

3.2.2球壳各带的厚度计算 21

3.2.3 地脚螺栓 22

3.2.4支柱底板 22

3.2.5 球罐整体强度校核 22

第四章 球罐整体应力分析 23

4.1球罐力学模型介绍 23

4.1.1 ANSYS单元类型选择 24

4.1.2 位移边界条件 24

4.1.3 不同工况下的应力分析 24

4.1.4 分析结果。 24

4.2 结论 26

第五章 技术经济评价 27

5.1液化石油气球罐球罐投资估算 27

5.1.1设备价格估算 27

5.1.2总投资估算 27

5.2总成本费用估算与分析 27

5.3财务评价 28

5.3.1盈利能力分析 28

5.3.2清偿能力分析 29

5.3.3盈亏平衡分析 29

结语 30

参考文献 31

致谢 33

附录 34

第一章 球罐综述

1.1课题研究的工程背景及理论、实际意义

在我国经济的快速发展的现在，液化石油气作为化工行业的重要原料和燃料，使用量高居不下，使用需求依然巨大 。液化石油气有多种烷类，烯类组成，成分复杂，是一种通过加压、降温、液化等一系列工艺得到的易挥发性、无色的气体，目前广泛应用于工业、农业、汽车行业，由于其具有易燃，遇到明火甚至会发生爆炸的特点，所以对盛装液化石油气储罐的要求较高且需求较大。液化石油气的储存是一个重要的研究方向，目前主要是通过罐等压力容器储存，球罐因为其受力结构好，储存量大的被广泛应用。

球形储罐在我国以及世界上各个领域应用都十分普遍，在化工、冶金、城市建设等工业中，球罐一般用于储存液化天然气、液化石油气、压缩空气、液氢、液氧、液氮、城市天然气等物料，随着工业技术的进步，其在核能发电领域也有广泛应用，被用来作为核反应堆的保护外壳 ^[1]。

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