课程设计：玻璃钢立式贮罐的设计

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1、1　前言玻璃钢即即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，或称谓玻璃钢。由于所使用的树脂品种不同，因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。玻璃钢贮罐作为树脂基复合材料制品中应用最广泛的产品之一，在我国的生产与研究中技术已比较成熟。与传统的金属、钢筋混凝土贮罐相比，具有自己的特点：（1）耐腐蚀性能好因玻璃钢储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，所以用它制作的储罐，比同体积的

2、钢储罐和钢筋混凝土储罐轻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，故用做化工设备可以节能。（4）成型容易玻璃钢储罐可以用手工成型，也可以用机械缠绕成型；尺寸可以小到，大到。（5）维修方便玻璃钢储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储罐质量轻、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。大型储罐也可以在现场组装或制造。（7）耐久性好玻璃钢储罐的使用寿命比经过防腐处理的金属和混凝土储罐长0.5倍以上[1]刘雄亚，晏石林.复合材料制品设计及应用[M].北京：

3、化学工业出版社，2003。大直径玻璃钢缠绕技术的问世使玻璃钢得以向大型储罐方向发展。与传统的卧式缠绕工艺相比，立式缠绕工艺解决了无法整体缠绕大直径制品的问题，制作时需要的场地较小，储罐的最大直径可达25m。立式缠绕的优点表现在以下4个方面：可以实现大直径制品的缠绕。缠绕过程中除环向外，还引入螺旋缠绕，缠绕角可根据制品受力情况进行设计，在65～85。可调。螺旋缠绕突破了玻璃钢制品属于层合结构的传统概念，不仅提高了制品的轴向强度，还极大地提高了储罐的整体结构性能，如层间剪切强度、弯曲强度、抗蠕变特性、抗风、抗地震能力等。内层，结构层和外层一次成型，内衬

4、无纵向接缝，提高了制品的强度。25制品垂直脱模，避免了脱模过程中的反转，保证了产品质量。固化体系采用过氧化甲乙酮(MEKP)和钴盐室温固化，短时间内辅以红外加热固化成型，大幅度降低了固化过程的能耗[[]李慧峰，王加雄等.大型玻璃钢储罐的特点及应用[C].中原油田设计院,2008:92-92]。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

5、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[[]赵贵哲，张彦飞.《复合材料设备与工艺》讲义[M].山西：中北出版社，2009：12]

6、。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到；现场缠绕成型的贮罐直径达、容积最大可达到。本说明书对立式贮罐的设计成型过程作了系统的介绍，其中最主要的是进行结构设计和性能设计，壁厚的计算是设计的重要环节。本文从造型设计、性能设计、结构设计、工艺设计、零部件设计五个方面叙述了玻璃钢立式贮罐的设计过程，并简述了玻璃钢立式贮罐的检验和安装。其中结构设计和性能设计为设计的主要部分。在设计的第一部分，对贮罐的一些主要尺寸（罐体、罐顶和罐底的尺寸）和大体轮廓进行了说明和计算。在第二部分中，根据贮罐不同部分的不同

7、作用，对生产贮罐所用的材料进行了选择和搭配，同时对不同层面的厚度作了大体确定。在第三部分中，根据贮罐所承受的荷载和受力状态，对贮罐的各部分尺寸进行了较详细的计算，并对贮罐的一些强度进行了校核。第四部分中，对贮罐中所用到的一些零部件的作用及尺寸作了大概的介绍，以及零部件与贮罐主体连接时开孔补强所需注意的事项。在第五部分中，对贮罐生产所用的工艺及设备作了介绍，对于罐体采用缠绕工艺，对于罐顶、罐底及一些法兰零部件采用手糊成型。第六部分中，对贮罐的安装进行了简单介绍，以及安装过程中的一些注意事项。在第七部分，对贮罐生产过程中的各个环节所需进行的检验以及检验

8、方法作了简单介绍。252　造型设计2.1设计条件容积为165m3，贮存质量分数为12%的次氯酸钠，使用温度为40，留出连接