课-程-设-计---副本.doc

湖北理工学院 课程设计 设计计算说明书目录第一章 设计的说明.41.1设计目的和任务.41.2基本设计条件.41.3设计要求.4第二章 设计参数.42.1设计压力P .42.2设计温度T.42.3选择材料.52.4腐蚀裕量C2.5第三章 总体结构设计.43.1筒体尺寸.43.2罐体封头尺寸.5第四章 局部结构设计.54.1接管设计.54.2人孔选择.64.3鞍座设计.7第五章 开孔补强设计.115.1开孔补强设计.115.2开孔所需补强面积的确定.125.3补强圈设计.14第六章 强度校核 .13参考文献.13第一章 设计的说明1.1结构形式：卧式甲烷储罐设计1.2设计条件：工作压力：4.0MPa；最高使用温度：50；介质：甲烷1.2.2筒体的公称容积：DN=2000mm，长度L=5000mm1.2.3接管：进料管：40210（1个） 出料管：1687（2个） 排污管：323（1个） 安全阀接管：1575（1个） 压力表接管：G1/2 人孔：5001.2.4支撑方式：鞍座（2个）。1.3设计要求确定设计压力、设计温度、焊接接头系数，选择材料，确定钢材腐蚀裕量；对筒体和封头进行设计；确定接管的材料，在筒体上的布置方式及与外接管的连接方式；进行支座选型设计；开孔补强设计；水压试验强度校核；绘制设计图。第二章 设计参数2.1设计压力P工作压力Pw=4.0Mpa 容器装有安全阀。有安全阀时设计压力是最高工作压力的1.05-1.10倍取Pc =1.06Pw=4.24Mpa 取Pc=4.24Mpa2.2设计温度T由甲烷表查得在4.0Mpa的工作压力下，甲烷的密度=0.55kg/m3温度t=70。由已知数据，工作温度为218。设计温度应不低于最高工作温度，可取设计温度为280。 表2-1饱和水蒸气热力性质表 温度（）绝对压强（MPa）水蒸汽密度（kgm）焓（KJkg）汽化热（KJkg）2202.3811.602801.01858.52.3选择材料容器的设计压力为4.0Mpa，设计温度为50，钢板的使用温度在0400之间，盛装甲烷为非毒性物质，根据压力容器的材料选择原则，参考GB150-1998规范，本贮罐选用可以选择筒体的材料为16MnR,板厚不大于30mm。储罐的公称容积 L=15.7计算板厚： 24mm(K=1.20)2.4腐蚀裕量C2腐蚀裕量；圆整厚度 ：25据国标GB150-98许用应力150第三章 总体结构设计3.1筒体尺寸3.1.1筒体的总体尺寸：已知参数:筒体公称直径D=1400mm，L=5000mm3.1.1筒体的壁厚设计：计算壁厚：由（GB/T 16508-1996）查得 2 3-1 设计壁厚： 根据=26.13 查表取负偏差=0.8mm名义壁厚：有效厚度：应力校核： 所以满足要求最大允许工作应力：故满足要求筒体最小厚度校核：对于碳素钢、低合金钢制容器不小于3mm，满足条件。3.2罐体封头尺寸3.2.1封头的总体尺寸罐体封头选EHA椭圆形封头，根据罐体的公称直径1400 mm查(JB/T 4746-2002)可得封头各参数，详见表3-1。表3-1 罐体封头参数公称直径/ mm总深度/ mm直边高度h2/mm内表面积/ m2容积/ m3罐体封头1400350502.290.4213.2.1封头的厚度设计计算壁厚： 3-2设计厚度：名义厚度：有效厚度：封头的最小厚度校核：故封头厚度合理。第四章 局部结构设计4.1接管设计4.1.1进料管：2736（1个）接管采用2736的无缝钢管，材料为10号钢。伸出长度为200mm 。本储罐的设计压力为2.36Mpa,设计温度为300，板式平焊法兰可满足此要求，由于设计压力为2.36Mpa，所以选2.5 Mpa等级的板式平焊突面法兰。法兰标记为：DN300-PN2.5 RF4.1.2出料管：1085（2个）采用1085的无缝钢管，材料为10号钢，内伸长度为10mm，钢管弯制R100mm的圆弧。配用板式平焊突面法兰。法兰标记： DN100-PN2.5 RF4.1.3排污管：383（1个）采用10号钢无缝钢管，内伸10mm，弯制R100mm的圆弧。配用板式平焊突面法兰。法兰标记：DN30-PN2.5RF4.1.4安全阀接管：1575（1个）安全阀尺寸由安全阀泄放量决定，因锅炉内介质为水蒸气，故应选择全启式安全阀。根据GB-T+9115.1-2000+平面、突面对焊钢制管法取法兰公称通径DN=200mm，压力选2.5MPa选择法兰，法兰参数见表3-2：表3-2安全阀法兰尺寸公称通径管子外径连接尺寸法兰厚度法兰外径螺栓孔中心圆直径螺栓孔直径螺栓孔数量螺纹2002193603102612M2430配用板式平焊突面法兰。接管伸出筒体外200mm。法兰为标记：DN200-PN2.5 RF 4.1.5压力表接管：G1/2低压容器和工作压力小于2.5Mpa的锅炉，压力表精度一般不应低于2.5级，压力表的表盘直径一般不应小于100mm。采用管螺纹接管，配用突面螺纹法兰。法兰为：DN15-PN2.5 RF4.2 人孔选择人孔的作用：为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷。人孔的结构：既有承受压力的筒节、端盖、法兰、密封垫片、紧固件等受压元件，也有安置与启闭端盖所需要的轴、销、耳、把手等非受压件。 人孔类型：从是否承压来看有常压人孔和承压人孔。从人孔所用法兰类型来看，承压人孔有板式平焊法兰人孔、带颈平焊法兰人孔和带颈对焊法兰人孔，在人孔法兰与人孔盖之间的密封面，根据人孔承压的高低、介质的性质，可以采用突面、凹凸面、榫槽面或环连接面。从人孔盖的开启方式及开启后人孔盖的所处位置看，人孔又可分为回转盖人孔、垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔三种。根据给定的条件得到人孔的公称直径DN=450mm。从人孔类型系列标准可知，公称压力为0.8Mpa的人孔类型很多，本设计考虑人孔盖直径较大较重，故选用水平吊盖平焊法兰人孔。该人孔法兰标记为：DN400-PN2.5人孔 RF4.3鞍座设计4.3.1鞍座选型设计首先粗略计算鞍座负荷。贮罐的总质量1、罐体质量：DN=1400mm, 的筒节查故2、封头质量：DN=1400mm, =23mm,直边高度h=50mm的椭圆形封头其质量为（查表），所以3、筒体做水压试验时水的质量：为水的密度，故：4、附件质量：取g因此：，且允许载荷根据JB-T4712-1992鞍式支座，查得公称直径为1400mm的容器选择轻型(A),120包角、焊制、四筋、带垫板，高度为200mm的鞍座标记为：JB/T4712-92 ，鞍座A1400-F，形状见总装备图。图一、筒体的支撑情况 图二、筒体的剪力图和弯矩图4.3.2鞍座安装位置设计1、双鞍座卧式容器的载荷除操作压力外，还有筒体、封头、附件、充液质量载荷和支座反力。2、梁长为L（两封头切线间距）时，梁上承受均布载荷q和梁两端的弯矩M、剪力V作用，如图所示。梁的内力有轴向弯矩和竖直剪力，其最大弯矩在容器的支座截面或跨中截面上；最大剪力在容器的支座截面处。 3、由力学分析知当筒体上的最大正弯矩和最大负弯矩相等时，筒体受到的弯矩数值最小。第五章 开孔补强设计容器在满足如下要求时可以不另行补强：设计压力2.5MPa。两相邻开孔中心的间距(对曲面间距以弧长计算)应不小于两孔直径之和的两倍。接管公称外径89mm。接管最小壁厚满足表7.1的要求。表5-1接管最小壁厚条件(mm)接管公称外径253238454857657689最小壁厚3.54.05.06.0综合上面给出条件并结合实际设计，进料管、出料管、须进行补强计算。5.1开孔补强设计根据GB150规定，接管的公称外径大于89mm时必须进行补强设计。本接管对进料管2736，出料管1085进行补强，采用等面积法进行接管补强。5.1.1补强计算方法判别：进料管：开孔直径本筒体开孔直径满足等面积法开孔补强计算的适用条件。故可以用等面积法进行开孔补强计算。出料管：开孔直径本筒体开孔直径满足等面积法开孔补强计算的适用条件。故可以用等面积法进行开孔补强计算。5.2开孔所需补强面积的确定1、 计算强度削弱系数：进料管：接管有效厚度为开孔所需补强面积：出料管：接管有效厚度为开孔所需补强面积：2、有效补强范围。进料管：有效宽度B：取较大者，故B=529.2mm出料管：有效宽度B：B=2d=2101.6=203.2mm取较大者，故B=203.2mm3、有效高度。进料管：外侧有效高度，按如下确定：取较小者，故内侧有效高度，按如下确定：取较小者，故出料管：外侧有效高度，按如下确定：取较小者，故内侧有效高度，按如下确定：取小值，故4、有效补强面积进料管：（1）、筒体富裕金属面积：筒体有效厚度（2）、接管富裕金属面积： 接管计算厚度（3）、接管区焊缝面积（焊脚取8mm）：（4）、有效补强面积（5）、另行补强面积：出料管：（1）、筒体富裕金属面积：筒体有效厚度（2）、接管富裕金属面积：接管计算厚度 （3）、接管区焊缝面积（焊脚取8mm）：（4）、有效补强面积（5）、另行补强面积：第六章 强度校核水压试验压力计算公式： ，其中试验温度下材料的许用压力(室温下为125MPa)；为设计温度下材料的许用压力(280时为95.6MPa)；为试验压力系数(根据化工容器及设备简明设计手册取