6-设计说明书附录

50000Nm3/h煤制氢尾气深度脱硫及资源化利用设计说明书附录 2017年“东华科技陕鼓杯”第十一届大学生化工设计竞赛50000Nm3/h煤制氢废气深度脱硫及资源化利用一体化项目设计设计说明书附录参赛学校： _ 广东石油化工学院_参赛团队：_Chemical Man_参赛队员：_ 肖文顺、杨嘉铭 _ 吴秉权、陈颂佳、葛海 指导老师：_陈辉/黄燕青_完成时间： 2017.3-2017.7 63目录第1章 塔设备的选型和设计11.1 设计依据11.2 塔设备设计目标11.3 塔类型的选择21.3.1 填料塔的具体选择41.3.2 板式塔的具体选择51.3.3 塔设备选型方法71.4 塔设备选型结果71.5 LT-Scot急冷塔（T201）的设计71.5.1 水力学参数获得71.5.2 塔机械强度校核101.6 汽提塔（T301）的设计271.6.1 水力学参数获得271.6.2 塔体工艺尺寸设计281.6.3 塔板工艺尺寸设计301.6.4 流体力学检验331.6.5 塔板负荷性能图351.6.6 设计计算结果371.6.7 塔附件设计381.6.8 塔高的计算391.6.9 计算及校核结果401.6.10 汽提塔装配图411.6.11 SW6软件强度校核411.7 塔设备一览表60第2章 反应器的选型与设计612.1 概述612.2 反应器基本类型612.2.1 固定床反应器632.2.2 釜式反应器662.2.3 管式反应器672.2.4 流化床反应器672.2.5 不同反应器的功能和特点对比692.3 反应器设计原则702.4 Claus一级反应器R101设计702.4.1 催化剂702.4.2 物料衡算及模拟结果712.4.3 反应条件722.4.4 催化剂的填充量722.4.5 催化剂填充高度722.4.6 管束尺寸和反应管排列732.4.7 反应床层压降732.4.8 反应器机械强度设计742.4.9 进料管的设计742.4.10 Claus一级反应器设计结果762.4.11 反应器强度校核762.4.12 Claus一级反应器装配图1192.4.13 反应器选型一览表120第3章 换热器的选型和设计1213.1 概述1213.2 换热器类型1213.2.1 根据传热方式有以下几种：1213.2.2 换热器服务类型有以下几种：1223.3 选型原则1233.4 换热器的选型校核1283.5 换热器一览表146第4章 泵的选型和设计1484.1 概述1484.2 泵的类型1484.3 选型依据及原则1494.3.1 依据1494.3.2 原则1494.4 泵的选型计算1514.5 泵选型一览表153第5章 压缩机的选型和设计1545.1 概述1545.2 压缩机类型1545.3 选型原则1555.4 选型计算1565.4.1 C101选型1575.4.2 C102选型1575.4.3 C401选型1585.4.4 C402选型1595.4.5 C403选型1595.4.6 C404选型1605.5 压缩机选型一览表161第6章 罐的选型和设计1626.1 概述1626.2 选型原则1626.3 二氧化碳储罐的选型1646.3.1 二氧化碳储罐的选型1646.3.2 二氧化碳储罐计算1646.4 气液分液罐的设计1646.4.1 再生塔塔顶分液罐（V203）的设计1646.4.2 再生塔塔顶分液罐（V203）的校核1666.5 罐的一览表167第7章 管道的选型和设计1687.1 管道选型依据1687.2 设计要求1687.3 管道选型方法1697.3.1 流速的确定1697.3.2 管径的确定1707.3.3 公称直径及管道壁厚的确定1717.4 管道一览表172第1章 塔设备的选型和设计1.1 设计依据表 1.11塔设备设计依据设计标准标准号压力容器封头GB/T25198-2010塔器设计技术规定HG20652-1998钢制人孔和手孔的类型与技术条件HG/T21514-2005钢制压力容器GB151-2011钢制化工容器设计基础规定HG20580-98钢制化工容器材料选用规定HG20581-98化工设备设计基础规定HG/T20643-981.2 塔设备设计目标作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气液两相充分接触，以获得较高的传质效率；同时还应保证塔设备的经济性。为此，塔设备应满足以下基本要求： 1. 流体流动阻力小，流体通过塔设备的压降小；2. 气液两相充分接触，相际传热面积大；3. 操作稳定，操作弹性大；4. 结构简单、耗用材料少，投资费用低；5. 耐腐蚀和不易堵塞。1.3 塔类型的选择工业上使用的塔类型主要是填料塔和板式塔两种，如何从中选取一个合适的类型有很多方面需要考虑，很难简单的进行判断。考虑操作性能和成本费用，两种塔可以进行如下比较：表 1.31板式塔和填料塔的比较项目板式塔填料塔（分散填料）填料塔（规整填料）压力降比填料塔大较小更小空塔气速因子比散堆填料塔大较小比前两者大塔效率较稳定塔径增大，效率会下降较高液气比适应范围大对液体喷淋有一定要求范围较大持液量较大较小较小材质要求一般用金属可用非金属耐腐蚀材料适应各类材料安装维修较容易较困难适中造价直径大时一般比填料塔造价低一般比板式塔便宜，直径增大，造价显著增加较板式塔高质量较小大适中常用精馏条件加压精馏真空精馏和常压精馏真空精馏和常压精馏常用吸收条件液膜控制气液膜共同控制气膜控制选择时需要考虑多方面的因素，如物料性质、操作条件、塔设备的性能，以及塔的制造、安装、运转和维修等。具体来讲，应着重考虑以下几个方面：（1）与物性有关的因素易起泡的物系，如处理量不大时，以选用填料塔为宜。因为填料能使泡沫破裂，在板式塔中则易引起液泛。具有腐蚀性的介质，可选用填料塔。如必须用板式塔，宜选用结构简单、造价便宜的筛板塔盘、穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换。具有热敏性的物料须减压操作，以防过热引起分解或聚合，故应选用压力降较小的塔型。粘性较大的物系，可以选用大尺寸填料。板式塔的传质效率太差。含有悬浮物的物料，应选择液流通道大的塔型，以板式塔为宜。操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。（2）与操作条件有关的因素若气相传质阻力大，宜采用填料塔。大的液体负荷，可选用填料塔。液气比波动的适应性，板式塔优于填料塔。操作弹性，板式塔较填料塔大，其中以浮阀塔最大，泡罩塔次之。（3）其他因素对于多数情况，塔径大于800mm塔，宜用板式塔，小于800mm时，则可用填料塔。但也有例外，鲍尔环及某些新型填料在大塔中的使用效果可优于板式塔。一般填料塔比板式塔重。大塔以板式塔造价较廉。填料塔用于吸收和解吸过程，可以达到很好的传质效果，它具有通量大、阻力小、传质效率高等性能。因此实际过程中，吸收、解吸和气体洗涤过程绝大多数使用填料塔。（4）本厂实际情况的选择丙烯、丙烷腐蚀性较小，液体负荷大，无悬浮物，加压操作、塔径较大。具体选择结果如下：从分离效率、生产效益等方面考虑，结合实际情况，我们工艺中原料处理量大，而且大多数是压降小或者精馏塔，我们在设备选择过程中优先考虑采用板式塔，有效节能。具体选择结果如表4-4-2表 1.32塔设备初选结果设备位号设备名称类型LT-Scot单元T2O1LT-Scot急冷塔填料塔T2O2LT-Scot吸收塔填料塔T203LT-Scot再生塔板式塔汽提单元T301酸性水汽提塔浮阀塔脱碳单元T401A/B干燥塔填料塔T402提纯塔浮阀塔下面分别对填料塔与板式塔进行具体介绍。1.3.1 填料塔的具体选择填料是填料塔的核心元件，它提供了气液两相接触传质与换热的表面，与塔内件一起决定了调料塔的性能。目前，填料的开发与应用仍沿着散装填料与规整填料两个方向进行，常用填料的分类情况列于下表：表 1.33填料的分类填料类型填料名称散装填料环形拉西环形拉西环，环，十字环，内螺旋环开孔环形鲍尔环，改进型鲍尔环，阶梯环鞍形弧鞍形，矩鞍形，改进矩鞍形环鞍形金属环矩鞍形，金属双弧形，纳特环其他新型塑料球形，花环形，麦勒环形规整填料波纹型垂直波纹型网波纹型，板波纹型水平波纹型Spraypak，Panapak非波纹型珊格形Glitsch Grid板片形压延金属板，多孔金属板绕圈形古德洛形，Hyperfil1.3.2 板式塔的具体选择板式塔是分级式接触型气液传质设备，种类繁多。主要的塔盘有泡罩、筛板、浮阀、舌形、浮动喷射、等等。各种塔盘比较如下：表 1.34塔盘优缺点比较塔板类型优点缺点适用范围泡罩弹性好，无泄漏，操作稳定结构复杂，设备费用高，压降大，处理能力不是很大有特殊要求的场合，如容易堵塞的物系浮阀结构简单，操作弹性大，板效率高浮阀易脱落，安装困难，费用高分离要求高，负荷变化大筛板结构简单，造价低易漏液，操作弹性较小用途较广，多用于要求板数多的塔舌型结构简单，塔板阻力小操作弹性小，板效率低分离要求较低的闪蒸塔LT-Scot工艺中再生塔属于浮阀塔，胺液在蒸汽加热的情况下蒸发反应分解，酸性气体从胺液中分解出来，达到再生的目的。胺液为有机胺溶液，属于易发泡物系，随着设备运行时间的增加，胺液再生塔出现拦液及带液现象，使得塔板效率及整塔效率均大幅降低，导致一系列问题的产生：富胺液再生效果变差，即再生后的贫胺液不达标，进而直接影响脱硫效果及脱硫产品指标。胺液被夹带到气体中，进入后续工段，既加大了胺液的损耗，又影响了后部硫磺装置的操作。塔底再沸器蒸汽消耗加大，能耗增加。处理能力及生产能力受限。针对可能存在的问题，决定将原浮阀塔板全部更换为膜喷射无返混塔板。二.改造方案将原有浮阀塔板更换为膜喷射无返混塔板（MP），膜喷射无返混塔板通过液膜喷射、V 型分离等技术，新型塔板具有以下几点特点：（1） 无返混、无浓度梯度（2） 高传质效率（3） 阻力降低（4） 抗堵性强（5） 适用范围广图 1.31膜喷射无返混塔板实体图三、改造结果表 1.35新型塔板应用状况处理量由 210 t/h 提高至 240 t/h全塔压降下降了 57 kPa单板压降440 Pa 以下贫液含硫质量浓度小于 1.6 g/L蒸汽消耗低于 16.5 t/h（低于设计值）胺液质量分数35%以上因此，在LT-Scot再生塔T203使用膜喷射无返混塔板（MP），但设计时仍采用浮阀塔的参数。1.3.3 塔设备选型方法塔内参数由多方面决定，尤其与工艺参数有着密切的关系。所以在设备选型中本着“两个标准，三个软件”的选型方法进行选型。如下表所示：表 1.36塔设备选型方法项目工具来源作用两个标准化工设备设计全书塔设备设计化学工业部设备设计技术中心站主编（1988）设计标准化工工艺设计手册中国石化集团上海有限公司主编（2003年）设计标准三个软件Aspen Plus V8.4Aspen Tech公司开发模拟水力学参数及选型结果核算CUP-TOWER中国石油大学开发塔水力学设计SW6-2011全国化工设备设计技术中心站塔机械强度设计1.4 塔设备选型结果本次塔设备选型设计需要对本厂区使用的塔设备进行选型设计，并且选择LT-Scot单元急冷塔（T201）和汽提塔（T301）进行详细说明。1.5 LT-Scot急冷塔（T201）的设计1.5.1 水力学参数获得采用Aspen Plus对T201添加Pack Sizing，得到水力学数据，选择流量最大的塔板作为设计依据。50000Nm3/h煤制氢尾气深度脱硫及资源化利用-设计附录表 1.51 LT-SCOT单元急冷塔水力学数据表位置液相质量流率kg/h气相质量流率kg/h液相密度kg/m3气相密度kg/m3液相粘度Cp气相粘度Cp液相表面张力dyne/cm928361887023977.81.290.39760.017169564.222(1) 泛点气速与空塔气速采用Bain-Hougen关联式，可以计算填料的泛点气速lguF2ga3VLL0.2=A-K(WLWV)0.25(VL)0.125液相质量流量WL=283618kg/hr气相质量流量WV=87023kg/hr液相密度L=977.8kg/m3气相密度V=1.29kg/m3液相黏度L=0.3976cP空隙率=0.989填料因子=3.208m-1比表面积a=265m2/m3重力加速度g=9.81m/s2对金属孔板波纹填料，常数A=0.341，K=1.75，得泛点气速uF=6.7364m/s泛点率的选择主要考虑一下两方面的因素，一是物性的发泡情况，对于易起泡沫的物系，泛点率应取低限值，而无泡沫的物系，可以取较高的泛点率；二是填料塔的操作压力，对于加压操作的塔，应取较高的泛点率，对于减压操作的塔，应取较低的泛点率。考虑到石油组分可近似看做无泡沫物系，且为加压操作，取泛点率uuF=0.8空塔气速u=5.3899m/s气相动能因子F与气相负荷因子CSF=uV=6.7374CS=uVL-V=0.0071(2) 塔径计算D=4Vsu=4430.5mm4500mm（圆整）(3) 塔横截面积S=D24=15.90m2填料装填计算等板高度取HETP=0.5m；理论板数NT=10则填料层高度Z=HETP-1NT=10-10.5=4.5m填料装填体积V=ZS=4.515.9=71.5m3填料装填质量 M=ZS=2454.515.9=17.53t填料塔中汽液两相的相间传质主要是在填料表面流动的液膜上进行的。要形成液膜，填料表面必须被液体充分润湿，而填料表面的润湿状况取决于塔内的液体喷淋密度以及填料材质的表面润湿性能。U=QLS=290.115.9=18.225m3/(m2h)查询工业塔新型规整填料应用手册(刘乃鸿主编)，在060m3/(m2h)的范围之内，设计是合理的。可以保证填料的充分润湿，和一定的操作余量。实际操作时，采用的液体喷淋密度应大于最小喷淋密度。若喷淋密度过小，可用增大回流比或采用液体再循环的方法加大液体流量，以保证填料表面的充分润湿；也可采用减小塔径予以补偿；可采用表面处理方法，改善其表面的润湿性能。(4) 塔板压降查询现代塔器技术，可得湿填料压降P/Z=948104.4610-3UuGG1.72+3.810-3U=2232.76Pa/m工作状态下，填料层总压降P=2232.764.5=10.05kPa(5) 持液量填料层的持液量是指在一定操作条件下，在单位体积填料层内所积存的液体体积，以(m3液体/m3填料，%)表示，持液量可分为静持液量、动持液量和总持液量，总持液量是指在一定操作条件下存留于填料层中的液体的总量，即总持液量为动静持液量之和。关于持液量的计算既可由实验测定，也有相关的经验公式，通常金属板波纹(如本设计使用的内构件材质为S32168不锈钢)的操作符合低于75%极限负荷时，其持液量为 35%。通常持液量的经验关联式主要关联了雷诺数Re，弗劳德数Fr和填料的特性尺寸等。如持液量计算公式和Billet-Schultes关联式。H动=1.295Re0.675d3L2Fr-0.44adH总=12FrRe13aha13(6) 接管进料体积流量：V=83906.351m3/h，液相进料，取流速u=30m/s管径d=0.9949m圆整取公称直径DN=1000mm。同理，可以计算得塔顶气体出料管直径为760mm、塔底入液体出料管直径为320mm。1.5.2 塔机械强度校核这里采用SW6-2011软件进行塔体的机械强度校核，详情见SW6塔设备校核源文件。 塔 设 备 校 核计 算 单 位中航一集团航空动力控制系统研究所计算依据：NB/T 47041-2014计 算 条 件塔 型 填料容 器 分 段 数（不 包 括 裙 座） 1压 力 试 验 类 型 液压封头上 封 头下 封 头材料名称 Q345R Q345R名义厚度(mm) 16 16腐蚀裕量(mm) 2 2焊接接头系数 1 1封头形状 椭圆形 椭圆形圆筒设计压力(Mpa)设计温度()长度(mm)名义厚度(mm)内径/外径(mm)材料名称(即钢号)10.16559.44500144500Q345R圆筒腐蚀裕量(mm)纵向焊接接头系数环向焊接接头系数外压计算长度(mm)试验压力(立) (Mpa)试验压力(卧)(Mpa)121100.20630.2608442345内 件 及 偏 心 载 荷介 质 密 度kg/m3 977.8塔 釜 液 面 离 焊 接 接 头 的 高 度mm 44.1塔 板 分 段 数12345塔 板 型 式 塔 板 层 数 每 层 塔 板 上 积 液 厚 度mm 最 高 一 层 塔 板 高 度mm 最 低 一 层 塔 板 高 度mm 填 料 分 段 数12345填 料 顶 部 高 度mm 0 填 料 底 部 高 度mm 0 填 料 密 度kg/m3 250 集 中 载 荷 数12345集 中 载 荷kg 集 中 载 荷 高 度mm 集 中 载 荷 中 心 至 容 器 中 心线 距 离mm 塔 器 附 件 及 基 础塔 器 附 件 质 量 计 算 系 数 1.2基 本 风 压N/m2 0.6基 础 高 度mm 500塔 器 保 温 层 厚 度mm 100保 温 层 密 度kg/m3 200裙 座 防 火 层 厚 度mm 30防 火 层 密 度kg/m3 2000管 线 保 温 层 厚 度mm 10最 大 管 线 外 径mm 1100笼 式 扶 梯 与 最 大 管 线 的 相 对 位 置 90场 地 土 类 型 I1场 地 土 粗 糙 度 类 别 A地 震 设 防 烈 度 低于7度设 计 地 震 分 组 第一组地震影响系数最大值 amax3.28545e-66阻 尼 比0.01塔 器 上 平 台 总 个 数 1平 台 宽 度mm 1000塔 器 上 最 高 平 台 高 度mm 3800塔 器 上 最 低 平 台 高 度mm 3800裙 座裙 座 结 构 形 式圆筒形裙 座 底 部 截 面 内 径mm 5000裙 座 与 壳 体 连 接 形 式对接裙 座 高 度mm 3500裙 座 材 料 名 称Q345R裙 座 设 计 温 度 30裙 座 腐 蚀 裕 量mm2裙 座 名 义 厚 度mm 12裙 座 材 料 许 用 应 力MPa189裙座与筒体连接段的材料裙座与筒体连接段在设计温度下许用应力MPa 裙座与筒体连接段长度mm裙 座 上 同 一 高 度 处 较 大 孔 个 数4裙 座 较 大 孔 中 心 高 度mm 500裙 座 上 较 大 孔 引 出 管 内 径（或 宽 度）mm500裙 座 上 较 大 孔 引 出 管 厚 度mm 5裙座上较大孔引出管长度mm200地 脚 螺 栓 及 地 脚 螺 栓 座地 脚 螺 栓 材 料 名 称Q235地 脚 螺 栓 材 料 许 用 应 力MPa 147地 脚 螺 栓 个 数 0地 脚 螺 栓 公 称 直 径mm 25全 部 筋 板 块 数 48相 邻 筋 板 最 大 外 侧 间 距mm 279.875筋 板 内 侧 间 距mm 70筋 板 厚 度mm 147筋 板 宽 度mm 18盖 板 类 型 整块盖 板 上 地 脚 螺 栓 孔 直 径mm 40盖 板 厚 度mm 20盖 板 宽 度mm 0垫 板 有垫 板 上 地 脚 螺 栓 孔 直 径mm 27垫 板 厚 度mm 12垫 板 宽 度mm 50基 础 环 板 外 径mm 2672基 础 环 板 内 径mm 2352基 础 环 板 名 义 厚 度mm 240计 算 结 果容 器 壳 体 强 度 计 算元 件 名 称压 力 设 计名 义 厚 度 (mm)直 立 容 器 校 核取 用 厚 度 (mm)许 用 内 压 (MPa)许 用 外 压 (MPa)下 封 头 16 16 1.004 第 1 段 圆 筒 14 14 0.980 上 封 头 16 16 1.004 裙 座名 义 厚 度 (mm)取 用 厚 度 (mm) 12 12风 载 及 地 震 载 荷00AA裙座与筒体连接段11(筒体)11(下封头)2233操 作 质 量 40498.939113.727642.527642.5最 小 质 量 28616.527231.415760.115760.1压 力 试 验 时 质 量12308712170215760.115760.1风 弯 矩 1.737e+051.528e+055.427e+045.427e+04Mca (I) Mca (II) 顺风向弯矩 (I)顺风向弯矩 (II)组合风 弯 矩 1.737e+051.528e+055.427e+045.427e+04地 震 弯 矩 注:计及高振型时,此项按B.24计算0000偏 心 弯 矩 0000最 大 弯 矩 需横风向计算时 1.737e+051.528e+055.427e+045.427e+04垂 直 地 震 力 0000应 力 计 算15.8713.552.612.731.641.400.000.000.000.000.930.8019.8416.947.928.490.930.800.000.000.000.00st189.00189.00189.00189.00B53.5653.5663.8874.73组合应力校核(内压),(外压)14.2312.15许 用 值226.80226.80(内压),(外压)2.612.730.940.80许 用 值64.2764.2776.6689.6818.9016.14许 用 值310.50310.507.938.490.930.80许 用 值53.5653.5664.6490.7850.2942.95许 用 值310.50310.50校 核 结 果合格合格合格合格注 1: sij 中 i 和 j 的 意 义 如 下i=1 操 作 工 况 j=1 设 计 压 力 或 试 验 压 力 下 引 起 的 轴 向 应 力（ 拉 ）i=2 检 修 工 况 j=2 重 力 及 垂 直 地 震 力 引 起 的 轴 向 应 力（ 压 ）i=3 液 压 试 验 工 况 j=3 弯 矩 引 起 的 轴 向 应 力（ 拉 或 压 ）st 设 计 温 度 下 材 料 许 用 应 力 B 设 计 温 度 下 轴 向 稳 定 的 应 力 许 用 值注 2:sA1: 轴 向 最 大 组 合 拉 应 力 sA2: 轴 向 最 大 组 合 压 应 力sA3: 液 压 试 验 时 轴 向 最 大 组 合 拉 应 力 sA4: 液 压 试 验 时 轴 向 最 大 组 合 压 应 力 s: 试 验 压 力 引 起 的 周 向 应 力注 3: 单 位 如 下质 量: kg 力:N 弯 矩: Nmm 应 力: MPa计 算 结 果地 脚 螺 栓 及 地 脚 螺 栓 座基 础 环 板 抗 弯 断 面 模 数 mm3基 础 环 板 面 积 mm2基 础 环 板 计 算 力 矩 Nmm基 础 环 板 需 要 厚 度mm基 础 环 板 厚 度 厚 度 校 核 结 果 混 凝 土 地 基 上 最 大 压 应 力MPa受 风 载 时 基 础 环 板 与 基 础 表 面 间 虚 拟 的 最 大 拉 应 力 MPa受 地 震 载 荷 时 基 础 环 板 与 基 础 表 面 间 虚 拟 的 最 大 拉 应 力MPa地 脚 螺 栓剪应力MPa地 脚 螺 栓 需 要 的 螺 纹 小 径 mm地 脚 螺 栓 实 际 的 螺 纹 小 径mm地 脚 螺 栓 校 核 结 果 筋 板 压 应 力 MPa筋 板 许 用 应 力MPa筋 板 校 核 结 果 盖 板 最 大 应 力 MPa盖 板 许 用 应 力MPa盖 板 校 核 结 果 裙 座 与 壳 体 的 焊 接 接 头 校 核焊 接 接 头 截 面 上 的 塔 器 操 作 质 量kg27642.5焊 接 接 头 截 面 上 的 最 大 弯 矩Nmm54265.6对 接 接 头 校 核对 接 接 头 横 截 面 mm2152367对 接 接 头 抗 弯 断 面 模 数 mm31.90459e+08对 接 焊 接 接 头 在 操 作 工 况 下 最 大 拉 应 力MPa-1.78对 接 焊 接 接 头 拉 应 力 许 可 值MPa136.08对 接 接 头 拉 应 力 校 核 结 果合格搭 接 接 头 校 核搭 接 接 头 横 截 面 mm2搭 接 接 头 抗 剪 断 面 模 数 mm3搭 接 焊 接 接 头 在 操 作 工 况 下 最 大 剪 应 力MPa搭 接 焊 接 接 头 在 操 作 工 况 下 的 剪 应 力 许 可 值MPa搭 接 焊 接 接 头 在 试 验 工 况 下 最 大 剪 应 力MPa搭 接 焊 接 接 头 在 试 验 工 况 下 的 剪 应 力 许 可 值MPa搭 接 接 头 拉 应 力校 核 结 果主 要 尺 寸 设 计 及 总 体 参 数 计 算 结 果裙 座 设 计 名 义 厚 度mm容 器 总 容 积mm3直 立 容 器 总 高mm壳 体 和 裙 座 质 量kg附 件 质 量kg内 件 质 量kg保 温 层 质 量kg平 台 及 扶 梯 质 量kg操 作 时 物 料 质 量kg液 压 试 验 时 液 体 质 量kg吊 装 时 空 塔 质 量kg直 立 容 器 的 操 作 质 量 kg直 立 容 器 的 最 小 质 量 kg直 立 容 器 的 最 大 质 量 kg空 塔 重 心 至 基 础 环 板 底 截 面 距 离mm直 立 容 器 自 振 周 期s第 二 振 型 自 振 周 期s第 三 振 型 自 振 周 期s临界风速(第一振型)临界风速(第二振型)雷诺系数设计风速风 载 对 直 立 容 器 总 的 横 推 力 N地 震 载 荷 对 直 立 容 器 总 的 横 推 力 N操 作 工 况 下 容 器 顶 部最 大 挠 度mm容 器 许 用 外 压MPa注：内件质量指塔板质量；填料质量计入物料质量；偏心质量计入直立容器的操作质量、最小质量、最大质量中。上封头校核计算计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 pc 0.17MPa设计温度 t 59.40 C内径 Di 4500.00mm曲面深度 hi 1020.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 pT = 1.25p= 0.2063 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 38.82MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.1443计算厚度 dh = = 2.25mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 13.70mm最小厚度 dmin = 13.50mm名义厚度 dnh = 16.00mm结论 满足最小厚度要求重量 2633.65 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 1.00433MPa结论 合格下封头校核计算计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 pc 0.18MPa设计温度 t 59.40 C内径 Di 4500.00mm曲面深度 hi 1020.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 pT = 1.25p= 0.2608 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 49.09MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.1443计算厚度 dh = = 2.39mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 13.70mm最小厚度 dmin = 13.50mm名义厚度 dnh = 16.00mm结论 满足最小厚度要求重量 2633.65 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 1.00433MPa结论 合格内压圆筒校核计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 pc 0.17MPa设计温度 t 59.40 C内径 Di 4500.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 1.97mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 11.70mm名义厚度 dn = 14.00mm重量 7013.09Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值pT = 1.25p = 0.2608 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 50.29 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 pw= = 0.98025MPa设计温度下计算应力 st = = 31.81MPastf 189.00MPa校核条件stf st结论 合格开孔补强计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所接 管: 气相出口, 7603计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.165MPa设计温度59.4壳体型式椭圆形封头壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di4500mm壳体开孔处名义厚度n16mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t189MPa椭圆形封头长短轴之比 2.2059凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角() -0 接管实际外伸长度 0mm接管连接型式 插入式接管接管实际内伸长度 0mm接管材料 Q345R接管焊接接头系数 1名称及类型 板材接管腐蚀裕量 2mm补强圈材料名称 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm补强圈外径 mm补强圈厚度 mm接管厚度负偏差 C1t 0.3mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 189MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 758.6mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 1.9455mm接管计算厚度t 0.3293 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 1开孔补强计算直径 d 758.6mm补强区有效宽度 B 1517.2 mm接管有效外伸长度 h1 0mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 1476mm2壳体多余金属面积 A1 8917 mm2接管多余金属面积 A2 0mm2补强区内的焊缝面积 A3 12 mm2A1+A2+A3= 8929mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格开孔补强计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所接 管: 液相出口, 2303计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.1756MPa设计温度59.4壳体型式椭圆形封头壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di4500mm壳体开孔处名义厚度n16mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t189MPa椭圆形封头长短轴之比 2.2059凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角() -0 接管实际外伸长度 0mm接管连接型式 插入式接管接管实际内伸长度 0mm接管材料 Q345R接管焊接接头系数 1名称及类型 板材接管腐蚀裕量 2mm补强圈材料名称 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm补强圈外径 mm补强圈厚度 mm接管厚度负偏差 C1t 0.3