储罐课程设计

武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 目目 录录 摘要摘要.I ABSTRACT.II 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 液化石油气储罐的用途与分类.1 1.2 液化石油气特点.1 1.3 液化石油气储罐的设计特点.2 第二章第二章 工艺计算工艺计算.3 2.1 设计题目.3 2.2 设计数据.3 2.3 设计压力、温度.3 2.4 主要元件材料的选择.4 第三章第三章 结构设计与材料选择结构设计与材料选择.5 3.1 筒体与封头的壁厚计算.5 3.2 筒体和封头的结构设计.6 3.3 鞍座选型和结构设计.7 3.4 接管，法兰，垫片和螺栓的选择.11 3.5 人孔的选择.16 3.6 安全阀的设计.16 第四章第四章 设计强度的校核设计强度的校核.20 4.1 水压试验应力校核.20 4.2 筒体轴向弯矩计算.21 4.3 筒体轴向应力计算及校核.21 4.4 筒体和封头中的切向剪应力计算与校核.23 4.5 封头中附加拉伸应力.23 4.6 筒体的周向应力计算与校核.23 4.7 鞍座应力计算与校核.24 第五章第五章 开孔补强设计开孔补强设计.28 5.1 补强设计方法判别.28 5.2 有效补强范围.28 5.3 有效补强面积.29 5.4.补强面积.29 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 第六章第六章 储罐的焊接设计储罐的焊接设计.31 6.1 焊接的基本要求.31 6.2 焊接的工艺设计.32 设计总结设计总结.35 参考文献参考文献.36 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 摘要摘要 本次设计的卧式储罐其介质为液化石油气。液化石油气是一种化工基本原料和 新型燃料，已愈来愈受到人们的重视。在化工生产方面，液化石油气经过分离 得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用来生产合塑料、合成橡胶、合成纤维及 生产医药、炸药、染料等产品。液化石油气是由碳氢化合物所组成，主要成分 为丙烷、丁烷以及其他烷系或烯类等。丙烷加丁烷百分比的综合超过 60%，低 于这个比例就不能称为液化石油气。 液化石油气具有易燃易爆的特点，液化石油气储罐属于具有较大危险的储存容 器。针对液化石油气储罐的危险特性，结合本专业过程设备与压力容器设计 所学的知识，在设计上充分考虑液化石油气储罐各项参数，确保液化石油气储 罐能安全运行，对化工行业具有重要的现实意义。 本次设计的主要标准有：GB150.3-2010固定式压力容器、压力容器安全 技术监察规程、JB4731-2005钢制卧式容器。各零部件标准主要有： JB/T 4736-2002补强圈、HG 20592-20614钢制管法兰、垫片、紧固件、 JB/T 4712.1-2007鞍式支座、HG21514-21535-2005钢制人孔和手孔等。 本次设计的步骤为：先根据容器要求确定压力容器所属类别，确定储罐主体及 其接管所用材料、储罐主体的直径和长度，其次进行筒体和封头的壁厚计算并 校核，然后计算人孔的开口补强面积和补强圈的厚度，再根据筒体和各个接管 的总质量选择支座，最后进行安全阀的选型和校核。 关键词：关键词：液化石油气，压力容器，卧式储罐，设计 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 I Abstract The horizontal design of its medium tanks of liquefied petroleum gas . Liquefied petroleum gas is a basic chemical raw materials and new fuel has become more and more attention. In the chemical production , liquefied petroleum gas through isolated ethylene , propylene, butylene , butadiene , etc., for production of plastics, synthetic rubber , synthetic fibers and the production of pharmaceuticals , explosives , dyes and other products. LPG is composed of hydrocarbons , mainly composed of propane , butane and other departments or alkyl vinyl and so on. Percent propane plus butane consolidated over 60% lower than this ratio can not be called LPG . Features with flammable liquefied petroleum gas , liquefied petroleum gas tanks are dangerous with large storage containers . LPG tanks for hazardous characteristics , combined with the professional process equipment and pressure vessel design knowledge learned in the design fully consider the parameters of LPG tanks , LPG tanks to ensure safe operation , has important practical implications for the chemical industry . The main design criteria are : GB150.3-2010 Stationary Pressure Vessels , Safety Technology Supervision pressure vessel , JB4731-2005 steel horizontal container . There are various parts standard : JB / T 4736-2002 reinforcing circle , HG 20592- 20614 steel pipe flanges , gaskets , fasteners , JB / T 4712.1-2007 saddle mount , HG21514-21535-2005 steel manholes and hand holes and so on . The design procedure : first determining the pressure vessel Category determined over the tank body and the material used , the diameter and length of the main tank container according to requirements , and secondly the cylinder head wall thickness calculation and verification, then calculate the thickness of the manhole opening reinforcement area and reinforcement ring , and then choose based on the total mass of the cylinder and bearing various takeover , the final selection and check valve . KeywordsKeywords : : LPG ； pressure vessels ；horizontal tanks；design 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 0 第一章第一章 绪论绪论 1.1 液化石油气储罐的用途与分类液化石油气储罐的用途与分类 液化石油气储罐有压缩气体或液化气体储罐等，液化石油气储罐按容器的容 积变化与否可分为固定容积储罐和活动容积储罐两类，大型固定容积液化石油 气储罐制成球形，小型的则制成圆筒形。活动容积储罐又称低压储气罐，俗称 气柜，其几何容积可以改变，密闭严密，不致漏气，并有平衡气压和调节供气 量的作用，压力一般不超过 60MPa。 目前我国普遍采用常温压力储罐, 常温储罐一般有两种形式: 球形储罐和圆 筒形储罐。球形储罐和圆筒形储罐相比: 前者具有投资少, 金属耗量少, 占地 面积少等优点, 但加工制造及安装复杂, 焊接工作量大, 故安装费用较高。一 般贮存总量大于 500 立方米或单罐容积大于 200 立方米时选用球形储罐比较经 济；而圆筒形储罐具有加工制造安装简单, 安装费用少等优点, 但金属耗量大、 占地面积大。圆筒形储罐按安装方式可分为卧式和立式两种。在一般中、小型 液化石油气站内大多选用卧式圆筒形储罐, 只有某些特殊情况下(站内地方受限 制等) 才选用立式。所以在总贮量小于 500 立方米, 单罐容积小于 100 立方米 时选用卧式储罐比较经济。 1.2 液化石油气特点液化石油气特点 液化石油气是无色气体或黄棕色油状液体有特殊臭味。液化石油气是从石油 的开采、裂解、炼制等生产过程中得到的石油尾气副产品，通过一定程序，对 石油尾气加以回收利用，采取加压的措施，使其变成液体，装在受压容器内， 液化气的名称即由此而来。它在气瓶内呈液态状，一旦流出会汽化成比原体积 大约二百五十倍的可燃气体，并极易扩散，遇到明火就会燃烧或爆炸。 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 1 气态的液化石油比空气重约 1.5 倍，该气体的空气混合物爆炸范围是 1.7%9.7%， 遇明火即发生爆炸。所以使用时一定要防止泄漏，不可麻痹大意，以免造成危 害。因此，往槽车、贮罐以及钢瓶充灌时要严格控制灌装量，以确保安全。因 为液化石油气是由多种碳氢化合物组成的，所以液化石油气的液态比重即为各 组成成份的平均比重，如在常温 20时，液态丙烷的比重为 0.50，液态丁烷的 比重为 0.560.58，因此，液化石油气的液态比重大体可认为在 0.51 左右， 即为水的一半。 1.3 液化石油气储罐的设计特点液化石油气储罐的设计特点 卧式液化石油气储罐也是一个储存压力容器, 也应按 GB150钢制压力容器 进行制造、试验和验收，并接受劳动部颁发压力容器安全技术监察规程(简 称容规) 的监督。液化石油气储罐, 不论是卧式还是球罐都属第三类压力容器。 储罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。储罐上设有液相管、 液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 2 第二章第二章 工艺计算工艺计算 2.1 设计题目设计题目 450.79Mpa 液化石油气储罐的设计 2.2 设计数据设计数据 表 2-1 设计数据 序号项目数值单位备注 1 名称 45液化石油气储罐 3 m 2 用途液化石油气储配站 3 最大工作压力 0.79 MPa 4 工作温度 50C 5 公称直径 2200mm 6 容积 45 3 m 7 单位容积充装量 0.42 t/ 3 m 8 装量系数 0.9 9 工作介质液化石油气（易燃） 10 其他要求100%无损检测 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 3 2.3 设计压力、温度设计压力、温度 2.3.1 设计压力取最大工作压力的 1.1 倍，MPaP869 . 0 79 . 0 1 . 1 2.3.2 工作温度为，设计温度取。 5050 2.4 主要元件材料的选择主要元件材料的选择 2.4.12.4.1 筒体、封头材料的选择筒体、封头材料的选择 根据 GB150.2-2010 表 2，选用筒体、封头材料为低合金钢 Q345R（钢材标准为 GB713） 。Q345R 适用范围：用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性,壁厚较 大（）的压力容。 8mm 表 2-2 石油化工设备的腐蚀裕mmC ，2 腐蚀程度极轻微腐蚀轻微腐蚀腐蚀重腐蚀 腐蚀速率05. 013 . 0 05 . 0 25 . 0 13 . 0 25 . 0 腐蚀裕量1031536 通过表 2-2，取腐蚀余量，钢板负偏差0.30mm。 2 C2mm 表 2-3 Q345R 在 16-36mm 范围下的许用应力 在下列温度（）下的许用应力（MPa） 20 100150200250Q345R 185185153143130 许用应力：假设钢板厚度在 1636mm 之间，查表 2-3，得。 t 185MPa 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 4 焊缝系数：根据压力容器安全技术监察规程规定，液化石油气储罐应视 为第三类压力容器，筒体纵焊缝应采用全焊透双面焊缝，且 100%无损探伤，所 以。 1.0 第三章第三章 结构设计与材料选择结构设计与材料选择 3.13.1 筒体与封头的壁厚计算筒体与封头的壁厚计算 3.1.13.1.1 筒体壁厚的设计筒体壁厚的设计 计算压力： c P 液柱静压力:=gh=580*9.81*2.2= p1 Pa 10 4 25 . 1 %4 . 1 9 . 86 25 . 1 1 p p 故液柱静压力可以忽略， 。 MPap pc 869 . 0 圆筒的厚度在 1636mm 范围内，查 GB150.2-2010固定式压力容器第二部分 中表 4-1，可得：在设计温度 50下，屈服极限强度， 许用应力 s 325MPa 利用中径公式，计算厚度： t 185MPa 18. 5 869 . 0 1850 . 12 2200869 . 0 2 MPa p p D c i 查标准 HG20580-HG20585-2010钢制化工容器相关标准表 A-1 知， 钢板厚度负偏差为 0.25mm。 查表 2-3 取：钢材的腐蚀裕量取， 2=2 C 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 5 则筒体的设计厚度：18 . 7 218 . 5 2 c n 圆整后，取名义厚度8 n 筒体的有效厚度65 . 5 235 . 0 8 21 cc 3.1.2 封头壁厚的设计封头壁厚的设计 查标准 JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表 1，得公称直径 ，选用标准椭圆形封头,型号代号为 EHA，其形状系数 K=1 根据 2200D DiN GB150.3-2010 中椭圆形封头计算中式 5-1 计算： 18. 5 869 . 0 1850 . 12 2200869 . 0 2 MPa p p D c i 同上，取 ， 则，封头的设计厚度 2 2Cmm 1 0.35C 18 . 7 218 . 5 2 c n 圆整后，名义厚度，有效厚度8 n 65 . 5 235 . 0 8 21 cc 3.2 筒体和封头的结构设计筒体和封头的结构设计 3.2.13.2.1 封头的结构尺寸封头的结构尺寸 根据 JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中 EHA 椭圆形封头内表面积、容 积。如表 3-1 表 3-1 ：EHA 椭圆形封头内表面积、容积 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 6 由，得 i D 2 2 Hh 如下图 3.1 图 3.1 椭圆形封头简图 3.2.2 筒体的长度计算筒体的长度计算 根据 ，充装系数为 0.9。 即可求得， 计算得。 3.3 鞍座选型和结构设计鞍座选型和结构设计 3.3.1 鞍座选型鞍座选型 公称直径 DN /mm总深度 H /mm 内表面积 A/ 2 m 容积/ V封 3 m 22007408.85033.1198 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 7 该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用 Q235-A。估算鞍座的负荷： 储罐总质量 1234 mm2mmm 筒体质量： kgDL m 06.478585 . 7 803.112 . 214 . 3 1 单个封头的质量：查标准 JB/T4746-2002钢制压力容器用封头EHA 椭圆形封头质量， 可知，kg m 6 . 338 2 充液质量： kg m 1890045420 3 附件质量：人孔质量为 686kg，法兰和紧固件质量 1925.6kg，其他接管 质量总和估为 400kg，即 。 kg m 6 . 3011 4 综上所述，kgm mmmm 86.273732 4321 则有： kNmgG74.273 每个鞍座承受的重量为 。 kN87.136 由此查 JB4712.1-2007 容器支座，选取轻型，焊制为 BI,包角为 120 ，有垫板 。 的鞍座。查 JB4712.1-2007 得鞍座结构尺寸如下表 3-2： 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 8 表 3-2：鞍式支座结构尺寸 公称直径DN2200腹板 2 10 4 b 610 允许载荷Q/kN445 3 l 320 4 10 鞍座高度h250 2 b 268 垫板 e120 1 l 2040 3 b 360螺栓间距 2 l 1640 1 b 300 筋板 3 8螺孔/孔长D/l24/40 底板 1 14垫板弧长3030螺纹20 鞍座质量Kg298增加 100mm 高度，增加的质量 26kg 3.3.2 鞍座位置的确定鞍座位置的确定 因为当外伸长度 A=0.207L 时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的 弯矩绝对值相等，从而使上述两截面上保持等强度，考虑到支座截面处除弯矩 以外的其他载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒的弯矩略 小于跨距中间圆筒的弯矩，通常取尺寸 A 不超过 0.2L 值，为此中国现行标准 JB 4731钢制卧式容器规定 A0.2L=0.2（L+2h） ，A 最大不超过 0.25L.否 则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。 由标准椭圆封头由，得 i D 2 2 Hh 故 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 9 鞍座的安装位置如图 3.2 所示： 图 3.2 鞍座示意图 此外，由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度 具有局部的加强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒 截面的加强作用。 因此，JB4731 还规定当满足 A0.2L 时，最好使 A0.5R m（）,即 , n mi RR 2 ，取，综上有： (A 为封头切 线至封头焊缝间距离，L 为筒体和两封头的总长) 3.4 接管，法兰，垫片和螺栓的选择接管，法兰，垫片和螺栓的选择 3.4.1 接管和法兰接管和法兰 液化石油气储罐应设置排污口，气相平衡口，气相口，出液口，进液口，人孔， 液位计口，温度计口，压力表口，安全阀口，排空口。法兰简图如图 3.3 所示, 接管和法兰布置如图 3.4 所示： 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 10 图 3.3 法兰结构简图 图 3.4 储罐各管口示意图 查 HG/T 20592-2009钢制管法兰中 PN10 带颈对焊钢制管法兰(除人孔法兰 外)，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸、质量，法兰密封面均采用 FM 型式。 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 11 表 3-3：接管和法兰尺寸 法兰颈序号 名称 公称 直径 (DN) 钢管外 径法兰 焊端外 径 （B） 法兰 外径 (D) 螺栓 孔中 心圆 直径 K 螺栓 孔直 径(L) 螺栓孔 数量 n（个） 螺栓 Th 法 兰 厚 度 (C) N S 1 HR 法 兰 高 度 H 法兰 质量 a进气口 8089200160188M1620105 3.2 106504 b排空口 5067165125184M1618742.985452.5 c进液口 8089200160188M1620105 3.2 106504 d出液口 8089200160188M1620105 3.2 106504 e排污口 5067165125184M1618742.985452.5 f出气口 8089200160188M1620105 3.2 106504 g1- 2 液位计 口 3238140100184M1218402.364402 t温度计 口 202510575144M1218402.364401 p压力表 口 202510575144M1218402.364401 s安全阀 口 100108220180188M1620131 3.6 128524.5 m人孔6006307807253020M2728660 7.18129556 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 12 3.4.2 垫片垫片 查 HG/T 20592-20635钢制管法兰、垫片、紧固件得： 表 3-4 垫片尺寸表 符号管口名称公称直径内径 D1外径 D2 a进气口8089125 b排空口506187 c进液口8089125 d出液口8089125 e排污口5089125 f出气口8089125 k液位计口324375 t温度计口202750 p压力表口202750 s安全阀口100115149 b人孔500630675 注：1：垫片型式为石棉橡胶板。 2：填充材料为有机非石棉纤维橡胶板。 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 13 3：人孔法兰垫片厚度为 3mm，其他法兰垫片厚度为 1.5mm 3.4.3 螺栓（螺柱）的选择螺栓（螺柱）的选择 查 HG/T 20592-20635钢制管法兰、垫片、紧固件,得螺柱的长度和平垫圈 尺寸： 表 3-5 螺栓及垫片 六角头螺栓和螺柱 符号公称直径 DN 螺纹数量 N（个） 质量 （kg） 质量 （kg） a80M1686514990144 b500M242090482125450 c80M1686514990144 d20M12455647560 e20M16455647560 f100M1686514990144 k1-232M1646014185136 g50M1646014185136 h80M1686514990144 m80M1686514990144 S80M1686514990144 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 14 3.53.5 人孔的选择人孔的选择 根据 HG/T 21518-2005，选用公称压力 PN4.0MPa,公称直径 DN500mm 的水平吊盖 带颈对焊法兰人孔，密封面为凹凸面（MFM） ，接管为 20 号钢，其明细尺寸见下 表： 表 3-6 人孔尺寸表（单位：mm） 密封面型式凹凸面D890 1 b67 0 d48 公称压力10 1 D795 2 b72螺柱数量20 公称直径500 1 H380A495螺母数量40 w ds600 16 2 H237B1150.4螺柱尺寸45 3 240 M d595b72L300总质量 kg686 3.6 安全阀的设计安全阀的设计 3.6.13.6.1 安全阀最大泄放量的计算安全阀最大泄放量的计算 一般造成设备超压的原因主要有三种：一是操作故障；二是火灾三是动力故障。 根据资料，对于易燃液化气体如液化石油气，在发生火灾时，安全阀的泄放量 最大。在火灾情况下，设备吸热，液相迅速汽化，引起设备的压力升高，这种 情况下液相的汽化量即为安全阀的泄放量。泄放量决定于火灾时单位时间内传 人设备的热量和液体的气化潜热。一般情况下，液化石油气储罐不保温，储罐 安全泄放量可按式计算： q FA W r s 82, 05 1055 . 2 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 15 式中： WS液化石油气储罐的安全泄放量，kgh； q液相液化石油气的蒸发潜热，kJkg；液化石油气的汽化潜热 q=427.1(KJ/kg)( 500C) F系数 储罐在地面上，取 F=1 Ar储罐的受热面积，m2。 对椭圆形封头的卧式储罐，Ar =。以上计算 Ar 的公式中：D0 )3 . 0( 00 DlD 为储罐外径；l 为卧式储罐总长。 则 3.6.23.6.2 安全阀喷嘴面积的计算安全阀喷嘴面积的计算 液化石油气储罐安全阀起跳排放出的是气体，其喷嘴面积可按一般气体安全阀 喷嘴面积通用公式计算，安全阀的排气能力决定于安全阀的喷嘴面积。即根据 安全阀出口压力(背压)的大小不同，安全阀的排气能力应按临界条件和亚临界 条件两种状况进行计算： 临界条件下 ，亚临界条件下 。 )1/(0 ) 1 2 ( kk d kp p )1/(0 ) 1 2 ( kk d kp p 式中：安全阀的出口侧压力(绝压)，MPa； 0 p 安全阀的定压，MPa； s p 安全阀的排放压力(绝压)，MPa；取 Pd=Pc=1.92 d p 绝热系数，对于液化石油气， k 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 16 5744 . 0 ) 1 2 (15 . 1 )1/( kk k k 液化石油气储罐安全阀放空气体一般排入火炬系统或直接高空排放，其出口侧 压力(背压)P0 很小，即 P0Pd0.5744，因此安全阀的排气能力可按临界条件 计算，即： 2 7.6 10/ S d W A CKpM ZT 式中： Ws安全阀的排放能力，kg/h; K安全阀的排放系数，与安全阀的结构型式有关，应根据试验数据确定， 无参考数据时，可按下述规定选取： 对全启式安全阀， K=0607； 对带调节圈的微启式安全阀， K=0405； 对不带调节圈的微启式安全阀， K=025035； 液化石油气储罐设置的安全阀，需要有较大的排气能力，应选用全启式 安全阀，取 K=065； A安全阀的喷嘴面积，mm2； C气体的特性系数，仅与气体的绝热系数 k 有关，可按下式算： )1/()1( ) 1 2 (520 kk k kC 对于液化石油气，绝热指数 k1.15，计算得 C=332； Z安全阀进口处气体的压缩系数，液化石油气的压缩系数 Z0.7； T安全阀进口处介质的热力学温度，K；安全阀排放温度 T=323343 K。 M气体的摩尔质量，kgkmol，摩尔质量 M50 kgkmol 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 17 则安全阀的喷嘴面积为： mm W ZTMCK A s 2 22 1493 3237 . 05092 . 1 65. 03326 . 7 8 . 22108 6 . 7 1010 3.6.33.6.3 安全阀的选型安全阀的选型 查化工管路手册 ，根据介质为液化石油气及设计参数，选用型号为 A42Y- 16C 弹簧封闭全启式密封面为硬质合金，阀体为碳钢（40） ，公称压力 4.0MPa, 公称直径 DN=100 的安全阀,其尺寸参数如下表： 表 3-7 A42Y-16C 安全阀尺寸 L 1 LDb N D D 1 D 2 D 6 D 1 b 1 f 1 d 0 dHZ 1701501952210021518015512120318505888 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 18 第四章第四章 设计强度的校核设计强度的校核 4.1 水压试验应力校核水压试验应力校核 试验压力： MPaP pT 08625 . 1 869 . 0 25 . 1 25 . 1 MPa e ei T T D p 9 .149 82 8220008625 . 1 2 Ts MPa 5 .29232519 . 09 . 0 图 4.1 双鞍座卧式储罐载荷、支座反力、剪力及弯矩图 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 19 4.2 筒体轴向弯矩计算筒体轴向弯矩计算 工作时支座反力： ， kNG F 87.136 2 1 mmhH hi 55040590 圆筒中间处截面上的弯矩： mkN L A L L h LhRF M i ia 287.48 4 3 4 1 /21 4 222 1 鞍座处横截面弯矩： mkN L ALL A FA h hR M i im 064 . 9 3 4 1 2 1 1 22 2 4.3 筒体轴向应力计算及校核筒体轴向应力计算及校核 4.3.1 圆筒中间横截面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力：圆筒中间横截面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力： 最高点处： MPa ea e a c R M R p 18.74 2 2 1 1 最低点处： MPa ea e m c R M R p 62.79 2 2 1 2 4.3.2 压力及轴向弯矩引起的轴向应力压力及轴向弯矩引起的轴向应力 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 20 因鞍座平面上，即筒体被封头加强，查 JB/T 4731-2005 可得 0.5 m AR K1=1.0，K2=1.0 鞍座横截面最高处点轴向应力： MPa em e m c RK M R p 4 . 77 2 2 1 2 3 鞍座横截面最低点处轴向应力： MPa em e m c RK M R p 39.76 2 2 2 2 4 4.3.34.3.3 筒体轴向应力校核筒体轴向应力校核 根据圆筒材料查标准可得： ， MPaMPa t 18562.79,max 4321 MPaMPa t ac 14718.74,min 4321 0 cr min(0.8,)139.65 eL RBMpa 对于水压试验状态应满足下列条件： MPaMPa ac TTTT 14718.74,min 4321 4.4 筒体和封头中的切向剪应力计算与校核筒体和封头中的切向剪应力计算与校核 因，带来的加强作用，查 JB/T4731-2005 得 K3=0.880，K4=0.401，其最 m 2 R A 大剪应力位于靠近鞍座边角处： 3 3 me 0.88 176.57 10 7.092 1.012 0.02165 K F MPa R 因圆筒。 0.8,= 0.8 185=148 MPa t 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 21 故有，故切向剪应力校核合格。 7.092 = 148 MPa 4.5 封头中附加拉伸应力封头中附加拉伸应力 3 h4 m F279.45 10 K = 0.401 =5.066MPa R1.409 0.0157 e 由内压力引起的拉伸应力 （K=1.0） 6 i h KPD1.0 1.947 102.8 则封头拉伸应力校核合格。 4.6 筒体的周向应力计算与校核筒体的周向应力计算与校核 圆筒的有效宽度 ，当容器焊在支座上时，取，查 JB/4731- 2 190mmb .k1 0 2005 可得。 56 0.760,0.0130KK 4.6.1 鞍座在横截面最低点处周向应力 3 5 5 e2 1.0 0.760 176.57 10 70.628 0.01 0.190 RK F MPa b 4.6.24.6.2 鞍座角边处的周向应力鞍座角边处的周向应力 10.42 10.2968, 1.102 因为则 a L R 33 6 6 22 e2e 3176.57 103 0.013 176.57 10 57.664 424 0.01 0.192 0.01 K FF MPa b 应力校核： 武汉工程大学邮电与信息工程学院压力容器与过程设备课程设计说明书 22 5 6 70.628185 MPa 57.6641.251.25 185231.25MPa t t MPa MPa 4.7 鞍座应力计算与校核鞍座应力计算与校核 4.7.14.7.1 腹板水平应力及强度校核腹板水平应力及强度校核 由可得 K9=0.204，水平分力。 120 S9 0.204 176.5736.02FK FkNkN 计算高度，鞍座腹板厚度 s 11 min(,)min(1012,250)250 33 m HRHmm ，鞍座有效断面平均应力： oe b10mm 3 9 0 36.02 10 14.408 0.25 0.01 s s F MPa H b 4.7.2 鞍座有效断面应力校核 鞍座材料 Q235-B 的许用应力=147MPa s s 9 2 14.408 98, 3 合格。sMPaMPa 4.7.34.7.3 腹板与筋板组合截面应力计算及校核腹板与筋板组合截面应力计算及校核 圆筒中心线至基础表面距离：4H1012250 101272mvRhmm 查表知：地震强度为 8 度（0.1