60M3液氨储罐的设计 课程设计

1、 中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 范向东 学 号： 1102034231 学 院： 机械与动力工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 题 目： （60）m3液氨储罐设计 指导教师： 王福杰 、 高强 职称: 专业课老师 2014年06月16日 中北大学课程设计任务书 2013/2014 学年 第 二 学期学 院： 机械与动力工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 学 生 姓 名： 范向东 学 号： 1102034231 课程设计题目： （60）m3液氨储罐设计 起 迄 日 期： 06 月 16 日06月 27日 课程设计地点： 校内 指 导 教 师： 王福杰、高强 基层教学组织负

2、责人： 黄晋英 下达任务书日期: 2014年06月16日 设计任务书1设计目的：使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。掌握工程图纸的计算机绘图。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：原始数据设计条件表序号项 目数 值单 位备 注1名 称液氨储罐2用 途液氨储存3最高工作压力 2.032mpa由介质温度确定4工作温度-20485公称容积（vg） 60m36工作压力波动情况可

3、不考虑7装量系数(v)0.858工作介质液氨（中度危害）9使用地点太原市室外10安装与地基要求11其它要求管口表接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称adn65hg/t20592rf液氨进口管bdn20hg/t20592rf排污阀接口cdn450hg/t21518rf人 孔ddn50hg/t20592rf空气进口管edn40hg/t20592rf安全阀接管fdn20hg/t20592rf压力表接口gdn25hg/t20592rf液位计接口hdn65hg/t20592rf液氨出口管前言本设计是针对过程设备设计这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查

4、阅相关书籍完成设计。 本设计的液料为液氨，它是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛。分子式nh3，分子量17.03，相对密度0.7714g/l，熔点-77.7，沸点-33.35，自燃点651.11，蒸汽压1013.08kpa(25.7)。蒸汽与空气混合物爆炸极限为1625%（最易引燃浓度为17%）氨在20水中溶解度34%,25时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火，难以点燃而危险性极低，但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇火和燃烧或爆炸，如有油类或其它可燃物存在

5、则危险性极高。 设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。第一章 设计选材及结构2.1工艺参数的设定2.1.1存储量由要求可初步确定储罐需满足储存量 w=0.8

6、5600.56631000=28702.8设计压力根据化学化工物性数据手册查得50蒸汽压为2032.5kpa，可以判断设计的容器为储存内压压力容器，按压力容器安全技术监察规程规定，盛装液化气体无保冷设施的压力容器，其设计压力应不低于液化气50时的饱和蒸汽压力，而且查得当容器上装有安全阀时，取1.051.1倍的工作压力作为设计压力；所以 ，属于中压容器5。设计温度为50摄氏度，在-20200条件下工作属于常温容器。筒体的选材及结构根据液氨的物性选择罐体材料，碳钢对液氨有良好的耐蚀性腐蚀率在0.1/年以下，且又属于中压储罐，可以考虑20r和q345r这两种钢材。如果纯粹从技术角度看，建议选用20r

7、类的低碳钢板， q345r钢板的价格虽比20r贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，q345r钢板为比较经济。所以在此选择q345r钢板作为制造筒体和封头材料。钢板标准号为gb6654-1996。筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能力较好，这类容器应用最广。封头的结构及选材封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与

8、厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。它吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。封头取与筒体相同材料。3设计计算3.1筒体尺寸的计算 取l/dn=4 算出=2673查标准并圆整取dn=2700mm，查标准jb/t4746-2002钢制压力容器用封头中表b.1 eha椭圆形封头内表面积、容积，如下表1表1：eha椭圆形封头内表面积、容积公称直径dn /mm总深度h /mm内表面积a/容积/27007158.24152.8055 得出l=9504mm取l=9600mm 满足要求。查 压力容器材料使用手册-碳钢及

9、合金钢得q345r的密度为7.85t/m3，熔点为1430，许用应力列于下表：表3.2 q345r的许用应力钢号板厚/在下列温度（）下的许用应力/ mpa20100150200250300q345r6161891891891831671531636185185183170157143366018118117316014713360100181181167150137123圆筒的计算压力为2.13 mpa,容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，取焊接接头系数为1.00,全部无损探伤。取许用应力为185mpa。液柱静压力gh=0.56289.82700

10、=0.01mpa而gh2.12=0.5% 1000时至少设一个人孔，压力容器上的开孔最好是圆形的，人孔公称直径最小尺寸为400。综合考虑选择回转盖带颈对焊法兰人孔（hg/t21518-2005）, 50012公称压力pn2.5、公称直径dn500。其尺寸下表表4.1 人孔标准尺寸表密封面型式凹凸面mfmd7304648公称压力pn mpa466057螺柱数量20公称直径dn500280a435螺母数量40128b400螺柱尺寸d506b44l300总质量kg302图2人孔结构图4.2 开孔补强的计算开孔补强结构：压力容器开孔补强常用的形式可分为补强圈补强、厚壁管补强、整体锻件补强三种。补强圈补

11、强是使用最为广泛的结构形式，它具有结构简单、制造方便、原材料易解决、安全、可靠等优点。在一般用途、条件不苛刻的条件下，可采用补强圈补强形式。但必须满足规定的条件。压力容器开孔补强的计算方法有多种，为了计算方便，采用等面积补强法，即壳体截面因开孔被削弱的承载面积，必须由补强材料予以等面积的补偿。当补强材料与被削弱壳体的材料相同时，则补强面积等于削弱的面积。补强材料采用q345r。根据gb150中8.3，当设计压力小于或等于2.5mpa时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于89mm时，接管厚度满足表4.2要求时，不另行补强。表4.2 不另外补强的接管最小

12、厚度接管公称外径2532384548 57657689最小厚度3.5 4.05.06.04.2.1 补强设计方法判别按hg/t2158-2005，选用回转盖带颈对焊法兰人孔。开孔直径，在筒体上开孔，可用等面积进行开孔补强计算。内压容器开孔后所需的补强面积 式中 开孔直径：2强度削弱系数：1接管有效厚度： 4.2.2 有效补强范围壳体开孔后，在有效补强范围内，可作为补强的截面积（包括来自壳体、接管、焊缝金属、补强元件）根据gb/150式8-7得有效宽度：b=max有效高度：根据gb/150式8-8，（实际外伸高度）故=max（实际内伸高度）4.2.3. 有效补强面积有效补强宽度b=2d筒体的有效

13、厚度 筒体上多余金属面积： =504.5（16.2-16.02）=227.025 人孔接管上多余金属面积： 接管计算厚度：所以焊缝金属截面积：按照gb985-80中角焊缝角尺寸的选择规定当材料厚度为1216mm时焊脚取6mm所以则有效补强面积： 比较的 满足以下条件的可选用补强圈补强：刚材的标准常温抗拉强度mpa；补强圈厚度应小于或等于壳体壁厚的1.5倍；壳体名义厚度；设计压力；设计温度。可知本设计满足要求，则采用补强圈补强。所需另行补强的面积为：4.2.4补强圈的设计为检验焊缝的紧密型，补强圈上钻m10的螺孔一个，以通入压缩空气检验焊缝质量。按照根据焊接接头分类，接管、人孔等与壳体连接的接头

14、，补强圈与壳体连接的接头取d类焊缝。根据补强圈焊缝要求，并查得结构图为带补强圈焊缝t型接头，补强圈坡口取d型（查化工容器及设备简明设计手册）。查标准jb/t4736-2002得补强圈外径内径则取524。计算补强圈厚度： 查标准补强圈厚度取14，由jb/t4736-2002查得补强圈质量为36.3kg。4.3 接管及附件的选择4.3.1接管选择：容器接管一般应采用无缝钢管，所以本设计筒体上接管材料均选择无缝钢管20（gb9948）。查过程设备设计知当壳体上的开孔满足下述全部要求时，可不另行补强。设计压力小于或等于2.5mpa。两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍。接管公称外径小于或等于

15、89。接管最小壁厚满足以下要求下表为不需另补强的尺寸要求 接管公称外径2532384548 57657689最小厚度3.5 4.05.06.0根据化工工艺设计手册查得在压力在1.0到2.0mpa时液氨流速约为2m/s，本设计要求流量约为3l/s根据初步确定进出料管直径d=47mm。根据要求查标准，液氨进出口接管取d7614公称直径为65mmm的接管，空气进出管选用d5712公称直径为50mm的无缝钢管，排污管用20（gb9948）无缝钢管尺寸d256热轧。排污管一端焊接在筒体下方，另一端用螺纹帽密封，制造便宜，操作方便。表4.3接管尺寸表序号接管名称公称直径dn(mm)ds材料a液氨进出口管6

16、5761420（gb9948）b空气进出口管50571220（gb99948）c液位计接管2532820(gb9948)d压力表接管2025620(gb9948)e人孔接管4504801216mn（hg/t21518-2005）g排污管2025620(gb9948)f安全阀接管40451020(gb9948)可见以上所选接管都满足不需另行补强的要求。4.3.2管法兰及螺栓的选择：由设计压力2.13mpa查hg20592-20635-97中pn2.5mpa板式平焊钢制管法兰（pl）知板式平焊钢制管法兰的密封面形式有突面（rf）和全平面（ff）。rf形式适用公称压力范围为0.252.5mpa而ff

17、形式适用公称压力范围为0.251.6mpa,本设计压力为2.13mpa故采用板式平焊钢制管法兰（rf）形式。钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。根据设计要求选定法兰后，则会得到与螺栓配套的螺栓。查hg20592-20635-97钢制管法兰中pn2.5板式平焊法兰选择以接管公称直径一致的钢制管法兰，得各法兰的尺寸和质量，详细尺寸将见表4.4表4.4法兰尺寸公称直径dn（mm）接管外径法兰外径法兰厚度法兰内径破

18、口宽度密封面形式螺栓孔直径螺栓数法兰质量202510516264rf1440.94253211516335rf 1441.12404515018465rf1842.12505716520595rf1842.77657618522786rf1883.464504806705048512mfm 362057.6 表4.4法兰材料选用16mnr图3 法兰简图 4.3.3压力表的选择仪表类型的选用必须满足工艺生产的要求。例如是否需要远传、自动记录或报警；被侧介质的性质（如被测介质的温度高低、粘度大小、腐蚀性、脏污程度、是否易燃易爆等）是否对仪表提出特殊要求，现场环境条件（如湿度、温度、磁场强度、振动等

19、）对仪表类型的要求等。因此根据工艺要求正确地选用仪表类型是保证仪表正常工作及安全生产的重要前提。化工行业所用的压力表有多种型号，根据液氨的性质查化工工艺设计手册常用的压力表型号为ya-100,管螺纹m201.5,压力表一端与带有相应螺纹的接管一端旋合，接管另一端焊接在筒体适合的位置。4.34.螺栓（螺柱）的选择根据要求法兰处用螺栓做紧固件，螺栓有多种材料和多种结构，选择时应考虑到设计的适用性和安全性。查hg/t 20613-2009 钢制管法兰用紧固件中表5.0.7-9和附录中表a.0.1,得螺柱的长度和平垫圈尺寸：表6 螺栓紧固件用平垫圈 mm公称直径螺纹螺柱长ha65m167017303b

20、50m167017303c450m2413025444d25m125013242.5e40m166517303f20m125013242.54.3.5垫片的选择法兰密封常用垫片，垫片有金属垫片、非金属垫片，合成垫片等多种，考虑经济性当非金属垫片能满足要求时首先使用非金属垫片。由本设计压力和温度要求查化工工艺设计手册hg20606选用石棉橡胶垫片，其使用范围pn4.0 mpa,t290,密封形式为rf（突面）。其尺寸如表4.5表4.5 垫片尺寸表符号法兰公称直径mm垫片内径d1垫片外径d2密封形式垫片材料垫片厚度mma202558rf石棉橡胶1.5b253268rf石棉橡胶1.5c404588r

21、f石棉橡胶1.5d5057102rf石棉橡胶1.5e6576122rf石棉橡胶1.5f450478555rf石棉橡胶3 图4 垫片结构图4.3.6安全阀的选择查化工工艺设计手册知液氨常用安全阀有a21h-40其公称直径是15mm到25mm公称压力为1.6-4.0mpa使用温度t200和a41h-40其公称直径为32mm到48mm公称压力为1.3到4.0mpa,使用温度t300。根据本设计要求选用公称直径为40mm的弹簧封闭微启式安全阀，材料为不锈钢。 图6安全阀结构4.3.8液面计的设计液面计的种类很多，常用的有玻璃板液面计和玻璃板液面计。它们都是外购的标准件，只需要选用。玻璃板液面计有三种：

22、透光式玻璃板液面计、反射式玻璃板液面计、视镜式玻璃板液面计。根据设计要求选用查标准hg21589.-1995选用透光式玻璃板液面计，型号t；利用连通器原理，通过液面计的玻璃板视窗可以观察容器内部液面位置的变动情况。结构形式：保温型w,钢板16mn. 图5磁性液面计 4.4 鞍座的选择鞍座结构和材料的选取卧式容器的支座有三种形式：鞍座、圈座、和支腿，常见的卧式容器和大型卧式储罐、换热器等多采用鞍座，它是应用得最为广泛的一种卧式容器支座。置于支座上的卧式容器，其情况和梁相似，有材料力学分析可知，梁弯曲产生的应力与支点的数目和位置有关。当尺寸和载荷一定时多支点在梁内产生的应力较小，因此支座数目似乎应

23、该多些好。但对于大型卧式容器而言，当采用多支座时，如果各支座的水平高度有差异或地基沉陷不均匀，或壳体不直不圆等微小差异以及容器不同部位受力挠曲的相对变形不同，是支座反力难以为个支点平均分摊，导致课题应力增大，因而体现不出多制作的优点，故一般情况采用双支座。此外，卧式容器由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩，因此容器两端的支座不能都固定在基础上，必须有一端能在基础上滑动，以避免产生过大的附加应力。通常的做法是将一个支座上的地脚螺栓孔做成长圆形，并且螺母不上紧，使其成为活动支座，而另一支座仍为固定支座。所以本设计就采用这种支座结构。根据设备的公称直径和容器的重量参照鞍座标准jb/t4712-19

24、92选取鞍座结构及尺寸。鞍座的材料（除加强垫板除外）为q235-a，加强垫板的材料应与设备壳体材料相同为16mnr。4.4.2鞍座位置的确定双鞍座卧式容器的受力状态可简化为受均布载荷的外伸梁，由材料力学知，当外伸长度a=0.207l时，跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，所以一般近似取,其中l取两封头切线间距离，a为鞍座中心线至封头切线间距离。a0.2l=0.29600+402)=1936当鞍座邻近封头时，则封头对支座处筒体有加强刚性的作用。为了充分利用这一加强效应，在满足下应尽量使.a0.5综合以上取a=680mm则两鞍座间距s=(l+2h)-2a=8240mm,鞍座位置及结构如下图

25、所示。图5鞍座位置及结构4.4.3鞍座载荷计算筒体的质量：查得圆筒体材料16mn密度=7850/m,筒体长度加上封头的直边长度为6.05m,则=3.141.8(6+0.05) 0.0167850=4294.8封头的质量:根据封头的名义厚度查得2:1标准椭圆形封头理论质量为453.6。故=453.62=907.2kg水压试验时水的质量：由常用压力容器手册查得公称直径1800mm厚16mm的标准椭圆封头的容积为0.827,则容器容积为： 水重 =16.911000=16914.4。附件的质量：人孔重245kg,人孔补强重29.6kg,进出料管约100kg,液面计、安全阀、排污阀等附件总质量约为12

26、0kg.故=500kg所以设备总质量为62876.5kg.即g=9.8mg211.77kn1,3,5.每个鞍座所受支座反力f=106.44kn鞍座尺寸标准查jb/t4712.1-4712.4-2007选公称直径dn=1800mm轻型(a),120包角、焊制、带垫板，高度为250mm的鞍座，允许载荷q295kn106.44kn。由公称直径查压力容器与化工设备实用手册得具体尺寸如下表：公称直径dn2700腹板10垫板390允许载荷q/kn295筋板2958鞍座高度h250268e80底板2040360螺栓间距11203008螺孔/孔长/螺纹d/l24/40m2014垫板弧长3260鞍座质量kg32

27、4表4.6 鞍座标准尺寸表5容器焊缝标准压力容器焊接结构设计要求焊缝分散原则；避免焊缝多条相交原则；对称质心布置原则；避开应力复杂区或应力峰值去原则；对接钢板的等厚连接原则；接头设计的开敞性原则；焊接坡口的设计原则（焊缝填充金属尽量少；避免产生缺陷；焊缝坡口对称；有利于焊接防护；焊工操作方便；复合钢板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率）。筒体与椭圆封头的焊接接头压力容器受压部分的焊接接头分为a、b、c、d四类，查得封头与圆筒连接的环向接头采用a类焊缝。焊接方法：采用手工电弧焊，其原理是利用电弧热量融化焊条和母材，由融化的金属结晶凝固而形成接缝，焊接材料为碳钢、低合金钢、不锈钢，应用范围广

28、，适用短小焊缝及全位置施焊，可适用在静止、冲击和振动载荷下工作的坚固密实的焊缝焊接，这种方法灵活方便，适应性强，设备简单，维修方便，生产率低，劳动强度高。封头与圆筒等厚采用对接焊接。平行长度任取。坡口形式为y型坡口。根据16mnr的抗拉强度=490mpa和屈服点=325mpa选择e50系列（强度要求：490mpa；400mpa）的焊条，型号为e5014.该型号的焊条是铁粉钛型药皮（药皮成分：氧化钛30%，加铁粉），适用于全位置焊接，熔敷效率较高，其结构如下图y型坡口筒体和封头的焊接：=620 =6070 b=02 p=2 3管法兰与接管的焊接接头管法兰与接管焊接接头形式和尺寸参照标准hg206

29、05-97,根据公称通经选择相应的坡口宽度结构如附图中为几种常用的管法兰与结接管焊接形式的局部放大图。 接管与壳体的焊接接头本设计除人孔接管带补强圈外其它接管都是不带补强圈的插入式接管，接管插入壳体，接管与壳体间的焊接有全焊透和部分焊头两种，它们的焊接接头均属t形或角接接头。选择hg20583-1998标准中代号为g2的接头形式，基本尺寸为；，且，它适用于，因为所选接管的厚度都为壳体厚度的一半，壳体的厚度为24mm，所以符合要求。选择全焊透工艺，可用于交变载荷，低温及有较大温度梯度工况。如附图中的局部放大图所示4,5。 图3-12带补强圈焊接接头结构=50+5302 b=2+0.5,51,t

30、,=8) k0.76各附件接管的布局为了便于操作及考虑到开孔的安全性要求，本设计中将安全阀接管、进料接管、压力表接管、人孔接管、放空口接管成直线依次布局在筒体上方，其中安全阀、压力表、进料管以及左右接管和筒体左右直边间的距离均为800mm，人孔接管与放空管间距离为1000mm,压力表与人孔接管间距离为1800mm。排污口接管和出料管布置在筒体下方，排污口接管在左封头与左支座之间，距左封头直边200mm处，出料管在右封头直边与右支座之间距右封头直边250mm处。进料管内伸长度为1650mm，排污管和出料管内伸长度为0，其余的接管内伸长度均为10mm,其中排污管和出料管外伸长度为150mm，人孔接

31、管外伸长度为250mm，液面计外伸长度300mm,其余接管外伸长度均为200mm,具体布局见装配图。7.校核计算（用sw6软件）钢制卧式容器计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计 算 条 件 简 图设计压力 p2.13mpa设计温度 t50筒体材料名称q345r封头材料名称q345r封头型式椭圆形筒体外直径 do2644mm筒体长度 l9600mm筒体名义厚度 dn18mm支座垫板名义厚度 drn10mm筒体厚度附加量 c2.3mm腐蚀裕量 c12mm筒体焊接接头系数 f1封头名义厚度 dhn18mm封头厚度附加量 ch2.3mm鞍座材料名称q345鞍座宽度 b300mm鞍座包角 120支

32、座形心至封头切线距离 a720mm鞍座高度 h250mm地震烈度 低于七度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 2.13mpa设计温度 t 50.00 c外径 do 2644.00mm材料 q345r ( 板材 )试验温度许用应力 s 185.00mpa设计温度许用应力 st 185.00mpa试验温度下屈服点 ss 325.00mpa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 = = 15.13mm有效厚度 de =dn - c1- c

33、2= 15.70mm名义厚度 dn = 18.00mm重量 11190.38kg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 = 2.7000 (或由用户输入)mpa压力试验允许通过的应力水平 stst 0.90 ss = 292.50mpa试验压力下圆筒的应力 st = = 226.00 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= = 2.21017mpa设计温度下计算应力 st = = 178.29mpastf 185.00mpa校核条件stf st结论 合格左封头计算计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准g

34、b 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 pc 2.13mpa设计温度 t 50.00 c外径 do 2700.00mm曲面深度 ho 715.00mm材料 q345r (板材)设计温度许用应力 st 185.00mpa试验温度许用应力 s 185.00mpa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 = 1.25pc= 2.7000 (或由用户输入)mpa压力试验允许通过的应力stst 0.90 ss = 292.50mpa试验压力下封头的应力st = = 216.84mpa校核条件

35、st st校核结果合格厚度及重量计算形状系数 k = = 0.9420计算厚度 dh = = 14.53mm有效厚度 deh =dn - c1- c2= 15.70mm最小厚度 dmin = 4.00mm名义厚度 dnh = 18.00mm结论 满足最小厚度要求重量 1140.15 kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 2.30359mpa结论 合格右封头计算计算单位 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 2.13mpa设计温度 t 50.00 c外径 do 2700.00mm曲面深度 ho 715.00mm材

36、料 q345r (板材)设计温度许用应力 st 185.00mpa试验温度许用应力 s 185.00mpa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 = 1.25pc= 2.7000 (或由用户输入)mpa压力试验允许通过的应力stst 0.90 ss = 292.50mpa试验压力下封头的应力st = = 216.84mpa校核条件st st校核结果合格厚度及重量计算形状系数 k = = 0.9420计算厚度 dh = = 14.53mm有效厚度 deh =dn - c1- c2= 15.70mm

37、最小厚度 dmin = 4.00mm名义厚度 dnh = 18.00mm结论 满足最小厚度要求重量 1140.15 kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 2.30359mpa结论 合格带集中载荷卧式容器（双鞍座）设计单位中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 条 件简 图 计算压力 pc2.13mpa 设计温度 t50 圆筒材料q345r鞍座材料q345 圆筒材料常温下许用应力 s185mpa 圆筒材料设计温度下许用应力st185mpa 鞍座材料设计温度下的许用应力ssa170mpa圆筒常温屈服点 ss 325mpa操作时物料密度 go 562.8kg/m3试验介质密度 gt1000

38、kg/m3 圆筒内直径 d i2644mm 圆筒名义厚度 d n 18mm 圆筒厚度附加量 c2.3mm 圆筒焊缝系数 f 1 封头名义厚度 d hn18mm 封头厚度附加量 c h2.3mm 鞍座垫板名义厚度 d rn10mm两封头切线间距离 l9680mm 封头曲面高度 hi 715mm 鞍座宽度 b300mm 鞍座包角 120 鞍座形心至封头切线距离 a720mm 试验压力 pt2.7mpa 鞍座垫板有效厚度 d re10mm 鞍座高度 h250mm附属设备中心与i鞍座距离 a0mm附属设备中心与ii鞍座距离 b8240mm腹板与筋板组合截面积 asa0mm2 腹板与筋板组合截面断面系数

39、 zr0mm3 地震烈度 7度地震力作用点尺寸 h 0mm圆筒平均半径 ra 1331mm 物料充装系数 fo 0.85一个鞍座上地脚螺栓个数2地脚螺栓公称直径14mm地脚螺栓根径11.835mm鞍座轴线两侧的螺栓间距0mm地脚螺栓材料q235-a支座反力计算（均布载荷引起）圆筒质量m1m1 = (di+n)lngs = 11438.7封头质量m2m2=1085.39附件质量（不含附属设备）m3= 500封头容积vnvn = 2.41949e+09 mm3容器容积v = di2l/4+2vh = 5.79871e+10 mm3容器内充液质量操作m4 =v00 = 27739.9 kg液压（或气

40、压）试验m4 = vt = 57987.1 kg隔热层质量m5m5= 0 kg 总质量操作时mm = m1+2m2+m3+m4+m5 = 41849.3 kg压力试验m m =m1+2m2+m3+m4+m5 = 72096.6 kg均布载荷操作时qq =mg / (l+ 4hi / 3) = 38.6168 n/mm压力试验qq = mg / (l+4hi / 3) = 66.5277 n/mm均布载荷引起支座反力操作时f f= mg / 2 = 205313 n压力试验ff = mg / 2 = 353706 n附属设备引起径向载荷及外力矩计算结构尺寸l8240l1 0h 250a 0b82

41、40ri 1322dn 18d1 0s10h 0e 4120径向载荷附属设备：圆筒及封头质量m1a+ m2a = 0 kg附属设备：内件、附件、保温m3a+ m5a= 0 kg充液质量操作时m4a= 0 kg压力试验m4a= 0 kg附属设备质量操作时0 kg压力试验 0 kg附属设备重力操作时w =mag =0 nw=max(w, w)= 0 n压力试验w=mag = 0 n无地震载荷作用工况支座反力（集中载荷引起）重力w引起操作0 n= 0 n水压试验 = 0 n= 0 n剪力、支座反力合成支座反力组合(n)操作205313205313水压试验353706353706支座处最大剪力= 12

42、5701 n= 125701 n均布、集中载荷引起力矩的组合均布载荷引起弯矩集中载荷作用点k处操作-1.10952e+07 nmm压力试验-1.91145e+07 nmm支座处操作 -1.10952e+07 nmm压力试验 -1.91145e+07 nmm集中载荷引起的轴向弯矩径向力在k点引起的轴向弯矩操作 0 nmm压力试验 0 nmm弯矩组合在集中载荷作用点k处操作 -1.10952e+07 nmm压力试验 -1.91145e+07 nmm筒体轴向应力计算集中载荷作用点k处筒体开孔内径d1 = 0 mm, 筒体内径di= 2644 mmsinb = di / di = 0, b = 0,

43、查图a-3得: k10= 1; k11= 1筒体最高点操作 0.126979 mpa压力试验pt=0时， 0.218754 mpa筒体最低点操作 90.1606 mpa压力试验 114.23 mpa筒体轴向弯矩的极值点处 4120，如满足：0x1a，则= nmm否则，计算4120，如满足：0x2b，则= 3.16423e+08 nmm否则，。以q、fio、fiio代入以上各式计算x1t = 4120 mmt = nmmx2t = 4120 mmt = 5.45123e+08 nmm筒体轴向弯矩的极值点处当mm = 0时，不必计算s1 , s2 ；当mmt = 0时，不必计算st1 , st2。最高点操作 -3.62312 mpa压力试验pr=0时， -6.23862 mpa最低点操作 93.9107 mpa压力试验 120.691 mpa在支座中心截面最高点a = 720,ra /2 = 665.5,包角q = 120由表6-1得:k1= 0.106611，k2= 0.192348操作 91.