液氯储罐设计

1、太原科技大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名：帕克陈学 号：学 院：化学与生物工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 题 目：（20）M3液氯储罐设计指导教师： 职称:2012年12月12日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：设计目的1) 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。2) 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。3) 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。4) 掌握工程图纸的绘图。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）：1 原始数据设计

2、条件表序号项目数值单位备注1名称液氯储罐2用途液氯存储3最高工作压力1.2MPa由介质温度确定4工作温度-20455公称容积（）20m36装量系数0.97工作介质液氯8使用地点太原市（室外）管口表符号ITEM公称尺寸N.SIZE公称压力PN连接标准CONNECT.STD法兰型式TYPE密封面形式FACING用途或名称SERVICE设备中心线至法栏面距离/mmh202.5HG20592WNFM液位计接口见图d502.5HG20592WNFM液氯进口管1198a502.5HG20592WNFM液氯出口管1198e502.5HG20592WNFM空气进口管1198b502.5HG20592WNFM空

3、气出口管1198g502.5HG20592WNFM安全阀接口1198c252.5HG20592WNFM压力表接口1198f4502.5人孔i502.5HG20592WNFM排污管11982设计内容1）设备工艺、结构设计；2）设备强度计算与校核；3）技术条件编制；4）绘制设备总装配图；5）编制设计说明书。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：1）设计说明书：主要内容包括：封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等；2）总装配图设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理

4、，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸采用手绘绘制。4主要参考文献：1. 中国石化集团上海工程有限公司，化工工艺设计手册，化工工业出版社，20092. GB 150-1998，钢制压力容器，国家技术监督局，19983. JB/T 4336-2002、JB/T 4746-2002，补强圈钢制压力容器用封头，国家经济贸易委员会，20034. JB/T 4731-2005，钢制卧式容器，国家发展和改革委员会，20035.6. 国家医药管理局上海医药设计院 编，化工工艺设计手册，化学工业出版社，19897. JB/T 47004704-2000，压力容器法兰，国家机械

5、工业局、国家石油和化学工业局，20008. JB/T 4712.14712.4-2007，容器支座，国家发展和改革委员会，20089. JB 4708-2000 JB/T 4709-2000 JB 4744-2000，钢制压力容器焊接工艺评定 钢制压力容器焊接规程 钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验，国家机械工业局，国家石油和化学工业局，200010. 郑津洋等编，过程设备设计（第二版），化学工业出版社，2005.75设计成果形式及要求：1）完成课程设计说明书一份； 2）草图一张（A1图纸一张）3）总装配图一张 (A1图纸一张)； 6工作计划及进度：2012年12月10日：布置任务、查阅资

6、料并确定设计方法和步骤12月12日12月20日：机械设计计算（强度计算与校核）及技术条件编制12月17日12月22日：设计图纸绘制（草图和装配图）12月21日12月25日：撰写设计说明书12月28日：答辩及成绩评定系主任审查意见：签字：年月日目录课程设计任务书I目录IV一设备总体尺寸的确定- 1 -1.1.储罐筒公称直径，筒体长度以及椭圆封头结构型式尺寸的确定- 1 -选用标准椭圆形- 1 -确定EHA椭圆形封头内表面积及容积- 1 -筒体长度确定- 2 -1.3.压力容器类型选择- 2 -参数确定- 2 -1.3材料的选择- 3 -1.3.1.初步选择- 3 -壳体的材料选择，受压壳体的厚度

7、设计及其校核- 3 -水压试验- 3 -1.4.储罐的存储量- 4 -二、结构设计- 5 -2.1.人孔其法兰设计- 5 -人孔结构设计- 5 -人孔的补强计算- 6 -2.2开孔接管位置设计- 7 -2.3接管法兰设计- 9 -2.4.垫片的选择- 10 -2.5.连接件的选择- 10 -2.6.鞍座设计- 11 -鞍座尺寸设计- 11 -鞍座位置的确定：- 12 -2.7.其他部件的设计- 13 -安全阀的选择- 13 -压力表的选择- 13 -液面计的选择- 13 -2.8.总体设计- 14 -2.9.焊接接头设计- 14 -三强度校核- 15 -四感想- 34 -参考文献- 35 -一

8、设备总体尺寸的确定1.1.储罐筒公称直径，筒体长度以及椭圆封头结构型式尺寸的确定选用标准椭圆形的分子量 70.91 ，是黄绿色有刺激性气味的气体。稳定性：稳定； 危险标记：6(有毒气体)； 在工业上，液氯是一种很有用的化学物质。氯可用于造纸、纺织工业的漂白；用作水和废水的消毒、杀菌剂；且可用于制造无机、有机氯化物，如：金属氯化物、氯溶剂、染料中间体、杀虫剂、合成橡胶、塑料等。但由于液氯属高毒性，是一种强烈的刺激性气体。它对人体、环境都有很强的危害，因此液氯的存储、运输都是一个值得深思的问题。 设计储存设备，首先必须满足各种给定的工艺要求，考虑存储介质的性质、容量、钢材的耗费量等等。而且液化气体

9、必须考虑它的膨胀性和压缩性，液化气体的体积会因温度的改变而变化，所以必须严格控制储罐的充装量（指装量系数与储罐实际容积和设计温度下介质的饱和液体密度的乘积）。目前我国普遍采用常温压力贮罐一般有两种形式：球形贮罐和圆筒形贮罐。因为圆筒形贮罐加工制造安装简单，安装费用少， 但金属耗量大占地面积大， 所以在总贮量小于500 ，单罐容积小于100 时选用卧式贮罐比较经济。确定EHA椭圆形封头内表面积及容积1）确定封头的大概直径因为：= 20，长径比为36，取设：则：，于是2）选取EHA椭圆形封头的直径将圆筒直径圆整为,得，则解得，将其圆整为。误差为：;余量适中，合适。选取的椭圆形封头为：公称直径DN/

10、mm总深度H/mm内表面积A/m2容积封头/m320005404.58731.1739表1.1椭圆封头尺寸筒体长度确定 DN2000 mm，取L6000 mm1.3.压力容器类型选择温度 -20204050饱和蒸汽压MPa0.0820.5651.0271.401饱和液密度kg/L1.5281.4061.3421.307表1.2液氯物理性质参数确定（1）设计压力温压力容器其容器内的物料温度随季节温度变化，工作压力为相应温度下的饱和蒸汽压，工作压力Pw取液氯t=50时的饱和蒸汽压（表压），查表得：液氯50时的饱和蒸汽压为1.401MPa（绝压），则Pw=1.1×（1.401-0.1）=1

11、.432MPa设计压力由于，所以此容器属于低压容器，又由于介质为高度危害，所以此类容器属于第三类容器。根据过程设备设计，在容器设计选用零部件时，应选用设计压力相近且稍高一级的公称压力，故公称压力（2）液柱静压力由某些无机物重要物理性质表查得，液氯的密度为,太原地区的重力加速度为，则根据公式，可得（3）焊接接头系数本次液氯储罐的设计采用双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头，100%无损检测，所以=1.0.1.3材料的选择.初步选择纯液氯是高危害性的介质，但其腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,有因为使用温度为 ，根据课程设计指导书中钢板的使用条件，应选用Q245R或Q345R。常用的有20R和

12、16MnR两种。如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板， 16MnR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，16MnR钢板为比较经济。所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。壳体的材料选择，受压壳体的厚度设计及其校核（1）Q245 设<16mm，s=245MPa,t=133MPa=10.58mm<16mm=+C1+C2=12.88mm向上圆整至13mm PT=1.25Pc=1.75MPa 164.43MPa 0.9s=0.9×1×245MPa=220.5MPa>164.43MPa 校验合格（2）Q345 设<

13、16mm，s=345MPa,t=170MPa=8.27mm<16mm=+C1+C2=10.57mm向上圆整至12mm=-C2-C2=9.7mm PT=1.25Pc=1.79MPa 0.9s=0.9×1×345MPa=310.5MPa>202.02MPa 校验合格（3）Q245，Q345比较 1）耗材 厚度越大，耗用量越大。Q345厚度小，省材料，重量小，但Q345价格贵，由此看来，两者均可。 2）制造，运输，安装费用 板厚小，重量少，则更经济综合上述分析，选用Q345(16MnR)更合适 水压试验液体的温度不得低于5；试验方法：试验时容器顶部应设排气口，充液时应

14、将容器内的空气排尽，试验过程中，应保持容器外表面的干燥。试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后，保压时间一般不少于30min。然后将压力降至规定试验压力的80%，并保持足够长的时间以便对所有焊接接头和连接部位进行检查。如有渗漏，修补后重新试验。查表得：16MnR：20钢：水压试验时的压力 (3.3)水压试验的应力校核：水压试验时的应力 (3.4)水压试验时的许用应力为 16MnR：20钢：故筒体满足水压试验时的强度要求1。1.4.储罐的存储量由以上数据计算储罐的存储量：可得：二、结构设计2.1.人孔其法兰设计人孔结构设计图2.1人孔结构尺寸示意本次设计压力为1.432MPa,根据化工容器及设

15、备简明设计手册JB578-64，采用回转盖带颈对焊法兰人孔。人孔采用带颈对焊法兰法兰密封面形式为凹凸面（MFM），选择公称压力为2.5MPa，查表可得：DNdw×sdDDiH1H2450480×12456660600378115bb1b2ABLd012484637517520024螺柱螺母螺柱总质量20个40个M33×2×165245表2.1人孔尺寸材料选择：零件名称筒节 法兰法兰盖 垫片公称压力MPa允许工作温度材料类别及代号16MnR16MnR16MnR缠绕式垫片2.5-2050表2.2人孔选材人孔的补强计算（1）圆筒开孔所需补强面积为圆筒计算厚度

16、D为开孔直径 d=450+22.25=454.5mm A=8.27454.5=3758.7（2）有效补强范围内的补强面积1）人孔接管人孔材料选择16MnR，在50时 2） 因为2d=2454.5=909mm3）所以需要补强。（3）补强面积（4）补强圈的厚度根据DN=450mm，选择补强圈尺寸：D=760,d=480;2.2开孔接管位置设计由化工工艺设计手册查得常用介质流速推荐值： 液氯流速为0.8m/s，压缩空气的流速为12m/s,根据该数据设计个各接管尺寸：（1）液氯进口管与法兰设计取液氯进口管与筒体环焊缝距离为500mm，入筒体的长度为1500mm。要求DN=50,取管伸出筒外长度150m

17、m。选材20钢。（2）液氯出口管与法兰设计按照无补强要求：两管口中心线间距不得小于两孔直径之和的两倍，取间距为250mm。要求DN=50,取管伸出筒外长度150mm。距筒体底部的长度为200mm。液氨出口接管的PN为2.5MPa选用的材料为20钢。（3）空气进口与空气出口设计由实际要求得：空气进口的DN为50mm,空气出口的DN为50mm空气进口与空气出口间的距离为250 mm，外伸高度为150mm，内伸高度为0；同理可取等级压力为2.5MPa，空气进口的材料选用20钢。（4）安全阀接口管设计安全阀接口管设计要求的公称通径为80mm, 接口管伸出筒体外均为150mm,取等级压力2.5MPa,选

18、用材料20钢。（5）压力表接管设计根据设计要求得：选用的公称通经为DN20mm压力表接管伸出筒体长度为158mm压力表接管的等级压力为2.5MPa选用的材料（6）液位计接口的设计根据设计要求得：选用的公称通经为DN20mm压力表接管伸出筒体长度为150mm压力表接管的等级压力为2.5MPa选用的材料（7）排污口接管设计排污管入筒体的长度为0mm。要求DN=50,取管伸出筒外长度100mm。选材20钢。（8）接管尺寸表用途公称直径DN外径壁厚伸出筒体长度伸入筒体长度理论质量液氯进口管5057×8.515015001.6液氯出口管空气进口管5057×1115001.2空气出口管

19、液位计2025×515001.2安全阀2025×1115001.2压力表2025×515801.2排污口5057×1110001.6表2.3接管尺寸符号ITEM公称尺寸N.SIZE公称压力PN连接标准CONNECT.STD法兰型式TYPE密封面形式FACING用途或名称SERVICE设备中心线至法栏面距离/mmh202.5HG20592WNFM液位计接口见图d502.5HG20592WNFM液氯进口管1198a502.5HG20592WNFM液氯出口管1198e502.5HG20592WNFM空气进口管1198b502.5HG20592WNFM空气出口管

20、1198g502.5HG20592WNFM安全阀接口1198c252.5HG20592WNFM压力表接口1198f5302.5人孔i502.5HG20592WNFM排污口1198表2.4管口表2.3接管法兰设计，查得最大允许工作压力为2.25MPa，查得20钢（50） 由HGT 20592-2009钢制法兰垫片紧固件表PN2,5带颈对焊钢制管法兰设计：（1）液氯进出口法兰设计选用带颈对焊法兰（WN），凹面密封面（），设计压力为2MPa,取公称压力2.5MPa,选材16MnR。（2）空气进出口法兰设计选用带径对焊法兰（WN），凹面密封面（），公称压力2.5MPa,选材16MnR。（3）压力表接口

21、法兰设计选用带径对焊法兰（WN），凹面密封面（），等级压力2.5MPa,选材16MnR。（4）安全阀接管法兰设计选用带径对焊法兰（WN），凹面密封面（），等级压力2.5MPa,选材16MnR。（5）液面计接管法兰设计法兰的密封面形式凹面（FM）法兰垫片采用柔性石星垫片采用16个螺栓16个垫圈，采用16MnR。各接管法兰尺寸查表HG/T 2059220635-2009得：图2.2法兰尺寸示意序号接管法兰公称直径DN焊接外径A1连接尺寸法兰厚度C法兰颈法兰高度H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ThNSH1Ra液氯出口管5057165125184M1620758.586

22、52b空气出口管5057165125184M162075118652c压力表接口202510575144M12184056440d液氯进口管5057165125184M1620758.58652e空气进口管5057165125184M162075118652g安全阀接口5057165125184M162075118652h液面计接口202510575144M12204056440i排污口5057165125表2.5接管法兰尺寸2.4.垫片的选择因为使用压力PN=2.5MP，而且工作温度不是太高，液氯的腐蚀性可以忽略，而且该密封属于静密封，所以垫片选用石棉橡胶垫片即可满足要求，查HG/T 206

23、06-1997钢制管法兰用非金属平垫片，得：图2.3 金属包覆垫片符号管口名称垫片厚度公称直径内径D1外径D2d液氯进口1.5506187g安全阀口1.5506187e空气进口1.5506187b空气出口1.5506187c压力表口1.5202750h液位计口1.5202750a液氯出口1.5506187I排污口1.5506187表2.6 凹凸面法兰用MFM型垫片尺寸表2.5.连接件的选择查HG 20613-97钢制管法兰用紧固件得螺柱的长度和平垫圈尺寸：符号公称直径螺纹螺柱长紧固件用平垫圈 mmhd50M169017303g50M169017303e50M168517303b50M16851

24、7303c20M127013242.5h20M127013242.5a50M169017303i50M168517303表2.7管法兰紧固件尺寸2.6.鞍座设计鞍座尺寸设计图2.4鞍座尺寸示意选择双鞍式支座，支座中心与焊缝的距离为500mm选材为Q235-A、F筒体的公称直径DN2000mm筒体质量： 筒体质量： 封头质量： 充液质量：由于，故取液氯的质量。 附件质量：查表得，人孔质量为265kg，其余管口质量为100kg所以，所以，每个承重为：查JB4712.1-2007得，选取轻型A，包角120.DN2000mm时：公称直径DN（mm）鞍座高度h（mm）底座（mm）腹板2筋板()11b11

25、l3b2b32000250142022012103301902608垫板（）螺栓间距鞍座质量（kg）弧长4233043010801260160表2.8鞍座尺寸鞍座位置的确定：通常取尺寸A不超过0.2L值，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,有故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，JB 4731还规定当满足A0.2L时，最好使A0.5R m（）,即，取A=

26、503mm综上有：A=500mm。鞍座标记为：JB/T 4712.1-2007,支座 A2000-F JB/T 4712.1-2007,支座 A2000-S2.7.其他部件的设计安全阀的选择1.弹簧微启封闭式高压安全阀 微启式安全阀的开启高度小于流道直径的1/4，通常为流道直径的1/40一1/20。微启式安全阀的动作过程是比例作用式的，主要用于液体场合，有时也用于排放量很小的气体场合。2.全封闭安全阀 全封闭式安全阀排气时，气体全部通过排气管排放，介质不能间外泄漏，主要用于介质为有毒。易燃气体的容器。随着使用要求的不同，有封闭式和不封闭式。封闭式即排出的介质不外泄，全部沿着规定的出口排出，一般

27、用于有毒和有腐蚀性的介质。不封闭式一般用于无毒或无腐蚀性的介质。液氯为极度危险的有毒有腐蚀性的介质，故须采用封闭式排气阀。根据公称压力PN=2.5和适用介质，选择型号为A41H-16C的安全阀。设计参数：容器外径D02024mm超压限度Pd1.827MPa容器总长L7080mm液体汽化潜热q219.81kJ/kg容器受热面积Ar48.45经计算，安全泄放量为 最小泄放面积故，安全阀直径为：，取公称直径安全阀设计如下：公称直径DN20mm适用介质液氯材质LCB适用温度-50150安全阀开启高度全启式安全阀结构形式弹簧式型号A42H-25C阀体构造封闭式表2.9安全阀尺寸压力表的选择根据压力管道技

28、术规定 PGG13-2008选择压力表型号为Y100B-25C液面计的选择此容器选用磁性液位计，由于此储罐介质温度在太原地区随四季温度的变化而变化，最低-20，最高48，密度黏度也随之变化，又根据需要满足筒体内径DN=1800，公称压力PN=2.5其他的液位计均不符合要求，所以选用此液位计。 液位计必须安装在最高液面以上液化石油气的装量系数为0.9，材质选用321号不锈钢.试差法计算可得最高液面距离筒体中心线约688mm处液位计选用的PN=2.5MPa液位计，按其常用规格安装在距离筒体中心线700mm处2.8.总体设计液氯进气管外伸度150mm，内伸高度1500mm。液氯出口管外伸高度150m

29、m，内伸高度1800mm。 安全阀外伸高度150mm，内伸高度0mm。压力表外伸高度158mm,内伸高度0mm.空气进/出口管外伸高度150mm,内伸高度0mm。人孔外伸300mm，内伸0mm。 接管与接管间距500mm，接管与封头间距300mm,与人孔间距1500mm，与焊缝距离不小于150mm,鞍座距封头切线500mm。2.9.焊接接头设计（1）壳体A，B类焊接接头的设计该容器上的A,B类接头必须采用对接焊，不允许采用搭接焊。对接焊易于焊透，质量容易保证，易于作无损检测，可获得最好的焊接接头质量。该容器上的接管与壳体以及补强圈之间的焊接一般只能采用角接和搭接。（2）壳体C，D类焊接接头的设

30、计 平盖，管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体，接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属C类焊接接头，但已规定为A，B类的焊接接头除外。接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头均属于E类焊接接头，但已规定为A，B类的除外。（3）焊接接头坡口设计容器筒体，封头与接管法兰的厚度均在=326mm的范围，为了减小焊接变形和残余应力，因此可取接头坡口形式为V形。（4）常用焊接方法与焊条的选择采用手工电弧焊，该方法设备简单，便于操作，使用于各种焊接，在压力容器制造中应用十分广泛，钢板对接，接管与筒体、封头的连接等都可以采用。考虑母材力学性能与化学材料，构件的结构与刚性

31、和经济性，该容器所用焊条使用型号如下表： 接头母材焊条型号焊条牌号16MnR+16MnRE5015(GB/T5117)J50720 +16MnRE4303(GB/T5117)422Q235-A+16MnRE4303(GB/T5117)422表2.10焊条选型容器盛放高度危害介质，要进行焊后热处理。三强度校核钢制卧式容器计算单位四川科新机电股份有限公司计算条件简图设计压力p1.432MPa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内直径Di2000mm筒体长度L6000mm筒体名义厚度dn12mm支座垫板名义厚度drn10mm筒体厚度附加量C2.3mm腐蚀裕量C

32、12mm筒体焊接接头系数F1封头名义厚度dhn12mm封头厚度附加量 Ch2.3mm鞍座材料名称16MnR鞍座宽度 b220mm鞍座包角120°支座形心至封头切线距离A540mm鞍座高度H250mm地震烈度低于7度内压圆筒校核计算单位四川科新机电股份有限公司计算条件筒体简图计算压力Pc 1.46MPa设计温度 t 50.00° C内径Di 2000.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力s 170.00MPa设计温度许用应力st 170.00MPa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

33、.00厚度及重量计算计算厚度d = = 8.61mm有效厚度de =dn - C1- C2=9.70mm名义厚度dn =12.00mm重量 3572.45Kg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 = 1.7900 (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 = = 185.43MPa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= = 1.64104MPa设计温度下计算应力st = = 150.93MPastf 170.00MPa校核条件stfs

34、t结论 合格左封头计算计算单位四川科新机电股份有限公司计算条件椭圆封头简图计算压力Pc 1.46MPa设计温度 t 50.00° C内径Di 2000.00mm曲面高度hi 500.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力st 170.00MPa试验温度许用应力s 170.00MPa钢板负偏差C1 0.30mm腐蚀裕量C2 2.00mm焊接接头系数f 1.00厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0000计算厚度d = = 8.59mm有效厚度de =dn - C1- C2=9.70mm最小厚度dmin = 3.00mm名义厚度dn =12.00mm结论满足最小厚度要求重

35、量424.34 Kg压力计算最大允许工作压力Pw= = 1.64501MPa结论合格右封头计算计算单位四川科新机电股份有限公司计算条件椭圆封头简图计算压力Pc 1.46MPa设计温度 t 50.00° C内径Di 2000.00mm曲面高度hi 500.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力st 170.00MPa试验温度许用应力s 170.00MPa钢板负偏差C1 0.30mm腐蚀裕量C2 2.00mm焊接接头系数f 1.00厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0000计算厚度d = = 8.59mm有效厚度de =dn - C1- C2=9.70mm最小厚度dmi

36、n = 3.00mm名义厚度dn =12.00mm结论满足最小厚度要求重量424.34 Kg压力计算最大允许工作压力Pw= = 1.64501MPa结论合格卧式容器（双鞍座）计算单位四川科新机电股份有限公司计算条件简图计算压力pC1.432MPa设计温度t50圆筒材料Q345R鞍座材料Q235-A.F圆筒材料常温许用应力 s170MPa圆筒材料设计温度下许用应力st170MPa圆筒材料常温屈服点ss345MPa鞍座材料许用应力 ssa140MPa工作时物料密度1307kg/m3液压试验介质密度1000kg/m3圆筒内直径Di2000mm圆筒名义厚度12mm圆筒厚度附加量2.3mm圆筒焊接接头系

37、数1封头名义厚度12mm封头厚度附加量 Ch2.3mm两封头切线间距离6080mm鞍座垫板名义厚度10mm鞍座垫板有效厚度10mm鞍座轴向宽度 b220mm鞍座包角120°鞍座底板中心至封头切线距离A540mm封头曲面高度500mm试验压力pT1.79MPa鞍座高度H250mm腹板与筋板组合截面积20080mm2腹板与筋板组合截面断面系数369095mm3地震烈度<7圆筒平均半径Ra1006mm物料充装系数0.9一个鞍座上地脚螺栓个数1地脚螺栓公称直径0mm地脚螺栓根径0mm鞍座轴线两侧的螺栓间距0mm地脚螺栓材料支座反力计算圆筒质量(两切线间)3620.2kg封头质量(曲面部

38、分)413.367kg附件质量33200.9kg封头容积(曲面部分)1.0472e+09mm3容器容积(两切线间)V = 2.11953e+10mm3容器内充液质量工作时, 24932压力试验时, = 21195.3kg耐热层质量0kg总质量工作时,62579.8压力试验时, 58843.1kg单位长度载荷91.012985.5784N/mm支座反力307017288684307017N筒体弯矩计算圆筒中间处截面上的弯矩工作时= 2.72102e+08压力试验= 2.55854e+08N·mm支座处横截面弯矩操作工况：-1.23132e+07压力试验工况：-1.1578e+07N&#

39、183;mm系数计算K1=0.106611K2=0.192348K3=1.17069K4=K5=0.760258K6=0.0161287K6=K7=K8=K9=0.203522C4=C5=筒体轴向应力计算轴向应力计算操作状态83.084878.0023MPa-8.82743-2.07676MPa水压试验状态-8.29612-1.95276MPa101.12296.343MPa应力校核许用压缩应力0.0009118根据圆筒材料查GB150图6-36-10 B = 119.849MPa119.849119.849MPa< 170 合格|,| <119.849合格|,| < 119

40、.849合格sT2 ,sT3 < 0.9ss = 310.5 合格MPa筒体和封头的切应力时(时,不适用)27.2971MPa时圆筒中：封头中：MPa应力校核封头椭圆形封头, 碟形封头, 半球形封头, MPa圆筒封头 t = 0.8 s t = 136MPa圆筒, t< t = 136 MPa 合格封头, th < t h = MPa鞍座处圆筒周向应力无加强圈圆筒圆筒的有效宽度391.401mm无垫板或垫板不起加强作用时在横截面最低点处-6.14793MPa在鞍座边角处L/Rm8时,MPaL/Rm<8时,-124.711MPa无加强圈筒体垫板起加强作用时鞍座垫板宽度；鞍

41、座垫板包角横截面最低点处的周向应力MPa鞍座边角处的周向应力L/Rm8时, MPaL/Rm<8时, MPa鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力L/Rm8时, MPaL/Rm<8时, MPa应力校核|s5| < st = 170 合格|s6 | <1.25st = 212.5 合格 |s6 | 1.25st = 212.5 MPa有加强圈圆筒加强圈参数加强圈材料, e = mm d = mm加强圈数量, n = 个组合总截面积, A0 = mm2组合截面总惯性矩, I0 = mm4设计温度下许用应力MPa加强圈位于鞍座平面上在鞍座边角处圆筒的周向应力：MPa在鞍座边角处，加强圈

42、内缘或外缘表面的周向应力：MPa有加强圈圆筒加强圈靠近鞍座横截面最低点的周向应力无垫板时，（或垫板不起加强作用）采用垫板时，（垫板起加强作用）MPa 在横截上靠近水平中心线的周向应力：MPa在横截上靠近水平中心线处，不与筒壁相接的加强圈内缘或外缘表面的周向应力：MPa加强圈靠近鞍座鞍座边角处点处的周向应力无垫板或垫板不起加强作用L/Rm8时, MPa无垫板或垫板不起加强作用L/Rm<8时, MPa采用垫板时，（垫板起加强作用）L/Rm8时, MPa采用垫板时，（垫板起加强作用）L/Rm<8时, MPa应力校核|s5| <st = 合格|s6 | <1.25st = 合格

43、|s7 | <1.25st = |s8 | <1.25stR= MPa鞍座应力计算水平分力62484.6N腹板水平应力计算高度250mm鞍座腹板厚度10mm鞍座垫板实际宽度260mm鞍座垫板有效宽度260mm腹板水平应力无垫板或垫板不起加强作用 ,24.9938垫板起加强作用, MPa应力判断s9 <ssa= 93.3333 合格MPa腹板与筋板组合截面应力由地震水平分力引起的支座强度计算圆筒中心至基础表面距离1262mm轴向力N,MPa, MPa|ssa| 1.2sbt= 地脚螺栓应力拉应力MPasbt1.2sbt =MPa剪应力MPatbt0.8×Ko×

44、;sbt = MPa温差引起的应力N-98.4706MPa|stsa| < ssa = 140 注：带#的材料数据是设计者给定的开孔补强计算计算单位四川科新机电股份有限公司接管: f、人孔480×12计算方法 : GB150-1998 等面积补强法, 单孔设计条件简图计算压力pc1.457MPa设计温度50壳体型式圆形筒体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Di2000mm壳体开孔处名义厚度n12mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力t170MPa接管实际外伸长度300mm接管实际内伸长度0mm接管材料20(GB9

45、948)接管焊接接头系数1名称及类型管材接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称Q345R凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径760mm补强圈厚度12mm接管厚度负偏差C1t1.5mm补强圈厚度负偏差C1r0.3mm接管材料许用应力t137MPa补强圈许用应力t170MPa开孔补强计算壳体计算厚度8.607mm接管计算厚度t2.438mm补强圈强度削弱系数 frr1接管材料强度削弱系数fr0.806开孔直径d463mm补强区有效宽度B926mm接管有效外伸长度h174.54mm接管有效内伸长度h20mm开孔削弱所需的补强面积A4014mm2壳体多余金属面积A1502.2mm2接管多余金属面积A2728.3mm2补强区内的焊缝面积A336mm2A1+A2+A3=1267 mm2 ，小于A，需另加补强。补强圈面积A43276mm2A-(A1+A2+A3)2747mm2结论: 补强满足要求。开孔补强计算计算单位四川科新机电股份有限公司接管: a,57×9.5计算方法 : GB150-1998 等面积补强法, 单孔设计条件简图计算压力pc1.457MPa设计温度50壳体