过程设备设计课程设计说明书

1、精选精选第一章设计参数的选择1.1设计参数形式：卧式椭圆形封头储罐材料：16MnR设计压力：0.78MPa设计温度：60 C全容积：7.5m3介质名称：硫化剂介质特性：强氧化性，毒性，不易燃第二章容器强度的计算与校核筒体与封头的厚度计算筒体厚度0.85 。由于该容器存储介质具有中毒毒性，熔点195C,0.85 。透对接接头结构，对该储罐进行局部探伤，所以取焊缝系数根据长径比L/D 2 6最为合适，取L/D 4,则L 4D。 则：V严必头V严必头；Di 4Di 2Di Di所以:3D3Di7.5Di3-Di 1301mm12DDi 1300mm 。查查钢板卷焊筒体，规定用筒体内径作为公称直径系列

2、尺寸表，圆整为一 3、, 一JBT4737-95椭圆形封头表1得在封头厚度在6mm时的V圭t=0.3208m ,总深度H 350mm，代入原式反算：7.5 1.69L 2 0.3208 L 5170mm则:0.78 1300L/Di 5.167/1.33.97在区间260.78 13003.518mmFC 2 170 0.85 0.78钢板或钢管厚度负偏差 Ci应按相应钢材标准名义厚度的规定选取。当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm,且不超过名义厚度的 6%时，可取C1=0mm 。由于GB 6654压力容器用钢板规定压力容器专用钢板厚度的厚度负偏差不大于0.25mm 板规定压力容器专用钢板厚度

3、的厚度负偏差不大于0.25mm ,因此使用该标准中钢板厚度超过5mm,可取C1=0mm 。根据腐蚀速率直接选取 C2：材料属于单面腐蚀取 C2=2mm 。则：筒体设计厚度 dC23.518 2筒体名义厚度 n= d C1+5.518封头厚度1选用标准椭圆形封头，其形状系数K 16焊接接头系数取 1.0 ,故封头计算壁厚：5.518mm0 6mmD； ，一一一21,封头米用钢板整体冲压而成,2hikR DikR Dit20.5FC2.99mm1 0.78 13002 170 1 0.5 0.78取Ch2 2mm ,则封头设计厚度 dC2 2.99 2 4.99mm同上取Ch1 0 mm,则封头名

4、义厚度hn d C1 4.99 0 4.99mm考虑常用钢板的规格和材料采购和焊接上的方便，可取封头壁厚与筒体厚度相同hn 6mm液压试验应力校核 _ .一一170试验压力PT1.25 FC -r 1.25 0.78 0.975MPa （或由用户输入）1700.90310.5MPa0.90310.5MPaPT Di e 0.97513006 2 0而 T Ti- 158.9MPa2 e26 2 0T ,液压试验应力校核合格。鞍座选型和结构确定鞍座选型卧式容器优先考虑双支座，标准鞍座材料为Q235-A F,垫片材料一般应与卧式容器圆筒材料相同。储罐总质量m m1 2m2 m3 m422mi 筒体

5、质 m：rmi L Di 2 nDi47.85 103 5.17 1.3122 1.324999.09kgm2-单个封头质量：查表得m2 89.15kgm3 充气质量：水 气，水压试验充满水，故取 水3则 m3 V 7.5 107500kgm4-附件质量：估计人孔质量150Kg，其他接管总和为 300kg, m4450kg综上所述，m 999.09 2 89.15 7500 450 9127.39kgG mg 9127.39 9.81 89539.70N则每个鞍座承受约 44769.85N的重力由此据表JB/T4712.1-2007表2得相应参数:径DNQkN高度h底板腹板筋板13001552

6、0011bi12l3b2b339401701082151402006垫板配置鞍座质里100mm 量kg弧长b44e间距1274915203508707802.2.2鞍座位置根据根据JB/T4712-2005中规定：应尽量使支座中心到封头切线的距离A 0.5Ra ( Ra为圆筒的平均半径，Ra R -n), 当无法满足 A 0.5Q时，A值不宜大于0.2L。 2已知：L 5170mm,查 JBT4737-95 知 h 25mm当 A 0.2L 时，A 0.2 5170 1034当 A 0.5Ra 时，A 0.5(R -) 326.5mm2取 A 326.5mm,圆整为 A 325mm增加100m

7、m高度增加的质量为 9Kg。封头、法兰、接管的选型和结构尺寸拟定封头Ini由前边各项数据已定，由 JB/T4737-95,选用DN1300 6 16MnR。法兰选用带颈对焊钢制管法兰，按 GB20595-2009标准，者B是FM （凹面），凹凸面安装时易于对 中，且能有效地防止垫片被挤出压紧面，使用于 PN 6.4MPa的容器法兰和管法兰。选用 尺寸见表1。符号公称直径连接尺寸标准连接面形 式钢管外径Ai法兰外径D螺栓孔中 心圆直径Kal 420PN25DN20凹面2510575ei 280PN25DN80凹面89200160d500PN25DN500:凹面530715650f,g,h, m

8、250PN25DN50凹面57165125j,k80PN25DN80凹面89200160螺栓 孑L直径L螺栓 孑L数量n螺纹Th法兰 厚度NSRH质量/kga1 4144M1218402.344010e 2188M16241053.285850d3320M30 23457811129070.7f,g,h, mi 2164M1618752.964830j,k188M16241053.285850紧固件的选用根据紧固件HG/T2059220635-2009密封面形式为凸面。垫片的选择：垫片是螺栓法兰连接的核心，决定密封性能，选用非石棉纤维橡胶，尺寸见表4。公称直径DN垫片内径D1垫片外径D2垫片厚

9、度T包边宽度b2027611.5350611071.5380891421.5350053062433材料的选择筒体、封头、人孔、鞍座为 Q345R,接管选用10号钢。计算数据P0.78MPa设计温度T60C筒体材料名称16MnR （热轧）封头材料名称16MnR （热轧）封头形式椭圆形筒体内径Di1300mm筒体长度L5170mm筒体长度L05120mm筒体名义厚度 8 n6mm筒体实际厚度8 e4mm筒体焊接接头系数。0.85封头形状系数k1封头焊接接头系数。1.00封头名义厚度 8 hn6mm封头设计厚度8 he4mm支座垫板名义厚度8 rn8mm厚度附加量C10mm腐蚀欲量C22mm鞍座材

10、料名称Q235-AF鞍座包角0120支座形心至封头切线距离A325mm鞍座图度H350mm7第三章容器及附件强度校核3.1卧式容器的应力校核3.1.1圆筒轴向弯矩鞍座支反力 F mg 44769.85N , hi H h 300mm, 2圆筒中间截面上的轴向弯矩：Mi FL4一 _222 RahiL* 2i 4h3L4AL20.6532 0.3002 1 . 一 一44769.85 5.170 5.17024 0.32414 0.35.1703 5.17040.735KN m鞍座平面上的轴向弯矩:M2FA 1Rahi22 AL 4hi3L44769.85 0.32 1/0.320.6532 0

11、.321 5.170 2 0.32 5.1704 0.301 3 5.1700.5KN m3.1.2圆筒轴向应力计算及校核3.1.2.1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:Pc Ra M12 e 3.14R： e0 0.65340.753 1032 0.004 3.14 0.6532 0.0047.609MPa最低点处:0.78 1060.78 106 0.6532 0.00471.277MPaPc RaM140.753 103_ _ _23.14 0.6532 0.0043.1.2.2鞍座平面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力由于A 0.5Ra,则圆筒在鞍座平面上被封头

12、加强，轴向应力 3位于横截面最高点，系数K1K1，K2由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-1由鞍座选用120包角轻型带垫板得:K1 1.00, K2 1.00则鞍座横截面最高点处轴向应力:Pc K1 1.00, K2 1.00则鞍座横截面最高点处轴向应力:Pc RaM22 e3.14Ki R； e0.78 106 0.6532 0.0040.5 1033.14 1 0.6532 0.00463.761MPa鞍座横截面最高点处轴向应力:Pc RaPc RaM222 e 3.14k2 Ra2 e0.0933MPa52 0.004 3.14 1 0.6532 0.0043.1.2.3圆筒轴

13、向应力校核0.094 0.094A 0.000578,根据圆筒材料查 GB150 表 6-36-10 得 B 78.7MPaR/125et.， tac min( ,B) 136.507因为 2, 3t 170MPat且 i,| 3ac 136.507MPa 故合格圆筒切向剪应力计算及校核圆筒切向应力校核A 0.5Ra带来的加强作用，由过程设备设计表5-2查得在包角为120时，0.880 44769.85 15.083MPaK3 0880, K0.880 44769.85 15.083MPa653 4筒体中最大剪应力K3F653 4Q e136MPa而 0.8 t 0.8 170136MPa故切

14、向剪应力校核合格。封头切应力校核K4FRa e0.401 44769.85653 46.873MPa由内压引起的拉伸应力:KPc DKPc Di1 0.78 1300126.75MPah 1-25 t h 1-25 170 126-75 85-75MPa 八，合格。支座封面处圆筒周向应力计算与校核鞍座处横截面的最低点处周向应力 对于有加强圈圆筒采用垫板时（垫板起加强作用）K5gF当容器焊在支座上时，取k 0.1,K5,K6 由 JB/T4731-2005 表 7-3 查得：K5 0.76,K6 0.013K5求F0.1 0.76 44769.85贝U 552.025MPae re b24 8

15、140鞍座角边处的周向应力采用垫板，（垫板起加强作用）LRa51706537.917FLRa51706537.917F4( e re也12K6FRa22L( e re)44769.8512 0.013 44769.85Z2 LT24 12 1405170(48 )6.679MPa应力校核t52.025 170MPa66.679 1.2566.679 1.25t212.5MPa故合格。鞍座应力计算与校核鞍座有效断面平均应力鞍座应承受的水平分力Fs K9F ,查 JB/T4731-2005 表 7-5 得 K9 0.204FS 0.204 44769.85 9133.0494N鞍座有效断面平均应力

16、：FsHsb05.71MPaHs 计算高度，鞍座实际高度和 R3216.67mm中较小者,此处取 Hs 200mm。b0鞍座腹板厚度，b0 8mm。鞍座有效断面应力校核tt鞍座材料Q235-AF的许用应力113MPa/2 t 9 5.71 75.333MPa ,合格。3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HVRa h 4 653 200 6 859mm查表5-5可得设计地震烈度为 7度（0.1g）时的水平地震影响系数1 0.08,则轴向力：FEV1mg 0.08 89539.7 7163.176N2筋板面积：A b2 3 140 6 840 mm2腹板面积：A2l1 20

17、2940 20 8 7360mml1940 x - 10 15 3 l310 15 6 215 224mm22Z1 x 224 3 227mm2Z2乙 l3227 215 442mm则 Asa4A1A24 840 27360 10720mm4AVc形心：b222Asa4 840140 821072023.194mmb2Vc1408 23.194 50.806mm3%A Z12Z；32 11 20121406312840 2272 442238 940 20120.90410310 mmIz6 需 Axy。23 I12012A2VC2 c 1402 6 , 684012224 50.80683

18、9 4 0 20127360 23.1940.576 108mm3腹板与筋板组合截面断面系数:maxZmaxb2112101017029401075mm10460mmZryIyZmax0.90410104601.965 1073 mmZrzIz0.576 1080.768 106 mm3max75Zrmin Zrz,Zry 0.768 106mm3取鞍座底板与基础间（水泥）静摩擦系数0.4,FFevHFevHvsa_ _ _Asa2ZrAsaL 2A44769.857163.1767163.176 86110720107202 0.768 106 10720 5170 325 22.6MPas

19、a1.2t 1.2113 135.6MPa,合格。第四章开孔补强设计GB150规定，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空直径之和的两倍，且接管公称直径外径不大于89mm时，接管厚度满足要求即可不另行补强。故本设计只有DN 500mm的人孔需要补强。4.1补强计算方法判别按HG/T21518-2005选用回旋盖带颈对焊法兰人孔,开孔直径 d di 2c2 500 2 2 504mmDi21300Di213002650mm采用等面积法进行开孔补强计算。封头和筒体计算厚度均取 4mm。接管材料选用10号刚，其中许用应力108MPa接管有效厚度etnt接管材料选用10号刚，其中许用应力108MPa接管有效厚度etntC1C26 0 2 4mmfr强度削弱系数1081700.635则开孔所需补强面积为:Ad 21 fret1504 4 2 4 4 1 0.635 22027.68 mm有效强度范围有效宽度B的确定B12d 2 504 1008mmB2 d 2 n 2 nt 504 2 6 2 6 528mmB max B1,B21008mm有效高度的确定外侧有效高度%的确定h1、d nt 504 6 55mmh1实际外伸