过程装备课程设计

目录

1设计任务书............................................................2

2符号阐明..............................................................4

3设计计算..............................................................6

3.1筒体计算........................................................6

3.1.1筒体材料选择...............................................6

3.L2设计压力...................................................6

3.1.3设计温度...................................................7

3.L4厚度及厚度附加量...........................................7

3.1.5焊接接头系数...............................................7

3.1.6许用应力...................................................7

3.2封头设计........................................................8

3.2.1封头材料选择...............................................8

3.2.2设计厚度（K=l）............................................8

3.3耐压校核........................................................8

3.3.1耐压试验压力...............................................8

3.4支座选择........................................................9

3.4.1支座材料选择...............................................9

3.4.2支座型式及安装位置........................................9

3.4.3鞍座包角及高度.............................................9

3.4.4许用应力确实定.............................................9

3.4.5支座附件尺寸确实定........................................9

3.5设计载荷.......................................................10

3.6载荷分析.......................................................10

3.6.1均布载荷q和支座反力F......................................................................10

3.6.2竖向剪力Fq和力偶M.............................................................................12

3.7弯矩和剪力.....................................................12

3.7.1弯矩......................................................12

3.7.2剪力......................................................13

3.8圆筒应力计算及校核............................................13

3.8.1圆筒轴向应力及校核.......................................13

3.8.2圆筒和封头切应力及校核...................................15

3.8.3支座截面处圆简体的冏向应力..............................16

3.8.4腹板水平拉应力及校核.....................................17

4结沦..................................................................18

5参照文献.............................................................19

1设计任务书

一、设计时间安排

从第17周（2023年12月14日）至第18周（2023年12月25日）。

二、设计内容安排

1.熟知有关的原则、规范及规定等有关资料;

2.设备H勺设计计算及强度、稳定性校核；

3.编写设计阐明书一份；

4.绘制1号装配图一张。

三、设计条件

设计数据

设备名称中压蒸汽凝液罐容积淀17.95

容器类别安装地点抚顺

设计压力MPa1.0介质名称水汽、液

设计温度℃200介质密度kg/m31000

操作压力MPa介质粘度

操作温度℃介质特性轻度危害

保温材料复合硅酸铝卷毡保温厚度100

序号接管名称数量DNPN接管规定备注

2符号阐明

Pc-设计压力,MPa；

焊接接头系数表查得0.85：

g-腐蚀裕量，mm：

C「材料厚度负偏差，mm；

C-厚度附加量，nun；

3一圆筒名义厚度，mm；

心-圆筒有效厚度，mm；

。-圆筒内直径，mm：

A-鞍座中心线到封头切线距离，mm；

A-圆简外直径，nun；

F-每个支座的反力，N；

K-K「系数;

厂封头切线间距离，mm；

A11-圆筒中间处H勺轴向弯矩，N•iTim；

一支座处圆筒的I轴向弯矩，N•n）m：

1一圆筒内半径,mm；

h,一封头曲面深度，mm；

K-系数，容器不焊接在支座上时，kl；焊接时，K-0.1;

m-容器总质量，Kg；

P-设计压力，用己；

久-鞍座垫板名义厚度，mm；

篇,一封头名义厚度，mm；

九-封头有效厚度，mm；

9-鞍座包角，（。）；

口］’-设计温度下容器壳体材料的许用应力，Mp&；

□L一鞍座材料日勺许用应力，Mpa；

<T,»巴一圆筒中间处横截面内最高、最低点处日勺轴向应力，MPn；

由，。「支座处圆简横截面内最高、最低点处的轴向应力，Mpj

%-支座处圆筒横截面最低点处日勺周向应力，Mpa；

%-无加强圈时鞍座边缘处।内圆筒周向应力，Mp,；

-无加强圈时鞍座垫板边缘处的圆筒周向应力，Mpa；

。「鼓座腹板水平方向口勺平均拉力，Mpn：

7-圆筒切向剪应力，MPa；

小一封头应力，Mpa；

3设计计算

3.1筒体计算

3.1,1筒体材料选择

Q345R

3.1.2设计压力

P=lMPa=Pc

3.1.3设计温度

T=200℃

3.1.4厚度及厚度附加量

PcDi

6=M,——=(1X2323)/(2X183X0.85-1)=6.45mm

6d=6+C2=6.45+3=9.451rm

8n=Sd+Cl+&9.45+ZVlOmm由钢材原则规格6n=10mm

8e=6n-C=10-3=7mm

C=Cl+C2=3min

3.1.5焊接接头系数

6=0.85

3.1.6许用应力

由表D-1查得Q345R在T=200℃、厚度为3-16mm时［。］'=183MPa

3.2封头设计

3.2.1封头材料选择

Q345R椭圆形封头

3.2.2设计厚度(K=1)

KPcD

x1x200()$

6"2[(T]>-0.5PC=2xl83x0.85-0.5-".44mm

6d=8+C2=6.44+3=9.44mm

8n=8d+Cl+ZV9.44+0+ZVlOmm

由钢材原则规格6n=10mm

3.3耐压校核

3.3.1耐压试验压力

0=1.25[o]=189MPa(常温下)

P=^YY=\.25X1X189：183=1.29MPa

嗤轧号潸…

。丁WO.96ReL(Rpo.2)=0.9X0.85X345=263.9MPa

满足规定

3.4支座选择

3.4.1支座材料选择

Q235B

3.4.2支座型式及安装位置

双鞍式支座

支座中心到封头切线的距离AWO.5Ra且AWO.2L

3.4.3鞍座包角及高度

0=120°h=250mm

3.4.4许用应力确实定

杳表得［。］sa=120MPa

3.4.5支座附件尺寸确实定

(1)底板Li=1420mmb,=220mm可二12mm

(2)腹板&=10nun

(3)筋板4=331皿11b,=190nun/?5=260mm^=8nun

(4)垫板h,=350mme=40mme=8mm弧长=2330mm

3.5设计载荷

卧式储罐的设计载荷包括长期或荷、短期载荷和附加载荷。

(1)长期载荷设计压力，内压或外压(真空)；储罐的质量载荷，除自身

质量外，还包括储罐所容纳口勺物料质量，保温层、梯子平台、接管等附

加质量载荷。

(2)短期载荷雪载荷、风载荷、地震载荷，水平试验冲水贵量。

(3)附加载荷指卧罐上高度不不不大于10mH勺附属设备(如精储塔、除氧

头、液下泵和搅拌器等)受重力及地震影响所产生日勺载荷。

3.6载荷分析

置于对称分布的双鞍座卧式储罐所受的外力包括载荷和支座反力，储罐

受重力作用时，可以近似地当作支承在两个较支点上受均布载荷口勺外伸简支

梁，梁上受到如图的外力作用。

3.6.1均布载荷q和支座反力F

假设卧式储罐的总重为2F,此总重包括储罐重量及物料重量，必

要时包括雪载荷。对广盛装气体或轻于水的液体储罐，因水压试验时

重量最大，此时物料重量均按水重量计算。对于半球形、椭圆形或蝶

形等凸形封头，折算为同直径日勺长度为2H/3的圆筒（H为封头的曲面

深度），故储罐两端为凸形封头时，重量教荷作用口勺总长度为

4H

1/=L+-T-=5000+4X525/3=5700mm

J

设储罐总重沿长度方向均匀分布，则作用在总长度上的单位长度均布

载荷为

2F=mg-*F=~

估算鞍座的负荷：储罐总质量

m="4+2/M,++i，w4

筒体质量：

mi=+-）43+初+保）v保夕保

=3.14X2.01X5X0.0IX7.85X103+3.14X2.12X5X0.1X200

=3098.3必

单个封头的质量：m?=387.7Kg,

充液质量：水压试验充斥水，故取介质密度为P=1000%-

013=1000X17.95xO.87=15616.5Kg

附件质量：人孔质量为194kg,其他接管总和为200kg,即m4=394kg

综上所述m=\7950+2464+394+775.4=21583.4心，

则.=21583.4x9.81=]06x1052,

2

q=2F/I/=2F/(L+—)=37.2K%

3.6.2竖向剪力Fq和力偶M

7o

Fq=-Hq=-X0.525X37.2X1O3=13.O2X1O3N

33

71fl2

町=-：Hq义]H=-亍q=2.56x1^N/m

皿=(qRl)X—=—q=9.3xl03N/m

44

M=m2-=6.74x1()'N/m

3.7弯矩和剪力

3.7.1弯矩

,“R尸、,H：

l+2(-)-(—)

「=_____L____=0.234

14”与

3L

22

M[=+(Ri-H)--Hq(-)+F(--A)-6/(—)(—)=F(C1L-A)=7

IXlO'N.m

C,=l+--=1.13

•3L

Ri2-H2

Cy-CD:0・075

2Ri”L

M口彳(R?-H?)_gHqA_qA；=曰Q一；+G4-C?)=-3.

432C2LA

7X103N.m

3.7.2剪力

A=500mmW0.5Ri=500mm

V=F=1.06xl05N

3.8圆筒应力计算及校核

3.8.1圆筒轴向应力及校核

3.8.1.1两支座跨中截面处圆筒的轴向应力

（1）截面最高点（压应力）

几凡一「

b尸元一^?^E7.74MPa

(2)截面最低点(拉应力)

二笠+悬卬6MPa

3.8.1.2支座截面处圆筒日勺轴向应力

(1)支座截面最高点(拉应力)

5=1.0

6二.——^^=49.88MPa

2金K两次

(2)支座截面最低点(压应力)

5二1.0

=50.12MPa

3.8.1.3圆筒轴向应力的校核

Mj>lM2时，只需要校核跨中截面口勺应力；

(1)在操作工况下：拉应力。2W：o：T6=155.55MPa

压应力。।W［。］cr及［o］=83MPa

(2)在水压试验下:拉应力。2W式9TReL=263.93MPa

压应力。iWmin(0.8ReL;B}=276MPa

满足规定

3.8.2圆筒和封头切应力及校核

3.8.2.1支座截面处无加强圈但AWO.5&被封头加强的圆筒

（查表5-2得，当AW0.5%、0=120°时K3=0.88、K4=0.401）;

最大切应力

r=K.—=9.33X106pa

3R、3ey

3.8.2.2封头切应力

不=七金=4.25X10spa

R,de

3.8.2.3圆筒和封头切应力的校核

T<0,8[o]l=154.4MPa

满足规定

3.8.3支座截面处圆筒体环］周向应力

3.8.3.1圆筒截面最低处的周向应力

当鞍座包角=120。时K$=0.760、K6=0.013>k=l;

Ra=R+iZ=i.005m

2

b=8V/ST=8.03m

b?=b+L=8.14m

K’Fk

.e=-l.41Mpa

b2o

3.8.3.2无加强圈圆筒鞍座处最大周向应力

(1)鞍座边角处的最大周向应力

L=5000mm<8Ri=8000mm

=-67.96MPa

4MLS2

(2)鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力

L=5000mm<8Ri=8000mm

F_12K6飞

=-33.4MPa

4次必L6e，

3.8.