過程裝備課程設(shè)計

1、目錄1設(shè)計任務(wù)書22符號說明43設(shè)計計算63.1筒體計算63.1.1筒體材料選擇63.1.2設(shè)計壓力63.1.3設(shè)計溫度63.1.4厚度及厚度附加量63.1.5焊接接頭系數(shù)73.1.6許用應(yīng)力73.2封頭設(shè)計73.2.1封頭材料選擇73.2.2設(shè)計厚度（K=1）73.3耐壓校核83.3.1耐壓試驗壓力83.4支座選擇83.4.1支座材料選擇83.4.2支座型式及安裝位置83.4.3鞍座包角及高度93.4.4許用應(yīng)力的確定93.4.5支座附件尺寸的確定93.5設(shè)計載荷93.6載荷分析103.6.1均布載荷q和支座反力F103.6.2豎向剪力Fq和力偶M113.7彎矩和剪力113.7.1彎矩113

2、.7.2剪力123.8圓筒應(yīng)力計算及校核123.8.1圓筒軸向應(yīng)力及校核123.8.2圓筒和封頭切應(yīng)力及校核143.8.3支座截面處圓筒體的周向應(yīng)力143.8.4腹板水平拉應(yīng)力及校核154結(jié)論175參考文獻181設(shè)計任務(wù)書 一、設(shè)計時間安排 從第17周（2015年12月14日）至第18周（2015年12月25日）。 二、設(shè)計內(nèi)容安排 1.熟知相關(guān)的標準、規(guī)范及規(guī)定等相關(guān)資料； 2.設(shè)備的設(shè)計計算及強度、穩(wěn)定性校核； 3.編寫設(shè)計說明書一份； 4.繪制1號裝配圖一張。 三、設(shè)計條件設(shè) 計 數(shù) 據(jù)設(shè)備名稱中壓蒸汽凝液罐容 積m317.95容器類別安裝地點撫順設(shè)計壓力MPa1.0介質(zhì)名稱水 汽、液設(shè)

3、計溫度200介質(zhì)密度kg/m31000操作壓力MPa介質(zhì)粘度操作溫度介質(zhì)特性輕度危害保溫材料復(fù)合硅酸鋁卷氈保溫厚度100序號接 管 名 稱數(shù) 量DNPN接管要求備注1蒸汽出口12502.52人孔15002.53凝結(jié)水入口13002.54凝結(jié)水出口12002.55排污口1802.56測溫口1254.07現(xiàn)場液位計口1204.08遠傳液位計口1505.0 四、設(shè)計要求 1.學(xué)生要按照任務(wù)書要求，獨立完成容器的設(shè)備設(shè)計； 2.計算單位一律采用國際單位； 3.計算過程及說明應(yīng)清楚； 4.所有標準件均要寫明標記或代號； 5.設(shè)計說明書目錄要有序號、內(nèi)容、頁碼； 6.設(shè)計說明書中與裝配圖中的數(shù)據(jù)一致。如果

4、裝配圖中有修改，在說明 書中要注明變更； 7.書寫工整，字跡清晰，層次分明； 8.設(shè)計說明書要有封面和封底，橫向裝訂成冊。2符號說明Pc-設(shè)計壓力,Mp；-焊接接頭系數(shù)表查得0.85；-腐蝕裕量，mm；-材料厚度負偏差，mm；C-厚度附加量，mm；-圓筒名義厚度，mm；-圓筒有效厚度，mm；-圓筒內(nèi)直徑，mm；A-鞍座中心線到封頭切線距離，mm；-圓筒外直徑，mm；F-每個支座的反力，N；-系數(shù)；L-封頭切線間距離，mm；-圓筒中間處的軸向彎矩，；-支座處圓筒的軸向彎矩，；-圓筒內(nèi)半徑，mm；-封頭曲面深度，mm；K-系數(shù)，容器不焊接在支座上時，K=1；焊接時，K=0.1;m-容器總質(zhì)量，Kg

5、；P-設(shè)計壓力，；-鞍座墊板名義厚度，mm；-封頭名義厚度，mm；-封頭有效厚度，mm；-鞍座包角，；-設(shè)計溫度下容器殼體材料的許用應(yīng)力，Mp；-鞍座材料的許用應(yīng)力，Mp；-圓筒中間處橫截面內(nèi)最高、最低點處的軸向應(yīng)力，Mp；-支座處圓筒橫截面內(nèi)最高、最低點處的軸向應(yīng)力，Mp；-支座處圓筒橫截面最低點處的周向應(yīng)力，Mp；-無加強圈時鞍座邊緣處的圓筒周向應(yīng)力，Mp；-無加強圈時鞍座墊板邊緣處的圓筒周向應(yīng)力，Mp；-鞍座腹板水平方向的平均拉力，Mp；-圓筒切向剪應(yīng)力，Mp；-封頭應(yīng)力，Mp；3設(shè)計計算3.1筒體計算3.1.1筒體材料選擇 Q345R3.1.2設(shè)計壓力 P=1MPa=Pc3.1.3設(shè)計

6、溫度 T=2003.1.4厚度及厚度附加量=（1×2000）/（2×183×0.85-1）=6.45mmd=+C2=6.45+3=9.45mmn=d+C1+ =9.45+ =10mm 由鋼材標準規(guī)格n=10mme=n-C=10-3=7mmC=C1+C2=3mm3.1.5焊接接頭系數(shù)=0.853.1.6許用應(yīng)力由表D-1查得Q345R在T=200、厚度為3-16mm時t=183MPa3.2封頭設(shè)計3.2.1封頭材料選擇Q345R 橢圓形封頭3.2.2設(shè)計厚度（K=1）=6.44mmd=+C2=6.44+3=9.44mmn=d+C1+ =9.44+0+ =10mm 由

7、鋼材標準規(guī)格n=10mm3.3耐壓校核3.3.1耐壓試驗壓力=1.25 =189MPa（常溫下）=1.25×1×189÷183=1.29MPa=129.65MPa0.9ReL(Rpo.2)=0.9×0.85×345=263.9MPa滿足要求3.4支座選擇3.4.1支座材料選擇Q235B3.4.2支座型式及安裝位置雙鞍式支座 支座中心到封頭切線的距離A0.5Ra且A0.2L3.4.3鞍座包角及高度=120° h=250mm3.4.4許用應(yīng)力的確定查表得sa=120MPa3.4.5支座附件尺寸的確定(1)底板=1420mm =220mm

8、=12mm(2)腹板=10mm(3)筋板=331mm =190mm =260mm =8mm(4)墊板=350mm e=40mm =8mm 弧長=2330mm3.5設(shè)計載荷臥式儲罐的設(shè)計載荷包括長期載荷、短期載荷和附加載荷。（1） 長期載荷 設(shè)計壓力，內(nèi)壓或外壓（真空）；儲罐的質(zhì)量載荷，除自身質(zhì)量外，還包括儲罐所容納的物料質(zhì)量，保溫層、梯子平臺、接管等附加質(zhì)量載荷。（2） 短期載荷 雪載荷、風(fēng)載荷、地震載荷，水平試驗沖水重量。（3） 附加載荷 指臥罐上高度不大于10m的附屬設(shè)備（如精餾塔、除氧頭、液下泵和攪拌器等）受重力及地震影響所產(chǎn)生的載荷。3.6載荷分析置于對稱分布的雙鞍座臥式儲罐所受的外力

9、包括載荷和支座反力，儲罐受重力作用時，可以近似地看成支承在兩個鉸支點上受均布載荷的外伸簡支梁，梁上受到如圖的外力作用。 3.6.1均布載荷q和支座反力F 假設(shè)臥式儲罐的總重為2F，此總重包括儲罐重量及物料重量，必要時包括雪載荷。對于盛裝氣體或輕于水的液體儲罐，因水壓試驗時重量最大，此時物料重量均按水重量計算。對于半球形、橢圓形或蝶形等凸形封頭，折算為同直徑的長度為2H/3的圓筒（H為封頭的曲面深度），故儲罐兩端為凸形封頭時，重量載荷作用的總長度為L=L+=5000+4×525/3=5700mm設(shè)儲罐總重沿長度方向均勻分布，則作用在總長度上的單位長度均布載荷為2F=mgF=估算鞍座的負

10、荷：儲罐總質(zhì)量 筒體質(zhì)量： 單個封頭的質(zhì)量:，充液質(zhì)量：水壓試驗充滿水，故取介質(zhì)密度為=1000, 附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為194kg，其他接管總和為200kg，即 =394kg綜上所述，則 , q=2F/L=2F/（L+）=3.6.2豎向剪力Fq和力偶M Fq=Hq=×0.525×37.2×10= N=-Hq×H=-q=2.56N/m=(qR1) ×=q=9.3N/mM=-=6.74N/m3.7彎矩和剪力3.7.1彎矩=0.234=F(L-A)=71×10N.m=1.13=0.075=-3.7×10N.m3.7.2剪力A=50

11、0mm0.5Ri=500mmV=F=1.06N3.8圓筒應(yīng)力計算及校核3.8.1圓筒軸向應(yīng)力及校核3.8.1.1兩支座跨中截面處圓筒的軸向應(yīng)力（1）截面最高點（壓應(yīng)力）=47.74MPa（2）截面最低點（拉應(yīng)力）=52.26MPa3.8.1.2支座截面處圓筒的軸向應(yīng)力(1)支座截面最高點（拉應(yīng)力）=1.0=49.88MPa(2)支座截面最低點（壓應(yīng)力）=1.0=50.12MPa3.8.1.3圓筒軸向應(yīng)力的校核| M| M|時，只需要校核跨中截面的應(yīng)力;（1）在操作工況下：拉應(yīng)力t=155.55MPa壓應(yīng)力cr及t=183MPa （2）在水壓試驗下：拉應(yīng)力0.9ReL=263.93MPa壓應(yīng)力m

12、in 0.8ReL;B =276MPa滿足要求3.8.2圓筒和封頭切應(yīng)力及校核3.8.2.1支座截面處無加強圈但A0.5R被封頭加強的圓筒 （查表5-2得，當A0.5R、=120°時K=0.88、K=0.401）;最大切應(yīng)力=9.33×10pa3.8.2.2封頭切應(yīng)力=4.25×10pa3.8.2.3圓筒和封頭切應(yīng)力的校核 0.8t=164.4MPa滿足要求3.8.3支座截面處圓筒體的周向應(yīng)力3.8.3.1圓筒截面最低處的周向應(yīng)力當鞍座包角=120°時K=0.760、K=0.013、k=1;Ra=R+=1.005mb=8=8.03mb=b+1.56=8.

13、14m=-1.41Mpa3.8.3.2無加強圈圓筒鞍座處最大周向應(yīng)力(1)鞍座邊角處的最大周向應(yīng)力L=5000mm8Ri=8000mm=-67.96MPa（2）鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應(yīng)力L=5000mm8Ri=8000mm=-33.4MPa3.8.4腹板水平拉應(yīng)力及校核 3.8.4.1支座腹板的水平分力Fs當鞍座包角=120°時，k=0.204Fs=kF=2.16×10 N3.8.4.2墊板起加強作用時的拉應(yīng)力H=minH;=0.337mb=0.012mb=b=8.14m=1.78Mpa3.8.4.3應(yīng)力校核=1.78Mpasa=80MPa滿足要求4結(jié)論通過這次的課程設(shè)計，理論加上實踐，使我對過程設(shè)備有了更深刻的認識，尤其是對臥式儲罐的理解，各具體零部件功能和規(guī)格，特性的認識，也糾正了自己以前對臥罐很多不對的看法，當然在設(shè)計的過程中，我們也遇到了很多困難，在查閱了大量的書籍資料之后，對這次設(shè)計有了一個整體的認識，作出了大的裝配圖，然后經(jīng)過反復(fù)的修改，盡量使其達到完美。這個過程是最困難的過程，也是我收獲最大的過程，使自己的作圖動手能力有了進一步的提高?？傊@次設(shè)計使我受益匪淺，讓我對以后