25立方米氮氣儲罐設計

1、課程設計任務書1設計目的：1) 使用國家最新壓力容器標準、規(guī)范進行設計，掌握典型過程設備設計的全過程。2) 掌握查閱、綜合分析文獻資料的能力， 進行設計方法和方案的可行性研究和論證。3) 掌握電算設計計算，要求設計思路清晰，計算數(shù)據(jù)準確、可靠，且正確掌握計算 機操作和專業(yè)軟件的使用。4) 掌握工程圖紙的計算機繪圖。2設計內(nèi)容和要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術參數(shù)、條件、設計要求等) ：1原始數(shù)據(jù)設計條件表序號項目數(shù)值單位備注1名稱氮氣儲罐2用途氮氣儲配站3最高工作壓力2.5MPa由介質(zhì)溫度確定4工作溫度-20 485公稱容積 ( Vg)253 M6工作壓力波動情況可不考慮7裝量系數(shù) ( V)0.98工

2、作介質(zhì)氮氣9使用地點室外10安裝與地基要求儲罐底壁坡度 0.01 0.0211其它要求管口表接管代號公稱尺寸連接尺寸標準連接面形式用途或名稱A80HG20592-1997MFM物料進管B80HG/T21514-2005MFM物料出管C25HG20592-1997MFM溫度計接口D25HG20592-1997MFM壓力表接口E80HG20592-1997MFM放氣管口F80HG20592-1997MFM安全閥接口G80HG20592-1997MFM排污管M1450HG20592-1997MFM人孔一M2450HG20592-1997MFM人孔二課程設計任務書2設計內(nèi)容1）設備工藝、結(jié)構設計；2）

3、設備強度計算與校核；3）技術條件編制；4）繪制設備總裝配圖；5）編制設計說明書。3設計工作任務及工作量的要求包括課程設計計算說明書 （論文） 、圖紙、 實物樣品等：1）設計說明書： 主要內(nèi)容包括：封面、設計任務書、目錄、設計方案的分析和擬定、各部分結(jié)構尺 寸的設計計算和確定、設計總結(jié)、參考文獻等；2）總裝配圖 設計圖紙應遵循國家機械制圖標準和化工設備圖樣技術要求有關規(guī)定，圖面布置要 合理，結(jié)構表達要清楚、正確，圖面要整潔，文字書寫采用仿宋體、內(nèi)容要詳盡，圖紙 采用計算機繪制。Word 資料課程設計任務書4主要參考文獻：1 國家質(zhì)量技術監(jiān)督局， GB150-1998鋼制壓力容器，中國標準出版社，

4、 19982 國家質(zhì)量技術監(jiān)督局， 壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程 ，中國勞動社會保障出版社， 19993 全國化工設備設計技術中心站， 化工設備圖樣技術要求 ， 2000，114 鄭津洋、董其伍、桑芝富， 過程設備設計，化學工業(yè)出版社， 20015 黃振仁、魏新利，過程裝備成套技術設計指南 ，化學工業(yè)出版社， 20026 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設計院， 化工工藝設計手冊 ，化學工業(yè)出版社， 19967 蔡紀寧主編，化工設備機械基礎課程設計指導書 ，化學工業(yè)出版社， 2003 年5設計成果形式及要求：1）完成課程設計說明書一份；2）草圖一張（ A1 圖紙一張）3）總裝配圖一張 （A1 圖紙一張 ）

5、；系主任審查意見：簽字：年月日本設計是針對過程設備設計這門課程所安排的一次課程設計，是對這門 課程的一次總結(jié)，要綜合運用所學的知識并查閱相關書籍完成設計。本設計的物料為氮氣， 它是一種無色無味氣體。 氮氣作為一種重要的化工原 料，應用廣泛于氨氮的生產(chǎn)制造。 分子式 N，密度 1.25g/L ，熔點 63K，沸點 75K， 臨界溫度 126K。氮氣通常不易燃燒且不支持燃燒?；瘜W性質(zhì)很穩(wěn)定，常溫下很 難跟其他物質(zhì)發(fā)生反應，但在高溫、高能量條件下可與某些物質(zhì)發(fā)生化學變化， 用來制取對人類有用的新物質(zhì)。設計基本思路： 本設計綜合考慮環(huán)境條件、 介質(zhì)的理化性質(zhì)等因素， 結(jié)合給 定的工藝參數(shù)，按容器的選材

6、、壁厚計算、強度核算、附件選擇、焊縫標準的設 計順序，分別對儲罐的筒體、封頭、接管、管法蘭、人孔接管、人孔接管補強、 液位計、鞍座、焊接形式進行了設計和選擇。 設備的選擇大都有相應的執(zhí)行標準， 設計時可以直接選用符合設計條件的標準設備零部件， 也有一些設備沒有相應標 準，則選擇合適的非標設備。各項設計參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標準或國家標準，這樣讓設計有章可 循，并考慮到結(jié)構方面的要求，合理地進行設計。目錄1. 工藝設計 - 1 -1.1. 存儲量 - 1 -1.2. 設備的選型及輪廓尺寸 . - 1 -2. 筒體及封頭設計 - 2 -2.1. 筒體材料設計 . - 2 -2.2. 圓筒設計 .

7、 - 2 -2.3. 封頭厚度 . - 2 -3. 接管、法蘭、墊片和螺栓的選擇 - 3 -3.1. 接管和法蘭 . - 3 -3.2. 墊片的選擇 . - 5 -3.3. 螺栓（螺柱）的選擇 . - 6 -4. 人孔的設計 - 7 -4.1.人孔的選取 . - 7 -4.2. 人孔補強圈設計：. - 8 -5. 容器支座 - 11 -5.1. 制作所承受最大載荷 . - 11 -5.2. 鞍座選擇 . - 11 -5.3. 支座的位置 . - 12 -5.4. 焊接機構設計 . - 12 -6. 附件選擇 - 14 -7. 整體布局 - 15 -8. 強度校核 - 16 -結(jié)束語 - 30

8、-參考文獻 - 31 -1. 工藝設計1.1. 存儲量盛裝氮氣的壓力容器設計存儲量W=Vt式中： W存儲量， t ；裝量系數(shù)；V壓力容器容積；t 設計溫度下的飽和溶液的密度， t/m 3已知壓力容器的工作溫度是 -2048 ，取設計溫度為 50，設計壓力 Pc=2.5MPa由氣體狀態(tài)方程：PV=nRT 得 PM=RT查得，標準狀況下氮氣的密度 0=1.251 kg/m 33設計溫度下的密度 =0Pc/P0 T0/T=26.094 kg/m 3根據(jù)設計條件 W=Vt=0.9 ×25×26.874=604.665kg1.2. 設備的選型及輪廓尺寸粗略計算內(nèi)徑：23Di2 L=2

9、5m3 4取 L/D=4, 得 Di=1996mm 圓整為 2000mm 根據(jù)氮氣的性質(zhì)及設計條件，選用臥式橢圓形封頭容器。 就力學性能而言，半球形封頭效果較好，但是沖壓工藝較難，不易成型。 根據(jù) JB/T 4737-1995 選用 EHA橢圓形封頭公稱直徑DN/mm曲面高度h1 /mm直邊高度h 2 /mm內(nèi)表面積A/m2容積V/m32000500504.65011.2043圖 1-1 橢圓形封頭壓力容器體積 V=2V封頭+ Di2 L=25m34i得 L=7190mm 圓整得 L=7600mmV實=2V封頭+ Di2 L=2 1.2043+ 22 7.6=26.285m34 i 4V實 V

10、實100%=5.1%>5% 符 合設計要求V綜上所述，筒體的公稱直徑為 Di =2000mm， 長度 L=7600mm。2. 筒體及封頭設計2.1. 筒體材料設計設計壓力 Pc 2.5MPa，工作溫度 -20 48根據(jù) GB6654選用 16MnR熱軋鋼2.2. 圓筒設計材料許用應力表得 16MnR的 t =163MPa ( 16 36mm)由鋼制壓力容器的焊接接頭系數(shù) 值表，選擇雙面焊對接接頭無損檢測比例為 100%，所以 =1.00PcDi2 t Pc =14.8mm取腐蝕裕度 C2 2mm ，負偏差 C1 0.30mm設計厚度 dC2 14.8 2 16.8mm名義厚度 n d C

11、1 圓整 18mm 根據(jù)鋼材標準規(guī)格 GB709-88 ，得：名義厚度為 18mm 檢查： n 18mm, t 沒有變化，故取名義厚度 18mm合適2.3. 封頭厚度標準橢圓形封頭形狀系數(shù) k=1KPcDi2 t 0.5Pc14.76mm取腐蝕裕量 C2 2mm ，負偏差 C1 0.30mm設計厚度 dC2 17 .06 mm名義厚度 n d C1 圓整 18mm據(jù) JB/T 4737-1995 知， n =18mm檢查： n 18mm ， t 沒有變化，故取名義厚度 18mm合適3. 接管、法蘭、墊片和螺栓的選擇3.1. 接管和法蘭氮氣儲罐應設置排污口， 物料進口，物料出口， 人孔，溫度計口

12、，壓力表口， 安全閥口，放空口。法蘭公稱壓力取 Pt 2.5MPa 故取 PN 4.0MPa根據(jù)壓力容器與化工設備實用手冊 PN 4.0MPa a 時，可選接管公稱通 徑 DN=80mm。根據(jù)設計壓力 PN=2.5MPa，查 HG/T 20592-97鋼制管法蘭表 4-4 ，選用 PN=2.5MPa帶頸平焊法蘭（ SO），由介質(zhì)特性和使用工況，查密封面型式的選用， 表 3.0.2 。選擇密封面型式為凹凸面（ MFM），壓力等級為 1.04.0MPa，接管法蘭 材料選用 16MnR。根據(jù)各接管公稱通徑，查表 4-4 得各法蘭的尺寸。圖 3-1 帶頸平焊鋼制管法蘭表 3-1 法蘭尺寸序 號名稱公

13、稱 通 徑DN鋼管 外徑B連接尺寸法蘭 厚度C法蘭 高度H法蘭頸法蘭內(nèi) 徑B1坡口 寬度b法蘭 理論 質(zhì)量kg法蘭 外徑D螺栓 孔中 心圓 直徑K螺栓 孔直 徑 L螺栓 孔數(shù) 量 n螺栓ThB 系列A物料 進管8089200160188M1624401189164.86B物料 出管8089200160188M1624401189164.86C溫度 計口253210575144M121626452641.03D壓力 表口253210575144M121626452641.03E放氣 管8089200160188M1624401189164.86F安全 閥口8089200160188M162440

14、1189164.86G排污 管8089200160188M1624401189164.86接管外徑的選用以 B國內(nèi)沿用系列（公制管）為準，對于公稱壓力 0.25 PN25MPa的接管，查壓力容器與化工設備實用手冊普通無縫鋼管，選材料 為 16MnR。對應的管子尺寸如下如表：表 3-2 管子尺寸序號名稱公稱直徑管子外徑數(shù)量管口伸出量管子壁厚伸長量質(zhì) 量（ kg ）A物料進管808911501.26B物料出管808911501.26C溫度計管253212000.244D壓力表管253212000.244E放氣管808911501.26F安全閥管808911501.26G排污管808911501.2

15、63.2. 墊片的選擇查鋼制管法蘭、墊片、緊固件 ，表 4.0.2-3 凹凸面法蘭用 MFM型墊片尺 寸，根據(jù)設計壓力為 Pc=1.9184MPa，采用金屬包覆墊片， 選擇法蘭的密封面均采 用 MFM(凹凸面密封)。金屬材料為純鋁板 L3，標準為 GB/T 3880 ，最高工作溫 度 200，最大硬度 40HB。填充材料為非石棉纖維橡膠板，代號為 NAS，最高工 作溫度為 290。得對應墊片尺寸如表：圖 3-2 凹凸面型墊片表 3-3 墊片尺寸序號名稱公稱直徑DN(mm)內(nèi)徑D1(mm)外徑D2(mm)厚度 (mm)A物料進管8061.5823B物料出管801201423C溫度計接口25120

16、1423D壓力表接口2545.5613E放氣管口801201423F安全閥接口801201423G排污管8012014233.3. 螺栓（螺柱）的選擇根據(jù)密封所需壓緊力大小計算螺栓載荷， 選擇合適的螺柱材料。 計算螺栓直 徑與個數(shù)，按螺紋和螺栓標準確定螺栓尺寸。選擇螺栓材料為 Q345。查鋼制管法蘭、墊片、緊固件中表 5.0.07-9 和附錄中標 A.0.1 ，得螺 柱的長度和平墊圈尺寸：圖 3-5 螺母表 3-4 螺栓及墊圈尺寸序號名稱公稱直徑螺紋螺柱長緊固件用平墊圈mmd1d2hA物料進管80M127513242.5B物料出管80M168517303C溫度計管25M1610017303D壓

17、力表管25M1610017303E放氣管80M1610017303F安全閥管80M1610017303G排污管80M16100173034. 人孔的設計4.1. 人孔的選取查壓力容器與化工設備實用手冊 ，因筒體長度 7600mm>6000m，m需開兩 個人孔，可選回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔。由使用地為太原市室外，確定人孔的公稱直徑DN=450m，m以方便工作人員的進入檢修。配套法蘭與上面的法蘭類型相同，根據(jù) HG/T 21518-2005回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔，查表 3-1，由 PN=2.5MPa選用凹凸面的密封形式 MFM，采用 8.8 級 35CrMoA等長雙頭螺柱連接。其明細尺寸見下圖

18、：圖 4-1 回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔表 4-1 人孔尺寸表P公稱公斤直徑DD1HH1H2b1螺栓螺母個數(shù)螺栓規(guī)格總質(zhì)量/cm2/mm個數(shù)/kg25450685610378270132521433M36 2053244.2. 人孔補強圈設計：圖 4-2 補強圈4.2.1. 設計方法判別按 HG/T 21518-2005 ，選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔， 設：厚度附加量 C=2mm開孔直徑 D=Di +2C=450+4=504mm則D Di 3 =2000/3=667mm 故可以采用等面積法進行開孔補強計算。 接管材料選用 16MnR鋼，其許用應力 t 163MPa 根據(jù) GB150-1998中，

19、A d 2 et(1 fr ) 其中：殼體開孔處的計算厚度 15.45mm 接管的有效厚度 et nt c1 c2 18 2 16rfr rnr 163 1強度削弱系數(shù) 1632則 A 454 15.45 7014.3mm24.2.2. 補強范圍4.2.2.1. 補強有效寬度 B 的確定：按 GB150中有：B1 2d 2 454 908mmB2 d 2 n 2 nt 454 2 18 2 14 518mmB max( B1,B2) 908mm4.2.2.2. 有 效高度的確定外側(cè)有效高度 h1 的確定根據(jù) GB150-1998中式 8-9 ，得：h1'd nt 454 14 79.7

20、25mmh1 接管實際外伸高度 H1 300mmh1 min( h1' ,h2'') 79.725mm內(nèi)側(cè)有效高度 h2 的確定根據(jù) GB150-1998中式 8-9 ，得： h2d nt 454 18 90.4h2'' 0 h2 min( h2 ',h2 '') 04.2.2.3. 有 效補強面積根據(jù) GB150中式 8-10 式 8-13 ，Ae=A1+A2+A3 分別計算如下：4.2.2.3.1. 筒體多余面積 A1A1 (B d)( e ) 2 et( e )(1 fr ) (908 - 454)(16 -15.45) 2

21、49.7mm24.2.2.3.1.1. 管的多余面積接管厚度：Pcdi2tnPc2.5 4502 170 1 2.53.33mmA2 2h1( ett) fr 2h2( et C2)fr 2 79.72 (12 3.478) 1382.3448mm24.2.2.3.1.2. 焊縫金屬截面積 焊角取 6.0mm1 2 2A36 2 36mm324.2.2.3.2. 補強面積2A e=A1+A2+A3=249.7+1382.3488+36=1668.05mm2因為 Ae<A=4772.88mm2，所以開孔需另行補強2A 4= A Ae=7014.3-1668.05=5346.25mm24.2

22、.2.3.3. 補強圈設計根據(jù) DN450取補強圈外徑 D' 760mm 。因為 B>D ' ，所以在有效補強范圍。 補強圈內(nèi)徑 d ' 760 482 278mm4.2.2.3.4. 補強圈厚度：t ' '=A4( D d )=19.23mm 圓整取名義厚度為 22mm根據(jù) GB-150，JB/T4736-2002，補強圈焊接形式 D型， D1=d0+(6 12)。圖 4-3 補強圈表 4-2 補強圈補強及附件的選擇接管公稱直徑 DN/mm外徑 D2內(nèi)徑 D1厚度 e （ 1.5 n ）重量（Kg）4507604821436.35.1. 制作所承

23、受最大載荷5. 容器支座m m1 2m2 m3 m4 m5其中 m1為筒體質(zhì)量 m1 6807 .9kg m2為封頭質(zhì)量 m2 650.06 kg m3為全部法蘭及附件質(zhì)量m3 79.648kgm4 人孔質(zhì)量 m4 265kgm5水壓試驗時水重m5 V實際 水 26280 kg則 m 6807.9 2 650.06 79.648 265 26280 34467.668kg總載荷 Q mg 34467 .668 9.79684 337674 N 338kN' 1 1每個鞍座的重量 Q ' Q 338kN 169kN225.2. 鞍座選擇由容器支座 JB/T 4712.1-2007

24、Dg 2000 mmQ 169kN選取輕型（ A 型）鞍式支座 DN=2000mm如 圖圖 5-1 鞍式支座表 5- 1 鞍座的結(jié)構尺寸標記： JB/T 4712.1-2007 支座 A 2000FJB/T 4712.1-2007支座 A 2000 S5.3. 支 座的位置因為鞍座位置的要求為 A0.2L=1520mm,并盡量使 A0.5R0，綜合考慮 選擇 A=509mm.5.4. 焊接機構設計5.4.1. 焊接接頭設計5.4.1.1. 筒 體、封頭與筒體的焊接形式由于筒體、封頭與筒體焊接為 A類、 B類，所以才用對接接頭對接接頭特點：受熱均勻、受力對稱、便于無損檢測，焊接質(zhì)量容易得 到保證

25、。5.4.1.2. 管 材與筒體、封頭焊接采用帶補強圈的角焊接5.4.1.3. 管 材與法蘭相連接采用無補強圈的角焊接5.4.2. 坡口形式5.4.2.1. 筒體、筒體與封頭采用雙 V 形坡口5.4.2.2. 接 管與筒體5.4.2.3. 接 管與法蘭5.4.2.4. 焊 條的選擇表 5-1 焊條型號及牌號( JB/T 4709-2007 )接頭母材焊條型號焊條牌號16MnR+16MnRE5016J5066. 附件選擇安全閥的選擇由操作壓力決定安全閥的公稱壓力， 由操作溫度決定安全閥的使用溫度 范圍，所以由本設計的溫度、壓力、介質(zhì)等基本參數(shù)選用彈簧封閉式安全閥 CA41H-25.安全閥計算計算

26、數(shù)據(jù)名稱代號計算公式計算結(jié)果單位進口管內(nèi)徑d已知207mm氣體進口流速v設定15m/s氣體密度p查表11.46kg/m3壓力容器安全泄放量Ws-3 2Ws=2.83x10 -3pvd220845.05297kg/h安全閥出口側(cè)壓力 （ 絕壓）Po已知0.1MPa安全閥整定壓力Ps已知1MPa安全閥排放壓力（絕壓）PdPs=1.1P s+0.11.2MPa氣體絕熱系數(shù)k查表1.4氣體特征系數(shù)C查表356氣體摩爾質(zhì)量M查表28.02kg/m ol氣體溫度T已知( T=t+273)298k氣體在操作溫度壓力下壓縮系數(shù)Z查圖1氣體臨界條件判定Po/Pd0.0833333332/(k+1)k/(k-1)

27、0.528281788Po/P d<=2/(k+1)k/(k-1)采用全啟式安全閥排放系數(shù)K選定0.65安全閥最小排氣截面積AA=Ws/7.6x10 -2 CKPd(M/Z3221.2087992 mm/T) 1/2 安全閥最小流通直徑d11/2d1=(4A/ ) 1/264.05818214mm選用安全閥喉徑do選定125mm安全閥閥座口徑（公稱直徑）DN選定200mm安全閥數(shù)量選定1安全閥型號選定A42H-16C安全閥工作壓力級選定0.81.0MPa圖 6-1 安全閥7. 整體布局8. 強度校核鋼制臥式容器計算單位計算條件簡圖設計壓力 p2.5MPa設計溫度 t50筒體材料名稱16M

28、nR（熱軋）封頭材料名稱16MnR（熱軋）封頭型式橢圓形2000mm筒體內(nèi)直徑 Di筒體長度 L7600mm筒體名義厚度 n18mm支座墊板名義厚度 rn10mm筒體厚度附加量 C2mm腐蝕裕量C12mm筒體焊接接頭系數(shù)1封頭名義厚度 hn18mm封頭厚度附加量Ch2mm鞍座材料名稱16MnR鞍座寬度 b220mm鞍座包角 120支座形心至封頭切線距離 A559mm鞍座高度 H250mm地震烈度低于7度內(nèi)壓圓筒校核 計算單位計算條件筒體簡圖計算壓力 Pc2.50MPa設計溫度 t50.00C內(nèi)徑 Di2000.00mm材料16MnR(熱軋 ) ( 板材 )試驗溫度許用應力163.00MPa設計

29、溫度許用應力 t163.00MPa試驗溫度下屈服點 s325.00MPa鋼板負偏差 C10.00mm腐蝕裕量 C22.00mm焊接接頭系數(shù)1.00厚度及重量計算計算厚度PcDi= 2 t Pc = 15.46mm有效厚度e = n - C1- C 2= 16.00mm名義厚度n = 18.00mm重量6807.90Kg壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT = 1.25 P t = 3.7500 (或由用戶輸入 )MPa壓力試驗允許通過 的應力水平 TT 0.90 s = 292.50MPa試驗壓力下圓筒的應力T = pT .(Die) = 236.252 e .MPa校核條件T

30、T校核結(jié)果合格壓力及應力計算最大允許工作壓力2 e t Pw= (Di e ) = 2.58730MPa設計溫度下計算應力tPc (Di e)t = 2 e = 157.50MPat163.00MPa校核條件t t結(jié)論合格左封頭計算計算單位計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力 Pc2.50MPa設計溫度 t50.00C內(nèi)徑 Di2000.00mm曲面高度 hi500.00mm材料16MnR（熱軋） （ 板材 ）設計溫度許用應力 t163.00MPa試驗溫度許用應力163.00MPa鋼板負偏差 C10.00mm腐蝕裕量 C22.00mm焊接接頭系數(shù)1.00厚度及重量計算形狀系數(shù)K = 16 2Di= 1

31、.00002hi計算厚度KPcDi= 2 t 0.5Pc = 15.40mm有效厚度e = n - C1- C 2= 16.00mm最小厚度min = 3.00mm名義厚度n = 18.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量650.06Kg壓力計算最大允許工作壓力2 Pw = KDit e0.5 e = 2.59761MPa結(jié)論合格右封頭計算計算單位計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力 Pc2.50MPa設計溫度 t50.00C內(nèi)徑 Di2000.00mm曲面高度 hi500.00mm材料16MnR（熱軋） （ 板材 ）設計溫度許用應力 t163.00MPa試驗溫度許用應力163.00MPa鋼板負偏差 C1

32、0.00mm腐蝕裕量 C22.00mm焊接接頭系數(shù)1.00厚度及重量計算形狀系數(shù)K = 16 2Di= 1.00002hi計算厚度KPcDi= 2 t 0.5Pc = 15.40mm有效厚度e = n - C1- C 2= 16.00mm最小厚度min = 3.00mm名義厚度n = 18.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量650.06Kg壓力計算最大允許工作壓力2 Pw = KDit e0.5 e = 2.59761MPa結(jié)論合格臥式容器（雙鞍座）計算單位計算條件簡圖計算壓力pC2.5MPa設計溫度 t50圓筒材料16MnR（熱軋）鞍座材料16MnR圓筒材料常溫許用應力 163MPa圓筒材料設

33、計溫度下許用應力 t163MPa圓筒材料常溫屈服點325MPa鞍座材料許用應力 sa170MPa工作時物料密度 O1000kg/m3液壓試驗介質(zhì)密度 T10003 kg/m圓筒內(nèi)直徑 Di2000mm圓筒名義厚度 n18mm圓筒厚度附加量 C2mm圓筒焊接接頭系數(shù)1封頭名義厚度 hn18mm封頭厚度附加量 Ch2mm兩封頭切線間距離 L7700mm鞍座墊板名義厚度 rn10mm鞍座墊板有效厚度 re10mm鞍座軸向?qū)挾?b220mm鞍座包角 120鞍座底板中心至封頭切線距離 A559mm封頭曲面高度 hi500mm試驗壓力pT3.75MPa鞍座高度 H250mm腹板與筋板組合截面積Asa200

34、802 mm腹板與筋板組合截面斷面系數(shù) Zr3690953 mm地震烈度<7圓筒平均半徑 Ra1009mm物料充裝系數(shù) o0.9一個鞍座上地腳螺栓個數(shù)1地腳螺栓公稱直徑0mm地腳螺栓根徑0mm鞍座軸線兩側(cè)的螺栓間距0mm地腳螺栓材料支座反力計算圓筒質(zhì)量 （ 兩切線間）m1Din Lc n s 6897.69kg封頭質(zhì)量 （ 曲面部 分）m2 623.755kg附件質(zhì)量m3 79.648kg封頭容積 （ 曲面部分）Vh 1.0472e+093 mm容器容積 （ 兩切線 間）V = 2.62847e+103 mm容器內(nèi)充液質(zhì)量工作時 ,m4 V o o 23656.2壓力試驗時 ,m4

35、9; V T = 26284.7kg耐熱層質(zhì)量m5 0kg總質(zhì)量工作時 , m m12 m2m3m4m531881壓力試驗時 , mm1 2m2m3m4m5 34509.5kg單位長度載荷mgqm4g37.3885 q 4 40.471L 4 hiL 3hi33N/mm支座反力F 1mg 156408 F 1 mg 169304 22F max F ,F 169304N筒體彎矩計算圓筒中間處截 面上的彎矩工作時FLM141 2 Ra2 hi2 /L2 4A= 1.96842e+08N·mm1 4hiL3L壓力試驗M T12 2 2F L 1 2 Ra2 hi2 / L2 4A= 2.

36、13071e+08操作工況：1 4hi3LM2 FA 1A Ra2 hi2L 2AL支座處橫截面彎矩壓力試驗工況：4hi3L-5.62896e+06N·mmM T2 F A 1-6.09305e+061 A Ra2 hi2L 2AL4hi1i3L系數(shù)計算K1=0.106611K2=0.192348K3=1.17069K4=K5=0.760258K6=0.017495K6 =K7=K8=K9=0.203522C4=C5=筒體軸向應力計算軸向 應力 計算操作狀態(tài)pCRaM 12 282.676622 eRa2 e3pCRaM 2279.85993 2 e K 1 Ra2 eMPa1pCR

37、aM21-3.848462 eRa2 e4pC RaM 22-0.5721494 2 e K 2 Ra2 eMPa水壓試驗狀態(tài)M T1T12T1-4.16363Ra eM T 2T4 K2MRTa22 e -0.61932MPapTRaM T1T2 2 122.408T22 e Ra2 e 122.408pT RaM T2T3p2T ReaK1MRTa22 e 119.359MPa應力校核許用壓縮應力A 0.094 e 0.001504Ra根據(jù)圓筒材料查 GB150圖 6-3 6-10B = 147.942MPaac min t ,B 147.942ac min(0.9ReL , B) 147

38、.942MPa2， 3 < t 163 合格| 1|,| 4 | <tac 147.942 合格| T1|,| T4 | < ac 147.942 合格 T2 , T3 < 0.9 s = 292.5 合格MPa筒體 和封 頭的 切應 力A Rm 時 ( A L424 時, 不適用 )K3F L 2A 9.65838Ra e L 4hi /3MPaA Rm 時2圓筒中：K 3FRa e封頭中：K4Fh Ra heMPa應力校核封頭橢圓形封頭 ,KPcD ih2 he 碟形封頭 , MP cRh hh 2 he半球形封頭 ,Pc D ih4 heMPa圓筒 封頭 = 0.

39、8 t = 130.41.25 t hMPa圓筒 , < = 130.4 MPa 合格封頭 , h < h = MPa鞍座處圓筒周向應力無 加 強 圈 圓 筒圓筒的有效寬度b2 b 1.56 Ra n 430.236mm無墊 板或 墊板 不起 加強 作用 時在橫截面最低 點處kK F55-1.869825eb2MPa在鞍座 邊角處L/R m8時,F3K 6F6 4 eb22 e2MPaL/R m<8時,F12K 6 FR a-24.34246 6 2 a -24.3424 6 4 eb2L e2MPa無 加 強 圈 筒 體墊板 起加 強作 用時鞍座墊板寬度 W b 1.56

40、Ra n ； 鞍座墊板包角 12橫截面最低點處的周向應力kK5F55 e re b2MPa鞍座邊角處的周向應力L/R m8時,F3K6F6 2 24 e re b22 e2r2eMPaL/R m<8時,F12K6FR m6 4 e re b2 L e2re2MPa鞍座墊板邊 緣處圓筒中 的周向應力L/R m8時 ,F 3K 6' F 624 eb2 2 eMPaL/R m<8時,F12K6' FRm626 4 eb2L e2MPa應力校核| 5| < t = 163 合格| 6 | < 1.25 t = 203.75 合格 | '6| 1.25

41、t = 203.75MPa有 加 強 圈 圓 筒加強圈參數(shù)加強圈材料 ,e =mmd =mm加強圈數(shù)量 , n =個組合總截面積 , A0 =2 mm組合截面總慣性矩 , I 0 =4 mm設計溫度下許用應力tRMPa加強圈位于在鞍座邊角處圓筒的周向應力： C4K 7FRme K 8F77 I 0A0MPa鞍座平面上在 鞍 座 邊 角 處 ，加 強 圈 內(nèi) 緣 或 外 緣 表 面 的 周 向 應 力 ： C5K7RmdF K 8F8 5 7 m8I 0A0MPa有 加 強 圈 圓 筒加強圈靠近鞍座橫截面最低點的周向應力無墊板時，（ 或 墊板 不起 加 強 作用 ） kK5F5eb2采用墊板時，

42、（墊板起加強作用）kK5F5 e re b2MPa在橫截上靠近水平中心線的周向應力：C4K 7 FRm e K8F7I 0A0MPa在橫截上靠近水平中心線處，不與筒壁相接的加強圈內(nèi)緣 或外緣表面的 周向應力 ：C5 K 7RmdF K 8F8 I 0A0MPa加 強 圈 靠 近 鞍 座鞍座邊角處點處的周向應力無墊板或 墊板不起 加強 作用L/R m8時,6 F3K62F6 4 eb22 e2MPa無墊板或 墊板不起 加強 作用L/R m<8時,F12 K6FRm時 6 4 eb2L e2MPa采用墊板時，（墊板起加強作用）L/R m8時,F3K 6F66 4 e re b2 2 e2re

43、2MPa采用墊板時，（墊板起加強作用）L/R m<8時,F 12K6 FRm6 4 e re b2 L e2re2MPa應力校核| 5| < t = 合格 | 6 | < 1.25 t = 合格 | 7 | < 1.25 t =| 8 | < 1.25 tR =MPa鞍座應力計算水平分力FS K 9F 34457N腹板水平應力計算高度1H s minRa ,H250s 3 amm鞍座腹板厚度bo 10mm鞍座墊板實際寬度b4 430mm鞍座墊板有效寬度br min b4,b2 430mm腹板水平應力無墊板或墊板不起加強作用 ,FS9 S 13.7828H Sb0墊

44、板起加強作用 ,FS9 HSb0 br reMPa應力判斷9 < 2 sa= 113.333 合格3MPa腹板與 筋板組 合截面 應力由地震水平分力引起的支座強度計算圓筒中心至基礎表面距離Hv 1268mm軸向力FEv 1mgNFEv Ff , sa FFEvHFEvH VsaAsa2Z r Asa L 2AMPaF Ff , FFEv Ffs HFEv H VFEv Ff , saAsaZ rAsa L 2AMPa| sa| 1.2 bt =地腳螺栓應力拉應力00M 0Ev0 btnl1AbtMPabt 1.2bt =MPa剪應力FEv F fs bt btn' AbtMPab

45、t 0.8 Ko bt = MPa溫差引 起的應 力F f FfNtF F f HtsaA Z -50.1654MPa| tsa| < sa = 170注：帶 #的材料數(shù)據(jù)是設計者給定的計算單位計算方法: GB150-1998等 面積補強法, 單孔開孔補強計算接 管 : C,D, 32×11簡圖計算壓力 pc2.5MPa設計溫度50殼體型式圓形筒體殼體材料 名稱及類型16MnR（熱軋）板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù) 1殼體內(nèi)直徑 Di2000mm殼體開孔處名義厚度 n18mm殼體厚度負偏差 C10mm殼體腐蝕裕量 C22mm殼體材料許用應力 t163MPa設計條件接管實際外伸長度150mm接管實際內(nèi)伸長度0mm接管材料名稱及類型16Mn（熱軋）管材接管焊接接頭系數(shù)1接管腐蝕裕量2mm補強圈材料名稱凸形封頭開孔中心至 封頭軸線的距離mm補強圈外徑mm補強圈厚度mm接管厚度負偏差 C1t1.375mm補強圈厚度負偏差 C1rmm接管材料許用應力 t163MPa補強圈許用應力 tMPa開孔補強計算殼體計算厚度 15.46mm接管計算厚度 t0.077mm補強圈強度削弱系數(shù) f rr0接管材料強度削弱系數(shù)f r1開孔直徑