鍋爐與壓力容器課設(shè)

1、沈陽航空航天大學(xué) 夾套罐設(shè)計(jì)-1設(shè)計(jì)說明壓力容器泛指承受介質(zhì)壓力的密閉容器。本次課程設(shè)計(jì)中的壓力容器是高效酒精回收裝置中的夾套罐。夾套罐由內(nèi)外兩個(gè)容器套在一起構(gòu)成，內(nèi)置容器是由豎直圓筒和上下兩個(gè)橢球封頭組成的罐體；在罐體的外面有一個(gè)比罐體稍大的夾套容器，夾套下部是一個(gè)橢球封頭，上部在適當(dāng)高度采用圓弧過渡結(jié)構(gòu)與罐體連接。在罐體和夾套之間形成一個(gè)50mm左右的間隔。1.1工作原理罐體盛裝酒精溶液，罐體上部安裝有攪拌裝置，使酒精溶液在加熱過程中得到均勻攪拌。在內(nèi)置容器上設(shè)置有進(jìn)料口、出料口、攪拌器口、壓力表口、安全閥口、觀察口等工藝接口。在夾套上設(shè)置兩個(gè)蒸汽入口，夾套的下部設(shè)有一個(gè)冷凝水出口。蒸汽進(jìn)

2、入夾套后，對(duì)罐體內(nèi)的酒精溶液進(jìn)行加熱，蒸汽冷凝成水后從冷凝水出口流出。1.2設(shè)備開孔情況壓力容器設(shè)備上共開有11個(gè)孔，連接有不同的接管。a空位于內(nèi)置容器上封頭的中心，用于連接攪拌器；b、e孔為安全閥孔，同樣位于內(nèi)置容器封頭上；c、d同樣位于內(nèi)置容器上封頭上，c孔用于設(shè)置溫度表，d孔用于設(shè)置壓力表；f、g孔設(shè)置在夾套上，作為蒸汽入口；h孔為窺鏡口位于內(nèi)置容器罐體上；i孔為進(jìn)料口，設(shè)置在內(nèi)置容器罐體上；j孔設(shè)置在夾套封頭上，為冷凝水出口；k孔設(shè)置在內(nèi)置容器的下封頭，并穿過夾套的封頭作為出料口。圖1.1高效酒精回收裝置簡圖2設(shè)計(jì)參數(shù)的選取2.1設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力： (1-1)式中：是設(shè)計(jì)壓力是工作壓力

3、當(dāng)中低壓容器上裝有安全閥時(shí)，設(shè)計(jì)壓力不小于工作壓力的（1.05-1.1）倍，求得容器和夾套的設(shè)計(jì)壓力分別為：容器的設(shè)計(jì)壓力: 1.1×0.9=0.99mpa 夾套的設(shè)計(jì)壓力： 1.1×1.5=1.65mpa2.2設(shè)計(jì)溫度根據(jù)設(shè)計(jì)條件已知：罐內(nèi)的工作溫度為100，夾套內(nèi)的操作溫度為飽和蒸汽溫度，查飽和水蒸氣表可知。由于1MPa=10.19716kgf/cm2，所以夾套的設(shè)計(jì)壓力 1.65×10.19716=16.825kgf/cm2查表得約為164.2203.4。圓整后得250。罐內(nèi)的設(shè)計(jì)溫度取100250，夾套內(nèi)的設(shè)計(jì)溫度取200250。2.3材料的選擇及許用應(yīng)力

4、確定夾套罐的材料選擇普通碳素鋼鋼板，鋼號(hào)為Q235-B，鋼板標(biāo)準(zhǔn)為GB-3274，使用狀態(tài)為熱軋，厚度在4.516mm。許用應(yīng)力根據(jù)夾套罐的設(shè)計(jì)溫度來確定，查化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)該種鋼材在和250下的許用應(yīng)力為94MPa下的許用應(yīng)力分別為Mpa和Mpa 。2.4焊縫系數(shù)焊縫系數(shù)表示由于焊接或焊縫中可能存在的缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)原有強(qiáng)度的削弱的程度。在本次設(shè)計(jì)中，壓力容器為鋼制容器，且所有的焊縫均為相當(dāng)于雙面焊全熔透的對(duì)接焊縫，并經(jīng)過100%全部無損檢測(cè)，所以由此確定焊縫系數(shù)等于1。2.5附加厚度附加厚度c=鋼板負(fù)偏差c1+腐蝕裕度c2容器的圓筒殼=0.99×12002×941-

5、0.99=6.35mm查表近似取厚度為7mm時(shí)的負(fù)偏差為0.6mm。夾套圓筒殼=1.65×13002×941-1.65=11.51mm查表近似取厚度為12mm時(shí)的負(fù)偏差為0.8mm。腐蝕裕度，此次設(shè)計(jì)中的罐和夾套的厚度附加量均采用 C=c1+c2=0.8+1=1.8mm第29頁3幾何參數(shù)的確定3.1描述設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)夾套罐由內(nèi)外兩個(gè)容器套在一起構(gòu)成，內(nèi)置容器是由豎直圓筒和上下兩個(gè)橢球封頭組成的罐體；在罐體的外面有一個(gè)比罐體稍大的夾套容器，夾套下部是一個(gè)橢球封頭，上部在適當(dāng)高度采用圓弧過渡結(jié)構(gòu)與罐體連接。在罐體和夾套之間形成一個(gè)50mm左右的間隔。3.2確定各封頭參數(shù)罐體封頭

6、和夾套封頭均選標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，選取罐體封頭的型號(hào)為JB/T4737-96，夾套封頭的型號(hào)為JB/T4737-95。根據(jù)罐體的公稱直徑600mm1200mm和夾套的公稱直徑700mm1300mm查表可得封頭各參數(shù)，詳見表3.1。表3.1罐體封頭參數(shù)公稱直徑/ mm曲面高度/ mm直邊高度/ mm內(nèi)表面積/ m2容積/ m3罐體封頭600120015030040400.4641.710.03960.0272夾套封頭700130017532540 400.617 1.990.06030.3413.3筒體高度及體積罐體高度包括筒體高度和封頭高度，取筒體高度為內(nèi)直徑的2倍，得筒體高度2400mm，罐體的

7、總高度為 (3-1)式中 h1為橢球封頭高度，mm；H1為筒體的高度，mm；封頭的高度是曲面高度和直邊高度之和，即h1=190 mm340mm。根據(jù)公式3.1得罐體高度為2400+2×340=3080mm查相應(yīng)手冊(cè)？得出公稱直徑為600 1200mm，高為1m 2.4m的圓筒柱體體積為0.2832.714，則筒體的體積（廢話），筒體封頭的體積為0.0272。2.714+2×0.0272=2.7684hh1h23.4夾套高度、體積及傳熱面積夾套的焊縫高度比液面高度低10mm左右，酒精的填充系數(shù)為0.8，夾套筒體高度的計(jì)算按照公式： （3-2）式中 夾套筒體高度（mm）； 罐體

8、封頭體積（）； 罐體體積（）； 罐體的公稱直徑（mm）；=0.4192 2.7684，=0.0272 0.0396，=1200 600，帶入公式（3-2）后計(jì)算出夾套筒體高度=1047 1935mm，夾套高度的計(jì)算按照公式： （3-3）式中 夾套高度（mm）；夾套筒體高度（mm）； 罐體封頭曲面高度（mm）； 罐體封頭直邊高度（mm）；將=10471935mm，=150300mm，=40 mm帶入到公式（3-3）中，可以算出夾套高度h=1237 2275mm。查相應(yīng)手冊(cè)得出公稱直徑為7001300mm，高為2.275 1m的圓柱體體積為0.385，則夾套的體積3.020，夾套封頭的體積為（錯(cuò)了

9、）。0.341。3.361傳熱面積計(jì)算按照公式： （3-4）式中 傳熱面積（）； 罐體封頭內(nèi)表面積（）； 夾套筒體高度（mm）； 罐體公稱直徑（mm）；將=0.4641.71，=10471935mm，=6001200 mm帶入到公式（3-4）中，得： S=0.464+3.14×1.047×0.6=2.436548 S=1.71+3.14×1.935×0.6=5.35554m2可以計(jì)算出傳熱面積S=2.4365485.35554m2。3.5攪拌口法蘭尺寸確定攪拌器選槳式直葉型式，攪拌器直徑的選擇根據(jù)公式：DJ=(0.250.75)Dn （3-5）式中 DJ

10、攪拌器直徑（mm）； Dn罐體公稱直徑（mm）；將=6001200mm帶入公式中可得DJ的范圍是300900mm150450mm，查化工容器及設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)第1006頁，取攪拌器直徑DJ=160320mm。D=(0.10.25) DJ （3-6）式中 DJ攪拌器直徑（mm）； D攪拌器的寬度（mm）；將DJ=160320mm帶入公式中可得D的范圍是3280mm16.040.00mm ，取攪拌器的寬度D=30mm?。h=(0.21) DJ （3-7）式中 DJ攪拌器直徑（mm）； h攪拌器離底高度（mm）；將DJ=160320mm帶入公式中可得h的范圍是64320mm32160mm ，取攪拌器離底

11、高度h=50mm?。取槳葉數(shù)Z=2。根據(jù)容器的設(shè)計(jì)壓力0.440.99MPa，選PN=0.61.0MPa板式平焊鋼管法蘭,見PDF第29頁。由此確定攪拌口內(nèi)徑Di應(yīng)大于150mm?，選擇HG20593-1997型號(hào)的法蘭，查表取法蘭公稱通徑DN=200mm，數(shù)據(jù)如下表：公稱通徑DN管子外徑A連接尺寸法蘭厚度C法蘭內(nèi)徑B法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺旋孔數(shù)量n螺紋Th法蘭理論重量（kg）200219320340280295182288M16M2022242226.859.24表3-2 PN=0.61.0MPa板式平焊鋼管法蘭尺寸根據(jù)管道法蘭選擇插管：管子外徑A=219mm，壁厚Sn=

12、6.0mm，長度L=100mm，質(zhì)量Z=3.15Kg。筒體上開孔尺寸為161mm。3.6窺鏡規(guī)格的確定選取公稱直徑，公稱壓力PN的視鏡，標(biāo)準(zhǔn)HGJ50286，數(shù)據(jù)如下表p714表3-3視孔尺寸DD1b1b2dH ShH1螺栓質(zhì)量(kg)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)數(shù)量直徑碳素鋼不銹鋼20016526261084801428M1610.9HGJ502867HGJ50286173.7其他法蘭、接口尺寸確定3.7.1安全閥口法蘭的確定安全閥是用在受壓設(shè)備、容器或管路上，作為超壓保護(hù)的裝置。安全閥按照驅(qū)動(dòng)模式分為彈簧直接作用式安全閥和先導(dǎo)式安全閥，按照開啟高度可分為全啟示和微啟式安全閥。查相關(guān)參考書可知該容器的蒸汽排量為4

13、.18t/h。A=G/0.235*（10.2*p+1）K （4.1）式中 A-安全閥的流通面積，A=,mm2；G-安全閥排量，kg/h；p-安全閥入口蒸汽壓力，MPa；K-安全閥入口處蒸汽比容系數(shù)，查表的K=1；根據(jù)公式（4.1）可求得安全閥的流通面積為：A =G/0.235*（10.2*p+1）K=4.18*103/0.235*（10.2*1.0+1）=1588mm2可知安全閥的流通直徑d=47.97mm。因此，安全閥法蘭的尺寸為公稱通徑DN=50，公稱壓力1.6MPa。安全閥口法蘭及接管采用法蘭公稱通徑DN=50，公稱壓力1.6MPa,接管外徑為57mm，接管長度100mm, 接管壁厚3.

14、5mm，質(zhì)量0.462kg,法蘭外徑165mm，質(zhì)量2.77kg。安全閥采用A42Y-16C型安全閥,質(zhì)量為20kg。3.7.2溫度表口法蘭的確定溫度表口的法蘭根據(jù)表選擇最小尺寸的法蘭，選擇HG20593-1997型號(hào)的法蘭，各項(xiàng)數(shù)據(jù)具體如下：公稱通徑DN管子外徑A連接尺寸法蘭厚度C法蘭內(nèi)徑B法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺旋孔數(shù)量n螺紋Th法蘭理論重量（kg）10147550114M1012150.36表3-4 PN=1.6MPa板式平焊鋼管法蘭尺寸根據(jù)管道法蘭選擇插管：管子外徑A=14mm，壁厚Sn=1mm，長度L=100mm，質(zhì)量Z=0.0321Kg。筒體上開孔尺寸為16mm。

15、3.7.3壓力表口接管的確定進(jìn)壓力表口開成一個(gè)M20×1.5的螺紋口，公稱直徑為20 mm。選擇HG20593-1997型號(hào)的接管，尺寸為：外徑D=22mm，壁厚Sn=3mm，長度L=100mm，插管質(zhì)量Z=0.141Kg。壓力表直接與接管相連。3.7.4進(jìn)料口與出料口尺寸確定進(jìn)料口和出料口的內(nèi)徑取罐體公稱直徑DN的十分之一左右，選擇HG20593-1997型號(hào)的法蘭，查表選取法蘭的各項(xiàng)數(shù)據(jù)如下：公稱通徑DN=80mm，管子外徑A=89mm，法蘭外徑D=200mm，螺紋孔中心圓直徑K=160mm，螺栓孔直徑L=18mm,螺栓螺柱數(shù)量n=8,螺紋為M16,法蘭厚度C=20mm，法蘭內(nèi)徑

16、B=91mm,法蘭質(zhì)量M=3.59Kg。根據(jù)管子外徑查表確定接管外徑A=89mm，壁厚Sn=4mm，理論質(zhì)量為8.38kg/m。進(jìn)料口的插管長度L=100mm，出料口接管長度L=100mm，則進(jìn)料口接管質(zhì)量Z=0.838Kg,出料口接管質(zhì)量Z=0.838Kg。筒體上的開孔尺寸為91mm。3.7.5水蒸氣的入口與出口法蘭的確定入口：選取法蘭型號(hào)為HG20593-1997，公稱通徑DN=40mm，管子外徑A=45mm，法蘭外徑D=150mm，螺紋孔中心圓直徑K=110mm，螺栓孔直徑L=18mm,螺栓螺柱數(shù)量n=4,螺紋為M16,法蘭厚度C=18mm，法蘭內(nèi)徑B=46mm,法蘭質(zhì)量M=2.12Kg

17、。根據(jù)管道法蘭選擇插管：管子外徑A=45mm，壁厚Sn=3mm，長度L=100mm，質(zhì)量Z=0.311Kg。筒體上開孔尺寸為47mm。出口：選擇HG20593-1997型號(hào)的法蘭，公稱通徑DN=65mm，管子外徑A=76mm，法蘭外徑D=185mm，螺紋孔中心圓直徑K=145mm，螺栓孔直徑L=18mm,螺栓螺柱數(shù)量n=4,螺紋為M16,法蘭厚度C=20mm，法蘭內(nèi)徑B=78mm,法蘭質(zhì)量M=3.31Kg。根據(jù)管道法蘭選擇插管：管子外徑A=76mm，壁厚Sn=4mm，長度L=100mm，質(zhì)量Z=0.710Kg。筒體上開孔尺寸為78mm。4罐體強(qiáng)度設(shè)計(jì)4.1罐體封頭壁厚設(shè)計(jì)4.1.1按內(nèi)壓罐體封

18、頭壁厚設(shè)計(jì)罐體封頭是內(nèi)壓的橢圓形封頭，則壁厚計(jì)算按照公式： (4-1)式中 計(jì)算壁厚（mm）； 系數(shù)； 罐體設(shè)計(jì)壓力（Mpa）； 封頭內(nèi)徑（mm）； 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）； 焊縫系數(shù)?，F(xiàn)已知設(shè)計(jì)壓力=0.440.99Mpa, 封頭內(nèi)徑=6001200mm,焊縫系數(shù)=1.0，腐蝕裕量C2=1.0mm，設(shè)計(jì)溫度t=100，查表得系數(shù)K=1，許用應(yīng)力=113Mpa94！，帶入到公式(4-1)中可得=1×0.44×6002×94×1-0.5×0.44=1.17mmS=1×0.99×12002×94×

19、1-0.5×0.99=6.34mm，選擇負(fù)偏差C1=0.180.6mm，則：設(shè)計(jì)壁厚Sd=S+C2=2.17mm；6.34名義壁厚Sn=Sd+C1=2.35mm。6.94圓整后取名義壁厚Sn=87mm；有效壁厚Se=Sn-(C1+C2)=5.4mm。則6.82>0.15%Di=0.9mm5.4>0.15%Di=1.8mm，故該標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的名義壁厚Sn=87mm合適。4.1.2 按外壓罐體封頭壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算外壓力Pc=0.66 1.65Mpa，設(shè)計(jì)溫度t=250，罐體內(nèi)徑Di=6001200mm，罐體封頭曲面高度h1=150300mm，壁厚附加量C=1.21.8mm，封頭

20、材料是Q235-B。假設(shè)名義壁厚為Sn=825mm，則:有效厚度Se=Sn-C=6.8223.2mm；封頭外直徑Do=Di+2Sn=6121250mm；封頭外壁球面高度ho=h1+Sn=150+12=162mm=300+25=325mm；Do/2ho2.01.9，查表得系數(shù)K1=0.900.93；封頭弧度半徑Ro=K1·Do=5511149.48mm；Ro/Se=80.880.68。計(jì)算系數(shù)A=0.0010.001，根據(jù)A值查圖得B=80Mpa約48.5MPa。許用外壓力P=0.99Mpa；P>Pc，故該外壓橢圓形封頭名義壁厚Sn=8mm合適。？4.2 罐體筒體壁厚設(shè)計(jì)4.2.

21、1 按內(nèi)壓罐體筒體壁厚設(shè)計(jì)內(nèi)壓罐體筒體壁厚設(shè)計(jì)根據(jù)公式： （4-2）式中 計(jì)算壁厚（mm）； 罐體設(shè)計(jì)壓力（Mpa）； 封頭內(nèi)徑（mm）； 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）； 焊縫系數(shù)；已知設(shè)計(jì)壓力Pc=0.440.99 Mpa，筒體公稱直徑Di=6001200mm，焊縫系數(shù)=1.0，腐蝕余量C2=1.0mm，設(shè)計(jì)溫度t=100,許用應(yīng)力=11394Mpa；將數(shù)據(jù)帶入到公式（4-2）可得計(jì)算壁厚S=S=0.44×6002×113×1-0.44=1.17mmS=0.99×12002×94×1-0.99=6.35mm，選擇負(fù)偏差C1=0

22、.180.6mm。設(shè)計(jì)壁厚Sd=S+C2=1.17+1=2.17mm；6.35+1=7.35mm名義壁厚Sn=Sd+C1=2.17+0.18=2.35mm；7.35+0.6=7.95mm圓整后取名義厚度Sn=8mm；檢查Sn=8mm，許用應(yīng)力沒有變化，故該罐體筒體的名義壁厚Sn=8mm合適。4.2.2 按外壓罐體筒體壁厚設(shè)計(jì)罐體設(shè)計(jì)外壓力Pc=0.66Mpa，罐體內(nèi)徑Di=6001200mm，設(shè)計(jì)溫度t=250,材料是Q235-B，計(jì)算長度=1174=1935+2/3*(300+40)=2162mm，腐蝕裕量C2=1.0mm。假設(shè)筒體名義壁厚為Sn=8mm，確定鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.180.

23、6mm。則：圓筒外徑Do=Di+2Sn=612mm；有效厚度Se=Sn-(C1+C2)=6.82mm；L/Do=1.92；Do/Se=87.97(>20)。查圖得系數(shù)A=0.0005。在材料Q235-B的算圖中下方找到A=0.0005的點(diǎn)，此點(diǎn)落在設(shè)計(jì)溫度下材料線的右方，故可得系數(shù)B=113Mpa。故許用外壓力P=1.28Mpa；P>Pc，且較接近，所以圓筒名義厚度為8mm。有效壁厚檢查Sn=8mm，沒有變化，故該夾套筒體的名義壁厚Sn=8mm合適。 綜合以上考慮，故罐體名義厚度取Sn=8mm5夾套強(qiáng)度設(shè)計(jì)5.1夾套封頭壁厚設(shè)計(jì)夾套只受內(nèi)壓作用，壁厚計(jì)算按內(nèi)壓公式： (5-1)式中

24、 計(jì)算壁厚（mm）； 系數(shù)，查表 罐體設(shè)計(jì)壓力（Mpa）； 封頭內(nèi)徑（mm）； 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa），查表2.1； 焊縫系數(shù)；已知設(shè)計(jì)壓力=0.661.65Mpa，夾套封頭內(nèi)徑=7001300mm，焊縫系數(shù)=1.0，腐蝕裕量C2=1.0mm，設(shè)計(jì)溫度t=200250，許用應(yīng)力=10594Mpa，系數(shù)K=1，帶入到公式(5-1)中可得=2.2011.46mm，選擇鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.200.8mm，則：設(shè)計(jì)壁厚Sd=S+C2=3.2011.46+1=12.46mm；名義壁厚Sn=Sd+C1=3.40mm12.46+0.8=13.26圓整后取名義壁厚Sn=10mm；有效壁厚Se=

25、Sn-(C1+C2)=8.20mm。因?yàn)镾e0.15%Di=1.05mm,所以選取夾套的封頭壁厚為10mm合適。5.2夾套筒體壁厚設(shè)計(jì)內(nèi)壓夾套筒體壁厚設(shè)計(jì)根據(jù)公式： （5-2）式中 計(jì)算壁厚（mm）； 罐體設(shè)計(jì)壓力（Mpa）； 封頭內(nèi)徑（mm）； 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）； 焊縫系數(shù)；已知設(shè)計(jì)壓力Pc=0.661.65Mpa，夾套封頭內(nèi)徑Di=7001300mm，焊縫系數(shù)=1.0，腐蝕余量C2=1.0mm，設(shè)計(jì)溫度t=200250，許用應(yīng)力=10594Mpa；將數(shù)據(jù)帶入到公式（5-2）可得計(jì)算壁厚=0.66×7002×105×1-0.66=2.21mm=

26、1.65×13002×94×1-1.65=11.51,選擇鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.200.8mm。設(shè)計(jì)壁厚Sd=S+C2=3.21mm；12.51mm名義壁厚Sn=Sd+C1=3.41mm；13.31mm圓整后取名義厚度Sn=10mm；有效壁厚檢查Sn=10mm，沒有變化，故該夾套筒體的名義壁厚Sn=10mm合適。6罐體與夾套連接處的剪切強(qiáng)度設(shè)計(jì)6.1罐體質(zhì)量計(jì)算罐體質(zhì)量按罐體的表面積與鋼板每平方米理論質(zhì)量計(jì)算，即 （公式6.1）其中S總為罐體的總面積，包括兩個(gè)封頭的面積與筒體的面積，計(jì)算得為；m'為鋼板的每平方米理論質(zhì)量，由于鋼板的厚度選取4mm，故此值

27、為31.4kg/m2。質(zhì)量得：。6.2罐體內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量計(jì)算根據(jù)3.2節(jié)中已經(jīng)計(jì)算出的罐體的容積V= 0.41922.7684m3，罐體內(nèi)介質(zhì)密度按水的密度取，可以計(jì)算出介質(zhì)質(zhì)量M2=V= 0.4192×1000=419.2Kg。2768.4kg6.3罐體上法蘭及其他附屬件質(zhì)量計(jì)算罐體上的附屬件及各附件的質(zhì)量如下表:表6.1罐體上的附屬件及各附件的質(zhì)量法蘭質(zhì)量/kg接管質(zhì)量/kg攪拌器連接口6.853.15溫度表口0.360.0321安全閥×22.77×20.462×2壓力表口-0.141進(jìn)料口3.590.838出料口3.590.838窺鏡10.9-蒸汽口2

28、.12×20.311×2冷凝口3.310.710法蘭總質(zhì)量=接管總質(zhì)量=6.4總負(fù)荷計(jì)算總體負(fù)荷即：6.5焊縫連接處環(huán)形面積計(jì)算由相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)知，焊縫的高度等于1.5倍的名義厚度，即：焊縫的高度為6mm,所以焊縫連接處環(huán)形面積為6.6焊縫連接處剪切應(yīng)力強(qiáng)度校核焊縫連接處剪切應(yīng)力校核按照公式： （6-1）式中 實(shí)際剪切應(yīng)力（Mpa）； G總體負(fù)荷（Kg）； F接觸面積（mm）； 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）,查表2.1；已知許用應(yīng)力t=10594Mpa，G=5758N，F(xiàn)=11304mm，可以計(jì)算出實(shí)際剪切應(yīng)力，校核滿足。7開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算按設(shè)計(jì)要求開11個(gè)孔，分別為攪拌器連接

29、口，安全閥口，溫度表口，壓力表口，安全閥口，蒸汽入口，蒸汽出口，窺鏡口，進(jìn)料口，冷凝水出口，出料口。7.1需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的最大孔徑確定不影響筒體強(qiáng)度的最大開孔孔徑稱為未加強(qiáng)單孔的最大允許直徑d。圓筒體上不需加強(qiáng)的單孔的最大允許直徑d1可按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： （7-1）式中 筒體內(nèi)徑（mm）； 筒體有效厚度（mm）； 表示筒體壁厚富裕程度的系數(shù)； （7-2）式中 p罐體的工作壓力（Mpa）； 罐體在工作溫度下的材料的許用應(yīng)力（Mpa）；罐體的工作溫度t=100，查表得=113Mpa，=0.44Mpa，=6.82mm，=600mm。代入公式（7-2）得： 將值帶入公式（7-1）可得： 夾套上不需加強(qiáng)的

30、單孔的最大允許直徑d2也根據(jù)公式（7-1）、（7-2）確定，現(xiàn)已知夾套的工作溫度t=200，查表得=105Mpa，=0.66Mpa，=8.80mm，=700mm。代入公式（7-2）得： 將值帶入公式（7-1）可得： 所以，根據(jù)開孔的實(shí)際情況及以上的計(jì)算結(jié)果，需要進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的只有攪拌器連接口，現(xiàn)根據(jù)“等面積補(bǔ)強(qiáng)”原則對(duì)上述兩個(gè)開孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。7.2攪拌器連接口補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算因開孔而削弱的金屬面積的計(jì)算：接管直徑：削弱的金屬面積A：強(qiáng)度削弱系數(shù) 封頭上超過計(jì)算厚度的多余金屬面積的計(jì)算公式為： （7-4）式中 封頭的實(shí)際厚度（mm）；厚度附加量（mm）；封頭計(jì)算厚度（mm）；接管直徑（mm）；據(jù)前

31、面結(jié)果可知： 所以 因?yàn)?所以攪拌器的開孔不需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。7.3 蒸汽入口開口補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算現(xiàn)已知夾套筒體的實(shí)際壁厚為4mm，計(jì)算壁厚為2.21mm，插管的外徑A為45mm，壁厚為4mm，厚度附加量為1.20mm。夾套的操作壓力為0.66Mpa,工作溫度為200。同理可知蒸汽入口因開孔而削弱的面積： mm夾套上超過計(jì)算厚度的多余金屬面積： mm接管上超過計(jì)算厚度的多余金屬截面積根據(jù)公式： （7-5）式中 接管外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度（mm）； 接管實(shí)際厚度（mm）； 接管的計(jì)算壁厚（mm）；接管設(shè)計(jì)壁厚：式中 罐體設(shè)計(jì)壓力（Mpa）； 接管材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力（Mpa）；接管的焊縫系數(shù)，1；外側(cè)有效高度

32、： (7.3) 接管多余截面積：設(shè)補(bǔ)強(qiáng)取得焊縫金屬截面積為A3接管與筒體焊縫的腰高于接管厚度相同，且為單面焊，所以 mm因?yàn)锳1+A2+A3= 259.851mm遠(yuǎn)大于因開孔而削弱的面積A，所以蒸汽入口的開孔也無需補(bǔ)強(qiáng)8水壓試驗(yàn)壓力確定8.1罐體水壓試驗(yàn)壓力計(jì)算罐體水壓實(shí)驗(yàn)壓力計(jì)算根據(jù)公式： （8-1）式中 罐體水壓實(shí)驗(yàn)壓力（Mpa）； 實(shí)驗(yàn)壓力系數(shù)，查表； P容器的操作壓力（Mpa）； 實(shí)驗(yàn)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）； 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）；現(xiàn)已知操作壓力P=0.4Mpa，設(shè)計(jì)溫度t=100，查表得=1.25，試壓水溫取5，查表得=113Mpa，=113Mpa，將以上數(shù)據(jù)代

33、入式（8-1）中，得：8.1.1罐體筒體在水壓試驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核罐體筒體在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核根據(jù)公式： （8-2）式中 設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算應(yīng)力（Mpa）； 罐體水壓實(shí)驗(yàn)壓力（Mpa）； 罐體公稱直徑（mm）； 有效厚度（mm）； 焊縫系數(shù)； 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）；Pt=0.5Mpa，=600mm，=6.82mm，=1.0，設(shè)計(jì)溫度t=100，查表得=113mpa，代入式（8-2）中，得：所以強(qiáng)度校核滿足。8.1.2罐體封頭在水壓試驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核罐體封頭在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核根據(jù)公式8-2，=0.5Mpa，=600mm，=6.82mm，=1.0，設(shè)計(jì)溫度t=100，查表得=1

34、13mpa，代入式（8-2）中，得：所以強(qiáng)度校核滿足。8.1.3罐體筒體在水壓試驗(yàn)外壓力下穩(wěn)定性校核罐體筒體在水壓實(shí)驗(yàn)外壓力下穩(wěn)定性校核根據(jù)公式： (8-4)式中 夾套水壓實(shí)驗(yàn)壓力（Mpa）； p外壓罐體筒體壁厚設(shè)計(jì)許用外壓力（Mpa）；根據(jù)上面的計(jì)算，罐體在外壓作用下的許用應(yīng)力p為1.28Mpa,而水壓試驗(yàn)時(shí)的外壓壓力為0.5Mpa。滿足公式，所以穩(wěn)定性校核滿足。8.1.4罐體封頭在水壓試驗(yàn)外壓力下穩(wěn)定性校核同理，根據(jù)公式（8-4），并已知罐體封頭在水壓試驗(yàn)時(shí)的外壓壓力為0.5Mpa，罐體封頭在外壓作用下的許用應(yīng)力p為0.99Mpa，滿足公式，所以穩(wěn)定性校核滿足。8.2夾套水壓試驗(yàn)壓力計(jì)算夾套水壓實(shí)驗(yàn)壓力計(jì)算根據(jù)公式（8-1），操作壓力P=0.6Mpa，設(shè)計(jì)溫度t=200，查表得=1.25，試壓水溫取5，查表得=113Mpa，=105Mpa，代入式（8-2）中，得： 8.2.1夾套筒體在水壓試驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核夾套筒體在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核根據(jù)公式8-2，Pt=0.807Mpa，=700mm，Se=8.80mm，=1.0，設(shè)計(jì)溫度t=200，查表得=105mpa，將以上數(shù)據(jù)代入式（8-2）中，得：所以強(qiáng)度校核滿足。8.2.2夾套封頭在水壓試驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核夾套封頭在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下的