過程設(shè)備設(shè)計課程設(shè)計說明書

1、第一章設(shè)計參數(shù)的選擇1.1設(shè)計參數(shù)形式：臥式橢圓形封頭儲罐材料：16MnR設(shè)計壓力：0.78MPa設(shè)計溫度：60 C全容積：7.5m3介質(zhì)名稱：硫化劑介質(zhì)特性：強(qiáng)氧化性，毒性，不易燃第二章容器強(qiáng)度的計算與校核2.1 筒體與封頭的厚度計算2.1.1 筒體厚度0.85 。由于該容器存儲介質(zhì)具有中毒毒性，熔點195C,不易燃。所以該容器的焊縫采用雙面全融透對接接頭結(jié)構(gòu)，對該儲罐進(jìn)行局部探傷，所以取焊縫系數(shù) 根據(jù)長徑比L/D 26最為合適，取L/D 4,則L 4D。 則：V尸必頭；Di 4Di 2所以:3Di7.5Di3-Di 1301mm12Di 1300mm 。查查鋼板卷焊筒體，規(guī)定用筒體內(nèi)徑作為

2、公稱直徑系列尺寸表，圓整為一 3、, 一JBT4737-95橢圓形封頭表1得在封頭厚度在6mm時的V圭=0.3208m ,總深度H 350mm，代入原式反算：7.5 1.69L 2 0.3208 L 5170mm則:精選0.78 1300L/Di5.167 /1.3 3.97在區(qū)間26之間，符合要求。3.518mm £ 2 170 0.85 0.78鋼板或鋼管厚度負(fù)偏差 Ci應(yīng)按相應(yīng)鋼材標(biāo)準(zhǔn)名義厚度的規(guī)定選取。當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm,且不超過名義厚度的 6%時，可取C1=0mm 。由于GB 6654壓力容器用鋼板規(guī)定壓力容器專用鋼板厚度的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm ,

3、因此使用該標(biāo)準(zhǔn)中鋼板厚度超過5mm,可取C1=0mm 。根據(jù)腐蝕速率直接選取 C2：材料屬于單面腐蝕取 C2=2mm 。則：筒體設(shè)計厚度 dC23.518 2筒體名義厚度 n= d C1+5.5182.1.2封頭厚度1選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其形狀系數(shù)K 16焊接接頭系數(shù)取 1.0 ,故封頭計算壁厚：5.518mm0 6mmD； ，一一一21,封頭米用鋼板整體沖壓而成,2hikR Dit20.5F>1 0.78 13002 170 1 0.5 0.782.99mm取Ch2 2mm ,則封頭設(shè)計厚度 dC2 2.99 2 4.99mm同上取Ch1 0 mm,則封頭名義厚度hn d C1 4.9

4、9 0 4.99mm考慮常用鋼板的規(guī)格和材料采購和焊接上的方便，可取封頭壁厚與筒體厚度相同hn 6mm2.1.3液壓試驗應(yīng)力校核 _ .一一170試驗壓力P 1.25 FC -r 1.25 0.78 0.975MPa （或由用戶輸入）170精選0.90310.5MPa斗 Di e 0.975 13006 2 0而 T Ti- 158.9MPa2 e2 6 2 0T ,液壓試驗應(yīng)力校核合格。2.2鞍座選型和結(jié)構(gòu)確定2.2.1鞍座選型臥式容器優(yōu)先考慮雙支座，標(biāo)準(zhǔn)鞍座材料為Q235-A F,墊片材料一般應(yīng)與臥式容器圓筒材料相同。儲罐總質(zhì)量m m1 2m2 m3 m422m1筒體質(zhì) m：rmi L D

5、i 2 nDi47.85 103 5.17 1.3122 1.324999.09kgm2-單個封頭質(zhì)量：查表得 m2 89.15kgm3 充氣質(zhì)量：水 氣，水壓試驗充滿水，故取 水3則 m3 V 7.5 107500kgm4-附件質(zhì)量：估計人孔質(zhì)量 150Kg，其他接管總和為 300kg, m4 450kg綜上所述，m 999.09 2 89.15 7500 450 9127.39kgG mg 9127.39 9.81 89539.70 N則每個鞍座承受約 44769.85N的重力由此據(jù)表JB/T4712.1-2007表2得相應(yīng)參數(shù):徑DNQkN高度h底板腹板筋bi1

6、2l3b2b339401701082151402006精選墊板配置鞍座質(zhì)里100mm 量kg弧長b44e間距1274915203508707802.2.2鞍座位置根據(jù)根據(jù)JB/T4712-2005中規(guī)定：應(yīng)盡量使支座中心到封頭切線的距離A 0.5Ra ( Ra為圓筒的平均半徑，Ra R -n), 當(dāng)無法滿足 A 0.5Q時，A值不宜大于0.2L。 2已知：L 5170mm,查 JBT4737-95 知 h 25mm當(dāng) A 0.2L 時，A 0.2 5170 1034當(dāng) A 0.5Ra 時，A 0.5(R -) 326.5mm2取 A 326.5mm,圓整為 A 325mm增加100mm高度增加

7、的質(zhì)量為 9Kg。精選2.3 封頭、法蘭、接管的選型和結(jié)構(gòu)尺寸擬定2.3.1 封頭Ini由前邊各項數(shù)據(jù)已定，由 JB/T4737-95 ,選用DN1300 6 16MnR。2.3.2 法蘭選用帶頸對焊鋼制管法蘭，按 GB20595-2009標(biāo)準(zhǔn)，者B是FM （凹面），凹凸面安裝時易于對 中，且能有效地防止墊片被擠出壓緊面，使用于 PN 6.4MPa的容器法蘭和管法蘭。選用 尺寸見表1。精選符號公稱直徑連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)連接面形 式鋼管外徑Ai法蘭外徑D螺栓孔中 心圓直徑Kai 420PN25DN20凹面2510575ei 280PN25DN80凹面89200160d500PN25DN500:凹面53

8、0715650f,g,h, m 250PN25DN50凹面57165125j,k80PN25DN80凹面89200160螺栓 孑L直徑L螺栓 孑L數(shù)量n螺紋Th法蘭 厚度NSRH質(zhì)量/kga1 4144M1218402.344010e 2188M16241053.285850d3320M30 23457811129070.7f,g,h, 口 2164M1618752.964830j,k188M16241053.2858502.4 緊固件的選用根據(jù)緊固件HG/T2059220635-2009密封面形式為凸面。墊片的選擇：墊片是螺栓法蘭連接的核心，決定密封性能，選用非石棉纖維橡膠，尺寸見表4。公稱

9、直徑DN墊片內(nèi)徑D1墊片外徑D2墊片厚度T包邊寬度b2027611.5350611071.5380891421.53500530624332.5 材料的選擇筒體、封頭、人孔、鞍座為 Q345R,接管選用10號鋼。精選2.6 計算數(shù)據(jù)P0.78MPa設(shè)計溫度T60C筒體材料名稱16MnR （熱軋）封頭材料名稱16MnR （熱軋）封頭形式橢圓形筒體內(nèi)徑Di1300mm筒體長度L5170mm筒體長度L05120mm筒體名義厚度 8 n6mm筒體實際厚度8 e4mm筒體焊接接頭系數(shù)。0.85封頭形狀系數(shù)k1封頭焊接接頭系數(shù)。1.00封頭名義厚度 8 hn6mm封頭設(shè)計厚度8 he4mm支座墊板名義厚度

10、8 rn8mm厚度附加量C10mm腐蝕欲量C22mm鞍座材料名稱Q235-AF鞍座包角0120°支座形心至封頭切線距離A325mm鞍座圖度H350mm7精選第三章容器及附件強(qiáng)度校核3.1臥式容器的應(yīng)力校核3.1.1圓筒軸向彎矩鞍座支反力 F mg 44769.85N ,兀 H h 300mm,2圓筒中間截面上的軸向彎矩：精選一 _222 RahiMi FL4L2i 4h3L4AL20.6532 0.3002 1 . 一 一44769.85 5.170 5.17024 0.32414 0.35.1703 5.17040.735KN m鞍座平面上的軸向彎矩:Rahi2M2FA 12 AL

11、4hi3L44769.85 0.32 1/0.320.6532 0.321 5.170 2 0.32 5.1704 0.301 3 5.1700.5KN m3.1.2圓筒軸向應(yīng)力計算及校核3.1.2.1 圓筒中間橫截面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力最高點處:Pc Ra M12 e 3.14R： e0 0.65340.753 1032 0.004 3.14 0.6532 0.0047.609MPa最低點處:Pc RaM122 e3.14Ra2 e0.78 106 0.6532 0.00440.753 103_23.14 0.6532 0.00471.277MPa3.1.2.2鞍座平面上，由壓

12、力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力由于A 0.5Ra,則圓筒在鞍座平面上被封頭加強(qiáng)，軸向應(yīng)力 3位于橫截面最高點，系數(shù)K1，K2由JB/T4731-2005鋼制臥式容器表7-1由鞍座選用120°包角輕型帶墊板得:精選K1 1.00, K2 1.00則鞍座橫截面最高點處軸向應(yīng)力:Pc RaM22 e3.14Ki Ra2e0.78 106 0.6532 0.0040.5 1033.14 1 0.6532 0.00463.761MPa鞍座橫截面最高點處軸向應(yīng)力:Pc RaM222 e 3.14k2 Ra2 e0.0933MPa0 0.6530.5 10352 0.004 3.14 1 0.6532

13、 0.0043.1.2.3圓筒軸向應(yīng)力校核0.094 0.094A 0.000578,根據(jù)圓筒材料查 GB150 表 6-36-10 得 B 78.7MPaR/125e t.， tac min( ,B) 136.507因為 2, 3t 170MPat且 i,| 3ac 136.507MPa 故合格3.1.3圓筒切向剪應(yīng)力計算及校核3.1.3.1 圓筒切向應(yīng)力校核A 0.5Ra帶來的加強(qiáng)作用，由過程設(shè)備設(shè)計表5-2查得在包角為120o時，0.880 44769.85 15.083MPaK3 0880, K4 0.401653 4筒體中最大剪應(yīng)力K3FQ e136MPa而 0.8 t 0.8 17

14、0故切向剪應(yīng)力校核合格。3.1.3.2 封頭切應(yīng)力校核k4fRa e0.401 44769.85653 46.873MPa精選由內(nèi)壓引起的拉伸應(yīng)力:KPc Di1 0,78 1300126.75MPah 1,25 t h 1.25 170 126,75 85,75Mpa h,合格。3.1,4支座封面處圓筒周向應(yīng)力計算與校核3.1,4,1鞍座處橫截面的最低點處周向應(yīng)力對于有加強(qiáng)圈圓筒采用墊板時（墊板起加強(qiáng)作用）K5CkF當(dāng)容器焊在支座上時，取k 0.1,K5,K6 由 JB/T4731-2005 表 7-3 查得：K5 0.76,K6 0.013K5gkF0.1 0.76 44769.85貝U

15、552.025MPae re b24 8 1403.1,4,2鞍座角邊處的周向應(yīng)力采用墊板，（墊板起加強(qiáng)作用）LRa51706537.917F4( e re也12K6FRa22L( e re)44769.8512 0.013 44769.85Z2 LT24 12 1405170(48 )6.679MPa3.1.4.3 應(yīng)力校核t52.025 170MPa66.679 1.25t212.5MPa故合格。精選3.1.5鞍座應(yīng)力計算與校核3.1.5.1鞍座有效斷面平均應(yīng)力鞍座應(yīng)承受的水平分力Fs K9F ,查 JB/T4731-2005 表 7-5 得 K9 0.204FS 0.204 44769.

16、85 9133.0494N鞍座有效斷面平均應(yīng)力：FsHsb05.71MPaHs 計算高度，鞍座實際高度和 R3216.67mm中較小者,此處取 Hs 200mm。b0鞍座腹板厚度，b0 8mm o3.1.5.2 鞍座有效斷面應(yīng)力校核tt鞍座材料Q235-AF的許用應(yīng)力113MPa/2 t 9 5.71 75.333MPa ,合格。33.1.5.3 腹板與筋板組合截面應(yīng)力計算及校核圓筒中心線至基礎(chǔ)表面距離HVRa h 4 653 200 6 859mm查表5-5可得設(shè)計地震烈度為 7度（0.1g）時的水平地震影響系數(shù)1 0.08,則軸向力：FEV1mg 0.08 89539.7 7163.176

17、N2筋板面積：A b2 3 140 6 840 mm2腹板面積：A2l1 20 2940 20 8 7360mml1940x - 10 15 3 l310 15 6 215 224mm22Z1 x 224 3 227mm2精選Z2乙 l3227 215 442mm則 Asa 4Ai 1A4 840 27360 10720mm4Aiyc形心：b222Asa4 840140 821072023.194mmycb2yc1408 23.194 50.806mm3%32 l1 20121406312840 2272 442238 940 20120.90410310 mmIz6 需 Axy。23 1i

18、2012A?yc_2 c 1402 6 , 684012224 50.80683 9 4 0 20127360 23.1940.576 108mm3腹板與筋板組合截面斷面系數(shù):maxZmaxb2 h2101017029401075mm10460mmZryIyZmax0.90410104601.965 1073 mmZrzIz0.576 1080.768 106mm3max75min Zrz,Zry 0.768 106mm3取鞍座底板與基礎(chǔ)間（水泥）靜摩擦系數(shù)0.4,FFEvHFevHvsa_ _ _Asa2ZrAsaL 2A精選44769.857163.1767163.176 86110720

19、2 0.768 106 10720 5170 325 22.6MPasa1.2t 1.2113 135.6MPa,合格。第四章開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計GB150規(guī)定，當(dāng)設(shè)計壓力小于或等于 2.5MPa時，在殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距大于兩空直徑之和的兩倍，且接管公稱直徑外徑不大于89mm時，接管厚度滿足要求即可不另行補(bǔ)強(qiáng)。故本設(shè)計只有DN 500mm的人孔需要補(bǔ)強(qiáng)。4.1補(bǔ)強(qiáng)計算方法判別按HG/T21518-2005選用回旋蓋帶頸對焊法蘭人孔,開孔直徑 d di 2c2 500 2 2 504mmDi213002650mm采用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計算。封頭和筒體計算厚度均取 4mm。接管材料選用10號剛，其中許用應(yīng)力108MPa接管有效厚度etntC1C26 0 2 4mmfr強(qiáng)度削弱系數(shù)1081700.635則開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積為:Ad 21 fret1精選504 4 2 4 4 1 0.635 22027.68 mm4.2 有效強(qiáng)度范圍4.2.1 有效寬度B的確定B12d 2 504 1008mmB2 d 2 n 2 nt 504 2 6 2 6 528mmB max B1,B2