立方米液化石油氣

1、 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)年第學(xué)期學(xué) 院：專(zhuān) 業(yè)：學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：課程設(shè)計(jì)題目：5M3液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì) 起 迄 日 期：課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)：指 導(dǎo) 教 師：系 主 任：下達(dá)任務(wù)書(shū)日期: 年月日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)1設(shè)計(jì)目的：1) 使用國(guó)家最新壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，掌握典型過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)的全過(guò)程。2) 掌握查閱、綜合分析文獻(xiàn)資料的能力，進(jìn)行設(shè)計(jì)方法和方案的可行性研究和論證。3) 掌握電算設(shè)計(jì)計(jì)算，要求設(shè)計(jì)思路清晰，計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，且正確掌握計(jì)算機(jī)操作和專(zhuān)業(yè)軟件的使用。4) 掌握工程圖紙的計(jì)算機(jī)繪圖。2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）：1 原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)條

2、件表序號(hào)項(xiàng) 目數(shù) 值單 位備 注1名 稱(chēng)液化石油氣儲(chǔ)罐2用 途液化石油氣儲(chǔ)配站3最高工作壓力1.77MPa由介質(zhì)溫度確定（50）4工作溫度-20485公稱(chēng)容積（Vg）5M36工作壓力波動(dòng)情況可不考慮7裝量系數(shù)(V)0.98工作介質(zhì)液化石油氣（易燃）9使用地點(diǎn)室外10安裝與地基要求儲(chǔ)罐底壁坡度0.010.0211其它要求管口表接管代號(hào)公稱(chēng)尺寸連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)連接面形式用途或名稱(chēng)h20HG20592-97FM液位計(jì)接口e50HG20592-97FM放氣管c500FM人 孔b50HG20592-97FM安全閥接口i50HG20592-97FM排污管k50HG20592-97FM液相出口管j50HG205

3、92-97FM液相回流管a50HG20592-97FM液相進(jìn)口管d50HG20592-97FM氣相管f20HG20592-97FM壓力表接口g20HG20592-97FM溫度計(jì)接口課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)2設(shè)計(jì)內(nèi)容1）設(shè)備工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；2）設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算與校核；3）技術(shù)條件編制；4）繪制設(shè)備總裝配圖；5）編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。3設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等：1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：主要內(nèi)容包括：封面、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、目錄、設(shè)計(jì)方案的分析和擬定、各部分結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算和確定、設(shè)計(jì)總結(jié)、參考文獻(xiàn)等；2）總裝配圖設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)遵循國(guó)家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)和化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求有關(guān)

4、規(guī)定，圖面布置要合理，結(jié)構(gòu)表達(dá)要清楚、正確，圖面要整潔，文字書(shū)寫(xiě)采用仿宋體、內(nèi)容要詳盡，圖紙采用計(jì)算機(jī)繪制。課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)4主要參考文獻(xiàn)：1 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，GB150-1998鋼制壓力容器，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，19982 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，19993 全國(guó)化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站，化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求，2000，114 鄭津洋、董其伍、桑芝富，過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社，20015 黃振仁、魏新利，過(guò)程裝備成套技術(shù)設(shè)計(jì)指南，化學(xué)工業(yè)出版社，20026 國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院，化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，19967 蔡

5、紀(jì)寧主編，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，化學(xué)工業(yè)出版社，2003年5設(shè)計(jì)成果形式及要求：1）完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份； 2）草圖一張（A1圖紙一張）3）總裝配圖一張 (A1圖紙一張)； 6工作計(jì)劃及進(jìn)度：2011年06月13日：布置任務(wù)、查閱資料并確定設(shè)計(jì)方法和步驟06月13日06月17日：機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算（強(qiáng)度計(jì)算與校核）及技術(shù)條件編制06月17日06月22日：設(shè)計(jì)圖紙繪制（草圖和裝配圖）06月22日06月24日：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)06月24日：答辯及成績(jī)?cè)u(píng)定系主任審查意見(jiàn)：簽字：年月日一 工藝設(shè)計(jì)1.1，參數(shù)的確定液化石油氣的主要組成部分由于石油產(chǎn)地的不同，各地石油氣組成成分也不同。取其大致比例如

6、下：表一組成成分異辛烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷乙炔各成分百分比0.012.2549.323.4821.963.791.190.02對(duì)于設(shè)計(jì)溫度下各成分的飽和蒸氣壓力如下：表二，各溫度下各組分的飽和蒸氣壓力溫度，飽和蒸汽壓力，MPa異辛烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷乙炔-2501.30.20.060.040.0250.0070-2001.380.270.0750.0480.030.0090002.3550.4660.1530.1020.0340.02402003.7210.8330.2940.2050.0760.058050071.7440.670.50.20.160.0011設(shè)計(jì)溫

7、度 根據(jù)本設(shè)計(jì)工藝要求，使用地點(diǎn)為太原市的室外，用途為液化石油氣儲(chǔ)配站工作溫度為-2048，介質(zhì)為易燃易爆的氣體。 從表中我們可以明顯看出,溫度從50降到-25時(shí),各種成分的飽和蒸氣壓力下降的很厲害,可以推斷,在低溫狀態(tài)下,由飽和蒸氣壓力引起的應(yīng)力水平不會(huì)很高。由上述條件選擇危險(xiǎn)溫度為設(shè)計(jì)溫度。為保證正常工作，對(duì)設(shè)計(jì)溫度留一定的富裕量。所以，取最高設(shè)計(jì)溫度t=50，最低設(shè)計(jì)溫度t=25。根據(jù)儲(chǔ)罐所處環(huán)境，最高溫度為危險(xiǎn)溫度，所以選t=50為設(shè)計(jì)溫度。設(shè)計(jì)壓力 該儲(chǔ)罐用于液化石油氣儲(chǔ)配供氣站，因此屬于常溫壓力儲(chǔ)存。工作壓力為相應(yīng)溫度下的飽和蒸氣壓。因此，不需要設(shè)保溫層。根據(jù)道爾頓分壓定律，我們不

8、難計(jì)算出各種溫度下液化石油氣中各種成分的飽和蒸氣分壓，如表三：表三，各種成分在相應(yīng)溫度下的飽和蒸氣分壓溫度, 飽和蒸氣分壓, MPa異辛烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戍烷正戍烷乙烯-2500.0290.09460.0140.00880.000950.0000830-2000.0310.1270.01760.01050.001140.0001090000.0530.22040.03590.02240.001290.00025602000.0840.3940.0690.0450.002880.0006305000.1580.08250.15730.10980.007580.00190有上述分壓可計(jì)算再設(shè)

9、計(jì)溫度t=50時(shí)，總的高和蒸汽壓力P=0.01%×0+2.25%×7+47.3%×1.744+23.48%×0.67+21.96%×0.5+3.79%×0.2+1.19%×0.16+0.02%×0.0011=1.25901 MPa因?yàn)椋篜異丁烷（0.2）<P液化氣(1.25901)<P丙烷（1.744）當(dāng)液化石油氣在50時(shí)的飽和蒸汽壓力高于異丁烷在50時(shí)的飽和蒸汽壓力時(shí)，若無(wú)保冷設(shè)施，則取50時(shí)丙烷的飽和蒸汽壓力作為設(shè)計(jì)壓力。50時(shí)根據(jù)GB150的規(guī)定，取液化石油氣飽和蒸汽壓為1.77MPa 對(duì)于設(shè)置有

10、安全泄放裝置的儲(chǔ)罐，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)為1.051.1倍的最高工作壓力。所以有Pc=1.1*1.77=1.947MPa。取設(shè)計(jì)壓力P=2.5MPa1.2，設(shè)計(jì)儲(chǔ)量參考相關(guān)文件，液化石油氣的密度一般取500-600Kg/m3則取石油液化氣的密度為580Kg/m3，盛裝液化石油氣體的壓力容器設(shè)計(jì)儲(chǔ)存量為：W=øVt=0.9*5*580=2.61t二 機(jī)械設(shè)計(jì) 筒體和封頭的設(shè)計(jì)：對(duì)于承受內(nèi)壓，且設(shè)計(jì)壓力Pc=1.947MPa<4MPa的壓力容器，根據(jù)化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（下）常用設(shè)備系列，采用臥式橢圓形封頭容器。筒體和封頭的選形2.1、 筒體設(shè)計(jì)：根據(jù)容規(guī)，壓力容器的L/D=36;取L/D=4（

11、最合適）一所以 則得：D=1168mm圓整得D=1200mm，查得封頭尺寸為: V=0.2545m，總深度H=325mm由2V +L/4=5 得L=3971mm 圓整得 L=4000mm 則L/D= 3.33 符合要求.2.2、封頭設(shè)計(jì)：因?yàn)榉忸^與筒體配套使用，所以DN=1200mm。根據(jù)TB/4746-2000查得封頭尺寸如下：公稱(chēng)直徑DN(m)總深度H(m)內(nèi)表面積A(m)容積V(m3)12003251.65520.2545則V計(jì)=2V封+D2L/4=2×0.2545+(3.14×1.22 )×4/4=5.03m3>5m3 且比較接近，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。

12、 三 設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1計(jì)算壓力Pc：液柱靜壓力： 根據(jù)設(shè)計(jì)為臥式儲(chǔ)罐，所以?xún)?chǔ)存液體最大高度h maxD=1200mm。P靜（max）=gh maxgD=580×9.8×1.2=6.821×103 pa 則P靜可以忽略不記。3.2 圓筒厚度的設(shè)計(jì)：根據(jù)介質(zhì)的易燃易爆、有毒、有一定的腐蝕性等特性，存放溫度為-2048，最高工作壓力等條件，由JB 7421-2005選用16MnR為筒體材料，適用溫度為-20250。根據(jù)GB150，初選厚度為625mm，最低沖擊試驗(yàn)溫度為-20，熱軋?zhí)幚?。根?jù)GB150查得16MnR鋼在厚度為316mm，使用溫度為-2048時(shí)的許用應(yīng)

13、力=181MPa 。=mm>3mm 對(duì)于16MnR ，需滿足腐蝕裕度C21mm，取C2=2mm，C1=0.8mm。d=+C2=6.49+2=8.49mm ， n=d+C1+=8.49+0.8+=11mm 16MnR屬于低合金鋼，查工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（下）中的板材規(guī)范，選擇厚度 =12mm的鋼板e(cuò)=12-0.8-2=9.2mm3.3 橢圓封頭厚度的設(shè)計(jì)： 為了得到良好的焊接工藝，封頭材料的選擇同筒體設(shè)計(jì)。=6.47mm同理，選取C2=2 mm ，C1=0.8 mm 。n=+C1+C2+=6.47+0.8+2=11 mm 跟筒體一樣，選擇厚度為12mm的16MnR為材料沖壓成型。e=12-0.8-

14、2=9.2mm3.4 容器法蘭的設(shè)計(jì)查JB/T 4700-47072000壓力容器法蘭， 根據(jù)儲(chǔ)罐公稱(chēng)直徑DN=1200mm，公稱(chēng)壓力PN=2.5MPa，查表1 法蘭分類(lèi)及參數(shù)表，選取長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為JB/T 4703，密封面為凹凸面密封。 根據(jù)介質(zhì)有一定的腐蝕能力，選用法蘭材料（鍛件）為16Mn，查表7 長(zhǎng)頸法蘭適用材料及最大許用工作壓力，可知：16Mn法蘭在公稱(chēng)壓力PN=2.5MPa、工作溫度為 -20200事的最大許用工作壓力為2.5MPa ,能滿足使用要求。由B/T 4700-47072000壓力容器法蘭，長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭尺寸表1查得法蘭尺寸如下表： PN=2.5MPa是長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭

15、的尺寸 公稱(chēng)直徑DN，mm法蘭，mm螺柱對(duì)接筒體DD1D2D3D4Hhaa112Rd規(guī)格數(shù)量最小厚度0，mm1200139513401298127812758418548211822321530M2740 143.5.接管，法蘭，墊片和螺柱的選擇液化石油氣儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置排污口，氣相平衡口，氣相口，出液口，進(jìn)液口，人孔，液位計(jì)口，溫度計(jì)口，壓力表口，安全閥口，排空口。3.5.1 人孔，視鏡，液面計(jì)，壓力計(jì)，溫度計(jì)以及安全閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于筒體的公稱(chēng)直徑為1200mm，則應(yīng)該開(kāi)設(shè)人孔，圓形人孔的直徑規(guī)定為400-600mm,可選取人孔直徑為500mm。人孔可根據(jù)HG/T21514-2005查表可選擇封閉形

16、式為凹凸面，其外形如下圖：在公稱(chēng)壓力PN=2.5MPa情況下，法蘭蓋參數(shù)如下：公稱(chēng)通徑DN法蘭蓋外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n螺紋Th法蘭蓋厚度C法蘭蓋理論重量(kg)50165125184M16203.25007306603620M33*248150.0人孔蓋的參數(shù)如下表公稱(chēng)直徑Dw*sDD1AH1H2bB1B2dN*lTh質(zhì)量500530*107056503973202194846483620M30*130265視鏡用凸緣構(gòu)成的不帶頸視鏡。由于筒體公稱(chēng)直徑為1200mm,叫上支座高度整體高度也會(huì)在3m以下，且物料中沒(méi)有結(jié)晶等易堵塞固體，而筒體壓力在1.947MPa大于1.

17、6MPa，則選用板式液面計(jì)。管道留孔 根據(jù)化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（下），對(duì)于法蘭管道，一般留孔應(yīng)大于外徑加10mm。 管道間距：對(duì)于PN2.5MPa的管道，采用化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（下）系列間距。通過(guò)查GB20592-1997接管法蘭標(biāo)準(zhǔn)中，當(dāng)公稱(chēng)壓力PN=2.5MPa時(shí)，取公稱(chēng)通徑DN=50mm，選用帶頸對(duì)焊法蘭，密封面式為凹凸面密封。公稱(chēng)壓力PN=2.5MPa時(shí)接口法蘭參數(shù)公稱(chēng)通徑鋼管外徑B法蘭外徑螺栓孔中心圓直徑螺栓孔直徑螺栓孔數(shù)量螺紋法蘭厚度法蘭高度法蘭理論重量（kg）202510575144M1216401.055057165126184M1620483.115005307306603620M

18、33*24412592.5 公稱(chēng)壓力PN=2.5MPa時(shí)密封面尺寸公稱(chēng)通徑df1F2F3WXYZ205624336505135509924373878872500609254549575576648鋼管外徑選擇B系列，則外徑為57mm。液化石油氣儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置排污口，氣相平衡口，氣相口，出液口，進(jìn)液口，人孔，液位計(jì)口，溫度計(jì)口，壓力表口，安全閥口，排空口。接管法蘭尺寸序號(hào)名稱(chēng)公稱(chēng)直徑DN管子外徑B連接尺寸法蘭厚度C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Tha排污口5057165126184M16203.11b氣相平衡口5057165126184M16203.11c

19、氣相口5057165126184M16203.11d出液口5057165126184M16203.11e進(jìn)液口5057165126184M16203.11f人孔5005307306603620M33×25692.5g1-2液位計(jì)口202510575144M12160,68h溫度計(jì)口202510575144M12160.68m壓力表口202510575144M12160.68n安全閥口5057165126184M16203.11s排空口5057165126184M16203.11查GB8163-87可得，容器的接管選用20號(hào)鋼，接管尺寸如下：接管尺寸序號(hào)名稱(chēng)公稱(chēng)直徑管子外徑數(shù)量管口伸出

20、量管子壁厚管子理論質(zhì)量kga排污口505711503.50.694b氣相平衡口505711503.50.694c氣相口505711503.50.694d出液口505711503.50.694e進(jìn)液口505711503.50.694f人孔5005301300917.34g1-2液位計(jì)口2025210030.244h溫度計(jì)口2025110030.244m壓力表口2025110030.244n安全閥口505721503.50.694s排空口505711503.50.6943.5.2壓力容器法蘭墊片的選擇 儲(chǔ)罐盛裝液化石油氣，根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)選擇耐油石棉橡膠墊片，其結(jié)構(gòu)尺寸如下表：公稱(chēng)壓力PN，MPa2.

21、5公稱(chēng)直徑DN，mmDd1200136512203.5.3接管法蘭墊片的選擇 儲(chǔ)罐盛裝液化石油氣，根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)選擇耐油石棉橡膠墊片，在PN=2.5MnP查資料由GBT 19006。2-2003標(biāo)準(zhǔn)其結(jié)構(gòu)尺寸如下表：公稱(chēng)通徑外徑內(nèi)徑厚度2050273.05087.5563.03.5.4螺柱，螺母的選擇由于螺柱螺母不直接接觸介質(zhì)，僅存在大氣腐蝕，且為了保護(hù)螺柱，螺母的強(qiáng)度必須比螺柱低一個(gè)等級(jí)，則可選螺柱螺母材料為普通不銹鋼即可！選用雙頭螺柱，根據(jù)GB20592-1997中對(duì)雙頭螺柱和螺母的相關(guān)規(guī)定，可選取雙頭螺柱等級(jí)為8.8，螺母等級(jí)為8等級(jí)規(guī)格形式等級(jí)螺母螺母等級(jí)公稱(chēng)壓力工作溫度商品級(jí)M16雙頭

22、螺柱8.8六角螺母8小于10MPa-20250由GB20592-1997，查得雙頭螺柱的參數(shù)如下：（緊固件用平墊圈）公稱(chēng)通徑螺紋數(shù)量長(zhǎng)度墊圈外徑墊圈內(nèi)徑墊圈厚度20M1247024132.550M1649030173500M33*220165254443.6，支座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該臥式容器采用雙鞍座式支座，根據(jù)工作溫度為-20-48，按JB/T 4731-2005 表5-1選擇鞍座材料為16MnR，使用溫度為-20250，許用應(yīng)力為sa= 170MPa。估算鞍座的負(fù)荷：計(jì)算儲(chǔ)罐總重量 m=m1+2m2+m3+m4 。m1 為筒體質(zhì)量：對(duì)于16MnR普通碳素鋼，取=7.85×103kg/m3

23、 m1=DL×=3.14×1.2×4×12×10-3×7.85×103=1419.7824kgm2為單個(gè)封頭的質(zhì)量：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4746-2002 鋼制壓力容器用封頭中標(biāo)B.2 EHA橢圓形封頭質(zhì)量，可知m2=154.6kg 。m3為充液質(zhì)量：液化石油氣<水故m3（max）=水×V=1000V=1000（/4×1.22×4+2×0.2545）=5032.89 kg 。為附件質(zhì)量m4：選取人孔后，查得人孔質(zhì)量為300 kg，其他接管質(zhì)量總和估為400 kg。綜上述：總質(zhì)量 m=

24、m1+2m2+m3+m=1419.7824+154.6*2+5032.89+400 7162kg。 每個(gè)鞍座承受的重量為 G/2=mg / 2=7162×10/2=35.81kN根據(jù)JBT4712.1-2007規(guī)定查表一可得鞍座的參數(shù)如下：公稱(chēng)直徑允許載荷KN鞍座高度底板腹板筋板墊板螺栓間距鞍座質(zhì)量增加100mm高度增加的質(zhì)量L1B11L2B2B33弧長(zhǎng)B44el120014520088017010620014020061410320655720567鞍座位置的選擇因?yàn)楫?dāng)外伸長(zhǎng)度A=0.207L時(shí)因?yàn)楫?dāng)外伸長(zhǎng)度A=0.207L時(shí)，雙支座跨距中間截面的最大彎矩和支座截面處的彎矩絕對(duì)值相

25、等，從而使上述兩截面上保持等強(qiáng)度，考慮到支座截面處除彎矩以外的其他載荷，面且支座截面處應(yīng)力較為復(fù)雜，故常取支座處圓筒的彎矩略小于跨距中間圓筒的彎矩，通常取尺寸A不超過(guò)0.2L值，為此中國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JB 4731鋼制臥式容器規(guī)定A0.2L=0.2（L+2h），A最大不超過(guò)0.25L.否則由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應(yīng)力過(guò)大。由標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 ，有 h=H-Di / 4=325-1200 / 4=25 mm故 A0.2(L+2h)=0.2(4000+2×25)=810 mm鞍座的安裝分為F型和S型兩種支座配套使用。由于接管比較多，所以固定支座位于儲(chǔ)罐接管較多的左端。由于封頭的抗彎剛度

26、大于圓筒的抗彎剛度，故封頭對(duì)于圓筒的抗彎剛度具有局部的加強(qiáng)作用。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對(duì)支座處圓筒截面的加強(qiáng)作用。因此，JB 4731 還規(guī)定當(dāng)滿足A0.2L時(shí)，最好使A0.5R m（Rm=Ri+n/2），即Rm=600+12/2=606mm 。A0.5R =0.5×606=303 mm ,取A=300 mm 。綜上述：A=300 mm （A為封頭切線至封頭焊縫間距離，L為筒體和兩封頭的總長(zhǎng)）3.7，安全閥的設(shè)計(jì) 由操作壓力P=1.947MPa，工作溫度為-2048，盛放介質(zhì)為液化石油氣體。選擇安全閥的公稱(chēng)壓力PN=25kg/cm2，最高工溫度為150，材料為可鍛鑄件的

27、彈簧微啟式安全閥，型號(hào)為A41H-25。公稱(chēng)直徑DN=80mm。3.8，尺寸計(jì)算：對(duì)于橢圓形封頭，折算為同直徑的長(zhǎng)度H的圓筒。 曲面深度：Hi=H-h=325-25=300mm 重量載荷作用的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)'=L+2h+4H/3=4000+2×25+4×300/3=4450mm。水壓試驗(yàn)校核 試驗(yàn)壓力：PT=1.25P MPa 圓筒的薄膜應(yīng)力： MPa 0.9Rel=0.9×0.9×345279.45 MPaT160MPa ， 合格四 焊接的設(shè)計(jì)4.1 焊接接頭的設(shè)計(jì)為保證焊接質(zhì)量，易于檢查。筒體上的所有焊縫及環(huán)向接頭、封頭上的拼接接頭，都采用對(duì)接焊

28、。對(duì)于人孔和筒體的焊接部位，因?yàn)閮砂搴穸炔畲笥?m，必須進(jìn)行削薄加工，以使兩側(cè)面厚度基本相等。4.2容器焊接接頭坡口設(shè)計(jì)4.2.1 殼體對(duì)接接頭的坡口設(shè)計(jì)因?yàn)橥搀w的厚度=12mm（3,20），所以選用殼體的縱焊縫為內(nèi)外壓對(duì)稱(chēng)的Y形坡口，殼體的環(huán)焊縫為內(nèi)外不對(duì)稱(chēng)的Y形坡口，且內(nèi)側(cè)較小。坡口的結(jié)構(gòu)尺寸：b=2mm，p=2mm，=60°。人孔焊接用帶鈍邊雙面V型接口，尺寸：b=2,p=2,=50。接管與筒體之間的焊接用單邊V型接口，尺寸：b=2,p=2,=504.2.2 接管與帶補(bǔ)強(qiáng)圈的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)接管與客體及補(bǔ)強(qiáng)圈之間的焊接采用角接，為了保證有良好的強(qiáng)度，選用單面全焊投的焊接形式。4.3

29、 焊接方法與材料 對(duì)于一般的壓力容器焊接，方法均為手工電弧焊。焊接材料為焊條。筒體和接管間的焊接屬于低碳鋼和低合金鋼之間的焊接。應(yīng)選用強(qiáng)度較低的鋼材等強(qiáng)度的焊條焊接。內(nèi)壓圓筒校核計(jì)算單位計(jì)算條件筒體簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力Pc 1.95MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C內(nèi)徑Di 1200.00mm材料 16MnR(正火) ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力s 170.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力st 170.00MPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)ss 345.00MPa鋼板負(fù)偏差C1 0.00mm腐蝕裕量C2 2.00mm焊接接頭系數(shù)f 1.00厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度d = = 6.91mm有效厚度de =dn

30、- C1- C2=10.00mm名義厚度dn =12.00mm重量 1434.67Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類(lèi)型 液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT = 1.25P = 2.3890 (或由用戶(hù)輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過(guò)的應(yīng)力水平sTsT£ 0.90 ss =310.50MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力sT = = 144.53MPa校核條件sT£sT校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力Pw= = 2.80992MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力st = = 117.79MPastf 170.00MPa校核條件stfst結(jié)論 合格內(nèi)壓橢圓封頭校核計(jì)算單位計(jì)算條件橢圓封頭簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力Pc 1

31、.95MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C內(nèi)徑Di 1200.00mm曲面高度hi 325.00mm材料 16MnR(正火) (板材)試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力s 170.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力st 170.00MPa鋼板負(fù)偏差C1 0.00mm腐蝕裕量C2 2.00mm焊接接頭系數(shù)f 1.00厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 0.9014計(jì)算厚度d = = 6.21mm有效厚度de =dn - C1- C2=10.00mm最小厚度dmin = 3.60mm名義厚度dn =12.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量160.57 Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力Pw= = 3.12886MPa結(jié)論

32、合格右封頭計(jì)算計(jì)算單位計(jì)算條件橢圓封頭簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力Pc 1.95MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C內(nèi)徑Di 1200.00mm曲面高度hi 325.00mm材料 16MnR(正火) (板材)試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力s 170.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力st 170.00MPa鋼板負(fù)偏差C1 0.00mm腐蝕裕量C2 2.00mm焊接接頭系數(shù)f 1.00厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 0.9014計(jì)算厚度d = = 6.21mm有效厚度de =dn - C1- C2=10.00mm最小厚度dmin = 3.60mm名義厚度dn =12.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量160.57 Kg壓

33、力計(jì)算最大允許工作壓力Pw= = 3.12886MPa結(jié)論合格臥式容器（雙鞍座）計(jì)算單位計(jì)算條件簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力pC1.947MPa設(shè)計(jì)溫度t50圓筒材料16MnR(正火)鞍座材料16MnR圓筒材料常溫許用應(yīng)力 s170MPa圓筒材料設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力st170MPa圓筒材料常溫屈服點(diǎn)ss345MPa鞍座材料許用應(yīng)力 ssa170MPa工作時(shí)物料密度1000kg/m3液壓試驗(yàn)介質(zhì)密度1000kg/m3圓筒內(nèi)直徑Di1200mm圓筒名義厚度12mm圓筒厚度附加量2mm圓筒焊接接頭系數(shù)1封頭名義厚度12mm封頭厚度附加量 Ch2mm兩封頭切線間距離4050mm鞍座墊板名義厚度6mm鞍座墊板有效厚度6m

34、m鞍座軸向?qū)挾?b170mm鞍座包角120°鞍座底板中心至封頭切線距離A300mm封頭曲面高度325mm試驗(yàn)壓力pT2.389MPa鞍座高度H200mm腹板與筋板(小端)組合截面積8520mm2腹板與筋板(小端)組合截面斷面系數(shù)143135mm3地震烈度0配管軸向分力0N圓筒平均半徑606mm物料充裝系數(shù)0.9支座反力計(jì)算圓筒質(zhì)量(兩切線間)1452.64kg封頭質(zhì)量(曲面部分)149.998kg附件質(zhì)量702kg封頭容積(曲面部分)2.26195e+08mm3容器容積(兩切線間)V = 5.03283e+09mm3容器內(nèi)充液質(zhì)量工作時(shí), 4529.55壓力試驗(yàn)時(shí), = 5032.8

35、3kg耐熱層質(zhì)量0kg總質(zhì)量工作時(shí),6984.19壓力試驗(yàn)時(shí), 7487.47kg單位長(zhǎng)度載荷15.285216.3867N/mm支座反力34264.436733.536733.5N筒體彎矩計(jì)算圓筒中間處截面上的彎矩工作時(shí)= 2.20599e+07壓力試驗(yàn)= 2.36495e+07N·mm支座處橫截面彎矩工作時(shí)-681679壓力試驗(yàn)-730801N·mm系數(shù)計(jì)算K1=1K2=1K3=0.879904K4=0.401056K5=0.760258K6=0.0132129K6=K7=K8=K9=0.203522C4=C5=筒體軸向應(yīng)力計(jì)算軸向應(yīng)力計(jì)算操作狀態(tài)60.907259.0

36、532MPa-1.91306-0.059116MPa水壓試驗(yàn)狀態(tài)-2.04988-0.0633759MPa74.437672.45應(yīng)力校核許用壓縮應(yīng)力0.00156667根據(jù)圓筒材料查GB150圖6-36-10 B = 149.588MPa149.588149.588MPa< 170 合格|,| <149.588合格|,| < 149.588合格sT2 ,sT3 < 0.9ss = 310.5 合格時(shí)(時(shí),不適用)MPa時(shí)圓筒中：5.33366封頭中：2.43106MPa應(yīng)力校核封頭橢圓形封頭,105.299碟形封頭, 半球形封頭,MPa圓筒封頭 t = 0.8 s t

37、 = 136107.201MPa圓筒, t< t = 136 合格封頭, th < t h = 107.201 合格MPa鞍座處圓筒周向應(yīng)力無(wú)加強(qiáng)圈圓筒圓筒的有效寬度303.031mm無(wú)墊板或墊板不起加強(qiáng)作用時(shí)在橫截面最低點(diǎn)處-0.921588MPa在鞍座邊角處L/Rm8時(shí),MPaL/Rm<8時(shí),-11.7454MPa無(wú)加強(qiáng)圈筒體墊板起加強(qiáng)作用時(shí)鞍座墊板寬度；鞍座墊板包角橫截面最低點(diǎn)處的周向應(yīng)力MPa鞍座邊角處的周向應(yīng)力L/Rm8時(shí), MPaL/Rm<8時(shí), MPa鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應(yīng)力L/Rm8時(shí), MPaL/Rm<8時(shí), MPa應(yīng)力校核|s5| <

38、; st = 170 合格|s6 | < 1.25st = 212.5 合格 |s6 | 1.25st = 212.5 MPa有加強(qiáng)圈圓筒加強(qiáng)圈參數(shù)加強(qiáng)圈材料, e = mm d = mm加強(qiáng)圈數(shù)量, n = 個(gè)組合總截面積, A0 = mm2組合截面總慣性矩, I0 = mm4設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力MPa加強(qiáng)圈位于鞍座平面上在鞍座邊角處圓筒的周向應(yīng)力：MPa在鞍座邊角處，加強(qiáng)圈內(nèi)緣或外緣表面的周向應(yīng)力：MPa有加強(qiáng)圈圓筒加強(qiáng)圈靠近鞍座橫截面最低點(diǎn)的周向應(yīng)力無(wú)墊板時(shí)，（或墊板不起加強(qiáng)作用）采用墊板時(shí)，（墊板起加強(qiáng)作用）MPa 在橫截上靠近水平中心線的周向應(yīng)力：MPa在橫截上靠近水平中心線處，

39、不與筒壁相接的加強(qiáng)圈內(nèi)緣或外緣表面的周向應(yīng)力：MPa加強(qiáng)圈靠近鞍座鞍座邊角處點(diǎn)處的周向應(yīng)力無(wú)墊板或墊板不起加強(qiáng)作用L/Rm8時(shí), MPa無(wú)墊板或墊板不起加強(qiáng)作用L/Rm<8時(shí), MPa采用墊板時(shí)，（墊板起加強(qiáng)作用）L/Rm8時(shí), MPa采用墊板時(shí)，（墊板起加強(qiáng)作用）L/Rm<8時(shí), MPa應(yīng)力校核|s5| < st = 合格|s6 | < 1.25st = 合格|s7 | < 1.25st = |s8 | < 1.25stR= MPa鞍座應(yīng)力計(jì)算水平分力7476.07N腹板水平應(yīng)力計(jì)算高度200mm鞍座腹板厚度6mm鞍座墊板實(shí)際寬度200mm鞍座墊板有效寬度

40、200mm腹板水平應(yīng)力無(wú)墊板或墊板不起加強(qiáng)作用 ,6.23006墊板起加強(qiáng)作用, MPa應(yīng)力判斷s9 <ssa= 113.333 合格MPa腹板與筋板組合截面軸向彎曲應(yīng)力由地震、配管軸向水平分力引起的支座軸向彎曲強(qiáng)度計(jì)算圓筒中心至基礎(chǔ)表面距離812mm軸向力N時(shí),MPa時(shí)MPa由圓筒溫差引起的軸向力NMPa應(yīng)力判斷ssa< 1.2ssa = MPa注：帶#的材料數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)者給定的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位接管: #,57×3.5計(jì)算方法 : GB150-1998 等面積補(bǔ)強(qiáng)法, 單孔設(shè)計(jì)條件簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力pc1.947MPa設(shè)計(jì)溫度50殼體型式圓形筒體殼體材料名稱(chēng)及類(lèi)型16MnR

41、(正火)板材殼體開(kāi)孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑Di1200mm殼體開(kāi)孔處名義厚度n12mm殼體厚度負(fù)偏差 C10mm殼體腐蝕裕量C22mm殼體材料許用應(yīng)力t170MPa接管實(shí)際外伸長(zhǎng)度150mm接管實(shí)際內(nèi)伸長(zhǎng)度0mm接管材料16Mn(熱軋)接管焊接接頭系數(shù)1名稱(chēng)及類(lèi)型管材接管腐蝕裕量2mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱(chēng)16MnR(正火)凸形封頭開(kāi)孔中心至封頭軸線的距離mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑130mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度6mm接管厚度負(fù)偏差C1t0.438mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差C1r0mm接管材料許用應(yīng)力t163MPa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力t170MPa開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算殼體計(jì)算厚度6.911mm接管計(jì)算厚度t0.3mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) fr

42、r1接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)fr0.959開(kāi)孔直徑d54.88mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度B109.8mm接管有效外伸長(zhǎng)度h113.86mm接管有效內(nèi)伸長(zhǎng)度h20mm開(kāi)孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A379.9mm2殼體多余金屬面積A1169.2mm2接管多余金屬面積A220.25mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積A312.25mm2A1+A2+A3=201.7 mm2 ，小于A，需另加補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈面積A4316.5mm2A-(A1+A2+A3)178.1mm2結(jié)論: 補(bǔ)強(qiáng)滿足要求。開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位接管: #,57×3.5計(jì)算方法 : GB150-1998 等面積補(bǔ)強(qiáng)法, 單孔設(shè)計(jì)條件簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力pc1.947M

43、Pa設(shè)計(jì)溫度50殼體型式圓形筒體殼體材料名稱(chēng)及類(lèi)型16MnR(正火)板材殼體開(kāi)孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑Di1200mm殼體開(kāi)孔處名義厚度n12mm殼體厚度負(fù)偏差 C10mm殼體腐蝕裕量C22mm殼體材料許用應(yīng)力t170MPa接管實(shí)際外伸長(zhǎng)度150mm接管實(shí)際內(nèi)伸長(zhǎng)度30mm接管材料16Mn(熱軋)接管焊接接頭系數(shù)1名稱(chēng)及類(lèi)型管材接管腐蝕裕量2mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱(chēng)16MnR(正火)凸形封頭開(kāi)孔中心至封頭軸線的距離mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑130mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度6mm接管厚度負(fù)偏差C1t0.438mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差C1r0mm接管材料許用應(yīng)力t163MPa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力t170MPa開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算殼體計(jì)算厚度6.911mm接管計(jì)算厚度t0.3mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) frr1接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)fr0.959開(kāi)孔直徑d54.88mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度B109.8m