55立方米液化石油氣儲罐設(shè)計

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課 程 設(shè) 計 說 明 書學生姓名： 學 號： 系 別： 機械工程系 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 題 目： 55M3液化石油氣儲罐設(shè)計 指導教師： 職稱: 副教授 年06月29日 學年 第 二 學期 課程設(shè)計任務(wù)書 2014/2015 學年 第 二 學期系 別： 機械工程 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 學 生 姓 名： 學 號： 課程設(shè)計題目： 55M3液化石油氣儲罐設(shè)計 起 迄 日 期： 06 月 29日07月 10日 課程設(shè)計地點： 校內(nèi) 指 導 教 師： 系 主 任： 下達任務(wù)書日期: 2015年06月29日 任 務(wù) 書1設(shè)計目的：1) 使用國家最新壓力容器標準、規(guī)范進行設(shè)計，掌握典型過程設(shè)備設(shè)計的全過程。2) 掌握查閱、綜合分析文獻資料的能力，進行設(shè)計方法和方案的可行性研究和論證。3) 掌握電算設(shè)計計算，要求設(shè)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(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）：1 原始數(shù)據(jù)設(shè)計條件表序號項 目數(shù) 值單 位備 注1名 稱液化石油氣儲罐2用 途液化石油氣儲配站3最高工作壓力1.947MPa由介質(zhì)溫度確定4工作溫度-20485公稱容積（Vg）10/20/25/40/50M347.76工作壓力波動情況可不考慮7裝量系數(shù)(V)0.98工作介質(zhì)液化石油氣（易燃）9使用地點室外10安裝與地基要求儲罐底壁坡度0.010.0211其它要求100/100探傷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a32HG20592-1997MFM液位計接口b80HG20592-1997MFM放氣管c500HG/T21514-2005MFM人 孔d80HG20592-1997MFM安全閥接口e80HG20592-1997MFM排污管f80HG20592-1997MFM液相出口管g80HG20592-1997MFM液相回流管h80HG20592-1997MFM液相進口管i80HG20592-1997MFM氣相管j20HG20592-1997MFM壓力表接口k20HG20592-1997MFM溫度計接口課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書2設(shè)計內(nèi)容1）設(shè)備工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計；2）設(shè)備強度計算與校核；3）技術(shù)條件編制；4）繪制設(shè)備總裝配圖；5）編制設(shè)計說明書。3設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等：1）設(shè)計說明書：主要內(nèi)容包括：封面、設(shè)計任務(wù)書、目錄、設(shè)計方案的分析和擬定、各部分結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計計算和確定、設(shè)計總結(jié)、參考文獻等； 2）總裝配圖設(shè)計圖紙應遵循國家機械制圖標準和化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求有關(guān)規(guī)定，圖面布置要合理，結(jié)構(gòu)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。 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書4主要參考文獻：1 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，GB150-1998鋼制壓力容器，中國標準出版社，19982 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，中國勞動社會保障出版社，19993 全國化工設(shè)備設(shè)計技術(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，過程設(shè)備設(shè)計，化學工業(yè)出版社，20015 黃振仁、魏新利，過程裝備成套技術(shù)設(shè)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(shè)計院，化工工藝設(shè)計手冊，化學工業(yè)出版社，19967 蔡紀寧主編，化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導書，化學工業(yè)出版社，2003年5設(shè)計成果形式及要求：1）完成課程設(shè)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)； 6工作計劃及進度：2015年6月24日：布置任務(wù)、查閱資料并確定設(shè)計方法和步驟 6月24日6月26日：機械設(shè)計計算（強度計算與校核）及技術(shù)條件編制6月27日7月2日：設(shè)計圖紙繪制（草圖和裝配圖）7月3日7月9日：撰寫設(shè)計說明書7月10日：答辯及成績評定系主任審查意見： 簽字： 年 月 日目 錄第一章、工藝設(shè)計1 1.液化石油氣參數(shù)的確定1 2.設(shè)計溫度1 3.設(shè)計壓力1 4.設(shè)計儲量1第二章、機械設(shè)計 2 1、筒體和封頭的設(shè)計2 a、筒體設(shè)計2 b、封頭設(shè)計2第三章、結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 1、液柱靜壓力3 2、接管，法蘭，墊片和螺栓的選擇 3 a、接管和法蘭3 b、墊片的選擇6 c、螺栓（螺柱）的選擇7 3、人孔的設(shè)計8 a、人孔的選取8 b、人孔補強圈設(shè)計10 4、視鏡設(shè)計10 5、液面計設(shè)計11 6、安全閥設(shè)計12 7、鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計12 a、鞍座選型12 b、鞍座位置的確定13 8、焊接接頭的設(shè)計14 a、筒體和封頭的焊接14 b、接管與筒體的焊接14第四章 容器強度的校核核15第一章 工藝設(shè)計1、液化石油氣參數(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。取其大致比例如下：表1-1液化石油氣組成成分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0.012.2549.323.4821.963.791.190.022、設(shè)計溫度 根據(jù)本設(shè)計工藝要求，使用地點為太原市的室外，用途為液化石油氣儲配站工作溫度為-2040，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,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力水平不會很高。由上述條件選擇危險溫度為設(shè)計溫度。為保證正常工作，對設(shè)計溫度留一定的富裕量。所以，取最高設(shè)計溫度t=50，最低設(shè)計溫度t=25。根據(jù)儲罐所處環(huán)境，最高溫度為危險溫度，所以選t=50為設(shè)計溫度。3、設(shè)計壓力 該儲罐用于液化石油氣儲配供氣站，因此屬于常溫壓力儲存。工作壓力為相應溫度下的飽和蒸氣壓。因此，不需要設(shè)保溫層。對于設(shè)計溫度下各成分的飽和蒸氣壓力如下：表1-2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有上述分壓可計算再設(shè)計溫度t=50時，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=1.947 MPa因為：P異丁烷（0.2）P液化氣(1.25901)P丙烷（1.947）當液化石油氣在50時的飽和蒸汽壓力高于異丁烷在50時的飽和蒸汽壓力時，若無保冷設(shè)施，則取50時丙烷的飽和蒸汽壓力作為最高工作壓力。對于設(shè)置有安全泄放裝置的儲罐，設(shè)計壓力應為1.051.1倍的最高工作壓力。所以有Pc=1.11.947=2.1417MPa。4、設(shè)計儲量參考相關(guān)資料，石油液化氣密度一般為500-600Kg/m3，取石油液化氣的密度為500Kg/m3，盛裝液化石油氣體的壓力容器設(shè)計儲存量為：W=Vt=0.947500=21150kg第二章 機械設(shè)計1、筒體和封頭的設(shè)計：對于承受內(nèi)壓，且設(shè)計壓力Pc=2.1417MPa45m且比較接近，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計1、液柱靜壓力： 根據(jù)設(shè)計為臥式儲罐，所以儲存液體最大高度h maxD=2400mm。P靜（max）=gh maxgD=5009.82.3=11.27Kpa %5%則P靜可以忽略不記。圓筒厚度的設(shè)計：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。根據(jù)GB150-1998表4-1，選用筒體材料為低合金鋼16MnR（鋼材標準為GB6654）t=185MPa。選用16MnR為筒體材料，適用于介質(zhì)含有少量硫化物，具有一定腐蝕性，壁厚較大（8mm）的壓力容器。根據(jù)GB150，初選厚度為625mm，最低沖擊試驗溫度為-20，熱軋?zhí)幚怼?對于低碳鋼和低合金鋼，需滿足腐蝕裕度C21mm，取C2=2mm查標準HG20580-1998鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定表7-1知，鋼板厚度負偏差C1=0.25mm。而當鋼材的厚度負偏差不大于0.25mm，且不超過名義厚度的6%時，負偏差可以忽略不計，故取C1=0。 d=+C2=16.02+2=18.02mm ， n=d+C1=18.83+0=18.02mm 圓整后取名義厚度n=19mm ，t沒有變化，故取名義厚度19mm合適。橢圓封頭厚度的設(shè)計： 為了得到良好的焊接工藝，封頭材料的選擇同筒體設(shè)計，同樣采用16MnR。 同理，選取C2=2 mm ，C1=0 mm 。 n=+C1+C2=14.94+2+0=16.94mm 圓整后取名義厚度為n=18mm跟筒體一樣，選擇厚度為20mm的16MnR材料合適。2、接管，法蘭，墊片和螺栓的選擇 a、接管和法蘭 液化石油氣儲罐應設(shè)置排污口，氣相平衡口，氣相口，出液口，進液口，人孔，液位計口，溫度計口，壓力表口，安全閥口，排空口。 根據(jù)壓力容器與化工設(shè)備實用手冊PN=2.5MPa時，可選接管公稱通徑DN=80mm。根據(jù)設(shè)計壓力PN=1.9184MPa，查HG/T 20592-97鋼制管法蘭表4-4，選用PN2.5MPa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。選擇密封面型式為突面（RF），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筒體整體、接管、人孔分布圖 圖3-2帶頸平焊鋼制管法蘭法蘭尺寸如表：表3-1法蘭尺寸序號名稱公稱通徑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液位計口3238140100188M161830603952.02b放氣管8089200160188M1624401189164.86d安全閥口8089200160188M1624401189164.86e排污口8089200160188M1624401189164.86f液相出口8089200160188M1624401189164.86g液相回流管8089200160188M1624401189164.86h液相進口8089200160188M1624401189164.86i氣相管8089200160188M1624401189164.86j壓力表口202510575144M121626452641.03k溫度計口202510575144M121626452641.03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0.25PN25MPa的接管，查壓力容器與化工設(shè)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液位計管323821003.50.447b放氣管8089115041.26d安全閥8089115041.26e排污口8089115041.26f液相出口8089115041.26g液相回流管8089115041.26h液相進口8089115041.26i氣相管8089115041.26j壓力表口2025110030.244k溫度計口2025110030.244 b、 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(shè)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3-3凹凸面型墊片 表3-3墊片尺寸符號管口名稱公稱直徑DN(mm)內(nèi)徑D1(mm)外徑D2(mm)厚度(mm)a液位計口3261.5823b放氣管801201423c人孔5005305753d安全閥801201423e排污口801201423f液相出口801201423g液相回流管801201423h液相進口801201423i氣相管2045.5613j壓力表口2045.5613k溫度計口2045.5613 c、 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3-4雙頭螺柱圖3-5螺母表3-4 螺栓及墊圈尺寸名稱管口名稱公稱直徑螺紋螺柱長緊固件用平墊圈 mmd1d2ha液位計管32M168517303b放氣管80M1610017303d安全閥80M1610017303e排污口80M1610017303f液相出口80M1610017303g液相回流管80M1610017303h液相進口80M1610017303i氣相管80M1610017303j壓力表口20M127513242.5k溫度計口20M127513242.53、人孔的設(shè)計 a、人孔的選取查壓力容器與化工設(shè)備實用手冊，因筒體長度91009000mm，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=500mm，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。其明細尺寸見下表：圖3-6回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔表3-5人孔尺寸表密封面形式公稱壓力公稱直徑dwsdDbABL螺柱數(shù)量螺母數(shù)量螺柱尺寸總質(zhì)量kg凹凸面2.5MPa50053012500730660270134485455405200300302040M36180331 b、人孔補強圈設(shè)計：圖3-7補強圈查壓力容器與化工設(shè)備實用手冊，人孔接管直徑為500mm，選取補強圈外徑840mm，內(nèi)徑510mm，補強圈厚度為18mm,質(zhì)量41.5kg。查鋼制管法蘭、墊片、緊固件表4-2，得人孔法蘭4、視鏡設(shè)計查HG/T21619-1986壓力容器視鏡，所選視鏡玻璃用鋼化硼硅玻璃，襯墊為石棉橡膠板，壓緊環(huán)、接緣、螺栓、螺母所用材料為A3，視鏡的尺寸如下表： 表3-6視鏡尺寸公稱直徑公稱壓力DD1b1b2H螺柱重量標準圖圖號數(shù)量直徑不銹鋼502.451301003426846M125.1HGJ501-86-13圖3-8視鏡5、液面計設(shè)計圖3-9磁性液面計由于儲罐工作溫度為-2048，查壓力容器與化工設(shè)備實用手冊，選取磁性液面計。6、安全閥設(shè)計圖3-10安全閥由操作壓力P=1.9184MPa，工作溫度為-2048，盛放介質(zhì)為液化石油氣體。選擇安全閥的公稱壓力PN=25kg/cm2，最高工溫度為150，材料為可鍛鑄件的彈簧微啟式安全閥，型號為A41H-25。公稱直徑DN=80mm。7、鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計 a、鞍座選型該臥式容器采用雙鞍座式支座，根據(jù)工作溫度為-2048，按JB/T 4731-2005 表5-1選擇鞍座材料為16MnR，使用溫度為-20250，許用應力為sa= 170MPa。估算鞍座的負荷：計算儲罐總重量 m=m1+2m2+m3+m4 。其中：m1 為筒體質(zhì)量：對于16MnR普通碳素鋼，取=7.85103kg/m3 m1=DL=2.37.61810-37.85103=7759.495kgm2為單個封頭的質(zhì)量：查標準JB/T 4746-2002 鋼制壓力容器用封頭中標B.2 EHA橢圓形封頭質(zhì)量，可知m2=839.3kg 。m3為充液質(zhì)量：液化石油氣水故m3（max）=水V=1000V=1000（/42.327.6+21.7588）=35093.75 kg 。m4為附件質(zhì)量：選取人孔后，查得人孔質(zhì)量為331 kg，其他接管質(zhì)量總和估為400 kg。綜上述：總質(zhì)量 m=m1+2m2+m3+m4=7759.495+2839.3+35093.75+3312+400=45593.845kg 45594kg。 每個鞍座承受的重量為 G/2=mg / 2=455949.8/2=223.41 kN由此查JB 4712.1-2007 容器支座。選取輕型，焊制A，包角為120，有墊板的鞍座.，筋板數(shù)為6。查JB 4712.1-2007表3得鞍座尺寸如表5，示意圖如下圖： 表3-7鞍座支座結(jié)構(gòu)尺寸公稱直徑DN2300腹板210墊板b4500允許載荷Q/kN410 筋板l3255410鞍座高度h250b2208e100底板l11660b3290螺栓間距l(xiāng)21460b124038螺孔/孔長D/l24/40114弧長2680重量kg215圖3-11鞍座b、鞍座位置的確定 因為當外伸長度A=0.207L時，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值相等，從而使上述兩截面上保持等強度，考慮到支座截面處除彎矩以外的其他載荷，面且支座截面處應力較為復雜，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0.2L值，為此中國現(xiàn)行標準JB 4731 鋼制臥式容器規(guī)定A0.2L=0.2（L+2h），A最大不超過0.25L.否則由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應力過大。由標準橢圓封頭 ，有 h=H-Di / 4=690-2600 / 4=40mm故 A0.2(L+2h)=0.2(7600+240)=1536mm由于接管比較多，所以固定支座位于儲罐接管較多的左端。此外，由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗彎剛度，故封頭對于圓筒的抗彎剛度具有局部的加強作用。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對支座處圓筒截面的加強作用。因此，JB 4731 還規(guī)定當滿足A0.2L時，最好使A0.5R m（Rm=Ri+n/2），即Rm=1150+18/2=1159mm 。A0.5Rm =0.51159=579.5 mm ,取A=570 mm 。綜上述：A=570 mm （A為封頭切線至封頭焊縫間距離，L為筒體和兩封頭直邊段的總長）8、焊接接頭的設(shè)計： a、筒體和封頭的焊接：=620 =6070 b=02 p=2 3采用Y型對接接頭和手工電弧焊，綜合考慮材料選用16MnR.焊條類型：E5018 鐵粉低氫鉀型圖3-12 Y型坡口 b、接管與筒體的焊接：=45+5 b=20.5 p20.5 H1=t t =8 k30.78圖3-13帶補強圈焊接接頭結(jié)構(gòu)第三章 強度計算校核鋼制臥式容器計算單位全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站計 算 條 件 簡 圖設(shè)計壓力 p1.6MPa設(shè)計溫度 t50筒體材料名稱16MnR(熱軋)封頭材料名稱16MnR(熱軋)封頭型式橢圓形筒體內(nèi)直徑Di2400mm筒體長度 L9600mm筒體名義厚度 dn12mm支座墊板名義厚度 drn10mm筒體厚度附加量 C2mm腐蝕裕量 C12mm筒體焊接接頭系數(shù) F1封頭名義厚度 dhn12mm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 A725mm鞍座高度 H250mm地震烈度 低于7度內(nèi)壓圓筒校核計算單位全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站計算條件筒體簡圖計算壓力 Pc 1.60MPa設(shè)計溫度 t 50.00 C內(nèi)徑 Di 2400mm材料 16MnR(熱軋) ( 板材 )試驗溫度許用應力 s 170.00MPa設(shè)計溫度許用應力 st 170.00MPa試驗溫度下屈服點 ss 345.00MPa鋼板負偏差 C1 0.00mm腐蝕裕量 C2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計算計算厚度 d = =14.79mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 15.00mm名義厚度 dn = 17.00mm重量 4300.22Kg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 = 1.25P = 2.0000 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa試驗壓力下圓筒的應力 sT = = 191.00 MPa校核條件 sT sT校核結(jié)果 合格壓力及應力計算最大允許工作壓力 Pw= = 1.78010MPa設(shè)計溫度下計算應力 st = = 152.80MPastf 170.00MPa校核條件stf st結(jié)論 合格左封頭計算計算單位 全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力 Pc 1.60MPa設(shè)計溫度 t 50.00 C內(nèi)徑 Di 3000mm曲面高度 hi 475.00mm材料 16MnR(熱軋) (板材)試驗溫度許用應力 s 170.00MPa設(shè)計溫度許用應力 st 170.00MPa鋼板負偏差 C1 0.00mm腐蝕裕量 C2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計算形狀系數(shù) K = = 1.0000計算厚度 d = = 8.9mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 10.00mm最小厚度 dmin = 2.85mm名義厚度 dn = 12.00mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 375.90 Kg壓 力 計 算最大允許工作壓力 Pw= = 1.78478MPa結(jié)論 合格右封頭計算計算單位 全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力 Pc 1.60MPa設(shè)計溫度 t 50.00 C內(nèi)徑 Di 3000mm曲面高度 hi 475.00mm材料 16MnR(熱軋) (板材)試驗溫度許用應力 s 170.00MPa設(shè)計溫度許用應力 st 170.00MPa鋼板負偏差 C1 0.00mm腐蝕裕量 C2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計算形狀系數(shù) K = = 1.0000計算厚度 d = = 8.96mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 10.00mm最小厚度 dmin = 2.85mm名義厚度 dn = 12.00mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 375.90 Kg壓 力 計 算最大允許工作壓力 Pw= = 1.78478MPa結(jié)論 合格臥式容器（雙鞍座）計算單位全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站計 算 條 件 簡 圖 計算壓力 pC1.6MPa 設(shè)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 s170MPa 圓筒材料設(shè)計溫度下許用應力st170MPa 圓筒材料常溫屈服點 ss345MPa 鞍座材料許用應力 ssa170MPa 工作時物料密度 1000kg/m3 液壓試驗介質(zhì)密度 1000kg/m3 圓筒內(nèi)直徑Di1900mm 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 7650mm 鞍座墊板名義厚度 10mm 鞍座墊板有效厚度 10mm 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 A725mm 封頭曲面高度 475mm 試驗壓力 pT2MPa 鞍座高度 H250mm腹板與筋板(小端)組合截面積 37680mm2 腹板與筋板(小端)組合截面斷面系數(shù)1.14579e+06mm3 地震烈度0 配管軸向分力 0N圓筒平均半徑 956mm 物料充裝系數(shù) 0.85支 座 反 力 計 算 圓筒質(zhì)量(兩切線間)4328.63kg 封頭質(zhì)量(曲面部分)373.298kg 附件質(zhì)量750kg 封頭容積(曲面部分)8.97841e+08mm3 容器容積(兩切線間)V = 2.34856e+10mm3 容器內(nèi)充液質(zhì)量工作時, 19962.8壓力試驗時, = 23485.6kg 耐熱層質(zhì)量0kg總質(zhì)量工作時, 25788壓力試驗時, 29310.9kg單位長度載荷30.5471 34.7201N/mm支座反力126516 143799143799N筒 體 彎 矩 計 算圓筒中間處截面上的彎矩工作時= 1.36994e+08壓力試驗= 1.55709e+08Nmm支座處橫截面彎矩工作時 -9.78479e+06壓力試驗 -1.11215e+07Nmm系 數(shù) 計 算K1=0.106611K2=0.192348K3=1.17069K4=K5=0.760258K6=0.0336958K6=0.0276977K7=K8=K9=0.203522C4=C5=筒 體 軸 向 應 力 計 算軸向應力計算操作狀態(tài) 81.2537 79.6766MPa -4.77372 -1.77263MPa水壓試驗狀態(tài) -5.42309 -2.01479MPa 101.026 99.2332應力校核許用壓縮應力0.000989474根據(jù)圓筒材料查GB150圖6-36-10 B = 129.393MPa129.393129.393MPa 170 合格|,| 129.393 合格|,| 129.393 合格sT2 ,sT3 0.9ss = 310.5 合格時(時,不適用)13.1804MPa時圓筒中：封頭中：MPa應力校核封頭橢圓形封頭, 碟形封頭, 半球形封頭, MPa圓筒封頭 t = 0.8 s t = 136 MPa圓筒, t t = 136 合格封頭, th t h = MPa鞍 座 處 圓 筒 周 向 應 力無加強圈圓筒圓筒的有效寬度387.088mm無墊板或墊板不起加強作用時在橫截面最低點處MPa在鞍座邊角處L/Rm8時, MPaL/Rm8時, MPa無加強圈筒體墊板起加強作用時鞍座墊板寬度 ； 鞍座墊板包角橫截面最低點處的周向應力-1.41214MPa鞍座邊角處的周向應力L/Rm8時, -40.9843MPaL/Rm8時, MPa鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應力L/Rm8時, -69.0308MPaL/Rm8時, MPa應力校核 |s5| s t = 170 合格 |s6 | 1.25s t = 212.5 合格 |s6 | 1.25s t = 212.5 合格MPa有加強圈圓筒加強圈參數(shù)加強圈材料, e = mm d = mm加強圈數(shù)量, n = 個組合總截面積, A0 = mm2組合截面總慣性矩, I0 = mm4設(shè)計溫度下許用應力MPa加強圈位于鞍座平面上 在鞍座邊角處圓筒的周向應力：MPa 在 鞍 座 邊 角 處 ，加 強 圈 內(nèi) 緣 或 外 緣 表 面 的 周 向 應 力 ：MPa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 ） 采用墊板時，（墊板起加強作用）MPa 在橫截上靠近水平中心線的周向應力：MPa 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 ：MPa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/Rm8時, MPa 無墊板或墊板不起 加強 作用L/Rm8時, MPa 采用墊板時，（墊板起加強作用）L/Rm8時, MPa采用墊板時，（墊板起加強作用）L/Rm8時, MPa應力校核|s5| st = 合格|s6 | 1.25st = |s8 | 1.25stR = MPa鞍 座 應 力 計 算水平分力29266.2N腹板水平應力計算高度250mm鞍座腹板厚度8mm鞍座墊板實際寬度430mm鞍座墊板有效寬度387.088mm腹板水平應力無 墊 板 或 墊 板 不 起 加 強 作 用 , 墊板起加強作用, 4.98499MPa應力判斷 s9 s sa = 113.333 合格MPa腹板與筋板組合截面軸向彎曲應力由地震、配管軸向水平分力引起的支座軸向彎曲強度計算圓筒中心至基礎(chǔ)表面距離 1212mm軸向力 N 時, MPa時 MPa 由圓筒溫差引起的軸向力 N MPa應力判斷ssa 1.2ssa = MPa注：帶#的材料數(shù)據(jù)是設(shè)計者給定的開孔補強計算計算單位全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站接 管: a, 894計 算 方 法 : GB150-1998 等 面 積 補 強 法, 單 孔設(shè) 計 條 件簡 圖計算壓力 pc1.6MPa設(shè)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 Di1900mm殼體開孔處名義厚度n12mm殼體厚度負偏差 C10mm殼體腐蝕裕量 C22mm殼體材料許用應力t170MPa 接管實際外伸長度150mm接管實際內(nèi)伸長度0mm接管材料16Mn(熱軋)接管焊接接頭系數(shù)1名稱及類型管材接管腐蝕裕量2mm補強圈材料名稱16MnR(熱軋)凸形封頭開孔中心至封頭軸線的距離mm補強圈外徑180mm補強圈厚度8mm接管厚度負偏差 C1t 0.5mm補強圈厚度負偏差 C1r 0mm接管材料許用應力t163MPa補強圈許用應力t170MPa開 孔 補 強 計 算殼體計算厚度 8.983mm接管計算厚度t0.4 mm補強圈強度削弱系數(shù) frr1接管材料強度削弱系數(shù) fr0.959開孔直徑 d86mm補強區(qū)有效寬度 B172 mm接管有效外伸長度 h118.55mm接管有效內(nèi)伸長度 h20 mm開孔削弱所需的補強面積A 773.7mm2殼體多余金屬面積 A187.3 mm2接管多余金屬面積 A239.14mm2補強區(qū)內(nèi)的焊縫面積 A316 mm2A1+A2+A3=142.4 mm2 ，小于A，需另加補強。補強圈面積 A4664mm2A-(A1+A2+A3)631.2mm2結(jié)論: 補強滿足要求。開孔補強計算計算單位全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站接 管: f, 53012計 算 方 法 : GB150-1998 等 面 積 補 強 法, 單 孔設(shè) 計 條 件簡 圖計算壓力 pc1.6MPa設(shè)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 Di1900mm殼體開孔處名義厚度n12mm殼體厚度負偏差 C10mm殼體腐蝕裕量 C22mm殼體材料許用應力t170MPa 接管實際外伸長度270mm接管實際內(nèi)伸長度0m