1、太原科技大学过程设备设计（论文） I 课 程 设 计 任 务 书 1设计目的： 1) 使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。 2) 掌握查阅、综合分析文献资料的能力，进行设计方法和方案的可行性研究和论 证。 3) 掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计 算机操作和专业软件的使用。 4) 掌握工程图纸的计算机绘图。 2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 1原始数据 设计条件表 序号 项 目 数 值 单 位 备 注 1 名 称 氮气储罐 2 用 途 氮气储配站 3 最高工作压力 2.5 MPa 由介质温度确定
2、4 工作温度 -2048 5 公称容积（Vg） 20 M3 6 工作压力波动情况 可不考虑 7 装量系数(V) 0.9 8 工作介质 氮气 9 使用地点 室外 10 安装与地基要求 储罐底壁坡度 0.010.02 11 其它要求 管口表 接管代号 公称尺寸 连接尺寸标准 连接面形式 用途或名称 A 80 HG20592-1997 MFM 物料进管 B 80 HG/T21514-2005 MFM 物料出管 C 80 HG20592-1997 MFM 安全阀接口 D 80 HG20592-1997 MFM 排污管 E 80 HG20592-1997 MFM 放气管 F 28 HG20592-199
3、7 MFM 温度计接口 G 28 HG20592-1997 MFM 压力表接口 H 450 HG20592-1997 MFM 人孔 太原科技大学过程设备设计（论文） II 课 程 设 计 任 务 书 2设计内容 1）设备工艺、结构设计； 2）设备强度计算与校核； 3）技术条件编制； 4）绘制设备总装配图； 5）编制设计说明书。 3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文) 、图纸、 实物样品等： 1）设计说明书： 主要内容包括：封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺 寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等； 2）总装配图 设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工
4、设备图样技术要求有关规定，图面布置要 合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸 采用计算机绘制。 太原科技大学过程设备设计（论文） III 课 程 设 计 任 务 书 4主要参考文献： 1 国家质量技术监督局，GB150-1998钢制压力容器 ，中国标准出版社，1998 2 国家质量技术监督局， 压力容器安全技术监察规程 ，中国劳动社会保障出版社， 1999 3 全国化工设备设计技术中心站， 化工设备图样技术要求 ，2000，11 4 郑津洋、董其伍、桑芝富， 过程设备设计 ，化学工业出版社，2001 5 黄振仁、魏新利， 过程装备成套技术设计指南 ，化学工
5、业出版社，2002 6 国家医药管理局上海医药设计院， 化工工艺设计手册 ，化学工业出版社，1996 7 蔡纪宁主编， 化工设备机械基础课程设计指导书 ，化学工业出版社，2003 年 5设计成果形式及要求： 1）完成课程设计说明书一份； 2）草图一张（A1 图纸一张） 3）总装配图一张 (A1 图纸一张)； 系主任审查意见： 签字： 年 月 日 太原科技大学过程设备设计（论文） IV 前 言 本设计是针对过程设备设计这门课程所安排的一次课程设计，是对这 门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。 本设计的物料为氮气，它是一种无色无味气体。氮气作为一种重要的化工 原料，应用广
6、泛于氨氮的生产制造。分子式 N，密度 1.25g/L，熔点 63K，沸点 75K，临界温度 126K。氮气通常不易燃烧且不支持燃烧。化学性质很稳定，常 温下很难跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化 学变化，用来制取对人类有用的新物质。 设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合 给定的工艺参数，按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准 的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、接管、管法兰、人孔接管、人孔接管 补强、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的 执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一
7、些设 备没有相应标准，则选择合适的非标设备。 各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可 循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。 太原科技大学过程设备设计（论文） V 目 录 1. 工艺设计 1 1.1. 存储量 1 1.2. 设备的选型及轮廓尺寸 1 2. 筒体及封头设计 2 2.1. 筒体材料设计 2 2.2. 圆筒设计 2 2.3. 封头厚度 2 3. 接管、法兰、垫片和螺栓的选择 2 3.1. 接管和法兰 2 3.2. 垫片的选择 2 3.3. 螺栓（螺柱）的选择 2 3.4. 人孔的选取 2 3.5. 人孔补强圈设计： 2 4. 容器支座 2 4.1. 制
8、作所承受最大载荷 2 4.2. 鞍座选择 2 4.3. 支座的位置 2 4.4. 焊接机构设计 2 5. 附件选择 2 6. 整体布局 2 7. 强度校核 2 结束语 2 参考文献 2 太原科技大学过程设备设计（论文） 1 1. 工艺设计 1.1.存储量 盛装氮气的压力容器设计存储量 W=Vt 式中：W- 存储量， t； -装量系数； V-压力容器容积； t-设计温度下的饱和溶液的密度，t/m 3 已知压力容器的工作温度是-2048，取设计温度为 50，设计压力 Pc=2.5MPa 由气体状态方程：PV=nRT 得 PM=RT 查得，标准状况下氮气的密度 0=1.251 kg/m3 设计温度下
9、的密度 = 0Pc/P0 T0/T=26.094 kg/m3 根据设计条件 W=V t=0.92026.094=469.692kg 1.2.设备的选型及轮廓尺寸 粗略计算内径： L=20m32D4i 取 L/D=4,得 Di=1853mm 圆整为 1900mm 根据氮气的性质及设计条件，选用卧式椭圆形封头容器。 就力学性能而言，半球形封头效果较好，但是冲压工艺较难，不易成型。 根据 JB/T 4737-1995 选用 EHA 椭圆形封头 公称直径 DN/mm 曲面高度 h /mm1 直边高度 h /mm2 内表面积 A/m 2 容积 V/m 3 1900 500 25 4.0624 0.968
10、7 太原科技大学过程设备设计（论文） 2 图 1-1椭圆形封头 压力容器体积 V=2V 封头+ D L=20m3 4 2i 得 L=5750mm 圆整得 L=6000mm V 实 =2V 封头 + L=2 0.9687+ 1.92 6=20.79m324i 100%=4%5% 可得 L=6800mmV实 综上所述，筒体的公称直径为 Di=1900mm ，长度 L=6800mm。 太原科技大学过程设备设计（论文） 3 2. 筒体及封头设计 2.1.筒体材料设计 设计压力 ，工作温度 -2048aMPc5.2 根据 GB6654 选用 16MnR 热轧钢 2.2.圆筒设计 材料许用应力表得 16M
11、nR 的 =163MPa ( )t16m3 由钢制压力容器的焊接接头系数 值表，选择双面焊对接接头无损检测 比例为 100%，所以 =1.00 =14.68mmcti2PD 取腐蚀裕度 ，负偏差mC2mC30.1 设计厚度 d 68.4 名义厚度 n1圆 整 根据钢材标准规格 GB709-88 ，得：名义厚度为 18mm 检查： , 没有变化，故取名义厚度 18mm 合适mn8t 2.3.封头厚度 标准椭圆形封头形状系数 k=1 mPDK63.14cti5.02 取腐蚀裕量 ，负偏差mC2C1 设计厚度 d63. 名义厚度 n81圆 整 据 JB/T 4737-1995 知， =18mmn 检
12、查： ， 没有变化，故取名义厚度 18mm 合适mn18t 太原科技大学过程设备设计（论文） 4 3. 接管、法兰、垫片和螺栓的选择 3.1.接管和法兰 氮气储罐应设置排污口，物料进口，物料出口，人孔，温度计口，压力表 口，安全阀口，放空口。 法兰公称压取 aNMP0.4 根据压力容器与化工设备实用手册 a 时，可选接管公称通NMP0.4 径 DN=80mm。 根据设计压力 paPc5.2，查 HG/T 20592-97钢制管法兰表 4-4， 选用 PN=4.0MPa 带颈平焊法兰（SO） ，由介质特性和使用工况，查密封面型式 的选用，表 3.0.2。选择密封面型式为凹凸面（MFM） ，压力等
13、级为 1.04.0MPa，接管法兰材料选用 16MnR。根据各接管公称通径，查表 4-4 得各 法兰的尺寸。 图 3-1带颈平焊钢制管法兰 表 3-1法兰尺寸 连接尺寸 法兰内 径 B1序号 名称 公 称 通 径 DN 钢管 外 径 B 法兰 外径 D 螺栓 孔中 心圆 直径 K 螺栓 孔直 径 L 螺栓 孔数 量 n 螺栓 Th 法兰 厚度 C 法兰 高度 H 法兰颈 B 系列 坡口 宽度 b 法兰 理论 质量 kg 太原科技大学过程设备设计（论文） 5 A 物料入口 80 89 200 160 18 8 M16 24 40 118 91 6 4.86 B 物料出口 80 89 200 16
14、0 18 8 M16 24 40 118 91 6 4.86 C 安全阀口 80 89 200 160 18 8 M16 24 40 118 91 6 4.86 D 排污 口 80 89 200 160 18 8 M16 24 40 118 91 6 4.86 E 放空 口 80 89 200 160 18 8 M16 24 40 118 91 6 4.86 F 温度计口 28 32 105 75 14 4 M12 16 26 45 26 4 1.03 G 压力表口 28 32 105 75 14 4 M12 16 26 45 26 4 1.03 接管外径的选用以 B 国内沿用系列（公制管）为
15、准，对于公称压力 0.25PN25MPa 的接管，查 压力容器与化工设备实用手册普通无缝钢管， 选材料为 16MnR。对应的管子尺寸如下如表： 表 3-2 管子尺寸 序号 名称 公称直径 管子外径 数量 管口伸 出量 管子壁厚 伸长量质 量（kg） A 物料进管 80 89 1 150 15 4.106 B 物料出管 80 89 1 150 15 4.106 C 安全阀管 80 89 1 150 15 4.106 D 排污管 80 89 1 150 15 4.106 E 放气管 80 89 1 150 15 4.106 F 温度计管 28 32 1 100 8 0.474 G 压力表管 28
16、32 1 100 8 0.474 3.2.垫片的选择 查钢制管法兰、垫片、紧固件 ，表 4.0.2-3 凹凸面法兰用 MFM 型垫片尺 寸，根据设计压力为 Pc=2.5MPa，采用金属包覆垫片，选择法兰的密封面均采 太原科技大学过程设备设计（论文） 6 用 MFM（凹凸面密封） 。金属材料为纯铝板 L3，标准为 GB/T 3880，最高工作温 度 200，最大硬度 40HB。填充材料为非石棉纤维橡胶板，代号为 NAS，最 高工作温度为 290。得对应垫片尺寸如表： 图 3-2凹凸面型垫片 表 3-3垫片尺寸 序号 名称 公称直径 DN(mm) 内径 D1(mm) 外径 D2(mm) 厚度 (m
17、m) A 物料进管 80 120 142 3 B 物料出管 80 120 142 3 C 安全阀管 80 120 142 3 D 排污管 80 120 142 3 E 放气管 80 120 142 3 F 温度计管 28 45.5 61 3 G 压力表管 28 45.5 61 3 3.3.螺栓（螺柱）的选择 根据密封所需压紧力大小计算螺栓载荷，选择合适的螺柱材料。计算螺栓 直径与个数，按螺纹和螺栓标准确定螺栓尺寸。选择螺栓材料为 Q345。 查钢制管法兰、垫片、紧固件中表 5.007-9 和附录中标 A.0.1，得螺柱 的长度和平垫圈尺寸： 太原科技大学过程设备设计（论文） 7 图 3-4双头
18、螺柱 图 3-5螺母 表 3-4 螺栓及垫圈尺寸 紧固件用平垫圈 mm序号 名称 公称直径 螺纹 螺柱长 d1 d2 h A 物料进管 80 M12 75 13 24 2.5 B 物料出管 80 M16 100 17 30 3 C 安全阀管 80 M16 100 17 30 3 D 排污管 80 M16 100 17 30 3 E 放气管 80 M16 100 17 30 3 F 温度计管 32 M16 100 17 30 3 G 压力表管 32 M16 100 17 30 3 3.4.人孔的选取 查压力容器与化工设备实用手册 ，因筒体长度 7600mm6000mm，需开 两个人孔，可选回转盖
19、带颈对焊法兰人孔。 由使用地为太原市室外，确定人孔的公称直径 DN=450mm，以方便工作人 员的进入检修。配套法兰与上面的法兰类型相同，根据 HG/T 21518-2005回 太原科技大学过程设备设计（论文） 8 转盖带颈对焊法兰人孔 ，查表 3-1，由 PN=4.0MPa 选用凹凸面的密封形式 MFM，采用 8.8 级 35CrMoA 等长双头螺柱连接。其明细尺寸见下图： 图 4-1回转盖带颈对焊法兰人孔 表 4-1人孔尺寸表 密封面 型式 凹凸面 MFM D 685 1b55 0d30 公称压 力 PN MPa 4.0 1610 257 螺柱数量 20 公称直 径 DN 450 1H27
20、0 A 390 螺母数量 40wds4802 127 B 175 螺柱尺寸 19036M d 451.6 b 57 L 250 总质量 kg 278 太原科技大学过程设备设计（论文） 9 3.5.人孔补强圈设计： 图 4-2补强圈 3.5.1. 设计方法判别 按 HG/T 21518-2005，选用回转盖带颈对焊法兰人孔， 设：厚度附加量 C=2mm 开孔直径 D=Di+2C=450+4=504mm 则 =1900/3=633mm3Di 故可以采用等面积法进行开孔补强计算。 接管材料选用 16MnR 钢，其许用应力 atMP163 根据 GB150-1998 中， )(2retfdA 其中：壳
21、体开孔处的计算厚度 m8.4 接管的有效厚度 cntet 1221 强度削弱系数 63 rrf 则 27.48.145mA 3.5.2. 补强范围 3.5.2.1.补强有效宽度 B的确定： 按 GB150 中有：dB9084521 mnt 5184212 m),ax(21 3.5.2.2.有效高度的确定 外侧有效高度 的确定1h 太原科技大学过程设备设计（论文） 10 根据 GB150-1998 中式 8-9，得： mdhnt 725.9145 1 H301接 管 实 际 外 伸 高 度 .),mi(211 内侧有效高度 的确定h 根据 GB150-1998 中式 8-9，得： 4.90184
22、5 2ntd 0h 22mi(,) 3.5.2.3.有效补强面积 根据 GB150 中式 8-10 式 8-13，A e=A1+A2+A3 分别计算如下： 3.5.2.3.1. 筒体多余面积 1A 21 8.596.14-5-908)(2)( mfdBArete ）（）（ 3.5.2.3.1.1. 管的多余面积 接管厚度： mPdctnit 3.521704.2 21 348.1)478.32(.79)()( mfChfhAretrte 3.5.2.3.1.2. 焊缝金属截面积 焊角取 6.0mm 22363m 3.5.2.3.2. 补强面积 Ae=A1+A2+A3=599.28+1382.3
23、488+36=2017.6248mm2 因为 AeA=4772.88mm 2，所以开孔需另行补强 A4= A Ae=6664.72-2017.6248=4647.1mm2 3.5.2.3.3. 补强圈设计 太原科技大学过程设备设计（论文） 11 根据 DN450 取补强圈外径 。因为 B ，所以在有效补强范760mDD 围。补强圈内径 d482 3.5.2.3.4. 补强圈厚度： =A4( )=16.72mm 圆整取名义厚度为 18mmt 根据 GB-150，JB/T4736-2002，补强圈焊接形式D 型， D 1=d0+(612) 。 表 4-2补强圈补强及附件的选择 接管公称直径 DN/
24、mm 外径 D2 内径 D1 厚度 （ ）e.5n重量 （Kg） 450 760 482 18 36.3 图 4-3补强圈 太原科技大学过程设备设计（论文） 12 4. 容器支座 4.1.制作所承受最大载荷 54321mm 其中 为 筒 体 质 量 kg.7891 为 封 头 质 量22 为 全 部 法 兰 及 附 件 质 量3 km24.3 人 孔 质 量4mkg654 水 压 试 验 时 水 重5 kgV17水实 际 则 kg428.50726548.37.82.79 总载荷 NmgQ9.9950kkN13.21 每 个 鞍 座 的 重 量 4.2.鞍座选择 由容器支座JB/T 4712.
25、1-2007 Q=139.64kNmDg190 选取轻型（A 型）鞍式支座 DN=1900mm 如图 图 5-1 鞍式支座 太原科技大学过程设备设计（论文） 13 表 5- 1 鞍座的结构尺寸 公称直径 DN 1900 腹板 2 10 b4 430 允许载荷 Q/kN 295 l3 315 4 10 鞍座高度 h 250 b2 190 垫板 e 80 l1 1360 b3 260 螺栓间距 l2 1200 b1 220 筋板 3 8 螺孔/孔长 D/l 24/40底板 1 12 弧长 2330 重量 kg 160 标记：JB/T 4712.1-2007 支座 A 2000F JB/T 4712
26、.1-2007 支座 A 2000S 4.3.支座的位置 因为鞍座位置的要求为 A0.2L=1360mm,并尽量使 A0.5R.，综合考 虑选择 A=484mm. 4.4.焊接机构设计 4.4.1. 焊接接头设计 4.4.1.1.筒体、封头与筒体的焊接形式 由于筒体、封头与筒体焊接为 A 类、B 类，所以才用对接接头 对接接头特点：受热均匀、受力对称、便于无损检测，焊接质量容易 得到保证。 4.4.1.2.管材与筒体、封头焊接 采用带补强圈的角焊接 4.4.1.3.管材与法兰相连接 采用无补强圈的角焊接 4.4.2. 坡口形式 4.4.2.1.筒体、筒体与封头采用双 V形坡口 4.4.2.2.
27、接管与筒体 太原科技大学过程设备设计（论文） 14 4.4.2.3.接管与法兰 4.4.2.4.焊条的选择 表 5-1 焊条型号及牌号（JB/T 4709-2007） 接头母材 焊条型号 焊条牌号 16MnR+16MnR E5016 J506 太原科技大学过程设备设计（论文） 15 5. 附件选择 安全阀的选择 由操作压力决定安全阀的公称压力，由操作温度决定安全阀的使用温 度范围，所以由本设计的温度、压力、介质等基本参数选用弹簧封闭式安全阀 CA41H-25. 图 6-1安全阀 太原科技大学过程设备设计（论文） 16 6. 整体布局 太原科技大学过程设备设计（论文） 17 7. 强度校核 钢制
28、卧式容器 计算单位 太原科技大学 计 算 条 件 简 图 设计压力 p 2.5 MPa 设计温度 t 50 筒体材料名称 16MnR(热轧) 封头材料名称 16MnR(热轧) 封头型式 椭圆形 筒体内直径 Di 1900 mm 筒体长度 L 6800 mm 筒体名义厚度 n 18 mm 支座垫板名义厚度 rn 10 mm 筒体厚度附加量 C 2 mm 腐蚀裕量 C1 2 mm 筒体焊接接头系数 1 封头名义厚度 hn 18 mm 封头厚度附加量 Ch 2 mm 鞍座材料名称 16MnR 鞍座宽度 b 220 mm 鞍座包角 120 支座形心至封头切线距离 A 509 mm 鞍座高度 H 250
29、 mm 地震烈度 低于 7 度 太原科技大学过程设备设计（论文） 18 内压圆筒校核 计算单位 太原科技大学 计算条件 筒体简图 计算压力 Pc 2.50 MPa 设计温度 t 50.00 C 内径 Di 1900.00 mm 材料 16MnR(热轧 ) ( 板材 ) 试验温度许用应力 163.00 MPa 设计温度许用应力 t 163.00 MPa 试验温度下屈服点 s 325.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.00 mm 腐蚀裕量 C2 2.00 mm 焊接接头系数 1.00 厚度及重量计算 计算厚度 = = 14.68 PDcit2 mm 有效厚度 e =n - C1- C2= 16.
30、00 mm 名义厚度 n = 18.00 mm 重量 5789.44 Kg 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验 试验压力值 PT = 1.25P = 3.7500 (或由用户输入)t MPa 压力试验允许通过 的应力水平 T T 0.90 s = 292.50 MPa 试验压力下 圆筒的应力 T = = 224.53 pDie.()2 MPa 校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 P w= = 2.72234 2eti()D MPa 设计温度下计算应力 t = = 149.69cie2 MPa t 163.00 MPa 校核条件 t t 结论 合格 太原科
31、技大学过程设备设计（论文） 19 左封头计算 计算单位 太原科技大学 计算条件 椭圆封头简图 计算压力 Pc 2.50 MPa 设计温度 t 50.00 C 内径 Di 1900.00 mm 曲面高度 hi 500.00 mm 材料 16MnR(热轧 ) (板材) 设计温度许用应力 t 163.00 MPa 试验温度许用应力 163.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.00 mm 腐蚀裕量 C2 2.00 mm 焊接接头系数 1.00 厚度及重量计算 形状系数 K = = 0.9350162Dhi 计算厚度 = = 13.68Pcitc205. mm 有效厚度 e =n - C1- C2= 1
32、6.00 mm 最小厚度 min = 5.70 mm 名义厚度 n = 18.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量 582.37 Kg 压 力 计 算 最大允许工作压力 Pw= = 2.92295 205.teiKD MPa 结论 合格 太原科技大学过程设备设计（论文） 20 右封头计算 计算单位 太原科技大学 计算条件 椭圆封头简图 计算压力 Pc 2.50 MPa 设计温度 t 50.00 C 内径 Di 1900.00 mm 曲面高度 hi 500.00 mm 材料 16MnR(热轧 ) (板材) 设计温度许用应力 t 163.00 MPa 试验温度许用应力 163.00 MPa 钢
33、板负偏差 C1 0.00 mm 腐蚀裕量 C2 2.00 mm 焊接接头系数 1.00 厚度及重量计算 形状系数 K = = 0.9350162Dhi 计算厚度 = = 13.68Pcitc205. mm 有效厚度 e =n - C1- C2= 16.00 mm 最小厚度 min = 5.70 mm 名义厚度 n = 18.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量 582.37 Kg 压 力 计 算 最大允许工作压力 Pw= = 2.92295 205.teiKD MPa 结论 合格 太原科技大学过程设备设计（论文） 21 卧式容器（双鞍座） 计算单位 太原科技大学 计 算 条 件 简 图 计
34、算压力 pC 2.5 MPa 设计温度 t 50 圆筒材料 16MnR(热轧) 鞍座材料 16MnR 圆筒材料常温许用应力 163 MPa 圆筒材料设计温度下许用应力 t 163 MPa 圆筒材料常温屈服点 325 MPa 鞍座材料许用应力 sa 170 MPa 工作时物料密度 O 1000 kg/m3 液压试验介质密度 T 1000 kg/m3 圆筒内直径 Di 1900 mm 圆筒名义厚度 n 18 mm 圆筒厚度附加量 C2 mm 圆筒焊接接头系数 1 封头名义厚度 hn18 mm 封头厚度附加量 Ch 2 mm 两封头切线间距离 L6850 mm 鞍座垫板名义厚度 rn 10 mm 鞍
35、座垫板有效厚度 re 10 mm 鞍座轴向宽度 b 220 mm 鞍座包角 120 鞍座底板中心至封头切线距离 A 509 mm 封头曲面高度 hi 500 mm 试验压力 pT 3.75 MPa 鞍座高度 H 250 mm 腹板与筋板组合截面积 Asa 19480 mm2 腹板与筋板组合截面断面系数 Zr 367704 mm3 地震烈度 7 圆筒平均半径 Ra 959 mm 物料充装系数 o0.9 太原科技大学过程设备设计（论文） 22 一个鞍座上地脚螺栓个数 1 地脚螺栓公称直径 0 mm 地脚螺栓根径 0 mm 鞍座轴线两侧的螺栓间距 0 mm 地脚螺栓材料 太原科技大学过程设备设计（论
36、文） 23 支 座 反 力 计 算 圆筒质量(两切线间) 5832.18sni1cLDm kg 封头质量(曲面部分) 563.4672 kg 附件质量 71.2483 kg 封头容积(曲面部分) 8.97841e+08Vh mm3 容器容积(两切线间) V = 2.12174e+10 mm3 容器内充液质量 工作时, 19095.7oVm4 压力试验时, = 21217.4T kg 耐热层质量 05 kg 总质量 工作时, 2612654321mm 压力试验时, 28247.8 kg 单位长度载荷 34.104 36.8737q gLh43i qgLh43i N/mm 支座反力 128174
37、138584Fm12mF21 138584ax, N 筒 体 弯 矩 计 算 圆筒中间处截 面上的弯矩 工作时 = 1.405e+08 LAhRLFM431/24i2a1 压力试验 = 1.5191e+08 LhLT431/24i2a1 Nmm 支座处横 截面弯矩 操作工况： -4.49447e+06 LhARFM3412iia2 Nm m 太原科技大学过程设备设计（论文） 24 压力试验工况： -4.85947e+06 LhARFMT3412iia2 太原科技大学过程设备设计（论文） 25 系 数 计 算 K1=0.106611 K2=0.192348 K3=1.17069 K4= K5=0
38、.760258 K6=0.0156516 K6=0.0128655 K7= K8= K9=0.203522 C4= C5= 筒 体 轴 向 应 力 计 算 77.9627e2a12RMpe 75.83381C3KMPa 操作状态 -3.04081ee2a1 -0.5057132C4Rp MPa -3.28609ea1T1M -0.54678224K MPa 轴向 应力 计算 水压试验状态 115.671ea1TRpe 113.369213 MPa 0.00158316ae094.A 根据圆筒材料查 GB150 图 6-36-10 B = 150.005 MPa许用压缩应力 150.005tac
39、,mint 150.005)9.0(ReL MPa 应力 校核 163 合格32， t | |,| | 150.005 合格14tac | |,| | 150.005 合格T T2 ,T3 0.9s = 292.5 合格 MPa 时( 时,ARm24L 不适用) 8.203683/42iea3hARFK MPa 筒体 和封 头的 切应 力 时m圆筒中： ea 封头中： h4R MPa 太原科技大学过程设备设计（论文） 26 太原科技大学过程设备设计（论文） 27 封头 椭圆形封头, heic2DKP 碟形封头, RM 半球形封头, heic4 MPa 圆筒 封头 = 0.8 t = 130.4
40、 125. MPa 应 力 校 核 圆筒, = 130.4 MPa 合格 封头, h h = MPa 鞍 座 处 圆 筒 周 向 应 力 圆筒的有效宽度 424.96na256.1Rb mm 在横截面最 低点处 2 kKFe MPa L/Rm8 时, 62643bee MPa 无 加 强 圈 圆 筒 无垫 板或 垫板 不起 加强 作用 时 在鞍座 边角处 L/Rm8 时, 2ea62e61LFRKMPa 鞍座垫板宽度 ； 鞍座垫板包角na5.bW12 横截面最低 点处的周向 应力 -0.95356652ker MPa L/Rm8 时, 626243FbKerer MPa 鞍座边角处 的周向应力
41、 L/Rm8 时, -13.371762621RLermer MPa L/Rm8 时, 2e62e634FKb MPa 垫板 起加 强作 用时 鞍座垫板边 缘处圆筒中 的周向应力 L/Rm8 时, -16.79612em 62e61LRMPa无加强圈筒体 应力校核 |5| t = 163 合格 |6 | 1.25 t = 203.75 合格 |6 | 1.25 t = 203.75 合格 MPa 太原科技大学过程设备设计（论文） 28 加强圈材料, e = mm d = mm 加强圈数量, n = 个 组合总截面积, A 0 = mm2 组合截面总惯性矩, I 0 = mm4 加强圈参数 设计
42、温度下许用应力 RtMPa 在鞍座边角处圆筒的周向应力： 08074AFKIeCm MPa 有 加 强 圈 圆 筒 加强圈位于 鞍座平面上 在 鞍 座 边 角 处 ， 加 强 圈 内 缘 或 外 缘 表 面 的 周 向 应 力 ：080758IdR MPa 横 截 面 最 低 点 的 周 向 应 力 无垫板时， （ 或 垫 板 不 起 加 强 作 用 ）552kKFbe 采用垫板时， （垫板起加强作用）552er MPa 在横截上靠近水平中心线的周向应力： 080m747AFKIRC MPa 加强圈靠近鞍座 在横截上靠近水平中心线处，不与筒壁相接的加强圈内缘 或 外 缘 表 面 的 周 向 应
43、 力 ：857080dIm MPa 无垫板或 垫 板 不 起 加 强 作 用 L/Rm8 时, 62643FbKee MPa 无垫板或 垫 板 不 起 加 强 作 用 L/Rm8 时, 62621RLeme MPa 采用垫板时， （垫板起加强作用） L/Rm8 时, 626243FbKerer MPa 有 加 强 圈 圆 筒 加 强 圈 靠 近 鞍 座 鞍座边角处点 处的周向应力 采用垫板时， （垫板起加强作用） L/Rm8 时, 62621RLermer MPa 太原科技大学过程设备设计（论文） 29 应力校核 |5| t = 合格 |6 | 1.25t = 合格 |7 | 1.25t =
44、|8 | 1.25tR = MPa 鞍 座 应 力 计 算 水平分力 28204.8FK9S N 计算高度 250H,31minas mm 鞍座腹板厚度 10ob mm 鞍座垫板实际宽度 4304 mm 鞍座垫板有效宽度 424.96brin,42 mm 腹板水平应力 无 垫 板 或 垫 板 不 起 加 强 作 用 , 90FHS 垫板起加强作用, 4.1787390bSre MPa 腹板水 平应力 应力判断 9 sa = 113.333 合格23 MPa 由地震水平分力引起的支座强度计算 圆筒中心至基础表面距离 1218Hvmm 轴向力 mgF1Ev N , fEvALFZAEEv22saV
45、rsas MPa , fvsarssa MPa 腹板与 筋板组 合截面 应力 |sa| 1.2bt= btEvtAnlM10 MPa 拉应力 bt 1.2bt = MPa btsEvbtfF MPa 地脚螺 栓应力 剪应力 bt 0.8Kobt = MPa fF N -41.4378rsasaZHfAt MPa温差引起的应 力 |t sa| sa = 170 注：带#的材料数据是设计者给定的 太原科技大学过程设备设计（论文） 30 开孔补强计算 计算单位 太原科技大学 接 管: A, 328 计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法 , 单 孔 设 计 条 件 简 图
46、计算压力 pc 2.5 MPa 设计温度 50 壳体型式 圆形筒体 壳体材料 名称及类型 16MnR(热轧) 板材 壳体开孔处焊接接头系数 1 壳体内直径 Di 1900 mm 壳体开孔处名义厚度 n 18 mm 壳体厚度负偏差 C1 0 mm 壳体腐蚀裕量 C2 2 mm 壳体材料许用应力 t 163 MPa 接管实际外伸长度 100 mm 接管实际内伸长度 0 mm 接管材料 16Mn(热轧 ) 接管焊接接头系数 1 名称及类型 管材 接管腐蚀裕量 2 mm 补强圈材料名称 补强圈外径 mm凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm 补强圈厚度 mm 接管厚度负偏差 C1t 1.25 mm 补强圈厚度负偏差 C1r mm 接管材料许用应力 t 163 MPa 补强圈许用应力 t MPa 开 孔 补 强 计 算 壳体计算厚度 14.68 mm 接管计算厚度 t 0.093 mm 补强圈强度削弱系数 frr 0 接管材料强度削弱系数 fr 1 开孔直径
