過程裝備與控制工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 20m3液化石油氣儲罐設(shè)計

1、過程設(shè)備設(shè)計課程設(shè)計說明書 題目：20m3液化石油氣儲罐設(shè)計 專業(yè)：過程裝備與控制工程 班級：1102班 姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師:晁攸明,張興芳,孫海洋2014年 12 月23 日20m3液化石油氣儲罐設(shè)計課程設(shè)計要求1. 按照國家壓力容器標準,規(guī)范進行設(shè)計,掌握典型過程設(shè)備設(shè)計的過程。2. 設(shè)計計算采用手算,要求設(shè)計思路清晰,計算數(shù)據(jù)準確,可靠。3. 工程圖紙要求計算機繪圖。4. 獨立完成。原始數(shù)據(jù)：序號 項目數(shù)值備注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MPa由介質(zhì)溫度決定4工作溫度20505公稱容積M3206工作壓力波動情況可不考慮7裝量系數(shù)8工作介質(zhì)液化石油氣（易燃

2、）9使用地點太原市，室外 目錄一工藝設(shè)計- 5- 5 - 6 - 6 - 7- 7 - 8 - 8- 10-筒體整體、接管、人孔分布圖- 10 - 10 - 13 - 13 -1.2.7螺栓(螺柱)的選擇- 14- 15- 17 - 21 - 23 - 23- 24 - 24- 24- 25 - 26 - 26-3.2 氣密性實驗- 26 -4.軟件強度校核表格- 27 -結(jié)束語- 40 -參考文獻- 41 -課程設(shè)計內(nèi)容 課程設(shè)計內(nèi)容包括工藝設(shè)計和機械設(shè)計兩部分。1 工藝設(shè)計 工藝設(shè)計的內(nèi)容是根據(jù)設(shè)計任務(wù)提供的原始數(shù)據(jù)和生產(chǎn)工藝要求，通過計算和選型確定設(shè)備的輪廓和尺寸。其中設(shè)計存儲量 W=V

3、t式中，W儲存量，t;裝量系數(shù)； V壓力容器容積,20.6m3;t3; 其中t計算可得W=9.0t。 設(shè)計壓力應(yīng)根據(jù)最高工作壓力來確定。設(shè)計壓力是指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為容器的基本設(shè)計載荷條件，其值不低于工作壓力。設(shè)計壓力的確定原則是應(yīng)該根據(jù)容器最危險的操作情況而定。通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?.05 1.10倍。表11 液化石油氣飽和蒸汽壓及飽和液密度溫度15103050飽和蒸汽壓MPa(絕壓）液化石油氣丙烷飽和液密度Kg/m3液化石油氣571543512485該儲罐用于液化石油氣儲配站，因此屬于常溫壓力存儲。工作壓力為相應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓。因為對于液化石油氣的壓力

4、起主要貢獻的是其中丙烷的飽和蒸汽壓，所以可取50時丙烷的飽和蒸汽壓力作為最高工作壓力。由上表可知50時丙烷飽和蒸汽壓力1.710MPa,×1.1=1.77MPa. 設(shè)計溫度指容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件金屬溫度（沿元件金屬截面的平均溫度值）。設(shè)計溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)可能達到的最高溫度。該儲罐使用地點在太原室外，因取其最高溫度為設(shè)計溫度，所以其設(shè)計溫度為50。機械設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算兩方面。1. 結(jié)構(gòu)設(shè)計 表21 結(jié)構(gòu)設(shè)計條件表項目內(nèi)容備注工作介質(zhì)液化石油氣工作壓力MPa由介質(zhì)溫度確定設(shè)計壓力MPa工作壓力×工作溫度2050設(shè)計溫度50公稱容積（Vg）m3

5、20計算容積（V計）m3工作容積（V工）m3裝量系數(shù)介質(zhì)密度（t）t/m3材質(zhì)Q345R保溫要求無其他要求無 表22 管口表公稱規(guī)格連接法蘭標準密封面用途或名稱PN25 DN20HG/T 20952-2009FM差壓傳感器PN25 DN500HG/T 21518-2005MFM人孔PN25 DN20HG/T 20952-2009FM溫度計接管PN25 DN20HG/T 20952-2009FM壓力計接管PN25 DN100HG/T 20952-2009FM安全閥接管PN25 DN50HG/T 20952-2009FM排空管PN25 DN50HG/T 20952-2009FM排污管PN25 DN

6、50HG/T 20952-2009FM氣相平衡管PN25 DN50HG/T 20952-2009FM氣相管PN25 DN50HG/T 20952-2009FM出液管PN25 DN50HG/T 20952-2009FM進液管PN25 DN20HG/T 20952-2009FM連通排污管PN25 DN50HG/T 20952-2009FM備用管化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括設(shè)備承壓殼（一般為筒體和封頭）及其零部件設(shè)計。設(shè)備零部件包括支座接管和法蘭、人孔和手孔、視鏡等。我國已經(jīng)制訂了化工設(shè)備通用零部件的系列標準，設(shè)計時可根據(jù)具體條件按照標準進行選用。材料選擇 正確選擇材料對于保證設(shè)備的安全使用和降低成本是至

7、關(guān)重要的。壓力容器用材料包括容器受壓殼體用鋼和設(shè)備零部件用材料。零部件有受壓元件（如接管、法蘭）和非受壓元件（如支座），所用材料涉及鋼板、鋼管、鍛件、型鋼及鋼棒等。 壓力容器受壓元件用鋼應(yīng)符合壓力容器GB150中的有關(guān)規(guī)定。對于非受壓元件用鋼，當與受壓元件焊接時，也應(yīng)是焊接性能良好的鋼材。 壓力容器殼體通常采用鋼板經(jīng)過成形焊接而成的，法蘭視具體情況可采用鋼板或鍛件，螺栓和螺柱應(yīng)采用鋼棒，接管一般應(yīng)采用無縫鋼管，支座所用材料涉及鋼板、型鋼及鋼管（視具體結(jié)構(gòu)而定）。常見用壓力容器用碳素鋼和低合金鋼板有Q245R、Q345R、Q370R等；無縫鋼管常用材料有10、20、16Mn等。 對于該儲罐，其設(shè)

8、計壓力屬于中壓，設(shè)計溫度為2050，綜合設(shè)備結(jié)構(gòu)、工藝、實際工作條件及價格等因素，因選擇Q345R作為筒體的材料，16Mn為鋼管的材料。筒體和封頭結(jié)構(gòu)設(shè)計 筒體直徑由工藝條件決定，但要注意符合壓力容器的公稱直徑標準。查表可知20m3容積的儲罐筒體內(nèi)徑為2000mm，長度為5700mm。標準橢圓形封頭是中低壓容器中經(jīng)常采用的封頭形式，其最新標準為壓力容器封頭GB/T251982010。封頭的公稱直徑必須與筒體的公稱直徑相一致，查表可得封頭參數(shù)如表 表23 EHA橢圓形封頭參數(shù)公稱直徑DN/mm總深度H/mm內(nèi)表面積A/m2容積V封/m32000525圖1 橢圓形封頭筒體整體、接管、人孔分布圖法蘭

9、設(shè)計法蘭有壓力容器法蘭和管法蘭，二者屬于不同的標準體系。容器法蘭按JB/T 470047072000壓力容器法蘭標準設(shè)計。管法蘭按HG/T205922009鋼制管法蘭標準進行設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容如下：根據(jù)設(shè)計壓力、操作溫度和法蘭材料決定法蘭的公稱壓力PN。公稱壓力應(yīng)比設(shè)計壓力稍高，該儲罐設(shè)計壓力為1.77MPa,故選PN為25。根據(jù)公稱直徑DN、公稱壓力PN及介質(zhì)特性決定法蘭類型及密封面形式。法蘭選帶勁對焊法蘭（WN),密封面形式為凹凸面（MFM)。 圖2 帶頸對焊法蘭圖3 法蘭的連接尺寸 圖4 密封面形式表24 PN 2.5帶頸對焊法蘭鋼制管法蘭尺寸（mm) 管口符號 管口名稱 公稱直徑DN 鋼管

10、外徑B 法蘭外徑D 法蘭厚度C 法蘭高度H法蘭理論質(zhì)量Kg a液位計接管 20 25 105 18 40 c溫度計接管 20 25 105 18 40 d壓力計接管 20 25 105 18 40 e安全閥接管 100 108 235 24 65 f排空管 50 57 165 20 48 g排污管 50 57 165 20 48 h氣相平衡管 50 57 165 20 48 i氣相管 50 57 165 20 48 j出液管 50 57 165 20 48 k進液管 50 57 165 20 48 l連通管排污口 20 25 105 18 40 m 備用管 50 57 165 20 48接管設(shè)

11、計 容器一般采用無縫鋼管，使用標準GB8163。鋼管的材料選用16Mn。與殼體連接形式為平齊式。表25 接管尺寸（mm）管口符號管口名稱公稱直徑DN鋼管外徑B數(shù)量管口伸出量管子壁厚伸長量質(zhì)量（kg)a液位計接管202521003c溫度計接管202511003d壓力計接管202511003e安全閥接管10010821505f排空管505711504g排污管505711504h氣相平衡管505711504i氣相管505711504j出液管505711504k進液管505711504l連通管排污口202511003m備用管505711504墊片的選擇查過程設(shè)備設(shè)計第三版表4-11墊片的選用，根據(jù)介質(zhì)

12、為液化石油氣、公稱壓力為2.5MPa、工作溫度為500oC以及密封面為凸面得出墊片的形式可以選用纏繞墊、柔性石墨復(fù)合墊，其材料可以選用0Cr13、鋼帶-石棉板、石墨-0Cr13等骨架。圖3-5凹凸面型墊片螺栓（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。，得螺柱的長度和平墊圈尺寸：圖3-6雙頭螺柱圖3-7螺母人孔和手孔結(jié)構(gòu)設(shè)計一般當設(shè)備的公稱直徑超過900mm時應(yīng)開設(shè)人孔，所以該儲罐應(yīng)開設(shè)人孔。人孔有圓形和長圓形兩種。人孔大小的設(shè)置原則是方便人的進出。因此，人孔的公稱直徑規(guī)定為400600mm，

13、可根據(jù)容器直徑及所處地區(qū)的冷暖程度來選擇。容器公稱直徑大于等于1000mm且筒體與封頭為焊接連接時，容器應(yīng)至少設(shè)置一個人孔。臥式容器筒體長度大于等于6000mm時，應(yīng)考慮設(shè)置兩個以上人孔。 現(xiàn)行的人孔手孔標準為HG/T21514215352005鋼制人孔和手孔。該儲罐人孔選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔。圖5 回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔 表26 回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔明細表 件號 標準號 名稱 數(shù)量 材料 類比代號 1筒節(jié)116MnR 2HG20613等長雙頭螺栓 見尺寸表 3 HG20613 螺母8級 4HG20595 法蘭116Mn 5HG20606 墊片1非金屬平墊 6HG20601 法蘭蓋116

14、MnR 7 把手1 Q235-A.F 8 軸銷1 9GBT91 銷2 Q215 10GBT95 墊圈2 100HV 11 蓋軸耳（1）1 Q235A. F 12 法蘭軸耳(1）1 13 法蘭軸耳（2）1 14 蓋軸耳（2）1表27 回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔尺寸表密封面形式PN(MPa)DN(mm)dw×S(mm)d(mm)D(mm)D1(mm)H1(mm)H2(mm)b (mm)凹凸面500530×1250673066028012344b1 (mm)b2(mm)A (mm)B (mm)L (mm)d0 (mm)螺柱螺母螺柱總質(zhì)量（kg)數(shù)量直徑長度43464052003003

15、02040M33×2×170302支座結(jié)構(gòu)設(shè)計2007確定。設(shè)計中鞍式支座的地腳螺栓中心至封頭切線位置的距離應(yīng)不大于1/4筒體中徑。若無法滿足時，應(yīng)盡量使該距離不大于0.2倍的兩封頭切線間距離。估算鞍座負荷鞍座總負荷量等于各部分質(zhì)量之和 m=m1+2m2+m3+m4其中：m1為筒體的質(zhì)量，對于Q345R的碳素鋼，=7850kg/m3 故 m1=L(R+0.0012)2-R2×××7850×2-12)=3287.13Kg m2m3為充水質(zhì)量：故m3 （max)=V=1000×20.6=20600Kgm44=343.5+100由

16、上可得總質(zhì)量:m=m1+2m2+m3+m4=+2×+20600所以每一個鞍座承受的的重量G=×9.8=246580.054KN。2007選擇輕型，焊制A，包角120度，帶墊板的鞍座，筋板數(shù)為4。2007 鞍座A 2008S 2007 鞍座A 2008F2007得鞍座尺寸表如下，表28 鞍座支座結(jié)構(gòu)尺寸 （mm）公稱直徑DN 2000 筋板l3330 墊板弧長2330允許載荷Q/kN 300b2190b4430鞍座高度h250b3260410底板l1 142038e80b1220鞍座質(zhì)量kg160 螺栓 配置間距l(xiāng)21260112增加100mm高度增加的質(zhì)量kg17孔長l40

17、螺孔d24腹板210螺紋M20圖6 鞍式支座結(jié)構(gòu)圖鞍座位置的確定（L為兩封頭切線間距離，A為鞍座中心線距封頭切線間距離），支座處彎矩的絕對值與跨中截面彎矩的絕對值相等，使其最大彎矩達到最小。通常取尺寸A不超過0.2L值，否則由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應(yīng)力過大。對于標準橢圓封頭 Di/2(H-h)=2 ，得h=HDi/4=5252000/4=25mm所以L=5700+25×2=5750mm 得 A×5750=1150mm 由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度，故封頭對于圓筒的抗彎鋼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。

18、因此，JB 4731還規(guī)定當滿足A0.2L時，最好使A m（中徑）（）, 即 Rm=1000+122=1006mmA m ×1006=503mm 取A=525mm L=5750mm材料：鞍座為Q235A,墊板為16Mn。焊接接頭設(shè)計容器各受壓元件的組裝通常采用焊接。焊接接頭是焊縫，熔合區(qū)和熱影響區(qū)的總稱。焊接接頭的型式直接影響到焊接的質(zhì)量與容器的安全。焊接接頭的型式及焊接材料應(yīng)在化工設(shè)備的裝配及零部件圖中以適當?shù)姆绞奖硎境鰜?。?）回轉(zhuǎn)殼體的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計 回轉(zhuǎn)殼體的拼接接頭必須采用對接接頭。殼體上的所有縱向及環(huán)向接頭，凸形接頭上的拼接接頭，及A，B類接頭，必須采用對接焊頭，不允許采用

19、搭接焊。對接焊易于焊透，質(zhì)量容易保證，易于作無損檢測，可獲得最好的焊接接頭質(zhì)量。（2）接管與帶補強圈的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計 接管與殼體及補強圈之間的焊接一般智能采用角焊和搭焊，具體的焊接結(jié)構(gòu)還與安全的要求有關(guān)，涉及到是否開坡口，單面焊與雙面焊，焊透與否等問題。 作為開孔補強元件的補強圈，一方面要求就盡量與補強前的殼體貼合緊密，另一方面與接管，殼體之間的焊接接頭設(shè)計也應(yīng)力求完善合理。但只能采用搭接和角接，難于保證全融透，也無法進行無損檢測，因而焊接質(zhì)量不易保證（3）焊接方法和材料選擇 一般壓力容器的設(shè)計中，都是按電弧焊的要求來進行焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計，并選擇用相應(yīng)的焊接材料。 手工電弧焊設(shè)備簡單，便于操作，適用

20、于各種焊接，在壓力容器制造中應(yīng)用十分廣泛，鋼板對接，接管與筒體，封頭的連接等都可以采用手工電弧焊。 焊條電弧焊的焊接材料是焊條。 表29 焊條的選用 XX與XX焊接 焊條型號 焊條牌號示例 Q345R與Q345R E5015 J507 Q345R與16MnRE5015 J507Q235A與Q235AE4303J42216Mn與Q235AE4315J427筒體和封頭的焊接：=620 =6070 b=02 p=23采用Y型對接接頭和手工電弧焊圖3-11 Y型坡口接管與筒體的焊接：=45°+5° b=2±0.5 p2±0.5 H1=t t =8 k38圖3-1

21、3帶補強圈焊接接頭結(jié)構(gòu)依據(jù)我國現(xiàn)行壓力容器常規(guī)設(shè)計的標準GB150-1998鋼制壓力容器、JB/T4731-2005鋼制臥式容器。2.1.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=2000mm。P靜（max）=gh max××a P液<P設(shè)×a則 P靜 可以忽略不記。 Pc=P設(shè)a筒體厚度設(shè)計內(nèi)壓容器的計算厚度由中徑公式確定=式中 t材料許用應(yīng)力，假定罐體厚度范圍為=616mm， 查表可得 t=189MPa Pc 計算壓力，Pc =P=1.77MPa ，忽略液柱的靜壓力 Di 罐體內(nèi)直徑，Di =2000mm 焊接接頭系數(shù)=1（因為筒

22、體為單面對接接頭形式相當于單面對接焊的全焊透對接接頭，采用100無損檢測，故取=1.0）綜上得計算厚度×2000)(2×189× 取腐蝕余量C2=1mm得設(shè)計厚度d=+C2對于Q345R，取鋼板負偏差C1=0.3mm,因而可取名義厚度n=12mm(滿足616mm),故取n=12mm。封頭厚度設(shè)計標準橢圓封頭是經(jīng)常采用的封頭形式，其計算公式由下式確定=假設(shè)封頭厚度=616mm,工作條件與筒體相同可得計算厚度 =PCDI2t c ×2000)(2×189×1.0 ×取腐蝕余量C2=1mm得設(shè)計厚度d=+C2對于Q345R，取鋼板

23、負偏差C1因而可取名義厚度n=12mm(滿足=616mm)，故可取n=12mm。 根據(jù)GB150殼體開孔滿足下述全部要求時，可不另行補圈 設(shè)計壓力小于等于2.5MPa 兩相鄰開孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍接管工程外徑小于等于89mm接管最小壁厚滿足下表要求。表210 接管最小壁厚 （mm）接管工程直徑253238454857657689最小壁厚 試驗壓力Pt=1.25Pt××189189=2.2138MPa 有效厚度e=n-C2-C1=12-1-0 校核圓筒應(yīng)力：t=Pt(Di+e)2e×106（2000+10.7）（2×e×

24、5; 校核合格3.2 氣密性實驗因為液化石油氣易燃易爆，故不允許有微量泄漏，所以應(yīng)進行氣密性實驗。氣密性實驗壓力為1.77MPa。5. 軟件強度校核表格鋼制臥式容器計算單位太原理工大學(xué) 過控11計 算 條 件 簡 圖設(shè)計壓力 pMPa設(shè)計溫度 t50筒體材料名稱Q345R封頭材料名稱Q345R封頭型式橢圓形筒體內(nèi)直徑 Di2000mm筒體長度 L5700mm筒體名義厚度 dn12mm支座墊板名義厚度 drn10mm筒體厚度附加量 Cmm腐蝕裕量 C11mm筒體焊接接頭系數(shù) F1封頭名義厚度 dhn12mm封頭厚度附加量 Chmm鞍座材料名稱Q235-B鞍座寬度 b220mm鞍座包角 120&#

25、176;支座形心至封頭切線距離 A475mm鞍座高度 H250mm地震烈度 八(0.2g)度內(nèi)壓圓筒校核計算單位太原理工大學(xué) 過控11計算所依據(jù)的標準GB 150.3-2011 計算條件筒體簡圖計算壓力 PcMPa設(shè)計溫度 t° C內(nèi)徑 Dimm材料 Q345R ( 板材 )試驗溫度許用應(yīng)力 sMPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力 stMPa試驗溫度下屈服點 ssMPa鋼板負偏差 C1mm腐蝕裕量 C2mm焊接接頭系數(shù) f厚度及重量計算計算厚度d =mm有效厚度de =dn - C1- C2= mm名義厚度dn = mm重量Kg壓力試驗時應(yīng)力校核壓力試驗類型 液壓試驗試驗壓力值PT P = 1.7

26、700 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應(yīng)力水平 sTsT£ 0.90 ss =MPa試驗壓力下圓筒的應(yīng)力sT = = MPa校核條件sT£sT校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力Pw= = MPa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力st = = MPastfMPa校核條件stfst結(jié)論 合格左封頭計算計算單位太原理工大學(xué) 過控11計算所依據(jù)的標準GB 150.3-2011 計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力 PcMPa設(shè)計溫度 t° C內(nèi)徑 Dimm曲面深度 himm材料 Q345R (板材)設(shè)計溫度許用應(yīng)力 stMPa試驗溫度許用應(yīng)力 sMPa鋼板負偏差 C1mm腐蝕

27、裕量 C2mm焊接接頭系數(shù) f壓力試驗時應(yīng)力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT Pc= 1.7700 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應(yīng)力stsT£ 0.90 ss =MPa試驗壓力下封頭的應(yīng)力sT = = MPa校核條件sT£sT校核結(jié)果合格厚度及重量計算形狀系數(shù) K = = 計算厚度dh = mm有效厚度deh =dnh - C1- C2= mm最小厚度dmin = mm名義厚度dnh = mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量 Kg壓 力 計 算最大允許工作壓力Pw= = MPa結(jié)論 合格右封頭計算計算單位太原理工大學(xué) 過控11計算所依據(jù)的標準GB 150.3-20

28、11 計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力 PcMPa設(shè)計溫度 t° C內(nèi)徑 Dimm曲面深度 himm材料 Q345R (板材)設(shè)計溫度許用應(yīng)力 stMPa試驗溫度許用應(yīng)力 sMPa鋼板負偏差 C1mm腐蝕裕量 C2mm焊接接頭系數(shù) f壓力試驗時應(yīng)力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT Pc= 1.7700 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應(yīng)力stsT£ 0.90 ss =MPa試驗壓力下封頭的應(yīng)力sT = = MPa校核條件sT£sT校核結(jié)果合格厚度及重量計算形狀系數(shù) K = = 計算厚度dh = mm有效厚度deh =dnh - C1- C2= mm最小厚

29、度dmin = mm名義厚度dnh = mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量 Kg壓 力 計 算最大允許工作壓力Pw= = MPa結(jié)論 合格臥式容器（雙鞍座）計算單位太原理工大學(xué) 過控11計 算 條 件簡 圖 計算壓力 pCMPa 設(shè)計溫度 t50 圓筒材料Q345R 鞍座材料Q235-B 圓筒材料常溫許用應(yīng)力 s189MPa 圓筒材料設(shè)計溫度下許用應(yīng)力st189MPa 圓筒材料常溫屈服點 ss345MPa 鞍座材料許用應(yīng)力 ssa147MPa 工作時物料密度 485kg/m3 液壓試驗介質(zhì)密度 1000kg/m3 圓筒內(nèi)直徑Di2000mm 圓筒名義厚度 12mm 圓筒厚度附加量 mm 圓筒焊接接頭

30、系數(shù) 1 封頭名義厚度 12mm 封頭厚度附加量 Chmm 兩封頭切線間距離 5750mm 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 A475mm 封頭曲面高度 500mm 試驗壓力 pTMPa 鞍座高度 H250mm腹板與筋板組合截面積 20080mm2 腹板與筋板組合截面斷面系數(shù)369095mm3 地震烈度8(0.2g)圓筒平均半徑 Ra 1006mm 物料充裝系數(shù) 一個鞍座上地腳螺栓個數(shù)2地腳螺栓公稱直徑20mm地腳螺栓根徑mm鞍座軸線兩側(cè)的螺栓間距1260mm地腳螺栓材料16Mn支 座

31、反 力 計 算 圓筒質(zhì)量(兩切線間)kg 封頭質(zhì)量(曲面部分)kg 附件質(zhì)量0kg 封頭容積(曲面部分)1.0472e+09mm3 容器容積(兩切線間)V = 2.01586e+10mm3 容器內(nèi)充液質(zhì)量工作時, 壓力試驗時, = kg 耐熱層質(zhì)量0kg總質(zhì)量工作時,壓力試驗時, 24409kg單位長度載荷19.9548 N/mm支座反力64021.6 119751119751N筒 體 彎 矩 計 算圓筒中間處截面上的彎矩工作時= 5.58607e+07壓力試驗= 1.04486e+08N·mm支座處橫截面彎矩操作工況： -1.60909e+06壓力試驗工況：-3.00976e+06

32、N·mm系 數(shù) 計 算K1=1K2=1K3=K4=K5=K6=K6=K7=K8=K9=C4=C5=筒 體 軸 向 應(yīng) 力 計 算軸向應(yīng)力計算操作狀態(tài)MPaMPa水壓試驗狀態(tài)MPaMPa應(yīng)力校核許用壓縮應(yīng)力根據(jù)圓筒材料查GB150圖4-34-12 B = MPaMPa <189 合格|,| < 131.858 合格|,| < 131.858 合格sT2 ,sT3 <ss =310.5 合格MPa筒體和封頭的切應(yīng)力時(時,不適用)MPa時圓筒中：封頭中：MPa應(yīng)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 = MPa圓筒

33、, t< t = 151.2 MPa 合格封頭, th < t h = 70.8294 MPa 合格鞍 座 處 圓 筒 周 向 應(yīng) 力無加強圈圓筒圓筒的有效寬度mm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/Rm<8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(yīng)力MPa鞍座邊角處的周向應(yīng)力L/Rm8時, MPaL/Rm<8時, MPa鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應(yīng)力L/Rm8時, MPaL/Rm<8時, MPa應(yīng)力校核|s5| < st = 189 合格|s6 | < 1

34、.25st = 236.25 合格 |s6 | < 1.25st = 236.25 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(yīng)力MPa加強圈位于鞍座平面上 在鞍座邊角處圓筒的周向應(yīng)力：MPa在 鞍 座 邊 角 處，加 強 圈 內(nèi) 緣 或 外 緣 表 面 的 周 向 應(yīng) 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(yīng) 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

35、水平中心線的周向應(yīng)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(yīng) 力 ：MPa加強圈靠近鞍座鞍座邊角處點處的周向應(yīng)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/Rm<8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/Rm<8時, 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 算水平分力N腹

36、板水平應(yīng)力計算高度250mm鞍座腹板厚度10mm鞍座墊板實際寬度430mm鞍座墊板有效寬度mm腹板水平應(yīng)力無 墊 板 或 墊 板 不 起 加 強 作 用 ,墊板起加強作用, MPa應(yīng)力判斷s9 <ssa= 98 合格MPa腹板與筋板組合截面應(yīng)力由地震水平分力引起的支座強度計算圓筒中心至基礎(chǔ)表面距離 1262mm軸向力20486.9 N, MPa, MPa|ssa| < 1.2sbt= 176.4 合格地腳螺栓應(yīng)力拉應(yīng)力MPasbt< 1.2sbt = 204 MPa 合格剪應(yīng)力MPatbt<×Ko×sbt = 136 MPa 合格溫差引起的應(yīng)力NMP

37、a|stsa| < ssa = 147 合格注：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太原理工大學(xué) 過控11接 管: N1,530×10計算方法: GB150.3-2011等面積補強法，單孔設(shè) 計 條 件簡 圖計算壓力 pcMPa設(shè)計溫度50殼體型式圓形筒體殼體材料名稱及類型Q345R板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑 Di2000mm殼體開孔處名義厚度n12mm殼體厚度負偏差 C1mm殼體腐蝕裕量 C21mm殼體材料許用應(yīng)力t189MPa接管軸線與筒體表面法線的夾角(°) 0凸形封頭上接管軸線與封頭軸線的夾角(°)接管實際外伸長度 300mm

38、接管連接型式 插入式接管接管實際內(nèi)伸長度 0mm接管材料 16Mn接管焊接接頭系數(shù) 1名稱及類型 管材接管腐蝕裕量 1mm補強圈材料名稱 Q345R凸形封頭開孔中心至 封頭軸線的距離 mm補強圈外徑 840mm補強圈厚度 12mm接管厚度負偏差 C1t1mm補強圈厚度負偏差 C1rmm接管材料許用應(yīng)力t181MPa補強圈許用應(yīng)力t189MPa開 孔 補 強 計 算非圓形開孔長直徑 514mm開孔長徑與短徑之比 1 殼體計算厚度mm接管計算厚度t2.5059 mm補強圈強度削弱系數(shù) frr1接管材料強度削弱系數(shù) fr開孔補強計算直徑 d514mm補強區(qū)有效寬度 B1004 mm接管有效外伸長度 h1mm接管有效內(nèi)伸長度 h20 mm開孔削弱所需的補強面積A4843m