(畢業(yè)論文)空氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)計(jì)算

⑶等面積補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則方程式若A1+A2+A3>A,則不需補(bǔ)強(qiáng);若A1+A2+A3≤A，則需補(bǔ)強(qiáng)，要求有效補(bǔ)強(qiáng)金屬截面面積A4：A4≥A-(A1+A2+A3)N1：開孔接管，接管的實(shí)際外伸長(zhǎng)度L=194mm，實(shí)際的內(nèi)伸長(zhǎng)度為0，接管焊接接頭系數(shù)F=1，接管材料選用20（GB8163）管材，接管的腐蝕裕量C=1.8mm，接管厚度負(fù)偏差C1r=0.562mm，接管材料的許用應(yīng)力[σ]=130Mpa。開孔的計(jì)算厚度S=8.883mm，所以開孔銷所需的補(bǔ)償面積：A=S×d=8.883×159=1379mm2接管的有效外伸長(zhǎng)度h1=26.34mm，接管的有效內(nèi)伸長(zhǎng)度h2=o，殼體多余金屬面積A1=(B-d)Φ[（S-C）-S0]，代入數(shù)據(jù)得：A1=553.4mm2接管多余金屬面積：A2=2h1（St-St0-C）+2h2（St-2C）代入數(shù)據(jù)得：A2=79.53mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積：A3=20.25mm2則：A1+A2+A3=653.1mm2<A需要另加補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)圈材料選16MnR(熱軋)，補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D=300mm，補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差C1r=0mm，補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力170Mpa，補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù)f=1，接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)fr=0.765。接管的計(jì)算厚度S=0.463mm，補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度B=2d=308.2mm，補(bǔ)強(qiáng)區(qū)面積A4=1974mm2，則A-(A1+A2+A3)=726.1mm2<A4所以，補(bǔ)強(qiáng)滿足要求N2：出氣孔的基本尺寸以及法蘭與進(jìn)氣孔相同，局部補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算與進(jìn)氣孔N1相同。N3：開孔接管，接管的實(shí)際外伸長(zhǎng)度L=144mm，實(shí)際的內(nèi)伸長(zhǎng)度為0，接管焊接接頭系數(shù)F=1，接管材料選用20（GB8163）管材，接管的腐蝕裕量C=1.8mm，接管厚度負(fù)偏差C1r=0.5mm，接管材料的許用應(yīng)力[σ]=130Mpa。開孔的計(jì)算厚度S=8.883mm，所以開孔銷所需的補(bǔ)償面積：A=S×d=8.883×108=932.2mm2接管的有效外伸長(zhǎng)度h1=20.4mm，接管的有效內(nèi)伸長(zhǎng)度h2=o，殼體多余金屬面積:A1=(B-d)Φ[（S-C）-S0]，代入數(shù)據(jù)得：A1=372.8mm2接管多余金屬面積：A2=2h1（St-St0-C）+2h2（St-2C）代入數(shù)據(jù)得：A2=52.76mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積：A3=16mm2則：A1+A2+A3=441.6mm2<A需要另加補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)圈材料選16MnR(熱軋)，補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D=300mm，補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差C1r=0mm，補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力170Mpa，補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù)f=1，接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)fr=0.765。接管的計(jì)算厚度S=0.309mm，補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度B=2d=208mm，補(bǔ)強(qiáng)區(qū)面積A4=1400mm2，則A-(A1+A2+A3)=490.6mm2<A4，所以補(bǔ)強(qiáng)滿足要求N4：開孔接管，接管的實(shí)際外伸長(zhǎng)度L=145mm，實(shí)際的內(nèi)伸長(zhǎng)度為0，接管焊接接頭系數(shù)F=1，接管材料選用20（GB8163）管材，接管的腐蝕裕量C=1.8mm，接管厚度負(fù)偏差C1r=0.438mm，接管材料的許用應(yīng)力[σ]=130Mpa。開孔的計(jì)算厚度S=7.983mm，所以開孔銷所需的補(bǔ)償面積：A=S×d=7.983×57=436mm2接管的有效外伸長(zhǎng)度h1=13.73mm，接管的有效內(nèi)伸長(zhǎng)度h2=o，殼體多余金屬面積:A1=(B-d)Φ[（S-C）-S0]，代入數(shù)據(jù)得：A1=80.59mm2接管多余金屬面積：A2=2h1（St-St0-C）+2h2（St-2C）代入數(shù)據(jù)得：A2=29.57mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積：A3=12.25mm2則：A1+A2+A3=441.6mm2<A，需要另加補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)圈材料選16MnR(熱軋)，補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D=300mm，補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差C1r=0mm，補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力170Mpa，補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù)f=1，接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)fr=0.765。接管的計(jì)算厚度S=0.154mm，補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度B=2d=107.8mm，補(bǔ)強(qiáng)區(qū)面積A4=710.5mm2，則A-(A1+A2+A3)=490.6mm2<A4，所以補(bǔ)強(qiáng)滿足要求N5：開孔接管，接管的實(shí)際外伸長(zhǎng)度L=144mm，實(shí)際的內(nèi)伸長(zhǎng)度為0，接管焊接接頭系數(shù)F=1，接管材料選用20（GB8163）管材，接管的腐蝕裕量C=1.8mm，接管厚度負(fù)偏差C1r=0.438mm，接管材料的許用應(yīng)力[σ]=130Mpa。開孔的計(jì)算厚度S=7.983mm，所以開孔銷所需的補(bǔ)償面積：A=S×d=7.983×57=436mm2接管的有效外伸長(zhǎng)度h1=13.73mm，接管的有效內(nèi)伸長(zhǎng)度h2=o，殼體多余金屬面積:A1=(B-d)Φ[（S-C）-S0]，代入數(shù)據(jù)得：A1=80.59mm2接管多余金屬面積：A2=2h1（St-St0-C）+2h2（St-2C）代入數(shù)據(jù)得：A2=29.57mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積：A3=12.25mm2則：A1+A2+A3=441.6mm2<A，需要另加補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)圈材料選16MnR(熱軋)，補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D=300mm，補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差C1r=0mm，補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力170Mpa，補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù)f=1，接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)fr=0.765。接管的計(jì)算厚度S=0.154mm，補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度B=2d=107.8mm，補(bǔ)強(qiáng)區(qū)面積A4=710.5mm2，則A-(A1+A2+A3)=490.6mm2<A4，所以補(bǔ)強(qiáng)滿足要求M：開孔接管，接管的實(shí)際外伸長(zhǎng)度L=200mm，實(shí)際的內(nèi)伸長(zhǎng)度為0，接管焊接接頭系數(shù)F=1，接管材料選用20（GB8163）管材，接管的腐蝕裕量C=1.8mm，接管厚度負(fù)偏差C1r=0mm，接管材料的許用應(yīng)力[σ]=170Mpa。開孔的計(jì)算厚度S=8.883mm，所以開孔銷所需的補(bǔ)償面積：A=S×d=8.883×530=4592mm2接管的有效外伸長(zhǎng)度h1=64.31mm，接管的有效內(nèi)伸長(zhǎng)度h2=o，殼體多余金屬面積:A1=(B-d)Φ[（S-C）-S0]，代入數(shù)據(jù)得：A1=1870mm2接管多余金屬面積：A2=2h1（St-St0-C）+2h2（St-2C）代入數(shù)據(jù)得：A2=680.1mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積：A3=64mm2則：A1+A2+A3=2614mm2<A，需要另加補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)圈材料選16MnR(熱軋)，補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D=840mm，補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差C1r=0mm，補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力170Mpa，補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù)f=1，接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)fr=1。接管的計(jì)算厚度S=1.212mm，補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度B=2d=1034mm，補(bǔ)強(qiáng)區(qū)面積A4=4340mm2，則A-(A1+A2+A3)=1978mm2<A4，所以補(bǔ)強(qiáng)滿足要求。第5章支座的選擇5.1支座結(jié)構(gòu)和材料的選取立式容器的支座有四種形式：耳式、支承式、腿式和裙式支座。中小型直立設(shè)備采用前三種，高大的設(shè)備則采用裙式支座，它是應(yīng)用得最為廣泛的一種立式容器支座。常用的裙座結(jié)構(gòu)有圓筒形裙座和圓錐形裙座。圓筒形裙座制作方便，經(jīng)濟(jì)上合理，應(yīng)用廣泛。裙座材料如裙座殼、基礎(chǔ)環(huán)、地腳螺旋等屬于非受壓元件，在選材時(shí)可適當(dāng)放寬。裙座的材料（除加強(qiáng)墊板除外）為Q235-C，只有環(huán)境溫度低于0℃時(shí)采用16Mn，加強(qiáng)墊板的材料應(yīng)與設(shè)備殼體材料相同為16MnR。5.2裙座設(shè)計(jì)圓筒形裙座主要有以下幾個(gè)部分組成：（1)座體它的上端與塔體底封頭焊接在基礎(chǔ)環(huán)上，座體承受塔體的全部載荷并把載荷傳到基礎(chǔ)環(huán)上去。（2)基礎(chǔ)環(huán)基礎(chǔ)環(huán)是塊環(huán)形墊板，它把由座體傳下來的載荷平均分配到基礎(chǔ)上去。（3）螺栓座由蓋板和筋板組成，共安裝地腳螺栓用，以便地腳螺栓把塔設(shè)備固定在基礎(chǔ)上。（4)管孔在裙座上有檢修用的檢查孔、引出孔、排氣孔等。5.2.1座體設(shè)計(jì)首先參照塔體厚度試取一座體有效厚度L0=10.02,然后驗(yàn)算危險(xiǎn)截面的應(yīng)力，危險(xiǎn)截面的位置一般取裙座基底截面、裙座殼檢查孔或較大管線引出孔截面。裙座基底截面（0－0截面）危險(xiǎn)截面時(shí)，應(yīng)滿足下列條件：操作時(shí) 式(4-1)水壓試驗(yàn)時(shí) 式(4-2）裙座殼檢查孔或較大管線引出截面（1—1截面）為危險(xiǎn)截面，應(yīng)滿足下列條件：操作時(shí) 式(4-3)水壓試驗(yàn)時(shí) 式(4-4)代入數(shù)據(jù)得：危險(xiǎn)截面滿足要求取名義厚度δn=11mm裙座的高度h=1580mm，裙座的腐蝕裕量C=0mm，裙座材料的許用應(yīng)力為125Mpa，裙座上同一高度處開兩個(gè)較大的孔，中心高度為264mm，引出管寬度為500mm，引出管長(zhǎng)度為180mm。5.2.2基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)（1）基礎(chǔ)環(huán)尺寸的確定基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)、外徑的選取應(yīng)考慮可以放置地腳螺栓，一般可參考下式選?。篋bo=Dso+(160~400)mm或Dbi=Dsi-(160~400)mm其中Dso—裙座基底截面外徑（Dso=Dsi+2δn）Dbo—基礎(chǔ)環(huán)的外徑Dbi—基礎(chǔ)環(huán)的內(nèi)徑代入數(shù)據(jù)得：Dbi=3000mm，Dbo=3500mm(2)基礎(chǔ)環(huán)厚度的設(shè)計(jì)操作時(shí)或水壓試驗(yàn)時(shí)，設(shè)備重力和彎矩在混凝土基礎(chǔ)上所產(chǎn)生的最大軸向壓力為：式(4-5）式中：Zb—基礎(chǔ)環(huán)的抗彎截面系數(shù)Ab—基礎(chǔ)環(huán)的面積基礎(chǔ)環(huán)上無筋板時(shí)基礎(chǔ)環(huán)作為懸臂梁，在均勻載荷Dmax的作用下其最大彎曲應(yīng)力為：式(4-6） 由此得出基礎(chǔ)厚度 式(4-7）基礎(chǔ)環(huán)上有筋板時(shí)，求出基礎(chǔ)環(huán)厚度為：式(4-8）式中：Ms—計(jì)算力矩，Ms=1487.43N·mm代入數(shù)據(jù)得：δb=7.98mm基礎(chǔ)環(huán)的厚度求出后，應(yīng)加上壁厚附加量2mm，并圓整到鋼板規(guī)格厚度，故取S=11mm。全部筋板塊數(shù)為24，筋板內(nèi)側(cè)間距為200mm。相鄰筋板最大外側(cè)間距為684mm，筋板厚度選為11mm，筋板寬度選為136mm。5.2.3螺栓座的設(shè)計(jì)為了使設(shè)備在刮風(fēng)或地震時(shí)不致翻倒，必須安裝足夠數(shù)量和一定直徑的地腳螺栓，把設(shè)備固定在基礎(chǔ)環(huán)上。計(jì)算時(shí)常以4的倍數(shù)來假設(shè)螺栓的數(shù)量（一般取8—24個(gè)）。然后根據(jù)迎風(fēng)側(cè)受力最大的一個(gè)螺栓的強(qiáng)度條件，來計(jì)算螺栓的根徑?；A(chǔ)環(huán)是一塊環(huán)板，它把座圈傳來的全部載荷均勻的分布到基礎(chǔ)環(huán)上處?；A(chǔ)環(huán)上的螺栓座，由座板和筋板組成，是專門供安裝地腳螺栓用的。第6章容器焊縫標(biāo)準(zhǔn)6.1壓力容器焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求焊縫分散原則；避免焊縫多條相交原則；對(duì)稱質(zhì)心布置原則；避開應(yīng)力復(fù)雜區(qū)或應(yīng)力峰值去原則；對(duì)接鋼板的等厚連接原則；接頭設(shè)計(jì)的開敞性原則；焊接坡口的設(shè)計(jì)原則（焊縫填充金屬盡量少；避免產(chǎn)生缺陷；焊縫坡口對(duì)稱；有利于焊接防護(hù)；焊工操作方便；復(fù)合鋼板的坡口應(yīng)有利于減少過渡層焊縫金屬的稀釋率）。6.2筒體與橢圓封頭的焊接接頭壓力容器受壓部分的焊接接頭分為A、B、C、D四類，查得封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭采用A類焊縫。焊接方法：采用手工電弧焊，其原理是利用電弧熱量融化焊條和母材，由融化的金屬結(jié)晶凝固而形成接縫，焊接材料為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼，應(yīng)用范圍廣，適用短小焊縫及全位置施焊，可適用在靜止、沖擊和振動(dòng)載荷下工作的堅(jiān)固密實(shí)的焊縫焊接，這種方法靈活方便，適應(yīng)性強(qiáng)，設(shè)備簡(jiǎn)單，維修方便，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度高。封頭與圓筒等厚采用對(duì)接焊接。平行長(zhǎng)度任取。坡口形式為I型坡口。根據(jù)16MnR的抗拉強(qiáng)度=510Mpa和屈服點(diǎn)=345Mpa選擇E50系列（強(qiáng)度要求：≥510Mpa；≥400Mpa）的焊條，型號(hào)為E5014.該型號(hào)的焊條是鐵粉鈦型藥皮（藥皮成分：氧化鈦30%，加鐵粉），適用于全位置焊接，熔敷效率較高，脫渣性較好，焊縫表面光滑，焊波整齊，角焊縫略凸，能焊接一般的碳鋼結(jié)構(gòu)。6.3管法蘭與接管的焊接接頭管法蘭與接管焊接接頭形式和尺寸參照標(biāo)準(zhǔn)HG20605-97,根據(jù)公稱通經(jīng)DN80選擇坡口寬度b=6mm。6.4接管與殼體的焊接接頭所設(shè)的接管都是不帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管，接管插入殼體，接管與殼體間的焊接有全焊透和部分焊頭兩種，它們的焊接接頭均屬T形或角接接頭。選擇HG20583-1998標(biāo)準(zhǔn)中代號(hào)為G2的接頭形式，基本尺寸為；；；，且，它適用于，，因?yàn)樗x接管的厚度都為殼體厚度的一半，殼體的厚度為24mm，所以符合要求。選擇全焊透工藝，可用于交變載荷，低溫及有較大溫度梯度工況。如附圖中的局部放大圖所示。圖6.1接管與殼體焊接詳圖結(jié)束語(yǔ)2012年4月，我開始了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，時(shí)至今日，基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)過程難以用語(yǔ)言來表達(dá)。歷經(jīng)了幾個(gè)月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。在搜集資料的過程中，我認(rèn)真準(zhǔn)備了一個(gè)筆記本。我在學(xué)校圖書館搜集資料，還在網(wǎng)上查找各類相關(guān)資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于設(shè)計(jì)的進(jìn)行。然后我將收集到的資料仔細(xì)整理分類，及時(shí)拿給老師進(jìn)行溝通。我想這是一次意志的磨練，是對(duì)我實(shí)際能力的一次提升，也會(huì)對(duì)我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。在此更要感謝我的專業(yè)老師，是你們的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在我的設(shè)計(jì)過程中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪。從尊敬的老師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。參考文獻(xiàn)[1]朱思明,湯善甫．化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)(第二版)[M]．上海：華東理工大學(xué)出版社，2004，12[2]陳國(guó)恒．化工機(jī)械基礎(chǔ)（第二版）[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006,1[3]王志文，蔡仁良．化工容器設(shè)計(jì)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005,5[4]丁伯民，黃正林．化工容器[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002，12[5]劉孟昌．機(jī)械工程師設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999,3[6]徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992,5[7]成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993,7[8]虞和謙．機(jī)械工程手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997,9[9]王毅昌．鋼