5立方米液化石油气储罐课程设计说明书

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1、. . . . 课 程 设 计 说 明 书题 目： 5M3液化石油气储罐设计 课程设计任务书学年 第学期学 院：机械与动力工程学院专 业：过程装备与控制工程学 生 姓 名：学 号：课程设计题目： 5M3液化石油气储罐设计 起 迄 日 期：课程设计地点： 校 指 导 教 师：基层教学组织负责人：下达任务书日期:2015年06月29日课 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

2、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 称液化石油气储罐2用 途液化石油气储配站3最高工作压力1.77MPa由介质温度确定（50）4工作温度-20485公称容积（Vg）5M36工作压力波动情况可不考虑7装量系数(V)0.98工作介质液化石油气（易燃）9使用地点室外10安装与地基要求储罐底壁坡度0.010.0211其它要求接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称h20HG20592-97FM液位计接口e50HG20592-97FM放气管c500FM人 孔b50

3、HG20592-97FM安全阀接口i50HG20592-97FM排污管k50HG20592-97FM液相出口管j50HG20592-97FM液相回流管a50HG20592-97FM液相进口管d50HG20592-97FM气相管f20HG20592-97FM压力表接口g20HG20592-97FM温度计接口管口表课 程 设 计 任 务 书2设计容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设计工作任务与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：主要容包括：封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和

4、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、容要详尽，图纸采用计算机绘制。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，19982 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，19993 全国化工设备设计技术中心站，化工设备图样技术要求，2000，114 津洋、董其伍、桑芝富，过程设备设计，化学工业，20015 黄振仁、新利，过程装备成套技术设计指南，化

5、学工业，20026 国家医药管理局医药，化工工艺设计手册，化学工业，19967 蔡纪宁主编，化工设备机械基础课程设计指导书，化学工业，2003年5设计成果形式与要求：1）完成课程设计说明书一份； 2）草图一（A1图纸一）3）总装配图一 (A1图纸一)； 6工作计划与进度：2015年06月29日：布置任务、查阅资料并确定设计方法和步骤 06月29、30、7月1、2日：机械设计计算（强度计算与校核）与技术条件编制07月3日07月7日：设计图纸绘制（草图和装配图）07月8日07月9日：撰写设计说明书07月10日：答辩与成绩评定系主任审查意见：签字：年月日36 / 41目录目录.-1-第一章储罐设计介

6、绍.-3-1.1液化石油气储罐介绍.-3-1.2储罐的设计问题以与设计难点.-3-第二章储罐设计参数的确定.-4-2.1参数的确定.-4-2.2设计温度.-4-2.3设计压力.-4-2.4设计储量.-5-第三章主体材料的确定.-5-第四章 工艺计算.-5-4.1筒体和封头的设计.-5-4.1.1筒体设计.-6-4.1.2封头设计.-6-4.2计算压力Pc.-6-4.3圆筒厚度的设计.-6-4.4椭圆封头厚度的设计.-7-第五章结构设计.-7-5.1容器法兰的设计.-7-5.2接管，法兰，垫片和螺柱的选择.-8-5.3压力容器法兰垫片的选择.-11-5.4接管法兰垫片的选择.-11-5.5螺柱，

7、螺母的选择.-12-5.6支座的结构设计.-12-5.7安全阀的设计.-14-第六章 焊接的设计-15-6.1容器焊接接头坡口设计.-15-6.1.1 壳体对接接头的坡口设计.-15-6.1.2 接管与带补强圈的焊接结构设计.-15-6.2 焊接方法与材料.-15-第七章 强度校核.-16-结束语.-30-参考文献.-31-第一章 储罐设计介绍1.1 液化石油气储罐介绍 液化石油气储罐是盛放液化石油气的常用设备，常用储罐一般有两种形式：球形储罐和圆筒形储罐。球形贮罐和圆筒形贮罐相比: 前者具有投资少, 金属耗量少, 占地面积少等优点, 但加工制造与安装复杂, 焊接工作量大, 故安装费用较高。一

8、般贮存总量大于500m 3或单罐容积大于200m 3时选用球形贮罐比较经济; 而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单, 安装费用少等优点, 但金属耗量大占地面积大, 所以在总贮量小于500m 3, 单罐容积小于100m 3时选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。在一般中、小型液化石油气站大多选用卧式圆筒形贮罐, 只有某些特殊情况下(站地方受限制等) 才选用立式。本文主要进行卧式圆筒形贮罐的设计。1.2 储罐的设计问题以与设计难点液化石油气作为一种化工基本原料和新型燃料，已愈来愈受到大家的重视。由于该气体具有易燃易爆的特点，因此在设计这种储罐时，要注意与一般气体储罐的不同点，

9、尤其要注意安全问题，还要注意在制造、安装方面的特点。储罐主要有筒体、封头、人孔、支座以与各种接管组成。储罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以与安全阀、压力表、温度计、液面计等。所以对液化石油气的储罐要求也很严格。卧式液化石油气贮罐也是一个储存压力容器, 也应按GB150钢制压力容器进行制造、试验和验收; 并接受劳动部颁发压力容器安全技术监察规程(简称容规) 的监督。本文主要讨论卧式圆筒形液化石油气贮罐的设计。在设计过程中，采用整体设计确定卧式液化石油气储罐的主要尺寸，同时要采用有效措施提高储罐的耐腐性和耐热性，并且要防止介质的泄漏。设计时，要注意安全与防火，还要注意在制造、安装等方面的

10、特点。有效提高液化石油气储罐的技术水平对安全储备液化石油气具有重要意义。第二章储罐设计参数的确定2.1 参数的确定液化石油气的主要组成部分由于石油产地的不同，各地石油气组成成分也不同。取其大致比例如下表一：表一 石油气成分 组成成分异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戊烷正戊烷乙炔各成分百分比0.012.2549.323.4821.963.791.190.02对于设计温度下各成分的饱和蒸气压力如下表二：表二 各温度下各组分的饱和蒸气压力温度，饱和蒸汽压力，MPa异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戊烷正戊烷乙炔-2501.30.20.060.040.0250.0070-2001.380.270.0750.04

11、80.030.0090002.3550.4660.1530.1020.0340.02402003.7210.8330.2940.2050.0760.058050071.7440.670.50.20.160.00112.2 设计温度根据本设计工艺要求，使用地点为市的室外，用途为液化石油气储配站工作温度为-2048，介质为易燃易爆的气体。 从表中我们可以明显看出,温度从50降到-25时,各种成分的饱和蒸气压力下降的很厉害,可以推断,在低温状态下,由饱和蒸气压力引起的应力水平不会很高。由上述条件选择危险温度为设计温度。为保证正常工作，对设计温度留一定的富裕量。所以，取最高设计温度t=50，最低设计温

12、度t=25。根据储罐所处环境，最高温度为危险温度，所以选t=50为设计温度。2.3 设计压力 该储罐用于液化石油气储配站，因此属于常温压力储存。工作压力为相应温度下的饱和蒸气压。因此，不需要设保温层。根据道尔顿分压定律，我们不难计算出各种温度下液化石油气中各种成分的饱和蒸气分压，如表三：表三 各种成分在相应温度下的饱和蒸气分压温度, 饱和蒸气分压, MPa异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戍烷正戍烷乙烯-2500.0290.09460.0140.00880.000950.0000830-2000.0310.1270.01760.01050.001140.0001090000.0530.22040.0

13、3590.02240.001290.00025602000.0840.3940.0690.0450.002880.0006305000.1580.08250.15730.10980.007580.00190有上述分压可计算在设计温度t=50时，总的高和蒸汽压力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因为：P异丁烷（0.2）P液化气(1.25901)P丙烷（1.744）当液化石油气在50时的饱和蒸汽压力高于异丁烷在50时的饱和蒸汽压力时，若无保冷设施，则取5

14、0时丙烷的饱和蒸汽压力作为设计压力。50时根据GB150的规定，取液化石油气饱和蒸汽压为1.77MPa，对于设置有安全泄放装置的储罐，设计压力应为1.051.1倍的最高工作压力。所以有Pc=1.1*1.77=1.947MPa。取设计压力P=2.5MPa2.4 设计储量参考相关文件，液化石油气的密度一般取500-600Kg/m3则取石油液化气的密度为580Kg/m3，盛装液化石油气体的压力容器设计储存量为：W=Vt=0.9*5*580=2.61t第三章 主体材料的确定根据介质的易燃易爆、有毒、有一定的腐蚀性等特性，存放温度为-2048，最高工作压力等条件。根据GB150-2011表4-1以与材料

15、的经济性，选用筒体材料为低合金钢Q345R（钢材标准为GB713）t=189Pa。选用Q345R为筒体材料，适用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性，壁厚较大（8mm）的压力容器。表一 Q345R钢材表第四章 工艺计算4.1 筒体和封头的设计： 对于承受压，且设计压力Pc=1.947MPa5m3 且比较接近，所以结构设计合理。4.2 计算压力Pc液柱静压力： 根据设计为卧式储罐，所以储存液体最大高度h maxD=1200mm。P静（max）=gh maxgD=5809.81.2=6.821103 pa 则P静可以忽略不记。4.3 圆筒厚度的设计：根据介质的易燃易爆、有毒、有一定的腐蚀性等特性，

16、存放温度为-2048，最高工作压力等条件，由 7421-2005选用Q345R为筒体材料，适用温度为-20250。根据GB150，初选厚度为625mm，最低冲击试验温度为-20，热轧处理。根据GB150查得Q345R钢在厚度为316mm，使用温度为-2048时的许用应力=181MPa 。=mm3mm 对于Q345R ，需满足腐蚀裕度C21mm，取C2=2mm，C1=0.8mm。d=+C2=6.49+2=8.49mm ， n=d+C1+=8.49+0.8+=11mm Q345R属于低合金钢，查工艺设计手册（下）中的板材规，选择厚度 =12mm的钢板e=12-0.8-2=9.2mm水压试验时的压力

17、：取，得：水压试验的应力校核：水压试验时的应力：Mpa水压试验时的压力：取，得：水压试验的应力校核：水压试验时的应力Mpa水压试验时的许用应力为 故筒体满足水压试验时的强度要求。4.4 椭圆封头厚度的设计：为了得到良好的焊接工艺，封头材料的选择同筒体设计。=6.47mm同理，选取C2=2 mm ，C1=0.8 mm 。n=+C1+C2+=6.47+0.8+2=11 mm 跟筒体一样，选择厚度为12mm的Q345R为材料冲压成型。e=12-0.8-2=9.2mm第五章 结构设计5.1 容器法兰的设计查/T 4700-47072000压力容器法兰， 根据储罐公称直径DN=1200mm，公称压力PN

18、=2.5MPa，查表1 法兰分类与参数表，选取长颈对焊法兰，标准号为/T 4703，密封面为凹凸面密封。 根据介质有一定的腐蚀能力，选用法兰材料（锻件）为Q345R，查表7 长颈法兰适用材料与最大许用工作压力，可知：Q345R法兰在公称压力PN=2.5MPa、工作温度为-20200时的最大许用工作压力为2.5MPa ,能满足使用要求。由B/T 4700-47072000压力容器法兰，长颈对焊法兰尺寸表1查得法兰尺寸如下表一： 表一 PN=2.5MPa时长颈对焊法兰的尺寸公称直径DN，mm法兰，mm螺柱对接筒体DD1D2D3D4Hhaa112Rd规格数量最小厚度0，mm1200139513401

19、298127812758418548211822321530M2740 145.2 接管，法兰，垫片和螺柱的选择 人孔，视镜，液面计，压力计，温度计以与安全阀结构设计 由于筒体的公称直径为1200mm，则应该开设人孔，圆形人孔的直径规定为400-600mm,可选取人孔直径为500mm。 人孔可根据HG/T21514-2005查表可选择封闭形式为凹凸面，其外形如下图一： 图一 在公称压力PN=2.5MPa情况下，法兰盖参数如下表二：表二 法兰盖参数表公称通径DN法兰盖外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n螺纹Th法兰盖厚度C法兰盖理论重量(kg)50165125184M16203.25

20、007306603620M33*248150.0人孔盖的参数如下表三：表三 人孔盖的参数表公称直径Dw*sDD1AH1H2bB1B2dN*lTh质量500530*107056503973202194846483620M30*130265视镜用凸缘构成的不带颈视镜。由于筒体公称直径为1200mm,加上支座高度整体高度也会在3m以下，且物料中没有结晶等易堵塞固体，而筒体压力在1.947MPa大于1.6MPa，则选用板式液面计。 管道留孔：根据化工工艺设计手册（下），对于法兰管道，一般留孔应大于外径加10mm。管道间距：对于PN2.5MPa的管道，采用化工工艺设计手册（下）系列间距。 通过查GB20

21、592-1997接管法兰标准中，当公称压力PN=2.5MPa时，取公称通径DN=50mm，选用带颈对焊法兰，密封面式为凹凸面密封。如下图二、图三。 图二 图三表四 公称压力PN=2.5MPa时接口法兰参数公称通径钢管外径B法兰外径螺栓孔中心圆直径螺栓孔直径螺栓孔数量螺纹法兰厚度法兰高度法兰理论重量（kg）202510575144M1216401.055057165126184M1620483.115005307306603620M33*24412592.5表五 公称压力PN=2.5MPa时密封面尺寸公称通径df1F2F3WXYZ205624336505135509924373878872500

22、609254549575576648 钢管外径选择B系列，则外径为57mm。液化石油气储罐应设置排污口，气相平衡口，气相口，出液口，进液口，人孔，液位计口，温度计口，压力表口，安全阀口，排空口。 表六接管法兰尺寸序号名称公称直径DN管子外径B连接尺寸法兰厚度C法兰理论质量kg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Tha排污口5057165126184M16203.11b气相平衡口5057165126184M16203.11c气相口5057165126184M16203.11d出液口5057165126184M16203.11e进液口5057165126184M16203.11

23、f人孔5005307306603620M3325692.5g1-2液位计口202510575144M12160,68h温度计口202510575144M12160.68m压力表口202510575144M12160.68n安全阀口5057165126184M16203.11s排空口5057165126184M16203.11查GB8163-87可得，容器的接管选用20号钢，接管尺寸如下：表七 接管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管子理论质量kga排污口505711503.50.694b气相平衡口505711503.50.694c气相口505711503.50.694d出液口5

24、05711503.50.694e进液口505711503.50.694f人孔5005301300917.34g1-2液位计口2025210030.244h温度计口2025110030.244m压力表口2025110030.244n安全阀口505721503.50.694s排空口505711503.50.6945.3 压力容器法兰垫片的选择储罐盛装液化石油气，根据介质性质选择耐油石棉橡胶垫片，其结构尺寸如下表八：表八 垫片尺寸表公称压力PN，MPa2.5公称直径DN，mmDd1200136512205.4 接管法兰垫片的选择储罐盛装液化石油气，根据介质性质选择耐油石棉橡胶垫片，在PN=2.5Mn

25、P查资料由GBT 19006。2-2003标准其结构尺寸如下表九：图四表九 石棉橡胶垫片尺寸表公称通径外径径厚度2050273.05087.5563.05.5 螺柱，螺母的选择由于螺柱螺母不直接接触介质，仅存在大气腐蚀，且为了保护螺柱，螺母的强度必须比螺柱低一个等级，则可选螺柱螺母材料为普通不锈钢即可！选用双头螺柱，根据GB20592-1997中对双头螺柱和螺母的相关规定，可选取双头螺柱等级为8.8，螺母等级为8。表十 螺柱等级表等级规格形式等级螺母螺母等级公称压力工作温度商品级M16双头螺柱8.8六角螺母8小于10MPa-20250 图五由GB20592-1997，查得双头螺柱的参数如下表十

26、一：（紧固件用平垫圈）表十一 双头螺柱的参数表公称通径螺纹数量长度垫圈外径垫圈径垫圈厚度20M1247024132.550M1649030173500M33*220165254445.6 支座的结构设计该卧式容器采用双鞍座式支座，根据工作温度为-20-48，按/T 4731-2005 表5-1选择鞍座材料为Q345R，使用温度为-20250，许用应力为sa= 170MPa。（1）估算鞍座的负荷：计算储罐总重量 m=m1+2m2+m3+m4 。m1 为筒体质量：对于Q345R普通碳素钢，取=7.85103kg/m3 m1=DL=3.141.241210-37.85103=1419.7824kgm

27、2为单个封头的质量：查标准/T 4746-2002 钢制压力容器用封头中标B.2 EHA椭圆形封头质量，可知m2=154.6kg 。m3为充液质量：液化石油气水故m3（max）=水V=1000V=1000（/41.224+20.2545）=5032.89 kg 。为附件质量m4：选取人孔后，查得人孔质量为300 kg，其他接管质量总和估为400 kg。综上述：总质量 m=m1+2m2+m3+m=1419.7824+154.6*2+5032.89+400 7162kg。 每个鞍座承受的重量为 G/2=mg / 2=716210/2=35.81kN图六根据T4712.1-2007规定查表一可得鞍座

28、的参数如下表十二：表十二 鞍座参数表公称直径允许载荷KN鞍座高度底板腹板筋板垫板螺栓间距鞍座质量增加100mm高度增加的质量L1B11L2B2B33弧长B44el120014520088017010620014020061410320655720567（2）鞍座位置的选择：因为当外伸长度A=0.207L时因为当外伸长度A=0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等，从而使上述两截面上保持等强度，考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩，通常取尺寸A不超过0.2L值，为此中国现行标准 4731钢

29、制卧式容器规定A0.2L=0.2（L+2h），A最大不超过0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。由标准椭圆封头 ，有 h=H-Di / 4=325-1200 / 4=25 mm故 A0.2(L+2h)=0.2(4000+225)=810 mm鞍座的安装分为F型和S型两种支座配套使用。由于接管比较多，所以固定支座位于储罐接管较多的左端。 由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗弯刚度，故封头对于圆筒的抗弯刚度具有局部的加强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。因此， 4731 还规定当满足A0.2L时，最好使A0.5R m（Rm=Ri+n/2），即R

30、m=600+12/2=606mm 。A0.5R =0.5606=303 mm ,取A=300 mm 。综上述：A=300 mm （A为封头切线至封头焊缝间距离，L为筒体和两封头的总长）5.7 安全阀的设计 由操作压力P=1.947MPa，工作温度为-2048，盛放介质为液化石油气体。选择安全阀的公称压力PN=25kg/cm2，最高工温度为150，材料为可锻铸件的弹簧微启式安全阀，型号为A41H-25。公称直径DN=80mm。尺寸计算：对于椭圆形封头，折算为同直径的长度H的圆筒。曲面深度：Hi=H-h=325-25=300mm 重量载荷作用的总长度为L=L+2h+4H/3=4000+225+43

31、00/3=4450mm。水压试验校核：试验压力：PT=1.25P MPa 圆筒的薄膜应力： MPa 0.9Rel=0.90.9345279.45 MPaT160MPa ， 合格第六章 焊接的设计为保证焊接质量，易于检查。筒体上的所有焊缝与环向接头、封头上的拼接接头，都采用对接焊。对于人孔和筒体的焊接部位，因为两板厚度差大于3m，必须进行削薄加工，以使两侧面厚度基本相等。6.1容器焊接接头坡口设计6.1.1 壳体对接接头的坡口设计因为筒体的厚度=12mm（3,20），所以选用壳体的纵焊缝为外压对称的Y形坡口，壳体的环焊缝为外不对称的Y形坡口，且侧较小。坡口的结构尺寸：b=2mm，p=2mm，=6

32、0。人孔焊接用带钝边双面V型接口，尺寸：b=2,p=2,=50。接管与筒体之间的焊接用单边V型接口，尺寸：b=2,p=2,=50图七6.1.2 接管与带补强圈的焊接结构设计接管与客体与补强圈之间的焊接采用角接，为了保证有良好的强度，选用单面全焊投的焊接形式。6.2 焊接方法与材料 对于一般的压力容器焊接，方法均为手工电弧焊。焊接材料为焊条。筒体和接管间的焊接属于低碳钢和低合金钢之间的焊接。应选用强度较低的钢材等强度的焊条焊接。第七章 强度校核压圆筒校核计算单位计算条件筒体简图计算压力Pc 1.95MPa设计温度 t 50.00 C径Di 1200.00mm材料Q345R(正火) ( 板材 )试

33、验温度许用应力 s 170.00MPa设计温度许用应力 st 170.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差C1 0.30mm腐蚀裕量C2 2.00mm焊接接头系数f 1.00厚度与重量计算计算厚度 d = = 6.91mm有效厚度 de =dn - C1- C2=9.70mm名义厚度 dn =12.00mm重量 1434.67Kg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 = 2.3890 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss =310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 144.53MPa校

34、核条件 sT sT校核结果合格压力与应力计算最大允许工作压力Pw= = 2.80992MPa设计温度下计算应力st = = 117.79MPastf 170.00MPa校核条件stfst结论 合格压椭圆封头校核计算单位计算条件椭圆封头简图计算压力Pc 1.95MPa设计温度 t 50.00 C径Di 1200.00mm曲面高度hi 325.00mm材料Q345R(正火) (板材)试验温度许用应力 s 170.00MPa设计温度许用应力 st 170.00MPa钢板负偏差C1 0.30mm腐蚀裕量C2 2.00mm焊接接头系数f 1.00厚度与重量计算形状系数 K = = 0.9014计算厚度

35、d = = 6.21mm有效厚度 de =dn - C1- C2=9.70mm最小厚度 dmin = 3.60mm名义厚度 dn =12.00mm结论满足最小厚度要求重量160.57 Kg压力计算最大允许工作压力Pw= = 3.12886MPa结论合格右封头计算计算单位计算条件椭圆封头简图计算压力Pc 1.95MPa设计温度 t 50.00 C径Di 1200.00mm曲面高度hi 325.00mm材料Q345R(正火) (板材)试验温度许用应力 s 170.00MPa设计温度许用应力 st 170.00MPa钢板负偏差C1 0.30mm腐蚀裕量C2 2.00mm焊接接头系数f 1.00厚度与

36、重量计算形状系数 K = = 0.9014计算厚度 d = = 6.21mm有效厚度 de =dn - C1- C2=9.70mm最小厚度 dmin = 3.60mm名义厚度 dn =12.00mm结论满足最小厚度要求重量160.57 Kg压力计算最大允许工作压力Pw= = 3.12886MPa结论合格卧式容器（双鞍座）计算单位计算条件简图计算压力pC1.947MPa设计温度t50圆筒材料Q345R(正火)鞍座材料Q345R圆筒材料常温许用应力 s170MPa圆筒材料设计温度下许用应力st170MPa圆筒材料常温屈服点ss345MPa鞍座材料许用应力 ssa170MPa工作时物料密度1000k

37、g/m3液压试验介质密度1000kg/m3圆筒直径Di1200mm圆筒名义厚度12mm圆筒厚度附加量2mm圆筒焊接接头系数1封头名义厚度12mm封头厚度附加量 Ch2mm两封头切线间距离4050mm鞍座垫板名义厚度6mm鞍座垫板有效厚度6mm鞍座轴向宽度 b170mm鞍座包角120鞍座底板中心至封头切线距离A300mm封头曲面高度325mm试验压力pT2.389MPa鞍座高度H200mm腹板与筋板(小端)组合截面积8520mm2腹板与筋板(小端)组合截面断面系数143135mm3地震烈度0配管轴向分力0N圆筒平均半径606mm物料充装系数0.9支座反力计算圆筒质量(两切线间)1452.64kg

38、封头质量(曲面部分)149.998kg附件质量702kg封头容积(曲面部分)2.26195e+08mm3容器容积(两切线间)V = 5.03283e+09mm3容器充液质量工作时, 4529.55压力试验时, = 5032.83kg耐热层质量0kg总质量工作时,6984.19压力试验时, 7487.47kg单位长度载荷15.285216.3867N/mm支座反力34264.436733.536733.5N筒体弯矩计算圆筒中间处截面上的弯矩工作时= 2.20599e+07压力试验= 2.36495e+07Nmm支座处横截面弯矩工作时-681679压力试验-730801Nmm系数计算K1=1K2=

39、1K3=0.879904K4=0.401056K5=0.760258K6=0.0132129K6=K7=K8=K9=0.203522C4=C5=筒体轴向应力计算轴向应力计算操作状态60.907259.0532MPa-1.91306-0.059116MPa水压试验状态-2.04988-0.0633759MPa74.437672.45应力校核许用压缩应力0.00156667根据圆筒材料查GB150图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 合格时(时,

40、不适用)MPa时圆筒中：5.33366封头中：2.43106MPa应力校核封头椭圆形封头,105.299碟形封头, 半球形封头,MPa圆筒封头 t = 0.8 s t = 136107.201MPa圆筒, t t = 136 合格封头, th t h = 107.201 合格MPa鞍座处圆筒周向应力无加强圈圆筒圆筒的有效宽度303.031mm无垫板或垫板不起加强作用时在横截面最低点处-0.921588MPa在鞍座边角处L/Rm8时,MPaL/Rm8时,-11.7454MPa无加强圈筒体垫板起加强作用时鞍座垫板宽度；鞍座垫板包角横截面最低点处的周向应力MPa鞍座边角处的周向应力L/Rm8时, M

41、PaL/Rm8时, MPa鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力L/Rm8时, MPaL/Rm8时, MPa应力校核|s5| st = 170 合格|s6 | 1.25st = 212.5 合格 |s6 | 1.25st = 212.5 MPa有加强圈圆筒加强圈参数加强圈材料, e = mm d = mm加强圈数量, n = 个组合总截面积, A0 = mm2组合截面总惯性矩, I0 = mm4设计温度下许用应力MPa加强圈位于鞍座平面上在鞍座边角处圆筒的周向应力：MPa在鞍座边角处，加强圈缘或外缘表面的周向应力：MPa有加强圈圆筒加强圈靠近鞍座横截面最低点的周向应力无垫板时，（或垫板不起加强作用）采

42、用垫板时，（垫板起加强作用）MPa 在横截上靠近水平中心线的周向应力：MPa在横截上靠近水平中心线处，不与筒壁相接的加强圈缘或外缘表面的周向应力：MPa加强圈靠近鞍座鞍座边角处点处的周向应力无垫板或垫板不起加强作用L/Rm8时, MPa无垫板或垫板不起加强作用L/Rm8时, MPa采用垫板时，（垫板起加强作用）L/Rm8时, MPa采用垫板时，（垫板起加强作用）L/Rm8时, MPa应力校核|s5| st = 合格|s6 | 1.25st = 合格|s7 | 1.25st = |s8 | 1.25stR= MPa鞍座应力计算水平分力7476.07N腹板水平应力计算高度200mm鞍座腹板厚度6m

43、m鞍座垫板实际宽度200mm鞍座垫板有效宽度200mm腹板水平应力无垫板或垫板不起加强作用 ,6.23006垫板起加强作用, MPa应力判断s9 ssa= 113.333 合格MPa腹板与筋板组合截面轴向弯曲应力由地震、配管轴向水平分力引起的支座轴向弯曲强度计算圆筒中心至基础表面距离812mm轴向力N时,MPa时MPa由圆筒温差引起的轴向力NMPa应力判断ssa 1.2ssa = MPa注：带#的材料数据是设计者给定的开孔补强计算计算单位接管: #,573.5计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力pc1.947MPa设计温度50壳体型式圆形筒体壳体材料名称与

44、类型Q345R(正火)板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体直径Di1200mm壳体开孔处名义厚度n12mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力t170MPa接管实际外伸长度150mm接管实际伸长度0mm接管材料16Mn(热轧)接管焊接接头系数1名称与类型管材接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称Q345R(正火)凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径130mm补强圈厚度6mm接管厚度负偏差C1t0.438mm补强圈厚度负偏差C1r0mm接管材料许用应力t163MPa补强圈许用应力t170MPa开孔补强计算壳体计算厚度6.911mm接管计算厚度t0.3mm补强圈强度

45、削弱系数 frr1接管材料强度削弱系数fr0.959开孔直径d54.88mm补强区有效宽度B109.8mm接管有效外伸长度h113.86mm接管有效伸长度h20mm开孔削弱所需的补强面积A379.9mm2壳体多余金属面积A1169.2mm2接管多余金属面积A220.25mm2补强区的焊缝面积A312.25mm2A1+A2+A3=201.7 mm2 ，小于A，需另加补强。补强圈面积A4316.5mm2A-(A1+A2+A3)178.1mm2结论: 补强满足要求。开孔补强计算计算单位接管: #,573.5计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力pc1.947MPa设计温度50壳体型式圆形筒体壳体材料名称与类型Q345R(正火)板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体直径Di1200mm壳体开孔处名义厚度n12mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力t170MPa接管实际外伸长度150mm接管实际伸长度30mm接管材料16Mn(热轧)接管焊接接头系