40M3液氨储罐设计说明书和CAD图纸
课程设计内容嗦颉辆 课程设计内容包括工艺设计和机械设计两部分。嗦.1.工艺设计嗦颉辆 工艺设计的内容是根据设计任务提供的原始数据和生产工艺要求,通过工艺计算确定:1.1盛装液化气体的压力容器设计存储量:式中 v=0.85 V=40m嗦颉辆由表1得: =563/m=0.563t/m嗦颉辆故 W=0.85400.563=19.142t嗦颉辆表1 液化气体饱和蒸汽压及饱和液密度温度-15103050饱和蒸汽压MPa(绝压)氨0.2690.6031.1562.030饱和液密度Kg/m氨658嗦颉辆6255955631.2设计压力的确定设计压力应根据最高工作压力来确定。对于盛装液化气体的压力容器,可根据固定式压力容器安全技术监察规程TSG R0004-2009中条例3.9.3来确定: 经查表1得50下液氨饱和蒸汽压(绝压)为2.030MPa。工作压力=(2.030.1)MPa=1.93MPa 设计压力为容器的设计载荷条件之一,其值不得低于最高工作压力,而最高工作压力系指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。装设安全阀的容器,考虑到安全阀开启动作的滞后,容器不能及时泄压,设计压力不得低于安全阀的开启压力,通常可取最高工作压力的1.051.10倍,所以设计压力P=2.1MPa。液柱静压力为:P静=gDi=5639.82.4=13241.76PaP静/P=13241.76/2100000=0.6%2000mm时,直边高度为40mm;由于所设计的筒体公称直径DN=2400mm2000mm,所以直边高度为h=40mm,(或由 得 )整个储罐体积V=Vg+2V封,装量系数为0.85,得,即:40=+21.9905解得L=7962mm,圆整后L=8000mm L/Di=8000/2400=3.33(在3-6之间)计算容积: V计=V筒+2V封=40.172m3工作容积: V工=400.85=34m32.1.1.4封头壁厚的计算取C2=2mm, C1=0.3mm,将其圆整为19mm,即名义厚度n=19mm,则有效厚度e=n-C1-C2=16.7mm2.1.2接管及接管法兰设计2.1.2.1接管的尺寸、位置及其标准的选择各物料进出管及检测仪表等接管内伸形式为插入式。开孔:液氨入口DN80,液氨出口DN80,气氨出口DN40,放空口DN25,排污管DN32,安全阀口DN80,压力表接口DN25。两相邻开孔中心的间距(对曲面间距以弧长计算)应不小于两孔直径之和的两倍,其他管口如液相出口管,安全阀接口,压力表接口,气相管,放气管,排污管等管间的间距均由下述来设计并计算:上部:液氨入口,气氨出口,放空口,安全阀接口,压力表接口。液氨入口中心线与人孔中心线间距:2气氨出口中心线与安全阀接口中心线的间距:放空口中心线与气氨出口中心线的间距:安全阀接口中心线与放空口中心线的间距:压力表接口中心线与液氨入口中心线的间距:所以=1500mm,=600mm,=600mm,=600mm,=600mm下部:排污管和液氨出口管:排污管和液氨出口管中心线与焊缝间距:1400mm。嗦颉辆2.1.2.2接管法兰的设计法兰设计可根据法兰标准进行选型设计,也可按GB150相关条款进行设计。法兰有压力容器法兰和管法兰,二者属不同的标准体系。管法兰参照HG20592-20637-2009标准,容器法兰参照JB4700-4707-1992,设计内容如下:2.1.2.2.1公称压力PN根据设计压力、操作温度和法兰材料决定法兰的公称压力PN;水压实验的压力PT=2.625MPa,选择高一级别的公称压力,因此PN=4MPa。2.1.2.2.2法兰类型及密封面型式根据公称直径DN、公称压力PN及介质特性决定法兰类型及密封面型式(标准HG/T 20592-2009)。各种法兰的密封面型式和适用压力、通径范围容器接口管直径、壁厚及质量热轧钢管品种法兰密封面的表面粗糙度接管及其连接法兰的伸出高度法兰的连接尺寸2.1.2.2.2.1液氨入口及其法兰设计液氨入口接管距左侧筒体环焊缝的距离为2500 mm(2.5=400mm),伸出筒体长度为200 mm,深入筒体深度为2000mm,接管总长为2219mm,筒节长度不小于=48.99mm。采用带颈对焊法兰,凹面密封(FM)采用的压力等级为4MPa。法兰数据如下:公称尺寸DNA1连接尺寸C法兰颈HDKLNThNSH1R8089200160188M16241053.212858FM密封面尺寸带颈对焊法兰PN40带颈对焊法兰详细尺寸其接管数据如下:公称直径钢管外径壁厚80 mm89mm6mm2.1.2.2.2.2液氨出口及其法兰设计距中心线与左侧焊缝间距的距离为1400mm,伸处筒体长度为200mm,内伸尺寸50mm,为接管长度为269 mm。采用带颈对焊法兰,凹面密封(FM)采用的压力等级为4MPa,图同1)。法兰尺寸数据如下:公称尺寸DNA1连接尺寸C法兰颈HDKLNThNSH1R8089200160188M16241053.212858其接管数据如下:公称直径钢管外径壁厚80 mm89 mm6mm2.1.2.2.2.3气氨出口及其法兰设计气氨出口距左侧焊缝的距离为3100mm,伸处筒体长度为200 mm,接管长度为219mm,采用带颈对焊法兰,凹面密封(FM)采用的压力等级为4MPa,图同1),法兰尺寸数据如下:公称尺寸DNA1连接尺寸C法兰颈HDKLNThNSH1R4045150110184M1618642.67645其接管数据如下:公称直径钢管外径壁厚40 mm45 mm4.5mm2.1.2.2.2.4放空口及其法兰设计放空口距左侧焊缝的距离为3700 mm,伸处筒体长度为180mm,接管长度为199mm,采用带颈对焊法兰,凹面密封(FM)采用的压力等级为4MPa,法兰尺寸数据如下:公称尺寸DNA1连接尺寸C法兰颈HDKLNThNSH1R253211585144M1218462.66440其接管数据如下:公称直径钢管外径壁厚25 mm32 mm4.5 mm2.1.2.2.2.5安全阀接口及其法兰设计安全阀接口距左侧焊缝的距离为4300mm,伸处筒体长度为200 mm,接管长度为219mm,采用带颈对焊法兰,凹面密封(FM)采用的压力等级为4MPa,图同1),法兰尺寸数据如下:公称尺寸DNA1连接尺寸C法兰颈HDKLNThNSH1R8089200160188M16241053.212858其接管数据如下:公称直径钢管外径壁厚80 mm89 mm6.0 mm2.1.2.2.2.6压力表接口及其法兰设计压力计接口距左侧焊缝的距离为4900mm,伸处筒体长度为180 mm,接管长度为199mm,采用带颈对焊法兰,凹面密封(FM)采用的压力等级为4MPa,图同1),法兰尺寸数据如下:公称尺寸DNA1连接尺寸C法兰颈HDKLNThNSH1R253211585144M1218462.66440其接管数据如下:公称直径钢管外径壁厚25 mm32 mm3.5 mm2.1.2.2.2.7排污管接口及其法兰设计排污管接口距右侧焊缝的距离为1400mm,伸出筒体长度为200 mm,接管长度为219mm,采用带颈对焊法兰,凹面密封(FM)采用的压力等级为4MPa,图同1),法兰尺寸数据如下:公称尺寸DNA1连接尺寸C法兰颈HDKLNThNSH1R3238140100184M1618562.66642其接管数据如下:公称直径钢管外径壁厚32 mm38 mm3.5 mm液氨入口液氨出口气氨出口放空口排污管安全阀接口压力表接口DN80804025328025外径(B系列)89894532388932壁厚664.54.54.564.5安装位置上部下部上部上部下部上部上部外伸尺寸200200200180200200180内伸尺寸2000500000 0数量1111111伸出量质量 Kg19.032.4530.6740.4580.7441.8420.458接管法兰型号HG/T 20592 WN80(B)-4.0 FM S=6Q345RHG/T 20592 WN80(B)-4.0 FM S=6 Q345RHG/T 20592 WN40(B)-4.0 FM S=4.5Q345RHG/T 20592 WN25(B)-4.0 FM S=4.5 Q345RHG/T 20592 WN32(B)-4.0 FM S=4.5 Q345RHG/T 20592 WN80(B)-4.0 FM S=6 1 Q345RHG/T 20592 WN25(B)-4.0 FM S=4.5 Q345R各接管设计表2.1.2.2.3选择垫片材料:非金属平垫片使用条件法兰密封常用垫片,垫片有金属垫片、非金属垫片、合成垫片等多种,根据GB/T 20592所规定的公称压力PN2.5-PN63的钢制管法兰用非金属平垫片。由公称压力和温度要求查HGT 20606-2009 钢制管法兰用非金属平垫片(PN系列)选用增强柔性石墨垫。不同密封面法兰用垫片的公称压力范围据上表和公称压力PN=4MPa,可选择密封形式为突面(RF)型。其尺寸如下表:突面法兰用RF型垫片尺寸2.1.2.2.4选择螺柱和螺母材料根据公称压力PN=4MPa、使用温度-2048、HG/T2059220635-2009(钢制管法兰、垫片和紧固件)表5.0.4和表5.0.5,螺柱选用全螺纹螺柱螺母选用型六角螺母。PN40法兰用螺柱长度和质量2.1.3液位计的设计常用液面计有玻璃管液面计、玻璃板液面计、磁性液面计和彩色石英管液面计等。玻璃管液面计:主要用于公称压力不大于1.6MPa,使用温度为0200,介质流动性较好的液体。虽然其结构简单、操作方便、维修方便、价格低廉,但存在适用范围较窄,怕碎、不坚固、不安全、不耐压、显示不清楚、使用温度低等弱点。玻璃板液面计:主要用于透明或较透明的介质中,其公称压力比玻璃管液面计稍高,可达到6.3MPa,使用最高温度达到了250。它不仅有结构简单、观察直观、安装方便、维修简单等优点,且比玻璃管液面计适用范围更为广泛。但其也具有与玻璃管液面计相似的缺点即:指示清晰度差;测量范围较小,在超过其测量范围时要采用组合式玻璃板液面计,其体积大、笨重、且存在观察盲区;易破裂等。磁性液面计:常用于密度不小于0.45g/cm3的液体,主要是透明和半透明的介质,但有时也可用于原油等较高粘度介质的液位检测,其测量范围较之玻璃管液面计和玻璃板液面计大很多,最大可达到7m,且适用的公称压力达到了16MPa,适用温度范围也达到了40300。彩色石英管液面计:适用于水、油、酸等多种介质,特别适用于两种混合不易分辨的介质液位,如油水混合液体等,且适用与重油等高粘度介质的液位检测。其优点有:气、液相显示清晰,特别适用于远距离观察与夜间巡视;无盲区、密封性能好、耐高温高压、防粘稠、质量轻、寿命长等。缺点有:测量范围不大,不适用于一些高液位的测量。 综上所述,在满足设计要求的情况下,本次设计采用磁性液位计,普通型,压力等级为4Mpa。液位:h=0.8Di=0.82400=1920mm液位计位置在0.2Di处:0.2Di=0.22400=480mm则 L=1920-480=1440mm磁性液位计的测量范围(中心距L)为350-6000mm。其常用规格为500、800、1100、1400、1700、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、6000mm。根据实际要求,选用液位计的中心距L为1700 mm。磁性液位计连接法兰的规格一般为DN20,采用带颈对焊法兰,密封面型式采用突面。法兰尺寸数据如下:公称尺寸DNA1连接尺寸C法兰颈HDKLnThNSH1R202510575144M1218402.36440其接管数据如下:公称直径钢管外径壁厚20mm25mm4mm磁性液位计明细表普通型磁性液位计2.1.4压力表的选用压力表的选型主要参照使用环境、测量介质、精度、量程以及外形尺寸。由于储罐工作压力为1829KPa,压力在40KPa以上,选用弹簧管压力表。根据生产工艺、经济实用、检测方法等要求,液氨储罐为一般测量用压力表,精度等级选用1.6级。压力表在管道和设备上安装,表盘直径选用l00mm。2.1.5人孔的选取及其法兰的设计压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。一般的人孔有两个手柄。人孔选择回转盖对焊带颈法兰人孔,根据储罐在常温下及高温工作压力为2.1Mpa的条件以及水压试验压力2.625MPa下工作,人孔的标准公称压力为4.0Mpa等级选取,公称直径为500mm,凹凸面法兰密封面。由于此卧式容器筒体长度大于等于6000mmm时应设置2个人孔。回转盖带颈对焊法兰人孔明细表件号标准号名称数量材料1筒节116MnR2HG20613等长双头螺柱208.8级35CrMoA3螺母408.8级35CrMo4HG20595法兰1Q345R5HG20606垫片1非金属平垫片6HG20601法兰盖116MnR7把手1Q235 -AF8轴销1Q235 -AF9GB/T91销2Q21510GB/T95垫圈2100HV11盖轴耳(1)A1Q235 -AF12法兰轴耳(1)1Q235 -AF13法兰轴耳(2)1Q235 -AF14盖轴耳(2)1Q235 -AF查表得回转盖带颈对焊法兰人孔的各零件名称、材料及尺寸:回转盖带颈对焊法兰人孔的尺寸dDH1H2ABLbb1b2d0螺栓螺母螺栓总质量(kg)数量直径长度53014498755670280132430225300575257302040M393205399则人孔的标记为:MFMIII-8.8(NM)A500-4.0HG/T21518-2005。 :人孔的壁厚,:人孔的公称直径,:筒体壁厚,:筒体公称直径 故L1=1000mm。2.1.6安全阀的选取液氨:A44H-40C对于高压容器和安全泄放量达的中低压容器,最好采用全启式安全阀,考虑泄放的介质质量是否易燃、有毒、污染环境,确定采用封闭式安全阀。所以选用弹簧封闭全启式(带扳手)安全阀。2.1.7支座的选取2.1.7.1首先估算鞍座的负荷。储罐的总质量:式中:m1-为筒体质量(kg);m2-为封头质量(kg);m3-为水质量(kg);m4-为附件质量(kg)。(a)筒体的质量m1 DN=2400mm,L=8000mm,的筒节,Q345R的密度为7.85103kg/m3 :m1=DNLn=3.142.481610-37.85103=7572.2kg(b)封头的质量m2DN=2400mm,直边高度h=40mm的标准椭圆形封头,其质量为911.3kg,故(c)液氨的质量m3 m3=w=fV=0.85401000=34000kg为水在500C时候的密度为1000kg/m3(d)附件的质量:人孔约重2(399+36.3)=870.6kg ,其他接口管、法兰的总重约为50kg。则:m4=920.6kg(e)经过上述计算得:每个鞍座承受的重量为:Q=435kNF=217kN容器支座有鞍式支座,腿式支座,支承式支座,耳式支座和裙式支座,本次设计为卧式容器,所以采用鞍式支座。鞍式支座分为轻型(代号为A)和重型(代号为B),对于一般直径在1000 mm以上的容器,选用轻型鞍座就可满足要求,鞍座与基础的安装形式有固定式(代号F)和滑动式(代号S)两种,一般为满足容器的热胀冷缩的位移要求,固定式和滑动式应配对使用。故设计中选用轻型鞍座,采用固定式和滑动式,见下图。A型支座系列参数尺寸 (JB/T4712.1-2007)2.1.7.2鞍座安装位置确定 双鞍座卧式容器的受力状态可简化为受均布载荷的外伸梁,由材料力学知,当外伸长度A=0.207L时,跨度中央的弯矩与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,所以通常取尺寸A不超过0.2L值,中国现行标准JB 4731钢制卧式容器规定)A0.2L=0.2(L+2h+2),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。由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度,故封头对于圆筒的抗弯钢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,JB 4731还规定当满足A0.2L时,最好使A0.5R m(),即: 取A=600mm,综上有:A=600mm。 鞍座标记为: JB/T 4712.1-2007,支座A2400-FJB/T 4712.1-2007,支座A2400-S2.1.7焊接接头设计容器各受压元件的组装通常采用焊接。焊接接头是焊缝,熔合线和热影响区的总称,焊缝是焊接接头的主要部分。焊接接头的型式直接影响到焊接的质量与容器的安全。焊接接头的型式及焊接材料应在化工设备的装配图及零部件图中以适当的方式表示出来。20M3液氨储罐(a)回转壳体的焊接结构设计回转壳体的拼接接头必须采用对接接头,壳体上的所有纵向及环向接头,凸形接头上的拼接接头,即A,B类接头,是容器要求最高的焊缝,对容器的安全至关重要,必须采用对接焊,不允许采用搭接焊.对接焊易于焊透,质量容易保证,易于作无损检测,可获得最好的焊接接头质量。此采用双Y型对接接头。=19mm,a=50。,b=3mm,p=2mm。焊条选J507,J507普遍用于锅炉及压力容器Q245R、Q345R受压焊缝的焊接,虽然焊接时较J422、J427粘但稍加控制焊缝成型依然很美观,最主要是力学性能可以满足要求。(b)接管与壳体的焊接结构设计接管与壳体及补强圈之间的焊接一般只能采用角焊和搭焊,具体的焊接结构还与对容器的强度与安全的要求有关,涉及到是否开坡口,单面焊与双面焊,焊透与否等问题。中低压容器不需另作补强的小直径接管可直接插入壳体所开孔内,有平齐式和内伸式两种。插入出接管与壳体总有一定间隙,但此间隙不大于3 mm,过大的间隙在焊接收缩时易产生裂纹或其他焊接缺陷。(b1)带补强圈的接管的焊接结构选用单边V型角焊接头,=50。,b=1.5mm,H=8mm,k=6mm,焊条选J507。(b2)带补强圈的接管的焊接结构补强元件的补强圈,一方面要求尽量与补强出的壳体贴合紧密,另外与接管与壳体之间的焊接结构设计也应力求完善合理。选搭接焊,1=32。,2=50。,b1=6mm,b2=2.5mm,p=2.5mm,k1=6mm,k2=18.2mm,焊条选J507。2.2强度计算2.2.1开孔补强计算根据GB150,当设计压力小于或等于2.5MPa时,在壳体上开孔,两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍,且接管公称外径不大于89mm时,接管厚度满足要求,不另行补强,故该储罐中只有DN=500mm的人孔需要补强。2.2.1.1补强设计方法判别2.2.1.1.1判断是否需要开孔补强按GB150规定,壳体开孔接管公称直径小于或等于可不另行补强,但本次设计人孔的公称外径为,所以进行补强圈补强。2.2.1.1.2判断本次设计是否符合 补强圈本次设计:a)容器设计压力b)容器设计温度c)容器钢材的标准抗拉强度下限d)壳体开孔处的名义厚度e)补强圈厚度 所以补强圈的设计标准可用 补强圈2.2.1.1.3开孔补强计算由于人孔的筒节不是采用无缝钢管,故不能直接选用补强圈标准。本次设计所选用的人孔筒节的公称直径为,查回转盖带颈对焊法兰人孔尺寸表得为,。(1)所需最小补强面积A不计焊缝系数的筒体计算壁厚由:得=16.13mm,补强的面积 A=d+2et(1-fr) 其中开孔直径d=d=dw+2C=500+22.3=504.6mm 削弱系数fr =170/185=0.9,厚度附加量C=C1+C2=2.3mm,筒体的名义厚度n=19mm,接管有效厚度et =nt-C=14-2.3=11.7mm, 。故A=8175.3292mm2,选择与筒体相同的材料进行补强。(2)有效补强范围由B=2d B=d+2n+2nt取二者中较大者,得有效宽度B=1009.2mm由h1=h1=接管实际外伸高度取最小者,得外侧高度h1=84mm由h2=h2=接管实际内伸高度取最小者,得内侧高度h2=0mm(3)有效补强圈的面积为AA1=(B-d)(e-)-2et(e-)(1-fr)=286.2882mm2 A2=2h1(et-t)fr+2h2(et-C2)fr=71.568mm2A3=100mm2A=A1+A2+A3=457.86mm2 D2,补强圈在有效补强范围内。补强圈厚度: c=A4/(D2-D1)=25.22mm考虑钢板负偏差并经圆整,取补强圈名义厚度为26mm。则所选择的的补强圈的标记为50026-D-Q345R JB/T 4736。补强圈质量2.2.2容器的压力测试所谓压力试验,就是用液体或气体作为工作介质,在容器内施加比它的设计压力还要高的试验压力,以检查容器在试验压力下是否有渗漏、明显的塑性变形以及其他缺陷。压力试验分为液压试验和气压试验两种,一般采用液压试验,而且普遍采用水为液压试验介质,故本次设计采用水压试验。根据GB150标准的规定,液压试验时:式中,容器元件材料在试验温度下的许用应力,MPa; 容器元件材料在设计温度下的许用应力,MPa。所以 1.252.1185/185=2.625Mpa20M3液氨储罐而圆筒的应力 式中 试验压力下圆筒的应力,MPa; 圆筒内直径,mm; 圆筒的有效厚度,mm; 圆筒材料在试验温度下的屈服点,MPa; 圆筒的焊接接头系数。 设计容器:所以,试验压力上限值的应力校核合格。内压圆筒校核计算单位压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 2.11MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 2400.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 185.00MPa设计温度许用应力 st 185.00MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 16.24mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 16.70mm名义厚度 dn = 19.00mm重量 9067.49Kg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 = 2.6250 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 223.45 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 2.17327MPa设计温度下计算应力 st = = 152.90MPastf 157.25MPa校核条件stf st结论 合格内压椭圆封头校核计算单位 压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 2.11MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 2400.00mm曲面深度 hi 640.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 185.00MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85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 = 1.25Pc= 2.6250 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 204.77MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 0.9193计算厚度 dh = = 14.87mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 16.70mm最小厚度 dmin = 3.60mm名义厚度 dnh = 19.00mm结论 满足最小厚度要求重量 993.10 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 2.37160MPa结论 合格卧式容器(双鞍座)计算单位压力容器专用计算软件计 算 条 件简 图 计算压力 pC2.1MPa 设计温度 t50 圆筒材料Q345R 鞍座材料Q345 圆筒材料常温许用应力 s185MPa 圆筒材料设计温度下许用应力st185MPa 圆筒材料常温屈服点 ss325MPa 鞍座材料许用应力 ssa185MPa 工作时物料密度 563kg/m3 液压试验介质密度 1000kg/m3 圆筒内直径Di2400mm 圆筒名义厚度 19mm 圆筒厚度附加量 2.3mm 圆筒焊接接头系数 0.85 封头名义厚度 19mm 封头厚度附加量 Ch2.3mm 两封头切线间距离 8080mm 鞍座垫板名义厚度 0mm 鞍座垫板有效厚度 0mm 鞍座轴向宽度 b240mm 鞍座包角 120 鞍座底板中心至封头切线距离 A60mm 封头曲面高度 640mm 试验压力 pT2.625MPa 鞍座高度 H250mm腹板与筋板组合截面积 0mm2 腹板与筋板组合截面断面系数0mm3 地震烈度7圆筒平均半径 Ra 1209.5mm 物料充装系数 0.85一个鞍座上地脚螺栓个数2地脚螺栓公称直径0mm地脚螺栓根径0mm鞍座轴线两侧的螺栓间距0mm地脚螺栓材料支 座 反 力 计 算 圆筒质量(两切线间)9158.42kg 封头质量(曲面部分)946.072kg 附件质量44315.8kg 封头容积(曲面部分)1.80956e+09mm3 容器容积(两切线间)V = 4.01722e+10mm3 容器内充液质量工作时, 19224.4压力试验时, = 40172.2kg 耐热层质量0kg总质量工作时, 74590.8压力试验时, 95538.5kg单位长度载荷81.9274 104.936N/mm支座反力365942 468712468712N筒 体 弯 矩 计 算圆筒中间处截面上的弯矩工作时= 6.6821e+08压力试验= 8.55867e+08Nmm支座处横截面弯矩操作工况: 1.93285e+07压力试验工况: 2.47567e+07Nmm系 数 计 算K1=1K2=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 84.7571 75.7946MPa -8.71074 0.251965MPa水压试验状态 -11.1514 0.322726MPa 106.215 94.7354MPa应力校核许用压缩应力0.00128778根据圆筒材料查GB150图4-34-12 B = 142.086MPa142.086142.086MPa 185 合格|,| 142.086 合格|,| 142.086 合格sT2 ,sT3 0.9ss = 292.5 合格MPa筒体和封头的切应力时(时,不适用)MPa时圆筒中:20.4183封头中:9.30655MPa应力校核封头椭圆形封头, 138.716碟形封头, 半球形封头, MPa圆筒封头 t = 0.8 s t = 148 92.5337MPa圆筒, t t = 148 MPa 合格封头, th t h = 92.5337 MPa 合格鞍 座 处 圆 筒 周 向 应 力无加强圈圆筒圆筒的有效宽度476.485mm无垫板或垫板不起加强作用时在横截面最低点处-4.47817MPa在鞍座边角处L/Rm8时, MPaL/Rm8时, -54.6144MPa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, MPaL/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| s t = 185 合格 |s6 | 1.25s t = 231.25 合格 |s6 | 1.25s t = 231.25 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 内 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内缘 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95393.1N腹板水平应力计算高度250mm鞍座腹板厚度10mm鞍座垫板实际宽度0mm鞍座垫板有效宽度0mm腹板水平应力无 垫 板 或 垫 板 不 起 加 强 作 用 , 38.1572垫板起加强作用, MPa应力判断 s9 s sa = 123.333 合格MPa腹板与筋板组合截面应力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 1469mm轴向力 N, MPa, MPa|ssa| 1.2sbt= 地脚螺栓应力拉应力 MPasbt 1.2sbt = MPa 剪应力 MPatbt 0.8Kosbt = MPa 温差引起的应力 N 0MPa|stsa| ssa = 185 注:带#的材料数据是设计者给定的开孔补强计算计算单位压力容器专用计算软件接 管: N1, 53014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 pc2.1132MPa设计温度50壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di2400mm壳体开孔处名义厚度n19mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t185MPa接管轴线与筒体表面法线的夹角() 0凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角() 接管实际外伸长度 254mm接管连接型式 插入式接管接管实际内伸长度 0mm接管材料 Q345R接管焊接接头系数 0.85名称及类型 管材接管腐蚀裕量 2mm补强圈材料名称 Q345R凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm补强圈外径 840mm补强圈厚度 22mm接管厚度负偏差 C1t 0mm补强圈厚度负偏差 C1r 0.3mm接管材料许用应力t 185#MPa补强圈许用应力t 185MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 506mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 16.235mm接管计算厚度t 3.3959 mm补强圈强度削弱系数 frr 1接管材料强度削弱系数 fr 1开孔补强计算直径 d 506mm补强区有效宽度 B 1012 mm接管有效外伸长度 h1 84.167mm接管有效内伸长度 h2 0 mm开孔削弱所需的补强面积A 8215mm2壳体多余金属面积 A1 235 mm2接管多余金属面积 A2 1448mm2补强区内的焊缝面积 A3 66 mm2A1+A2+A3= 1750mm2 ,小于A,需另加补强。补强圈面积 A46727mm2A-(A1+A2+A3)6465mm2结论: 合格46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) 掌握查阅和综合分析文献资料的能力,进行设计方法和设计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 称液氨储罐2用 途液氨储存3最高工作压力1.829MPa由介质温度确定4工作温度-20485公称容积(Vg)40M36工作压力波动情况可不考虑7装量系数(V)0.858工作介质液氨(中度危害)9使用地点室外10安装与地基要求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aDN500MFM人 孔bDN80HG20595-2009FM液氨入口cDN40HG20595-2009FM气氨出口dDN25HG20595-2009FM放空口eDN80HG20595-2009FM安全阀接口fDN25HG20595-2009FM压力表接口gDN32HG20595-2009FM排污管hDN80HG20595-2009FM液氨出口iDN20HG20595-2009FM液位计接口课 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。 课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献:1 国家质量技术监督局,GB150-2011钢制压力容器,中国标准出版社,20112 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,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 郑津洋、董其伍、桑芝富,过程设备设计,化学工业出版社,20135 黄振仁、魏新利,过程装备成套技术设计指南,化学工业出版社,20026 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,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); 6工作计划及进度:2016年06月20日:布置任务、查阅资料并确定设计方法和步骤 06月21、22、23日:机械设计计算(强度计算与校核)及技术条件编制06月24日06月28日:设计图纸绘制(草图和装配图)06月29日06月30日:撰写设计说明书07月01日:答辩及成绩评定基层教学负责人审查意见: 签字: 年 月 日
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