50M3液氯儲罐設(shè)計要點(diǎn)

1、中北大學(xué)課程設(shè)計說明書學(xué)生姓名：學(xué)號：學(xué) 院：機(jī)械與動力工程學(xué)院專 業(yè)：題 目： (50) M3液氯儲罐設(shè)計指導(dǎo)教師： 職稱:2014年06月16日中北大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書2013/2014 學(xué)年 第 二 學(xué)期學(xué) 院：機(jī)械與動力工程學(xué)院專業(yè)：學(xué)生姓名：學(xué)號：課程設(shè)計題目： (50) M3液氯儲罐設(shè)計起迄日期：課程設(shè)計地點(diǎn)：校內(nèi)指導(dǎo)教師：基層教學(xué)組織負(fù)責(zé)人：下達(dá)任務(wù)書日期：2014年06月16日課程設(shè)計任務(wù)書1.設(shè)計目的：設(shè)計目的1）使用國家最新壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，掌握典型過程設(shè)備設(shè)計的全過程。2）掌握查閱和綜合分析文獻(xiàn)資料的能力，進(jìn)行設(shè)計方法和設(shè)計方案的可行性研究和 論證。3）掌握電算設(shè)

2、計計算，要求設(shè)計思路清晰，計算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，且正確掌握計算 機(jī)操作和專業(yè)軟件的使用。4）掌握工程圖紙的計算機(jī)繪圖。2.設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等） ：1 .原始數(shù)據(jù)設(shè)計條件表序號項(xiàng)目數(shù)值單位備注1名稱液氯儲罐2用途液氯儲存站3最局，作壓力1.466MPa由介質(zhì)溫度確定4工作溫度-20 45C5公稱容積（V）50M36工作壓力波動情況口不考慮7裝量系數(shù)（f）V）0.98工作介質(zhì)液氯（高度危害）9使用地點(diǎn)室內(nèi)10安裝與地基要求11其它要求管口表接管代號公稱尺寸連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)連接面形式用途或名稱aDN65HG20595-1997FM液氯進(jìn)口管bDN50HG20595-1

3、997FM安全閥接口cDN500HG/T21523-2005FM人孑LdDN50HG20595-1997FM空氣進(jìn)口管eDN50HG20595-1997FM空氣出口管fDN25HG20595-1997FM壓力表接口gDN20HG20595-1997FM液位計接口hDN65HG20595-1997FM液氯出口管課程設(shè)計任務(wù)書2 .設(shè)計內(nèi)容1）設(shè)備工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計；2）設(shè)備強(qiáng)度計算與校核；3）技術(shù)條件編制；4）繪制設(shè)備總裝配圖；5）編制設(shè)計說明書。3 .設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計計算說明書（論文）、圖紙、 實(shí)物樣品等：1）設(shè)計說明書：主要內(nèi)容包括：封面、設(shè)計任務(wù)書、目錄、設(shè)計方案的分析和

4、擬定、各部分結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計計算和確定、設(shè)計總結(jié)、參考文獻(xiàn)等；2）總裝配圖設(shè)計圖紙應(yīng)遵循國家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)和化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求有關(guān)規(guī)定，圖面布置要 合理，結(jié)構(gòu)表達(dá)要清楚、正確，圖面要整潔，文字書寫采用仿宋體、內(nèi)容要詳盡，圖紙 采用計算機(jī)繪制。課程設(shè)計任務(wù)書4 .主要參考文獻(xiàn):1國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，GB150-1998鋼制壓力容器，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，19982國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，中國勞動社會保障出版社，19993全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站，化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求，2000, 114鄭津洋、董其伍、桑芝富，過程設(shè)備設(shè)計，化學(xué)工業(yè)出版社，20015黃振仁、魏新利，過程裝備成套技術(shù)

5、設(shè)計指南，化學(xué)工業(yè)出版社，20026國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計院，化工工藝設(shè)計手冊，化學(xué)工業(yè)出版社，19967蔡紀(jì)寧主編，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書，化學(xué)工業(yè)出版社，2003年5 .設(shè)計成果形式及要求：1）完成課程設(shè)計說明書一份；2）草圖一張（A1圖紙一張）3）總裝配圖一張（A1圖紙一張）；6 .工作計劃及進(jìn)度：2014年06月16日：布置任務(wù)、查閱資料并確定設(shè)計方法和步驟06 月17、18、19、20日：機(jī)械設(shè)計計算（強(qiáng)度計算與校核）及技術(shù)條件編制06月21日06月24日：設(shè)計圖紙繪制（草圖和裝配圖）06月25日06月26日：撰寫設(shè)計說明書06月27日：答辯及成績評定基層教學(xué)負(fù)責(zé)人審查意

6、見:簽字：年 月 日目錄第一章工藝設(shè)計1.1 存儲量 11.2 設(shè)備的選型及輪廓尺寸 1第二章機(jī)械設(shè)計2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1.1 筒體及封頭設(shè)計材料的選擇 2壁厚的設(shè)計計算 42.1.2 接管及接管法蘭設(shè)計接管法蘭的選擇 4墊片的選擇 6螺栓的選擇 6人孔的選擇 7視鏡的選用 9液面計的選用 9安全閥的選用 9支座結(jié)構(gòu)設(shè)計及位置的確定 9焊接接頭的設(shè)計 122.1.3 核算開孔補(bǔ)強(qiáng) 132.1.4 總體布局 152.1.5 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計及焊條的選擇 152.2 強(qiáng)度校核 17參考文獻(xiàn) 29第一章工藝設(shè)計1.1存儲量盛裝液化氣體的壓力容器設(shè)計存儲量W = V7t式中：W儲存量，t;裝載系數(shù)；V

7、壓力容器容積；：t 設(shè)計溫度下的飽和溶液的密度，t m3 ；將數(shù)據(jù)代入得到 W= 0 V P t=0.9*50*1.314=59.13t1.2設(shè)備的選型及輪廓尺寸筒體直徑一般由工藝條件決定，但是要符合壓力容器的公稱直徑。標(biāo)準(zhǔn)橢 圓型封頭是中低壓容器經(jīng)常采用的封頭形式。封頭公稱直徑必須與筒體的公稱 直徑相一致。根據(jù)公式 兀 /4*Di2L=Vg (1+5%);其中 Vg=50m , 取 L/D i=4得 D=2556.6mm圓整得 D=2600mm.查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表 B.1 EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積，如下表：EHAffi圓形封頭內(nèi)表面積、容積序號公稱直

8、徑DN ( mm)總深度H (mm)內(nèi)表面積2、A (m )容積V (m3)3126006907.65452.5131由 Vg=V 封頭+V 筒體 貝U: 50*1.05= %/4*Di2*L+2V 封計算得 L=8941.6mm,取 L=9000mmL/D i=9000/2600=3.46在3<3.46< 6,設(shè)計合理計算容積 V 計=7t/4*Di2*L+2V 封=52.81m3工作容積 Vg=0 V 計=0.9X52.81=47.529m3直邊段高度為690-2600/4=40mm第二章機(jī)械設(shè)計2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1.1筒體及封頭設(shè)計.材料的選擇設(shè)計溫度系指容器在正常操作情況下

9、，在相應(yīng)設(shè)計壓力下，設(shè)定受壓元件 的金屬溫度，其值不得低于元件金屬可能達(dá)到的最高金屬溫度，對于0° C以下的金屬溫度，則設(shè)計溫度不高于元件金屬可能達(dá)到的最低金屬溫度，容器的設(shè) 計溫度是指殼體的設(shè)計溫度，可知器設(shè)計溫度選取的依據(jù)：具值不得低于最高 金屬溫度或不得高于最低金屬溫度（0 C以下），最高工作溫度為45 C,則設(shè) 計溫度取50 Co根據(jù)液氯的物性選擇罐體材料，碳鋼對液氯有良好的耐蝕性腐蝕率，且又 屬于中壓儲罐，根據(jù)GB150-2011,選用筒體和封頭材料為 Q345R（鋼材標(biāo)準(zhǔn)為 GB713。假設(shè)厚度范圍在316mm間，50c時的許用應(yīng)力（rt=189Mpa。Q345R 適用范

10、圍：用于介質(zhì)含有少量硫化物，具有一定腐蝕性，壁厚較大（A 8mm的壓力容器。根據(jù)GB713-2008中規(guī)定，厚度負(fù)偏差 C取0.25mm,壁厚設(shè)計計算I.設(shè)計壓力設(shè)計壓力為容器的設(shè)計載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力，而最 高工作壓力指容器頂部在正常工作過程中可能產(chǎn)生的最高表壓。裝設(shè)安全閥的 容器，考慮到安全閥開啟動作的滯后，容器不能及時泄壓，設(shè)計壓力不得低于 安全閥的開啟壓力，通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?1.05 1.10倍。計算壓力是指在相應(yīng)的設(shè)計溫度下，用以確定元件最危險截面厚度的壓力， 其中包括液柱靜壓力。通常情況下，計算壓力等于設(shè)計壓力與液柱靜壓力之和， 當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于

11、 5履計時，可忽略不計。T=50C時，根據(jù)壓力容器介質(zhì)手冊可得液氯的密度是1314kg/m3,飽和蒸汽壓Pv=1.414MPa大氣壓Pa=0.1Mpa。液氯在50c是的飽和蒸汽壓為1.414 Mpa由于按壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定，盛裝液化氣體無保冷設(shè)施的 壓力容器，其設(shè)計壓力應(yīng)不低于液化氣50c時的飽和蒸汽壓力Pv=1.414Mpa大氣壓Pa=0.1Mpa在本次設(shè)計中的液氯儲罐上裝有安全閥，通常認(rèn)為設(shè)計壓力為工作壓力的1.05 1.1倍，而最高工作壓力指容器頂部在正常工作過程中 可能產(chǎn)生的最高表壓可取液氯容器的設(shè)計壓力為最大工作壓力的1.1倍。即：設(shè)計壓力：P設(shè)=1.1*Pv=1.1*(1

12、.414-0.1)=1.466 Mp淤稱壓力選 1.6MPa液柱靜壓：P設(shè)=p gD=1314*9.8*2.7=0.035 < 5%*R殳所以忽略液柱靜壓力 計算壓力：Rc=R®=1.466Mpa n.焊接接頭系數(shù)4本次液氯儲罐的設(shè)計采用雙面焊對接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全焊透對接接 頭，100%£損檢測，所以巾=1.0。田.內(nèi)壓容器的計算厚度61)筒體厚度根據(jù)GB150-2011可知Q345布許用應(yīng)力(/=189Mpa圓筒厚度：S=RD/(2 - (|)-Pc) = 10.1228mm液氯有強(qiáng)的腐蝕性，所以取腐蝕余量 G=4mm厚度負(fù)偏差G=0.25mm設(shè)計厚度：S d

13、= S + C2=14.1228mm名義厚度：Sn=Sd+0.25=14.3728mm圓整至 16mm有效厚度：8 e= S n-C1-C2=11.75mm2)封頭厚度封頭厚度：S=KPD/(2 J 0-0.5Pc)=10.103mm K=1設(shè)計厚度：S d = S +G=14.103mm名義厚度：Sn = S d +0.25=14.353mm 圓整至 16mm有效厚度：S e =Sn - C-C2=11.75mm2.1.2 接管及接管法蘭設(shè)計1)接管和法蘭的選擇法蘭簡圖如圖所金平面£ FF)椽式平焊審制管法蘭31c公梆通徑DN10152025眨40so6S&Q第背A17.

14、22L326. 933. 7142. 4粗360.376. 188. 9外徑1413253238幅57rii89表3-1公稱通徑和銅管外役(mn>)公稱通徑DN100135150£00250300350400450500管徑 銅外A114.371&S. 3219. 1273323.9355. 6406. 44575c18B1081331 15&219273323377修18053。公和逋死DNeoo700800900100C1200140016001.S&D200U相管 A610711813914101G91422162618293032外役甘63072

15、0«209Z010201220 1142Q1620182O2020查HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中表8,2 3-1 PN10帶頸對焊鋼制管法蘭， 選取各管口公稱直徑，查得各法蘭的尺寸。查HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中附錄 D中表D-3PN10法蘭的質(zhì)量彳導(dǎo) 各法蘭的質(zhì)量。查HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中表3,2.2,法蘭的密圭t面均采用 MFM （凹凸面密封）。接管和法蘭尺寸序 號名 稱公稱 直徑DN鋼管外 徑法蘭 焊端外 徑法蘭 外徑D螺栓 孔中 心圓 直徑K螺栓 孔直徑L螺栓 孔數(shù) 量n （個）螺 栓 Th法蘭 厚度C法蘭頸法 蘭 高 度H法蘭

16、NSH1R質(zhì)量a液氯進(jìn) 口管6576B185145184M1620922.9106483.74b安全閥 接口5057B165125184M1620742.985483.11c人孔500530B7156503320M30*2345461116129070.7d空氣進(jìn) 口管5057B165125184M1620742.985483.11e空氣出 口管5057B165125184M1620742.985483.11f壓力表 接口2532B11585144M1216462.664401.26g液位計 接口2025B10575144M1216402.364401.05h液氯出 口管6576B185145

17、184M1620922.9106483.7452）墊片的選擇查HG/T 20609-2009鋼制管法蘭用金屬包覆墊片得:墊片尺寸表符號管口名稱公稱直徑內(nèi)徑D1外徑D2a液氯進(jìn)口管6597.5127b安全閥接口5077.5107c人孑L500561624d空氣進(jìn)口管5077.5107e空氣出口管5077.5107f壓力表接口255471g液位計接口2045.561h液氯出口管6597.5127注：1:包覆金屬材料為純鋁板，標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 3880,代號為L32:墊片厚度均為3mm。3）螺栓（螺柱）的選擇查HG/T 20613-2009鋼制管法蘭用緊固件中表5.0.7-9和附錄中表A.0.1,得

18、螺柱的長度和平墊圈尺寸:螺栓尺寸表型號公稱直徑螺紋螺柱長緊固件用平墊圈mmd1d2ha65M168517303b50M168517303c500M2412525444d50M249017303e50M169017303f25M127513242.5g20M127513242.5h65M1685173034）人孔的選擇壓力容器開設(shè)人孔和手孔是為了檢查設(shè)備內(nèi)部空間以及裝拆設(shè)備的內(nèi)部零 部件。一般當(dāng)設(shè)備的公稱直徑在900mm以下時可根據(jù)需要設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的手孔， 超過900mm時應(yīng)開設(shè)人孔。人孔也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(jìn)出。因此，圓形人孔的公稱直徑規(guī)定為400-600mm,

19、可根據(jù)容器直徑及所在地區(qū)的冷暖程度來選擇。當(dāng)人孔經(jīng)常需要打開時，可選用快開人孔。 人手孔已有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計師可根據(jù)設(shè)計條件直接選用。人孔簡圖如圖所示：公林 直徑DN（mhi）國a 人孔的型式根據(jù)HG/T21516-2005回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔，查尺寸表，密封面選用凹凸面MFM的法蘭，其明細(xì)尺寸見下表:人孔尺寸表單位：mm密封向型式凹凸面MFMD715bi31螺栓螺柱數(shù)量20公稱壓力PN ( Mpa)1.6Di650b236螺柱尺寸M 30M2M115公稱直徑DN500Hi260A390螺柱尺寸M 30M2M145dw Ms530 X 10H2115B200d024b34L3005）視鏡的選用

20、試鏡用來觀察設(shè)備內(nèi)部物料的工作情況，用凸緣構(gòu)成的視鏡稱為不帶頸視 鏡，其結(jié)構(gòu)簡單，不易粘料，有比較寬的視察范圍，應(yīng)優(yōu)先選用。6）液面計的選用透光式玻璃面液面計，型號T;利用連通器原理，通過液面計的玻璃板視窗 可以觀察容器內(nèi)部液面位置的變動情況。 結(jié)構(gòu)形式：保溫型W,鋼板16Mn.L=900, 標(biāo)準(zhǔn) HG21589.1-1995。7）安全閥的選用安全閥的作用是通過閥的自動開啟排除氣體來降低容器內(nèi)過高的壓力。其 優(yōu)點(diǎn)是僅排放容器內(nèi)高于規(guī)定值的部分壓力，當(dāng)容器內(nèi)的壓力降至稍低于正常 操作壓力時，能自動關(guān)閉，避免一旦容器超壓就把全部氣體排除而造成浪費(fèi)和 中斷生產(chǎn)；可重復(fù)使用多次，安裝調(diào)整也比較容易，但

21、密封性能較差，閥的開 啟有滯后現(xiàn)象，泄壓反應(yīng)較慢?？紤]由于泄放的液氯有毒、會污染環(huán)境，應(yīng)采用封閉式安全閥。所以選用 彈簧封閉全啟式（帶扳手）安全閥。8）支座結(jié)構(gòu)設(shè)計及位置的確定1）支座結(jié)構(gòu)設(shè)計該臥式容器采用雙鞍座式支座，根據(jù)工作溫度為-2045C,選擇鞍座材料為 Q345R,使用溫度為-20250c ,許用應(yīng)力為0 = 189Mpa。估算鞍座的負(fù)荷：計算儲罐總重量m=m1+2m2+m3+m4。其中：m1為筒體質(zhì)量：對于 Q345R,取p =7.85X 103kg/m3mi=Tt DL S np =兀 X2.6X9Xl6Xl0-3X7.85Xl03=9228.59kgm2為單個封頭的質(zhì)量：封頭質(zhì)

22、量查JBT4746-2002鋼制壓力容器用封頭得，封頭質(zhì)量 m=709.7kg,可知 m2=2*709.7=1419.4kg 。m3 為充液質(zhì)量，故 m3 (max) = p 液氯 XV=1314X 52.81=69392.34 kg。m4為附件質(zhì)量取300Kg綜上述：總重量為G= (m1+2m2+m3+m4) g=(9228.59+69392.34+1419.4+300)*10=803.40KN每個鞍座承受的重量為 G/2=mg / 2=803.40/2=401.70 kN由此查JB 4712.1-2007容器支座。選取輕型，焊制 A,包角為120 ,有墊 板的鞍座.，筋板數(shù)為6查JB 47

23、12.1-2007表3得鞍座尺寸如表5,示意圖如下圖:公稱直徑DN允許 載荷Q/kN鞍座高度h底板腹板筋板l1b161每213b2b3每32600440250188030014102952683608墊板螺栓配置鞍座質(zhì)量kg增加100mm高度增加的質(zhì)量/kg弧長b4e間距l(xiāng)2螺孔d螺紋孔長l303061010120164024M20402982610焊制F型S型圖3-11鞍座2)鞍座位置的確定因?yàn)楫?dāng)外伸長度A=0.207L時，雙支座跨距中間截面的最大彎矩和支座截面 處的彎矩絕對值相等，從而使上述兩截面上保持等強(qiáng)度，考慮到支座截面處除 彎矩以外的其他載荷，面且支座截面處應(yīng)力較為復(fù)雜，故常取支座處

24、圓筒的彎 矩略小于跨距中間圓筒的彎矩，通常取尺寸A不超過0.2L值，為此中國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JB 4731鋼制臥式容器規(guī)定 A<0,2L=0.2 (L+2h) , A最大不超過0.25L. 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。由標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 Di/2 (H-h) =2,有 h=H-Di / 4=690-2600 / 4=40mm故 A w 0.2(L+2h)=0.2(9000+2 x 40)=1816mm由于接管比較多，所以固定支座位于儲罐接管較多的左端。此外，由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗彎剛度，故封頭對于圓筒的抗彎 剛度具有局部的加強(qiáng)作用。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對

25、支座處 圓筒截面的加強(qiáng)作用。11因此，JB 4731還規(guī)定當(dāng)滿足AW0.2L時，最好Rm=1300+16/2=1308mm。使 AW0.5Rm (Rm=Ri+ Sn/2),即A<0,5Rm =0.5Xl308=654mm 取 A=600 mm。綜上述：A=600 mmL為筒體和兩封頭直邊段的總長A為鞍座中心線至封頭切線間距離9）焊接接頭的設(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、融合線和熱影響 區(qū)的總稱，焊縫是焊接接頭的主要部分。焊接接頭的形式和坡口形式的設(shè)計直 接影響到焊接的質(zhì)量與容器的安全。對接接頭：系兩個相互連接零件在接頭處的中面處于同一平面或同一弧面 內(nèi)進(jìn)行焊接的接頭

26、，這種焊接接頭受熱均勻，受力對稱，便于無損檢測，焊接 質(zhì)量容易得到保證，是壓力容器中最常用的焊接結(jié)構(gòu)形式?；剞D(zhuǎn)殼體與封頭的焊接接頭選用 Q345R X型對接接頭5 =12 60, b=0 3,P=1 3, % =40 6012帶補(bǔ)強(qiáng)圈的接管筒體焊接接頭采用角接結(jié)構(gòu)，坡口為帶鈍邊單V型坡口。5 =3 26, b=0 3,P=1 4,民=40 602.1.3 核算開孔補(bǔ)強(qiáng)根據(jù)GB150中，當(dāng)設(shè)計壓力小于或等于2.5MPa時，在殼體上開孔，兩相鄰 開孔中心的間距大于兩孔直徑之和的兩倍。又本次設(shè)計人孔的公稱外徑DN為500mg89mm所以應(yīng)該進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。1)開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積A接管材料選用20號鋼，

27、正火，由GB9948導(dǎo)其許用應(yīng)力=。=150MPa 由GB6654導(dǎo)低合金鋼Q345R在-2045C時的° t = 189MPai強(qiáng)度消弱系數(shù)計 算公式得：？二打力(Tt = 150/189=0.7937 ,鋼管厚度負(fù)偏差C=0.25 ,腐蝕裕 量厚度C2=4mm根據(jù)JBT4736-2002，人孔接管直徑為500mm選取補(bǔ)弓®圈外徑840mm內(nèi)徑 530mm殼體開孔處的計算厚度為=10.1228mm殼體開孔處的有效厚度為S et= S nt-C1-C2=12-4-0.25=7.75mm開孔直徑 d=dw-2S+2c=530-2*12-2* (1+0.25) =508.5mm

28、圓柱開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積：A=dS +2 5 S et (1-?r)=508.5*10.1228+2*10.1228*7.75*(1-0.81 )2=5177.26mm2)補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的補(bǔ)強(qiáng)面積A13 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的寬度B根據(jù)GB15Q得有效不強(qiáng)范圍內(nèi)的寬 B=max(B, B2)B=2d=1017mmB2=d+2 ( S + S nt) =552.75mm顯然 B>B所以 B=2d=1017mm有效補(bǔ)強(qiáng)范圍的外側(cè)高度h1根據(jù) GB150 4導(dǎo):h1=min (h1，h1)h1 = d77 = .508.5*12 = 78.12mm , h 1=320mm所以 h1=78.12mm有效補(bǔ)強(qiáng)范

29、圍的內(nèi)側(cè)高度h2根據(jù) GB150-2011,得：'=77 = 4508.5*12 =78.12,兒''=0 , A = min',"'') = 0殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積A圓筒計算厚度5 =10.1228,接管有效厚度 S et= S nt-C1-C2=12-4-0.25=7.75mmA=(B-d)( Se- S )-2 S et( S e- S )(1- ?>(1017-508.5)(11.75-10.1228)-2*7.75*(11.75-10.1228 ) * (1-0.81 )=822.64mm接管有效厚度減

30、去計算厚度之外的多余面積A接管計算厚度 St =PcD/(2屋0-Pc)=1.466*500/ (2*189*1-1.466 ) =1.95mm 2A=2h( Set- St) ?t-2h2(Set-C) ?,=2*78.12* (7.75-1.95 )*0.81=734.02mm 焊縫金屬面積A由于本次設(shè)計的儲罐是存放有毒介質(zhì)的，所以選用D類接頭形式進(jìn)行焊接，14 因此，A=1/2*2*6 2=36mm有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的補(bǔ)強(qiáng)面積Ae根據(jù)公式 Ae= Ai+ A2+ A3=822.64+734.02+36=1592.66mm補(bǔ)強(qiáng)圈的選取根據(jù)JB/T4736-2002 , DN50取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑 D

31、=840mm內(nèi)徑D=530mm。因 為B>D»,所以在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍。因?yàn)锳<A,所以需要另加補(bǔ)強(qiáng)，其補(bǔ)強(qiáng)面積為：2A=A-A=5177.26-1592.66=3584.6mm2Sc=A/ (E2-D1) =3584.6/ (840-530) =11.56mm圓整取名義厚度為 12mm 質(zhì)量為31.1Kg。2.1.4 總體布局液氯進(jìn)氣管外伸度200mm內(nèi)伸高度1500mm液氯出口管外伸高度200mm 內(nèi)伸高度0mm安全閥外伸高度200mm內(nèi)伸高度0mm壓力表外伸高度200mm內(nèi)伸高度0mm. 空氣進(jìn)/出口管外伸高度200mm內(nèi)伸高度0mm人孔外伸300mm內(nèi)伸0mm接管與接

32、管間距600mm接管與封頭間距940mm與人孔間距1500mm與焊縫 距離不小于150mm鞍座距封頭切線600mm2.1.5 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計及焊條的選擇綜合考慮各種因素，針對本次設(shè)計儲存的介質(zhì)是高毒性介質(zhì)，所以本次設(shè) 計的殼體A、B類焊接接頭應(yīng)為X型的如圖。而對于法蘭與殼體、接管連接的接 頭，應(yīng)采用全焊透接頭。對于人孔、補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體的接頭選用，如圖1550°162.2強(qiáng)度校核鋼制臥式容器計算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所計 算 條 件簡 圖設(shè)計壓力 p1.466MPa設(shè)計溫度 t50C筒體材料名稱Q345R(封頭材料名稱Q345R1由5封頭型式橢圓形筒體內(nèi)直徑Di2600mm筒體

33、長度 L9000mm筒體名義厚度 &16mm支座墊板名義厚度6n0mm筒體厚度附加量C4.3mm腐蝕裕量Ci4mm筒體焊接接頭系數(shù)61封頭名義厚度bn16mm封頭厚度附加量Ch4.3mm鞍座材料名稱Q345鞍座寬度b600mm鞍座包角e120支座形心至封頭切線距離A640mm鞍座高度H250mm地震烈度低于七度17內(nèi)壓圓筒校核計算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所計算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計算條件筒體簡圖計算壓力Pc1.50MPa設(shè)計溫度t50.00° C1內(nèi)徑D2600.00mm材料Q345R（板材）試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力百,1

34、89.00MParJ試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)o345.00MPa鋼板負(fù)偏差Ci0.30mm腐蝕裕量G4.00mm焊接接頭系數(shù)*1.00厚度及重量計算計算厚度、PcDi=2fft*-Pc = 10.37mm有效厚度& =6 - 0- C2= 11.70mm名義厚度& =16.00mm重量9289.80Kg壓力試驗(yàn)時應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值R = 1.25 P q =1.8325（或由用戶輸入）MPa壓力試驗(yàn)允許通過 的應(yīng)力水平同丁 W 0.90 存=310.50MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力Oi = PT.（Di +5e） = 204.5320.4MPa校核條件OT< H

35、校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力2&oM叩 電）=1.69338MPa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力PC（Di十德）& =2&= 167.53MPa同降189.00MPa校核條件bT ® > cr結(jié)論合格18計算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力Pc1.50MPa設(shè)計溫度t50.00° C內(nèi)徑D2600.00mm曲面深度hi690.00mmA_ _L I材料Q345R （板材）設(shè)計溫度許用應(yīng)力189.00MPar-I試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPa(鋼板負(fù)偏差Ci0.30mm腐蝕裕量C24.00mm焊接接頭系數(shù)小

36、1.00左封頭計算計算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所壓力試驗(yàn)時應(yīng)力校核厚度及重量計算形狀系數(shù)計算厚度有效厚度 最小厚度 名義厚度 結(jié)論 重量K = 1 2= 0.92496f四九.K-Di& =2at<t-0.5Pc = 9.57mm&h = ' - C- C 2= 11.70mm&in = 3.90mm6h = 16.00mm滿足最小厚度要求971.66Kg壓力計算最大允許工作壓力Pq=2仃帖。KDf56e = 1.83456結(jié)論合格MPa19計算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力Pc1.50MPa設(shè)計溫度t50.0

37、0° C內(nèi)徑D2600.00mm曲面深度hi690.00mmA_ _L I材料Q345R （板材）設(shè)計溫度許用應(yīng)力189.00MPar-I試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPa(鋼板負(fù)偏差Ci0.30mm腐蝕裕量C24.00mm焊接接頭系數(shù)小1.00右封頭計算計算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所壓力試驗(yàn)時應(yīng)力校核厚度及重量計算形狀系數(shù)計算厚度有效厚度 最小厚度 名義厚度 結(jié)論 重量K = 1 2= 0.92496f四九.K-Di& =2at<t-0.5Pc = 9.57mm&h = ' - C- C 2= 11.70mm&in = 3.90mm&

38、amp; = 16.00mm滿足最小厚度要求971.66Kg壓力計算最大允許工作壓力Pq=2仃帖。KDf56e = 1.83456結(jié)論合格MPa20計 算條件簡圖計算壓力pc1.466MPa設(shè)計溫度t50C/I圓筒材料Q345R1h鞍座材料Q345J)圓筒材料常溫許用應(yīng)力d189MPaiX圓筒材料設(shè)計溫度下許用應(yīng)力白189MPa圓筒材料常溫屈服點(diǎn)仃345MPa鞍座材料許用應(yīng)力Wsa170MPa工作時物料密度Oo1314kg/m3液壓試驗(yàn)介質(zhì)密度，1000kg/m3圓筒內(nèi)直徑 D2600mm圓筒名義厚度6n16mm圓筒厚度附加量 C4.3mm圓筒焊接接頭系數(shù)*1封頭名義厚度6hn16mm封頭厚度

39、附加量Ch4.3mm兩封頭切線間距離L9080mm鞍座墊板名義厚度6m0mm鞍座墊板有效厚度6re0mm鞍座軸向?qū)挾?b600mm鞍座包角e120鞍座底板中心至封頭切線距離A640mm封頭曲面圖度hi690mm試驗(yàn)壓力Pt1.8325MPa鞍座高度H250mm腹板與筋板組合截面積Asa02 mm腹板與筋板組合截面斷面系數(shù)Zr03 mm地震烈度<7圓筒平均半徑 Ra1308mm計算單位中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所臥式容器（雙鞍座）21物料充裝系數(shù) 網(wǎng)0.9一個鞍座上地腳螺栓個數(shù)2地腳螺栓公稱直徑0mm地腳螺栓根徑0mm鞍座軸線兩側(cè)的螺栓間距1640mm地腳螺栓材料支座反力計算圓筒質(zhì)量（

40、兩切線間）mi =n(Di+& L67s =9372.67kg封頭質(zhì)量（曲面部分）m2 =931.739kg附件質(zhì)量m3 =0kg封頭容積（曲面部分）Vh =2.30069e+09mm3容器容積（兩切線間）V = 5.28098e+10mm3容器內(nèi)充液質(zhì)量工作時，m4 =V八0=62452.8壓力試驗(yàn)時，m4 =VYt = 52809.8kg耐熱層質(zhì)量m5 =0kg總質(zhì)量工作時， m=m1 +2Mm2 +m3 +m4 +m5 =73689壓力試驗(yàn)時，m' = m1+2父斤12+m3+m4+m5 =64045.9kg單位長度載荷q=TL+3h72.3036n- m g .62.8

41、418q4)iL+qhi3N/mm支座反力F，mg=361518f ,=%3 =31420922F = max(F',F ")= 361518N筒體彎矩計算圓筒中間處截 面上的彎矩工作時fM141壓力試驗(yàn)1 +2(R2 -hi2)L2 4A = 5.36094e+08N - mm22mFLM一- 1 +2(Ra _h2 y L2 4A=4.6594e+08IVI T1 一4d 4hiL1 +1-3L支座處橫截面彎矩_221 a r： -hi2L 2AL4h1 + 3Lm2 =_f a1.-1.37745e+07操作工況:壓力試驗(yàn)工況:MT2 = -F A 1 -A R； h：

42、L 2AL4h1 + 3L-1.19719e+0723系數(shù)計算Ki=1K2 = 1K=0.879904K=0.401056K5=0.760258K=0.0132129K6 =K7=K=K9=0.203522C4=C5=筒體軸向應(yīng)力計算軸向 應(yīng)力 計算操作狀態(tài)PcRa . M190.4749E =十=2&有居PcRaM282.1647缶=-_24 =26K1蒞居MPaP _pcRa _ M1 =-8.529242& 莉&PcRa . M 2-0.219152仃4 一至十2一20e心順&&MPa水壓試驗(yàn)狀態(tài)My _-7.4093351 2 個一nRa 久Mt

43、2 -0.1904735。- J 寶-MPa_PtRMT1 _ 109.845T2 - 2武& -所mt2102.62233 一 _ “ 一26e降戲足MPa應(yīng)力 校核許用壓縮應(yīng)力A _0.0940e =0.000846-Ra-根據(jù)圓筒材料查 GB1500 4-34-12B = 111.313MPablc =min(bl,B )=111.313%】c=min(0.9RL,B)=1"313MPacr2, 03 < k】=189 合格| oJJ 51 < &L =111.313 合格I aTil,l oU < tlc =111.313 合格Ck2 OT3

44、 < 0.9 <5 = 310.5 合格 ,MPa筒體 和封 頭的 切應(yīng) 力Rm. 1A A才時（A A,時，不適用）-K3F_Q2A 二L “ RA L +4h /3 JMPa1RmA < 一2時圓筒中：,_K3F _20.786一R a e封頭中：,=K4F =9.47417 - Ra&e MPa24應(yīng)力校核封頭橢圓形封頭，_KPcDi _ 150.663于2bhe碟形圭d頭，cMP c Rhu h =26 he半球形封頭，門Pc D iU h =4 OheMPa圓筒封頭d = 0.8 B t = 151.2L = 125 b -ah = 85.5866MPa圓筒

45、， t < t = 151.2 MPa合格封頭， 幫 < P = 85.5866 MPa合格鞍座處圓筒周向應(yīng)力無 加 強(qiáng) 圈 圓 筒圓筒的有效寬度b2 =b +1.56 jRa6n =825.678mm無墊 板或 墊板 不起 加強(qiáng) 作用 時在橫截面最低點(diǎn)處_ kK5F _ -2.84508L M -MPa在鞍座 邊角處L/Rm> 8時,_F3K6F _4甌 2& -MPaL/Rm<8 時，_F12 K 6FRa -69.6756U 6 一一_ _ 2一46eb2L6eMPa無 加 強(qiáng) 圈 筒 體墊板 起加 強(qiáng)作 用時鞍座墊板寬度 w > b +1.56 J

46、'Ra 6n；鞍座墊板包角 >0+12 -橫截面最低點(diǎn)處的周向應(yīng)力kK5FCT =_5=（金 +§e bMPa鞍座邊角處 的周向應(yīng)力L/Rm> 8時,_ _F_ 3K6F_5 -4（&+5e b 2低2 +日）一MPaL/Rm<8 時，F(xiàn)12 K6FRm64幅+42-L（青+鬃廠MPa鞍座墊板邊 緣處圓筒中 的周向應(yīng)力L/Rm> 8時,，F(xiàn)3K6FO" a -=4%b226；MPaL/Rm<8 時，_ _ ,M12K6FRm"一4池 一 L62 一MPa應(yīng)力校核| O5| < a t = 189合格1061V 1

47、.25 a t = 236.25合格|6| 1.25仃t = 236.25合格MPa25有 加 強(qiáng) 圈 圓 筒加強(qiáng)圈參數(shù)加強(qiáng)圈材料，e =mmd =mm加強(qiáng)圈數(shù)量，n=個組合總截面積，A0 =mm2組合截面總慣性矩,I 0 =mm4設(shè)計溫度下許用應(yīng)力b L =MPa加強(qiáng)圈位于在鞍座邊角處圓筒的周向應(yīng)力：C4K7FRme K8FCT7 =二10AoMPa鞍座平卸上在鞍座邊角處C5K7 RmdF 居I1 0，加強(qiáng)圈內(nèi)緣或外緣表面的周向應(yīng)力：K8FAoMPa有 加 強(qiáng) 圈 圓 筒加強(qiáng)圈靠近鞍座橫截面最低點(diǎn)的周向應(yīng)力無墊板時，（kF工一一連b2 一 采用墊板時，kK5F仃5=一（覆+&或墊板不起加強(qiáng)作用）1墊板起加強(qiáng)作用）加一MPa在橫截上靠近水平中心線的周向應(yīng)力：C4K7FRme K8F仃7 一.一 _ 一1 0A0MPa在橫截上靠近水平中心線處，不與筒壁相接的加強(qiáng)圈內(nèi)緣或外緣表面的周向應(yīng)力：C5K7 RmdFK8F08 =, A =10A0MPa加 強(qiáng) 圈 靠 近 鞍 座鞍座邊角處點(diǎn) 處的周向應(yīng)力無墊板或墊板不起加強(qiáng)作用L/Rm> 8時，仃 6 =