臥式設(shè)備設(shè)計(jì)原則課件

1、第二章第二章 儲(chǔ)存設(shè)備儲(chǔ)存設(shè)備 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 儲(chǔ)存設(shè)備又稱儲(chǔ)罐，主要是指用于儲(chǔ)存或儲(chǔ)存設(shè)備又稱儲(chǔ)罐，主要是指用于儲(chǔ)存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設(shè)備，在盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設(shè)備，在化工、石油、能源、輕工、環(huán)保、制藥及食品化工、石油、能源、輕工、環(huán)保、制藥及食品等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，如氫氣儲(chǔ)罐、液化石油等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，如氫氣儲(chǔ)罐、液化石油氣儲(chǔ)罐、石油儲(chǔ)罐、液氨儲(chǔ)罐等。儲(chǔ)罐內(nèi)的壓氣儲(chǔ)罐、石油儲(chǔ)罐、液氨儲(chǔ)罐等。儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力直接受溫度的影響，且介質(zhì)往往易燃、易爆力直接受溫度的影響，且介質(zhì)往往易燃、易爆或有毒?；蛴卸?。 儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)形式主要有儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)形式主要有臥式儲(chǔ)罐臥式

2、儲(chǔ)罐、立式立式儲(chǔ)罐儲(chǔ)罐和和球形儲(chǔ)罐球形儲(chǔ)罐。本章重點(diǎn)介紹臥式儲(chǔ)罐和。本章重點(diǎn)介紹臥式儲(chǔ)罐和簡(jiǎn)要介紹球罐。簡(jiǎn)要介紹球罐。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 設(shè)計(jì)儲(chǔ)存設(shè)備，首先必須滿足各種給定的工藝條件設(shè)計(jì)儲(chǔ)存設(shè)備，首先必須滿足各種給定的工藝條件要求，考慮儲(chǔ)存介質(zhì)的性質(zhì)、容量的大小、設(shè)置的位置、要求，考慮儲(chǔ)存介質(zhì)的性質(zhì)、容量的大小、設(shè)置的位置、鋼材的耗量以及施工的條件等來(lái)確定儲(chǔ)罐的形式；在設(shè)鋼材的耗量以及施工的條件等來(lái)確定儲(chǔ)罐的形式；在設(shè)計(jì)中還必須考慮場(chǎng)地的條件：計(jì)中還必須考慮場(chǎng)地的條件：環(huán)境溫度、風(fēng)載荷、環(huán)境溫度、風(fēng)載荷、地震載荷、雪載荷、地基條件地震載荷、雪載荷、地基條件等，因此設(shè)計(jì)者等，因此設(shè)計(jì)者在

3、設(shè)計(jì)儲(chǔ)存設(shè)備時(shí)必須針對(duì)上述條件進(jìn)行綜合考慮，以在設(shè)計(jì)儲(chǔ)存設(shè)備時(shí)必須針對(duì)上述條件進(jìn)行綜合考慮，以確定最佳的設(shè)計(jì)方案。確定最佳的設(shè)計(jì)方案。選擇儲(chǔ)罐形式的影響因素主要有以下幾個(gè)方面：選擇儲(chǔ)罐形式的影響因素主要有以下幾個(gè)方面： 儲(chǔ)存介質(zhì)的性質(zhì)：儲(chǔ)存介質(zhì)的性質(zhì)：介質(zhì)最重要的特征有：介質(zhì)最重要的特征有：可燃性、飽和蒸汽壓、可燃性、飽和蒸汽壓、密度、腐蝕性、毒性程度、化學(xué)反應(yīng)活性（如聚密度、腐蝕性、毒性程度、化學(xué)反應(yīng)活性（如聚合趨勢(shì)）等。合趨勢(shì)）等。2.場(chǎng)地條件：場(chǎng)地條件：是否采取保溫措施：與熱損失有關(guān)，常與工是否采取保溫措施：與熱損失有關(guān)，常與工藝條件一起決定是否保溫藝條件一起決定是否保溫當(dāng)儲(chǔ)存設(shè)備安裝在

4、室外時(shí)當(dāng)儲(chǔ)存設(shè)備安裝在室外時(shí),必須考慮風(fēng)載荷、必須考慮風(fēng)載荷、地震載荷和雪載荷地震載荷和雪載荷地基條件：影響儲(chǔ)存設(shè)備的振動(dòng)頻率。地基條件：影響儲(chǔ)存設(shè)備的振動(dòng)頻率。3.儲(chǔ)存設(shè)備裝液化氣體時(shí)：儲(chǔ)存設(shè)備裝液化氣體時(shí)： 除了應(yīng)該考慮上述條件時(shí)，還應(yīng)注意液化氣除了應(yīng)該考慮上述條件時(shí)，還應(yīng)注意液化氣體的膨脹性和壓縮性。液化氣體的體積會(huì)因溫度體的膨脹性和壓縮性。液化氣體的體積會(huì)因溫度的上升而膨脹，溫度的降低而收縮。以液化石油的上升而膨脹，溫度的降低而收縮。以液化石油氣為例，溫度每升高氣為例，溫度每升高1壓力就會(huì)上升壓力就會(huì)上升 13MPa.為此必須嚴(yán)格控制其充裝量。為此必須嚴(yán)格控制其充裝量。 充裝量：充裝量

5、：指裝量系數(shù)與儲(chǔ)罐實(shí)際容積和設(shè)計(jì)溫度指裝量系數(shù)與儲(chǔ)罐實(shí)際容積和設(shè)計(jì)溫度下介質(zhì)的飽和液體密度的乘積。下介質(zhì)的飽和液體密度的乘積。 為了安全我國(guó)為了安全我國(guó)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程明確規(guī)定明確規(guī)定裝量系數(shù)不得大于裝量系數(shù)不得大于0.950.95，一般取，一般取0.90.9。4.最低設(shè)計(jì)溫度的選?。鹤畹驮O(shè)計(jì)溫度的選取： 最低設(shè)計(jì)溫度可按該地區(qū)氣象資料，取氣象局最低設(shè)計(jì)溫度可按該地區(qū)氣象資料，取氣象局實(shí)測(cè)的實(shí)測(cè)的10年年逐月平均最低氣溫的最小值。逐月平均最低氣溫的最小值。 月平均最低氣溫是指月平均最低氣溫是指當(dāng)月各天的最低氣溫當(dāng)月各天的最低氣溫相加后除以當(dāng)月天數(shù)相加后除以當(dāng)月天

6、數(shù)。 在確定儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)溫度時(shí)，可按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行低在確定儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)溫度時(shí)，可按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行低溫低應(yīng)力分析。溫低應(yīng)力分析。 當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)部因溫度降低而使內(nèi)壓低于大氣壓時(shí)，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)部因溫度降低而使內(nèi)壓低于大氣壓時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行罐體的穩(wěn)定性校核，以免發(fā)生失穩(wěn)失效。還應(yīng)進(jìn)行罐體的穩(wěn)定性校核，以免發(fā)生失穩(wěn)失效。第二節(jié)第二節(jié) 臥臥 式式 儲(chǔ)儲(chǔ) 罐罐 一、基本結(jié)構(gòu)：一、基本結(jié)構(gòu)：如圖：主要由如圖：主要由圓筒、封頭圓筒、封頭和和支座支座三部分組成三部分組成封頭：通常采用封頭：通常采用JB/T4737橢圓形封頭橢圓形封頭中的標(biāo)中的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。準(zhǔn)橢圓封頭。支座：通常采用支座：通常采用JB/T4712鞍式支座鞍式支座中鞍式支中

7、鞍式支座或圈座。座或圈座。 臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)參照：臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)參照：JB/T4731鋼制臥式容器鋼制臥式容器。主菜單主菜單1 1法蘭；法蘭；2 2支座；支座；3 3封頭拼接焊縫；封頭拼接焊縫；4 4封頭；封頭；5 5環(huán)焊縫；環(huán)焊縫；6 6補(bǔ)強(qiáng)圈；補(bǔ)強(qiáng)圈；7 7人孔；人孔；8 8縱焊縫；縱焊縫；9 9筒體；筒體；1010壓力表；壓力表；1111安全閥；安全閥；1212液面計(jì)液面計(jì)F型鞍式支座S型鞍式支座JB/T 4712-2005鞍式支座鞍式支座其設(shè)計(jì)過(guò)程如下：其設(shè)計(jì)過(guò)程如下： 臥式儲(chǔ)罐一般先根據(jù)內(nèi)壓或外壓容器設(shè)計(jì)臥式儲(chǔ)罐一般先根據(jù)內(nèi)壓或外壓容器設(shè)計(jì)方法初步方法初步計(jì)算厚度計(jì)算厚度，在考慮支座位置、

8、支座反，在考慮支座位置、支座反力和支座的包角的影響，各種附加載荷，并校力和支座的包角的影響，各種附加載荷，并校核通體在附加載荷作用下的核通體在附加載荷作用下的周向、軸向強(qiáng)度周向、軸向強(qiáng)度和穩(wěn)定性和穩(wěn)定性，以確定其實(shí)際圓筒厚度。臥式儲(chǔ)罐，以確定其實(shí)際圓筒厚度。臥式儲(chǔ)罐支座支座與與罐體罐體設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。 常見(jiàn)的支座有如下兩種：常見(jiàn)的支座有如下兩種：鞍式支座：鞍式支座：臥式儲(chǔ)罐鞍式支座的臥式儲(chǔ)罐鞍式支座的設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：包括：1.1.鞍式支座數(shù)量的決定。但應(yīng)用最多的還鞍式支座數(shù)量的決定。但應(yīng)用最多的還是雙鞍座。是雙鞍座。2.2.鞍式支座安裝位置的安排鞍式支座安裝位置的安排3.3

9、.鞍座包角的選取鞍座包角的選取 4.4.鞍座標(biāo)準(zhǔn)的選用鞍座標(biāo)準(zhǔn)的選用鞍座安放原則鞍座安放原則： JB4731鋼制臥式容器鋼制臥式容器規(guī)定取規(guī)定取A0.2L，且，且A值最大不得超過(guò)值最大不得超過(guò)0.25L。由材料力學(xué)可知，對(duì)于雙支座上受均布載荷的簡(jiǎn)由材料力學(xué)可知，對(duì)于雙支座上受均布載荷的簡(jiǎn)支梁，若梁的長(zhǎng)度為支梁，若梁的長(zhǎng)度為L(zhǎng)時(shí)，則當(dāng)外伸端長(zhǎng)度時(shí)，則當(dāng)外伸端長(zhǎng)度A=0.207L時(shí)，雙支座跨距中間截面的最大彎矩和時(shí)，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(duì)值相等，從而使上述兩截支座截面處的彎矩絕對(duì)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面上保持等強(qiáng)度，考慮到支座截

10、面處除彎矩以外的其他載荷，而且支座截面處應(yīng)力較為復(fù)雜，故的其他載荷，而且支座截面處應(yīng)力較為復(fù)雜，故通常取通常取A0.2L。 JB4731鋼制臥式容器鋼制臥式容器還規(guī)定當(dāng)滿足還規(guī)定當(dāng)滿足A0.2L時(shí)，最好使時(shí)，最好使A0.5Rm 。由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗彎剛度，故封由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗彎剛度，故封頭對(duì)于圓筒的抗彎剛度具有局部的加強(qiáng)作用。若頭對(duì)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(duì)支座處支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對(duì)支座處圓筒截面的加強(qiáng)作用，故取圓筒截面的加強(qiáng)作用，故取A0.5Rm 。式中：式中：Rm -圓筒的平均直徑圓筒的平均直徑 雙鞍

11、座支承的臥式容器，只允許將其中一個(gè)支雙鞍座支承的臥式容器，只允許將其中一個(gè)支座固定，另一個(gè)應(yīng)允許為可沿軸向移動(dòng)。座固定，另一個(gè)應(yīng)允許為可沿軸向移動(dòng)?；顒?dòng)支座的基礎(chǔ)螺栓孔應(yīng)沿圓筒軸向開(kāi)成長(zhǎng)圓孔，活動(dòng)支座的基礎(chǔ)螺栓孔應(yīng)沿圓筒軸向開(kāi)成長(zhǎng)圓孔，也可采用滾動(dòng)支承。鞍座包角也可采用滾動(dòng)支承。鞍座包角一般有三種：一般有三種：120120、135135、150150，但，但JB/T4712JB/T4712規(guī)定的只有規(guī)定的只有 120120、150150兩種形式。兩種形式。 2.2.圈座：圈座：臥式容器在下列情況下可采用圈座：臥式容器在下列情況下可采用圈座：因自身重量而可能造成嚴(yán)重?fù)锨谋”谌萜?；因自身重量而?/p>

12、能造成嚴(yán)重?fù)锨谋”谌萜?；多于兩個(gè)支承的長(zhǎng)容器。多于兩個(gè)支承的長(zhǎng)容器。 當(dāng)容器采用兩個(gè)圈座支承時(shí)，圓筒所承受的當(dāng)容器采用兩個(gè)圈座支承時(shí)，圓筒所承受的支座反力、軸向彎矩及其相應(yīng)的軸向應(yīng)力的計(jì)算支座反力、軸向彎矩及其相應(yīng)的軸向應(yīng)力的計(jì)算及校核均與鞍式支座相同。及校核均與鞍式支座相同。 二、設(shè)計(jì)計(jì)算：二、設(shè)計(jì)計(jì)算：（一）載荷分析：（一）載荷分析：臥式儲(chǔ)罐的載荷有：臥式儲(chǔ)罐的載荷有：1.1.壓力壓力，可以是內(nèi)壓或外壓；，可以是內(nèi)壓或外壓；2.2.儲(chǔ)罐重量?jī)?chǔ)罐重量，包括圓筒、封頭及其附件等；，包括圓筒、封頭及其附件等；3.3.物料重量物料重量，正常操作時(shí)為物料重量，而在水壓試，正常操作時(shí)為物料重量，而在

13、水壓試驗(yàn)時(shí)為充水重量；驗(yàn)時(shí)為充水重量；4.4.其他載荷其他載荷，如必要時(shí)計(jì)算，如必要時(shí)計(jì)算雪載荷、風(fēng)載荷、雪載荷、風(fēng)載荷、地震載荷地震載荷 等。等。通常在對(duì)臥式儲(chǔ)罐進(jìn)行計(jì)算時(shí)，簡(jiǎn)化成如下的受力模型通常在對(duì)臥式儲(chǔ)罐進(jìn)行計(jì)算時(shí)，簡(jiǎn)化成如下的受力模型：1 1、均布載荷、均布載荷 q將容器所受的重量載荷（自身重量和物料重量）假設(shè)將容器所受的重量載荷（自身重量和物料重量）假設(shè)為沿容器長(zhǎng)度的均布載荷為沿容器長(zhǎng)度的均布載荷q 。其簡(jiǎn)化計(jì)算的長(zhǎng)度如下：其簡(jiǎn)化計(jì)算的長(zhǎng)度如下： 因容器兩端大多采用凸形封頭，所以在確定均布因容器兩端大多采用凸形封頭，所以在確定均布載荷分布長(zhǎng)度時(shí)，首先要把封頭折算成和容器直徑相載荷分

14、布長(zhǎng)度時(shí)，首先要把封頭折算成和容器直徑相同的當(dāng)量圓筒，對(duì)于半球形、橢圓形和蝶形等凸形封同的當(dāng)量圓筒，對(duì)于半球形、橢圓形和蝶形等凸形封頭可根據(jù)容積相等的原則折算為直徑等于容器直徑，頭可根據(jù)容積相等的原則折算為直徑等于容器直徑，長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為 所以所以均布載荷作用的長(zhǎng)度均布載荷作用的長(zhǎng)度為：為： 23ih凸形封頭深度凸形封頭深度ih43iLh設(shè)支座反力為設(shè)支座反力為F，則支座反力為：，則支座反力為： 14()23iFq Lh2 2、水平力矩、水平力矩 OM和集中力和集中力 我們?cè)谡鬯愕臅r(shí)候?qū)⒎忸^上的重量載荷也折算成均布我們?cè)谡鬯愕臅r(shí)候?qū)⒎忸^上的重量載荷也折算成均布的，而實(shí)際并非如此，所以在實(shí)際的推導(dǎo)

15、過(guò)程中折算的，而實(shí)際并非如此，所以在實(shí)際的推導(dǎo)過(guò)程中折算成力矩成力矩 OM0G通過(guò)推導(dǎo)可得到集中力和力矩：通過(guò)推導(dǎo)可得到集中力和力矩： HqG320204iRMq iRe83由封頭質(zhì)量引起的載荷，該集中力作用在封頭的形心由封頭質(zhì)量引起的載荷，該集中力作用在封頭的形心 （二）內(nèi)力分析（二）內(nèi)力分析1.1.支座截面處的彎矩：支座截面處的彎矩：如圖：取支點(diǎn)如圖：取支點(diǎn)a左端部分為分離體左端部分為分離體 并以并以a點(diǎn)為矩心取力點(diǎn)為矩心取力矩平衡，可得鞍座處的截面彎矩為：矩平衡，可得鞍座處的截面彎矩為： 2003()()82aiAM MMGhAqA22231()4382iaiiRMqhq AhqA243

16、iFqLh代入上式進(jìn)行整理，可得：代入上式進(jìn)行整理，可得： 22112()(1)413iiaiRhALALMMFAhL aM一般為負(fù)值，表示上半圓筒受拉伸，下半圓筒受壓縮一般為負(fù)值，表示上半圓筒受拉伸，下半圓筒受壓縮 2.2.圓筒中間處截面的軸向彎矩圓筒中間處截面的軸向彎矩 1()bMM: :即跨中截面即跨中截面 仍然以仍然以a a為矩心，因?yàn)榭缰薪孛嫣幖袅榱?，所以跨中為矩心，因?yàn)榭缰薪孛嫣幖袅榱?，所以跨中處為脫離體，可得：處為脫離體，可得：21)2(2)2(21)2()(ALqMALALqMMMaab222124()4413iibiRhLALMFhLL一般一般 bM為正值，表示上半圓筒受

17、壓，下半圓筒受拉為正值，表示上半圓筒受壓，下半圓筒受拉 。3.3.豎直剪力豎直剪力 aV即鞍座處的豎向剪力即鞍座處的豎向剪力 雙鞍座臥式容器同二支點(diǎn)梁一樣，由于容器載荷所引起雙鞍座臥式容器同二支點(diǎn)梁一樣，由于容器載荷所引起的最大豎直剪力是出現(xiàn)在支座截面處，取力的平衡，則的最大豎直剪力是出現(xiàn)在支座截面處，取力的平衡，則此力為：此力為：0222()()4333aiiiLAVF GAq Fhq Aq F qhAFLh 243iFqLh由此可得其剪力圖和彎矩圖：由此可得其剪力圖和彎矩圖：FaMbMabMMLA2 . 00.5iAR4.4.討論：討論：剪力和彎矩圖：最大剪力在支座處為剪力和彎矩圖：最大剪

18、力在支座處為最大彎矩為最大彎矩為或或通過(guò)調(diào)解通過(guò)調(diào)解A，可使，可使，一般，一般時(shí)，可使時(shí)，可使但為了充分利用封頭對(duì)支座處筒體的支撐作用，常取但為了充分利用封頭對(duì)支座處筒體的支撐作用，常取支座處筒體受力復(fù)雜，有最大剪力及彎矩。支座處筒體受力復(fù)雜，有最大剪力及彎矩。 abMM，但首先要滿足前一個(gè)條件。，但首先要滿足前一個(gè)條件。（三）圓筒應(yīng)力計(jì)算和強(qiáng)度校核：（三）圓筒應(yīng)力計(jì)算和強(qiáng)度校核：1.1.圓筒軸向應(yīng)力：圓筒軸向應(yīng)力：跨中截面處：跨中截面處： 22iiPimpbebbmePRMWWRa.a.最高點(diǎn)處：最高點(diǎn)處： 112(MPa)2mbemePRMR最大壓應(yīng)力最大壓應(yīng)力 b.b.最低點(diǎn)處：最低點(diǎn)處

19、： 122(MPa)2mbemePRMR最大拉應(yīng)力最大拉應(yīng)力 mR圓筒的平均半徑圓筒的平均半徑 c.c.強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件： Btcrt12其中的較小者其中的較小者 3支座截面處：支座截面處：a當(dāng)圓筒在鞍座平面上有加強(qiáng)圈或被封頭加強(qiáng)（即當(dāng)圓筒在鞍座平面上有加強(qiáng)圈或被封頭加強(qiáng)（即ARm/2）時(shí)：軸向應(yīng)力時(shí)：軸向應(yīng)力位于橫截面最高點(diǎn)：如圖位于橫截面最高點(diǎn)：如圖 最高點(diǎn)：最高點(diǎn)： emaemRKMPR2132最低點(diǎn)最低點(diǎn)： emaemRKMPR22423 43 433 326212K K、b. b. 當(dāng)圓筒未被加強(qiáng)時(shí)，當(dāng)圓筒未被加強(qiáng)時(shí)， 位于靠近水平中心線處位于靠近水平中心線處: :如圖（如圖（b

20、b）即即A0.5Rm，或鞍座平面未有加強(qiáng)圈或鞍座平面未有加強(qiáng)圈，在周向彎矩作，在周向彎矩作用下，使鞍座上部的筒壁發(fā)生較大變形用下，使鞍座上部的筒壁發(fā)生較大變形“扁塌扁塌”，從而減少了筒體的抗彎能力，發(fā)現(xiàn)所謂的無(wú)效區(qū)，承從而減少了筒體的抗彎能力，發(fā)現(xiàn)所謂的無(wú)效區(qū)，承受受Ma的有效截面為的有效截面為2 2（由實(shí)驗(yàn)測(cè)得）：（由實(shí)驗(yàn)測(cè)得）：由于由于“扁塌扁塌”現(xiàn)象而使抗彎斷面模量減小現(xiàn)象而使抗彎斷面模量減小 的削弱系數(shù)。的削弱系數(shù)。 此時(shí)此時(shí)計(jì)算公式同上計(jì)算公式同上，但，但 值不同。值不同。c. c. 強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件： Btcrt43取其中的較小者取其中的較小者 2.2.切向剪應(yīng)力校核：切向剪應(yīng)力

21、校核：臥式容器承受豎向剪力，前已求得：臥式容器承受豎向剪力，前已求得： 243iLAVFLh這種剪力對(duì)筒體截面的反應(yīng)是切向剪力這種剪力對(duì)筒體截面的反應(yīng)是切向剪力 圓筒切向剪應(yīng)力計(jì)算：圓筒切向剪應(yīng)力計(jì)算： 圓筒未被封頭加強(qiáng)（即圓筒未被封頭加強(qiáng)（即A0.5Rm）時(shí)：）時(shí)：A. A. 圓筒在鞍座平面上有加強(qiáng)圈：圓筒在鞍座平面上有加強(qiáng)圈：此時(shí)可增加圓筒剛性，使其保持圓形，整個(gè)截面都能承此時(shí)可增加圓筒剛性，使其保持圓形，整個(gè)截面都能承受剪力的作用：受剪力的作用： 32()43meiK FLARLhsin3K32()43meiK FLARLhB.B.圓筒在鞍座平面上未設(shè)加強(qiáng)圈：圓筒在鞍座平面上未設(shè)加強(qiáng)圈：

22、當(dāng)當(dāng)鞍座處于無(wú)加強(qiáng)圈時(shí)，又得不到封頭的加強(qiáng)作用鞍座處于無(wú)加強(qiáng)圈時(shí)，又得不到封頭的加強(qiáng)作用，支，支座上部圓筒由于載荷的作用產(chǎn)生變形，不能承受剪力的座上部圓筒由于載荷的作用產(chǎn)生變形，不能承受剪力的作用，從而使承受切向剪力的有效截面減小，切向剪力作用，從而使承受切向剪力的有效截面減小，切向剪力僅由一僅由一個(gè)包角為個(gè)包角為 的圓弧截面積承擔(dān)，且最大的圓弧截面積承擔(dān)，且最大)202( 2切向剪應(yīng)力出現(xiàn)在鞍座邊角切向剪應(yīng)力出現(xiàn)在鞍座邊角A A點(diǎn)處，在這種情況下，由點(diǎn)處，在這種情況下，由下式計(jì)算：下式計(jì)算： cossinsin3K被封頭加強(qiáng)的圓筒（即被封頭加強(qiáng)的圓筒（即A0.5Rm）當(dāng)鞍座靠近封頭時(shí)當(dāng)鞍座靠

23、近封頭時(shí)，封頭對(duì)圓筒相當(dāng)于一個(gè)支撐，似乎，封頭對(duì)圓筒相當(dāng)于一個(gè)支撐，似乎支承點(diǎn)由鞍座處移至封頭曲線與圓筒的連接處（封頭切支承點(diǎn)由鞍座處移至封頭曲線與圓筒的連接處（封頭切線處），因而改變了圓筒的受力狀況。線處），因而改變了圓筒的受力狀況。 emRFK3cossincossinsin23K封頭中的剪應(yīng)力封頭中的剪應(yīng)力 hemnRFK4cossinsin8324Khe封頭的有效厚度封頭的有效厚度 切向剪應(yīng)力的校核：切向剪應(yīng)力的校核：圓筒的切向剪應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)圓筒的切向剪應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力的力的0.80.8倍，即：倍，即： t8 . 0封頭的切向剪應(yīng)力封頭的切向剪應(yīng)力

24、 hth25. 1h由內(nèi)壓在封頭中引起的應(yīng)力（如受外壓可不計(jì)算）由內(nèi)壓在封頭中引起的應(yīng)力（如受外壓可不計(jì)算） 橢圓封頭：橢圓封頭： heihKPD2碟形封頭：碟形封頭： 2hhheMPR半球形封頭：半球形封頭： heihPD4hR碟形封頭球面部分內(nèi)半徑 3.3.鞍座處筒體的周向應(yīng)力校核：鞍座處筒體的周向應(yīng)力校核：臥式容器在均布載荷和支座反力的作用下，鞍座處的圓臥式容器在均布載荷和支座反力的作用下，鞍座處的圓筒將發(fā)生周向壓縮與彎曲，其最大周向應(yīng)力將發(fā)生在鞍筒將發(fā)生周向壓縮與彎曲，其最大周向應(yīng)力將發(fā)生在鞍座處圓筒截面最低點(diǎn)或鞍座邊角處。座處圓筒截面最低點(diǎn)或鞍座邊角處。支座處有加強(qiáng)圈：支座處有加強(qiáng)圈

25、： A A加強(qiáng)圈位于鞍座平面上：加強(qiáng)圈位于鞍座平面上：a.a.鞍座邊角處的圓筒周向應(yīng)力：鞍座邊角處的圓筒周向應(yīng)力：圖（a） 074087IeFRKCAFKmb.b.鞍座邊角處加強(qiáng)圈頂部：鞍座邊角處加強(qiáng)圈頂部：圖（a） 075088IdFRKCAFKm0A0I78KK、45CC、式中：式中： 表示應(yīng)力正負(fù)號(hào)的系數(shù)，表示應(yīng)力正負(fù)號(hào)的系數(shù)， 內(nèi)加強(qiáng)內(nèi)加強(qiáng)“”，外加強(qiáng)，外加強(qiáng)“”組合截面的截面積組合截面的截面積組合截面對(duì)中性軸組合截面對(duì)中性軸x-xx-x的慣性矩的慣性矩截面削弱系數(shù)截面削弱系數(shù)B.B.加強(qiáng)圈靠近鞍座：加強(qiáng)圈靠近鞍座： 78a.a.鞍座靠近水平線處筒體：鞍座靠近水平線處筒體：如圖（b）（

26、在橫截面上靠近水平中心線的圓筒的周向應(yīng)力）（在橫截面上靠近水平中心線的圓筒的周向應(yīng)力）b.b.鞍座靠近水平線的加強(qiáng)圈頂部：鞍座靠近水平線的加強(qiáng)圈頂部：如圖（b）（在橫截面上靠近水平中心線處不與筒壁相接的加強(qiáng)圈（在橫截面上靠近水平中心線處不與筒壁相接的加強(qiáng)圈內(nèi)緣或外緣的周向應(yīng)力）內(nèi)緣或外緣的周向應(yīng)力）的計(jì)算公式同上的計(jì)算公式同上的計(jì)算公式同上的計(jì)算公式同上C C筒體最低點(diǎn)處：筒體最低點(diǎn)處：（在橫截面最低點(diǎn)的周向應(yīng)力）（在橫截面最低點(diǎn)的周向應(yīng)力） 255bFkKe當(dāng)容器置于支座上時(shí)，取當(dāng)容器置于支座上時(shí)，取k=1；當(dāng)容器焊接在支座上時(shí)，；當(dāng)容器焊接在支座上時(shí)，考慮支座對(duì)圓筒的加強(qiáng)作用，取考慮支座對(duì)

27、圓筒的加強(qiáng)作用，取k=0.1 2bemRbb56. 121bb3bemRbb56. 113式中：式中： 圓筒的有效寬度，取圓筒的有效寬度，取 加強(qiáng)圈的寬度加強(qiáng)圈的寬度支座的軸向?qū)挾戎ё妮S向?qū)挾扔?jì)算圓筒與加強(qiáng)圈組合截面時(shí)，計(jì)算圓筒與加強(qiáng)圈組合截面時(shí)， 圓筒的有效寬度圓筒的有效寬度靠近鞍座的靠近鞍座的內(nèi)加強(qiáng)圈內(nèi)加強(qiáng)圈靠近鞍座的靠近鞍座的外加強(qiáng)圈外加強(qiáng)圈圖圖5-13 5-13 加強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)加強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)靠近鞍座截面處設(shè)置加強(qiáng)圈時(shí)靠近鞍座截面處設(shè)置加強(qiáng)圈時(shí)無(wú)墊板或墊板不起加強(qiáng)作用無(wú)墊板或墊板不起加強(qiáng)作用最低點(diǎn)：最低點(diǎn)： 255bFkKe2bemRbb56. 12式中：式中： 筒體的有效寬度筒體的有效寬度鞍

28、座邊角處：鞍座邊角處：8mRL時(shí)時(shí) 8mRL時(shí)時(shí) 2626234eeFKbF6622124meeKFRFbLre2b12B.墊板起加強(qiáng)作用：墊板起加強(qiáng)作用：墊板厚度墊板厚度不小于圓筒厚度，寬度不小于不小于圓筒厚度，寬度不小于包角包角a.最低點(diǎn)：最低點(diǎn)： 255)(bFkKreeb.在鞍座邊角處：在鞍座邊角處： 8mRL)( 23)( 422626reereeFKbF8mRL)(12)( 422626reemreeLFRKbFC.C.鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應(yīng)力鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應(yīng)力 8mRL2626234eeFKbF8mRL2626124emeLFRKbF內(nèi) 加 強(qiáng) 圈外 加 強(qiáng) 圈

29、8 87 75 55 58 87 7/2/25K6K0.5mAR1mAR鞍座包角鞍座包角1200.76030.01320.05291500.67330.00790.03175K6K、值值 4C5C7K8K加強(qiáng)加強(qiáng)圈位圈位置置位于鞍座平面位于鞍座平面的加強(qiáng)圈的加強(qiáng)圈（內(nèi)加強(qiáng)圈）（內(nèi)加強(qiáng)圈）靠近鞍座的加強(qiáng)圈靠近鞍座的加強(qiáng)圈內(nèi)加強(qiáng)圈內(nèi)加強(qiáng)圈外加強(qiáng)圈外加強(qiáng)圈120120150150120120150150120120150150-1-1-1-1+1+1+1+1-1-1-1-1+1+1+1+1-1-1-1-1+1+1+1+10.05290.0529 0.03170.0317 0.05810.05810.

30、03550.03550.05810.05810.0350.0355 50.34050.3405 0.30210.3021 0.27100.27100.21900.21900.27090.27090.2190.2191 14C5C7K8K值值 （3 3）應(yīng)力組合與校核：）應(yīng)力組合與校核：周向應(yīng)力組合：周向應(yīng)力組合： eiPPD2P8 ,7, 6, 58 ,7, 6, 5校核：校核： t5 t25. 1766 tr25. 181234、5678、maxM（4 4）分析討論：）分析討論：跨中處應(yīng)校核軸向應(yīng)力：跨中處應(yīng)校核軸向應(yīng)力：支座截面處要校核軸向應(yīng)力支座截面處要校核軸向應(yīng)力：如果軸向應(yīng)力不合格：

31、調(diào)整如果軸向應(yīng)力不合格：調(diào)整A A，使，使 切向剪應(yīng)力不合格：增加筒體壁厚切向剪應(yīng)力不合格：增加筒體壁厚 調(diào)整包角調(diào)整包角，但不明顯，但不明顯 加加強(qiáng)圈加加強(qiáng)圈切向應(yīng)力：切向應(yīng)力：周向應(yīng)力：周向應(yīng)力：增加筒體壁厚增加筒體壁厚周向應(yīng)力不合格：周向應(yīng)力不合格：將襯板按加強(qiáng)板處理，此時(shí)將襯板按加強(qiáng)板處理，此時(shí) 若上述措施不合格，可增加包角及加大支座寬度若上述措施不合格，可增加包角及加大支座寬度b b若上述措施均不行，應(yīng)考慮加加強(qiáng)圈若上述措施均不行，應(yīng)考慮加加強(qiáng)圈ereee2（四）鞍座強(qiáng)度校核：（四）鞍座強(qiáng)度校核：iR8eiRbb56. 12鞍座包角一般為鞍座包角一般為120120、150150，增大

32、鞍座包角，增大鞍座包角，可使，可使圓筒中的應(yīng)力降低，但鞍座將顯得笨重，同時(shí)也增加了圓筒中的應(yīng)力降低，但鞍座將顯得笨重，同時(shí)也增加了鞍座承受的水平推力；而鞍座包角過(guò)小時(shí)臥式儲(chǔ)罐的穩(wěn)鞍座承受的水平推力；而鞍座包角過(guò)小時(shí)臥式儲(chǔ)罐的穩(wěn)定性較差。如前所述，中國(guó)鞍座已有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定性較差。如前所述，中國(guó)鞍座已有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T4712JB/T4712。一般規(guī)定鋼制鞍座的寬度一般規(guī)定鋼制鞍座的寬度b b可取大于或等于可取大于或等于初步?jīng)Q定鞍座寬度初步?jīng)Q定鞍座寬度b b值后，必須通過(guò)上述一系列校核后，值后，必須通過(guò)上述一系列校核后，最終確定最終確定b b值。如難以滿足同向應(yīng)力的校核條件，則可值。如難以滿足同向應(yīng)

33、力的校核條件，則可增加鞍座托板寬度至不小于增加鞍座托板寬度至不小于 以降低圓筒上的周向應(yīng)力水平。以降低圓筒上的周向應(yīng)力水平。對(duì)于鞍座只需要校核支座有效斷面的平均應(yīng)力，即腹板對(duì)于鞍座只需要校核支座有效斷面的平均應(yīng)力，即腹板的強(qiáng)度校核：的強(qiáng)度校核： sassbHF32090bsHsF9sFK Fsa式中：式中： 鋼制鞍座的腹板厚度鋼制鞍座的腹板厚度計(jì)算高度，計(jì)算高度，取鞍座實(shí)際高度和取鞍座實(shí)際高度和Rm/3Rm/3兩者中的較小值兩者中的較小值 腹板材料的許用應(yīng)力腹板材料的許用應(yīng)力支座承受的水平分力（推力）支座承受的水平分力（推力）210000N/m一臺(tái)公稱直徑為一臺(tái)公稱直徑為DN=3200的雙鞍座

34、臥式容器，的雙鞍座臥式容器，筒體（包括封頭直邊長(zhǎng)度）長(zhǎng)筒體（包括封頭直邊長(zhǎng)度）長(zhǎng)20m，設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)壓力0.6MPa，操作溫度，操作溫度t=200 ，材料為，材料為Q235，介，介質(zhì)對(duì)材料腐蝕性不大，取質(zhì)對(duì)材料腐蝕性不大，取C=2mm，液態(tài)介質(zhì)，液態(tài)介質(zhì)密度為密度為 三、三、 例例 題題臥式容器所遵循的標(biāo)準(zhǔn)包括：臥式容器所遵循的標(biāo)準(zhǔn)包括：JB/T47122007鞍式支座鞍式支座、JB/T47312005鋼制臥式容器鋼制臥式容器解：首先按一般內(nèi)壓容器進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，初步解：首先按一般內(nèi)壓容器進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，初步確定筒體及封頭的壁厚，然后按臥式容器校和確定筒體及封頭的壁厚，然后按臥式容器校和其強(qiáng)度。

35、按標(biāo)準(zhǔn)選鞍座尺寸，然后進(jìn)行校和對(duì)其強(qiáng)度。按標(biāo)準(zhǔn)選鞍座尺寸，然后進(jìn)行校和對(duì)不滿足要求的尺寸進(jìn)行調(diào)整不滿足要求的尺寸進(jìn)行調(diào)整按按DN3200選支座，其材料為選支座，其材料為Q235。主要尺寸如。主要尺寸如圖：圖： 一、計(jì)算筒體和封頭壁厚：一、計(jì)算筒體和封頭壁厚：1 1、筒體壁厚：、筒體壁厚： 已知：已知： 3200mmiD 0.6MPaP采用雙向?qū)雍覆捎秒p向?qū)雍?局部探傷局部探傷 0.85取取 0.6MPacPP0.6 32002 11.06mm2 2 125 0.85 0.6cidtcPDCP 取取 12mmn則則 10m me2 2、封頭壁厚：、封頭壁厚：選標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，則其形狀系數(shù)選標(biāo)準(zhǔn)

36、橢圓封頭，則其形狀系數(shù)K=111.05mm2 0.5cidtcKPDCP 取取 12mmn10m me則則 由此可得：由此可得：封頭名義厚度為封頭名義厚度為12mm，封頭深度為，封頭深度為800mm 直邊高直邊高h(yuǎn)=40mm，筒體名義厚度為，筒體名義厚度為12mm，內(nèi)徑均為內(nèi)徑均為3200mm 封頭容積封頭容積4.61m33 二、計(jì)算容器重量載荷和支座反力：二、計(jì)算容器重量載荷和支座反力：1 1、設(shè)備自重、設(shè)備自重G： 筒體重：筒體重： )(42201LDDGi224(3.2243.2 )(20 0.04 2) 7.8 104N4108 .18封頭重：封頭重： NG421018. 2)(109

37、002查得附件重：附件重： NG43109 . 1則設(shè)備自重：則設(shè)備自重： NGGGG432110402 2、充滿介質(zhì)時(shí)液體介質(zhì)重量、充滿介質(zhì)時(shí)液體介質(zhì)重量 2422GeLDGi2443.2 (20 0.04 2) 104.61 10 24 N4103 .1693 3、作用于每個(gè)支座上的反力：、作用于每個(gè)支座上的反力：NGGF4106 .1042三、筒體軸向應(yīng)力驗(yàn)算：三、筒體軸向應(yīng)力驗(yàn)算：1 1、軸向彎矩計(jì)算：、軸向彎矩計(jì)算： 已知：已知：L=20m取取 1800mm2iAR800mmH1600mmiR 1606mm2nmiRR（1 1）鞍座截面處的彎矩：）鞍座截面處的彎矩：22412(1)2

38、.6 10 Nm413iaRHALALMFAHL（2 2）跨中截面處的彎矩：）跨中截面處的彎矩：2224124()417.65 10 N m4413ibRHFLALMHLL2 2、軸向應(yīng)力計(jì)算：、軸向應(yīng)力計(jì)算：由上面的計(jì)算結(jié)果可知跨中截面彎矩遠(yuǎn)大于鞍座截面處由上面的計(jì)算結(jié)果可知跨中截面彎矩遠(yuǎn)大于鞍座截面處的彎矩，且的彎矩，且5 . 0iRA可以不考慮鞍座處的可以不考慮鞍座處的“偏塌偏塌”現(xiàn)象，因此，只計(jì)算跨現(xiàn)象，因此，只計(jì)算跨中截面的軸向應(yīng)力即可。中截面的軸向應(yīng)力即可。（1 1）跨中截面最高點(diǎn)的軸向應(yīng)力：）跨中截面最高點(diǎn)的軸向應(yīng)力：12ipbmeMR因?yàn)槭莾?nèi)壓操作，可以不考慮因?yàn)槭莾?nèi)壓操作，可以不考慮ip 則則 embRM2142417.65 1051.57MPa3.14 1.6060.01（2 2）跨中截面最低點(diǎn)的軸向應(yīng)力：）跨中截面最低點(diǎn)的軸向應(yīng)力：22ipbmeMR299.75MPa2mbemePRMR（3 3）軸向應(yīng)力校核：）軸向應(yīng)力校核： 125MPat51.97 10 MPatE 5 125MPa 100.06 1.97 1073.9MPa1600tcrB0.06teiBER取取 73