課程設(shè)計(jì)內(nèi)容嗦頡輛 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括工藝設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)兩部分。嗦. 1.工藝設(shè)計(jì)嗦頡輛 工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)提供的原始數(shù)據(jù)和生產(chǎn)工藝要求，通過(guò)工藝計(jì)算確定: 1.1盛裝液化氣體的壓力容器設(shè)計(jì)存儲(chǔ)量： 式中 φv=0.85 V=40m3嗦頡輛 由表1得： =563㎏/m3=0.563t/m3嗦頡輛 故 W=0.85×40×0.563=19.142t嗦頡輛 表1 液化氣體飽和蒸汽壓及飽和液密度 溫度℃ -15 10 30 50 飽和蒸汽壓MPa（絕壓） 氨 0.269 0.603 1.156 2.030 飽和液密度Kg/m3 氨 658嗦頡輛 625 595 563 1.2設(shè)計(jì)壓力的確定 設(shè)計(jì)壓力應(yīng)根據(jù)最高工作壓力來(lái)確定。對(duì)于盛裝液化氣體的壓力容器，可根據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSG R0004-2009中條例3.9.3來(lái)確定： 經(jīng)查表1得50℃下液氨飽和蒸汽壓（絕壓）為2.030MPa。 工作壓力=（2.03－0.1）MPa=1.93MPa 設(shè)計(jì)壓力為容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力，而最高工作壓力系指容器頂部在正常工作過(guò)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(kāi)啟動(dòng)作的滯后，容器不能及時(shí)泄壓，設(shè)計(jì)壓力不得低于安全閥的開(kāi)啟壓力，通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?.05—1.10倍，所以設(shè)計(jì)壓力P=2.1MPa。 液柱靜壓力為： P靜=ρgDi=563ⅹ9.8ⅹ2.4=13241.76Pa P靜/P=13241.76/2100000=0.6%<5% 于是忽略了液柱靜壓力的影響，得到 1.3設(shè)計(jì)溫度的確定 設(shè)計(jì)溫度指容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值）。設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力一起作為設(shè)計(jì)載荷條件。根據(jù)液氨儲(chǔ)罐工作溫度為-20～48℃，取設(shè)計(jì)溫度為50℃（另外，一般無(wú)保冷措施時(shí)，通常取最高設(shè)計(jì)溫度為50℃）。 1.4壓力容器選擇 1.4.1物料的物理化學(xué)性質(zhì) 氨作為一種重要的化工原料，應(yīng)用廣泛，為運(yùn)輸及儲(chǔ)存便利，通常，將氣態(tài)的氨氣通過(guò)加壓或冷卻，得到液態(tài)氨。液氨，又稱(chēng)為無(wú)水氨，是一種無(wú)色液體，有強(qiáng)烈的刺激性氣味，液氨在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，而且具有腐蝕性，且容易揮發(fā)，采用鋼瓶和槽車(chē)裝運(yùn)。 1.4.2壓力容器的類(lèi)型 化工設(shè)備的主體是壓力容器，容器的強(qiáng)度決定著設(shè)備的安全性，為了加強(qiáng)壓力容器的安全監(jiān)察，保護(hù)任命生命和財(cái)產(chǎn)的安全，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督局頒布了?壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程?這是一部對(duì)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)督提出基本要求的法規(guī)，壓力容器設(shè)計(jì)、安裝、使用、檢驗(yàn)、修理和改造等單位必須遵守的法規(guī)，為了有利于安全技術(shù)監(jiān)督和管理，?壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程?將其管轄范圍內(nèi)的壓力容器劃分為三類(lèi)，分別為第一類(lèi)壓力容器、第二類(lèi)壓力容器和第三類(lèi)壓力容器。 本次設(shè)計(jì)壓力容器中的介質(zhì)為液態(tài)氨，屬于中度危害，是第二組介質(zhì)且設(shè)計(jì)壓力為中壓，所以將其劃分為第二類(lèi)壓力容器。 1.4.3壓力容器的用材 正確選擇材料對(duì)于保護(hù)設(shè)備的安全使用和降低成本是至關(guān)重要的。壓力容器用材料包括容器及壓殼體用鋼和設(shè)備零部件用材料，零部件有受壓元件（如接管、法蘭）和非受壓元件（如支座），所用材料涉及鋼板、鋼管、鍛件、型鋼及鋼棒等。 壓力容器受元件用鋼應(yīng)符合GB150《鋼制壓力容器》中的有關(guān)規(guī)定，對(duì)于非受壓元件用鋼，當(dāng)與受壓元件焊接時(shí)，也應(yīng)是焊接性能良好的鋼材。壓力容器通常采用鋼板經(jīng)過(guò)成型焊接而成，法蘭視具體情況可采用鋼板或鍛件，螺栓和螺柱應(yīng)采用鋼棒，接管一般應(yīng)采用無(wú)縫鋼管，支座所用材料涉及鋼板，型鋼及鋼管，因?yàn)槭褂脺囟仍?20℃～48℃，設(shè)計(jì)壓力為2.1MPa，所以選用Q345R，封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，同樣采用Q345R。采用Q345R為鋼管的材料。法蘭采用Q345R。 1.5焊接接頭系數(shù)的確定 本次液氨儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)采用雙面焊對(duì)接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接接頭，局部無(wú)損檢測(cè)，所以φ=0.85。 2.機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算兩部分嗦頡輛。 2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嗦頡輛 表2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件表嗦頡輛 項(xiàng)目嗦頡輛 內(nèi)容嗦頡輛 備注嗦頡輛 工作介質(zhì)嗦頡輛 液氨嗦頡輛 嗦頡輛 工作壓力 MPa嗦頡輛 1.93嗦頡輛 由介質(zhì)溫度決定嗦頡輛 設(shè)計(jì)壓力 MPa嗦頡輛 2.1嗦頡輛 嗦頡輛 工作溫度 ℃嗦頡輛 -20~48℃ 嗦頡輛 設(shè)計(jì)溫度 ℃嗦頡輛 50嗦頡輛 嗦頡輛 公稱(chēng)容積（Vg）m3嗦頡輛 40頡輛 嗦頡輛 計(jì)算容積（V計(jì)）m3嗦頡輛 40.172 嗦頡輛 工作容積（V工）m3嗦頡輛 34 嗦頡輛 裝量系數(shù)φv嗦頡輛 0.85嗦頡輛 嗦頡輛 介質(zhì)密度（ρt）t/m3嗦頡輛 0.563嗦頡輛 嗦頡輛 材質(zhì)嗦頡輛 Q345R 嗦頡輛 保溫要求嗦頡輛 無(wú)嗦頡輛 嗦頡輛 其他要求嗦頡輛 無(wú)嗦頡輛 嗦頡輛 化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括設(shè)備承壓殼體（一般為筒體和封頭）及其零部件的設(shè)計(jì)。設(shè)備零部件包括支座、接管和法蘭、人孔和手孔、液面計(jì)、視鏡等。我國(guó)已經(jīng)制訂了化工設(shè)備通用零部件的系列標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)具體設(shè)計(jì)條件按照附錄中給出的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選用。 2.1.1筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1.1.1筒體公稱(chēng)直徑DN和筒體長(zhǎng)度L的確定： 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(chēng)直徑。公稱(chēng)容積Vg=40m3。 根據(jù)公式 DN=Di 一般L/DN=3-6 取L/DN=4 經(jīng)計(jì)算得Di=2373mm圓整得Di=2400mm 2.1.1.2筒體名義厚度的初步確定： 工作溫度-20~48℃，假設(shè)筒體設(shè)計(jì)選用16～36 mm厚度的Q345R，50℃下其許用應(yīng)力 [σ]t＝185MPa。 計(jì)算厚度 ： 式中， Pc――計(jì)算壓力，MPa； Di――圓筒內(nèi)直徑，mm； [σ]t――容器元件材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa； φ――圓筒的焊接接頭系數(shù) 雙面對(duì)接焊縫，局部無(wú)損檢測(cè)則 φ＝0.85 計(jì)算厚度 碳鋼對(duì)液氨有良好的耐腐蝕性，腐蝕率在0.1mm/年以下，設(shè)計(jì)壽命為20年，則腐蝕裕量C2=0.1ⅹ20=2mm: 查表GB/T 709《熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差》得負(fù)偏差C1=0.3mm(Q345R壓力容器常用鋼板的負(fù)偏差為-0.3mm): 將其圓整為19mm，即名義厚度δn=19mm，則有效厚度： δe=δn-C1-C2=16.7mm 2.1.1.3橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積： 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(chēng)直徑必須與筒體的公稱(chēng)直徑相一致。選用EHA橢圓形封頭，則封頭公稱(chēng)直徑選取Di=2400mm。查GB/T25198-2010《壓力容器用封頭》中EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積，如下表4： 表4 EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積 公稱(chēng)直徑DN/mm 總深度H/mm 內(nèi)表面積A/m2 容積V封/m3 2400 640 6.5453 1.9905 圖1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以?xún)?nèi)徑為公稱(chēng)直徑的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭(代號(hào)EHA)的直邊高度只與公稱(chēng)直徑有關(guān)：嗦頡輛 DN≤2000mm時(shí),直邊高度為25mm；嗦DN>2000mm時(shí),直邊高度為40mm； 由于所設(shè)計(jì)的筒體公稱(chēng)直徑DN=2400mm≥2000mm，所以直邊高度為h=40mm，(或由 得 ) 整個(gè)儲(chǔ)罐體積V=Vg+2V封，裝量系數(shù)為0.85，得，即： 40=+2ⅹ1.9905 解得L=7962mm，圓整后L=8000mm L/Di=8000/2400=3.33(在3-6之間) 計(jì)算容積： V計(jì)=V筒+2V封=40.172m3 工作容積： V工=40ⅹ0.85=34m3 2.1.1.4封頭壁厚的計(jì)算 取C2=2mm， C1=0.3mm， 將其圓整為19mm，即名義厚度δn=19mm，則有效厚度 δe=δn-C1-C2=16.7mm 2.1.2接管及接管法蘭設(shè)計(jì) 2.1.2.1接管的尺寸、位置及其標(biāo)準(zhǔn)的選擇 各物料進(jìn)出管及檢測(cè)儀表等接管內(nèi)伸形式為插入式。 開(kāi)孔：液氨入口DN80，液氨出口DN80，氣氨出口DN40，放空口DN25，排污管DN32，安全閥口DN80，壓力表接口DN25。 兩相鄰開(kāi)孔中心的間距（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算）應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍，其他管口如液相出口管，安全閥接口，壓力表接口，氣相管，放氣管，排污管等管間的間距均由下述來(lái)設(shè)計(jì)并計(jì)算： 上部：液氨入口，氣氨出口，放空口，安全閥接口，壓力表接口。 液氨入口中心線(xiàn)與人孔中心線(xiàn)間距:2 氣氨出口中心線(xiàn)與安全閥接口中心線(xiàn)的間距： 放空口中心線(xiàn)與氣氨出口中心線(xiàn)的間距： 安全閥接口中心線(xiàn)與放空口中心線(xiàn)的間距： 壓力表接口中心線(xiàn)與液氨入口中心線(xiàn)的間距： 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線(xiàn)與焊縫間距：1400mm。 嗦頡輛2.1.2.2接管法蘭的設(shè)計(jì) 法蘭設(shè)計(jì)可根據(jù)法蘭標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，也可按GB150相關(guān)條款進(jìn)行設(shè)計(jì)。法蘭有壓力容器法蘭和管法蘭，二者屬不同的標(biāo)準(zhǔn)體系。管法蘭參照HG20592-20637-2009標(biāo)準(zhǔn)，容器法蘭參照J(rèn)B4700-4707-1992，設(shè)計(jì)內(nèi)容如下： 2.1.2.2.1公稱(chēng)壓力PN 根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、操作溫度和法蘭材料決定法蘭的公稱(chēng)壓力PN；水壓實(shí)驗(yàn)的壓力PT=2.625MPa，選擇高一級(jí)別的公稱(chēng)壓力，因此PN=4MPa。 2.1.2.2.2法蘭類(lèi)型及密封面型式 根據(jù)公稱(chēng)直徑DN、公稱(chēng)壓力PN及介質(zhì)特性決定法蘭類(lèi)型及密封面型式（標(biāo)準(zhǔn)HG/T 20592-2009）。 各種法蘭的密封面型式和適用壓力、通徑范圍 容器接口管直徑、壁厚及質(zhì)量 熱軋鋼管品種 法蘭密封面的表面粗糙度 接管及其連接法蘭的伸出高度 法蘭的連接尺寸 2.1.2.2.2.1液氨入口及其法蘭設(shè)計(jì) 液氨入口接管距左側(cè)筒體環(huán)焊縫的距離為2500 mm（＞2.5=400mm），伸出筒體長(zhǎng)度為200 mm，深入筒體深度為2000mm，接管總長(zhǎng)為2219mm，筒節(jié)長(zhǎng)度不小于=48.99mm。采用帶頸對(duì)焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級(jí)為4MPa。法蘭數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)尺寸DN A1 連接尺寸 C 法蘭頸 H D K L N Th N S≥ H1≈ R 80 89 200 160 18 8 M16 24 105 3.2 12 8 58 FM密封面尺寸 帶頸對(duì)焊法蘭 PN40帶頸對(duì)焊法蘭詳細(xì)尺寸 其接管數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)直徑 鋼管外徑 壁厚 80 mm 89mm 6mm 2.1.2.2.2.2液氨出口及其法蘭設(shè)計(jì) 距中心線(xiàn)與左側(cè)焊縫間距的距離為1400mm，伸處筒體長(zhǎng)度為200mm，內(nèi)伸尺寸50mm，為接管長(zhǎng)度為269 mm。采用帶頸對(duì)焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級(jí)為4MPa，圖同1）。法蘭尺寸數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)尺寸DN A1 連接尺寸 C 法蘭頸 H D K L N Th N S≥ H1≈ R 80 89 200 160 18 8 M16 24 105 3.2 12 8 58 其接管數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)直徑 鋼管外徑 壁厚 80 mm 89 mm 6mm 2.1.2.2.2.3氣氨出口及其法蘭設(shè)計(jì) 氣氨出口距左側(cè)焊縫的距離為3100mm，伸處筒體長(zhǎng)度為200 mm，接管長(zhǎng)度為219mm，采用帶頸對(duì)焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級(jí)為4MPa，圖同1），法蘭尺寸數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)尺寸DN A1 連接尺寸 C 法蘭頸 H D K L N Th N S≥ H1≈ R 40 45 150 110 18 4 M16 18 64 2.6 7 6 45 其接管數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)直徑 鋼管外徑 壁厚 40 mm 45 mm 4.5mm 2.1.2.2.2.4放空口及其法蘭設(shè)計(jì) 放空口距左側(cè)焊縫的距離為3700 mm，伸處筒體長(zhǎng)度為180mm，接管長(zhǎng)度為199mm，采用帶頸對(duì)焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級(jí)為4MPa，法蘭尺寸數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)尺寸DN A1 連接尺寸 C 法蘭頸 H D K L N Th N S≥ H1≈ R 25 32 115 85 14 4 M12 18 46 2.6 6 4 40 其接管數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)直徑 鋼管外徑 壁厚 25 mm 32 mm 4.5 mm 2.1.2.2.2.5安全閥接口及其法蘭設(shè)計(jì) 安全閥接口距左側(cè)焊縫的距離為4300mm，伸處筒體長(zhǎng)度為200 mm，接管長(zhǎng)度為219mm，采用帶頸對(duì)焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級(jí)為4MPa，圖同1），法蘭尺寸數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)尺寸DN A1 連接尺寸 C 法蘭頸 H D K L N Th N S≥ H1≈ R 80 89 200 160 18 8 M16 24 105 3.2 12 8 58 其接管數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)直徑 鋼管外徑 壁厚 80 mm 89 mm 6.0 mm 2.1.2.2.2.6壓力表接口及其法蘭設(shè)計(jì) 壓力計(jì)接口距左側(cè)焊縫的距離為4900mm，伸處筒體長(zhǎng)度為180 mm，接管長(zhǎng)度為199mm，采用帶頸對(duì)焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級(jí)為4MPa，圖同1），法蘭尺寸數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)尺寸DN A1 連接尺寸 C 法蘭頸 H D K L N Th N S≥ H1≈ R 25 32 115 85 14 4 M12 18 46 2.6 6 4 40 其接管數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)直徑 鋼管外徑 壁厚 25 mm 32 mm 3.5 mm 2.1.2.2.2.7排污管接口及其法蘭設(shè)計(jì) 排污管接口距右側(cè)焊縫的距離為1400mm，伸出筒體長(zhǎng)度為200 mm，接管長(zhǎng)度為219mm，采用帶頸對(duì)焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級(jí)為4MPa，圖同1），法蘭尺寸數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)尺寸DN A1 連接尺寸 C 法蘭頸 H D K L N Th N S≥ H1≈ R 32 38 140 100 18 4 M16 18 56 2.6 6 6 42 其接管數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)直徑 鋼管外徑 壁厚 32 mm 38 mm 3.5 mm 液氨入口 液氨出口 氣氨出口 放空口 排污管 安全閥接口 壓力表接口 DN 80 80 40 25 32 80 25 外徑（B系列） 89 89 45 32 38 89 32 壁厚 6 6 4.5 4.5 4.5 6 4.5 安裝位置 上部 下部 上部 上部 下部 上部 上部 外伸尺寸 200 200 200 180 200 200 180 內(nèi)伸尺寸 2000 50 0 0 0 0 0 數(shù)量 1 1 1 1 1 1 1 伸出量質(zhì)量 Kg 19.03 2.453 0.674 0.458 0.744 1.842 0.458 接管法蘭型號(hào) HG/T 20592 WN80(B)-4.0 FM S=6 Q345R HG/T 20592 WN80(B)-4.0 FM S=6 Q345R HG/T 20592 WN40(B)-4.0 FM S=4.5 Q345R HG/T 20592 WN25(B)-4.0 FM S=4.5 Q345R HG/T 20592 WN32(B)-4.0 FM S=4.5 Q345R HG/T 20592 WN80(B)-4.0 FM S=6 1 Q345R HG/T 20592 WN25(B)-4.0 FM S=4.5 Q345R 各接管設(shè)計(jì)表 2.1.2.2.3選擇墊片材料： 非金屬平墊片使用條件 法蘭密封常用墊片，墊片有金屬墊片、非金屬墊片、合成墊片等多種，根據(jù)GB/T 20592所規(guī)定的公稱(chēng)壓力PN2.5-PN63的鋼制管法蘭用非金屬平墊片。由公稱(chēng)壓力和溫度要求查HG／T 20606-2009 鋼制管法蘭用非金屬平墊片(PN系列)選用增強(qiáng)柔性石墨墊。 不同密封面法蘭用墊片的公稱(chēng)壓力范圍 據(jù)上表和公稱(chēng)壓力PN=4MPa，可選擇密封形式為突面（RF）型。其尺寸如下表： 突面法蘭用RF型墊片尺寸 2.1.2.2.4選擇螺柱和螺母材料 根據(jù)公稱(chēng)壓力PN=4MPa、使用溫度-20～48℃、HG/T20592~20635-2009(鋼制管法蘭、墊片和緊固件)表5.0.4和表5.0.5,螺柱選用全螺紋螺柱螺母選用Ⅱ型六角螺母。 PN40法蘭用螺柱長(zhǎng)度和質(zhì)量 2.1.3液位計(jì)的設(shè)計(jì) 常用液面計(jì)有玻璃管液面計(jì)、玻璃板液面計(jì)、磁性液面計(jì)和彩色石英管液面計(jì)等。 玻璃管液面計(jì)：主要用于公稱(chēng)壓力不大于1.6MPa，使用溫度為0℃～200℃，介質(zhì)流動(dòng)性較好的液體。雖然其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、維修方便、價(jià)格低廉，但存在適用范圍較窄，怕碎、不堅(jiān)固、不安全、不耐壓、顯示不清楚、使用溫度低等弱點(diǎn)。 玻璃板液面計(jì)：主要用于透明或較透明的介質(zhì)中，其公稱(chēng)壓力比玻璃管液面計(jì)稍高，可達(dá)到6.3MPa，使用最高溫度達(dá)到了250℃。它不僅有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、觀察直觀、安裝方便、維修簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，且比玻璃管液面計(jì)適用范圍更為廣泛。但其也具有與玻璃管液面計(jì)相似的缺點(diǎn)即：指示清晰度差；測(cè)量范圍較小，在超過(guò)其測(cè)量范圍時(shí)要采用組合式玻璃板液面計(jì)，其體積大、笨重、且存在觀察盲區(qū)；易破裂等。 磁性液面計(jì)：常用于密度不小于0.45g/cm3的液體，主要是透明和半透明的介質(zhì)，但有時(shí)也可用于原油等較高粘度介質(zhì)的液位檢測(cè)，其測(cè)量范圍較之玻璃管液面計(jì)和玻璃板液面計(jì)大很多，最大可達(dá)到7m，且適用的公稱(chēng)壓力達(dá)到了16MPa，適用溫度范圍也達(dá)到了－40℃～300℃。 彩色石英管液面計(jì)：適用于水、油、酸等多種介質(zhì)，特別適用于兩種混合不易分辨的介質(zhì)液位，如油水混合液體等，且適用與重油等高粘度介質(zhì)的液位檢測(cè)。其優(yōu)點(diǎn)有：氣、液相顯示清晰，特別適用于遠(yuǎn)距離觀察與夜間巡視；無(wú)盲區(qū)、密封性能好、耐高溫高壓、防粘稠、質(zhì)量輕、壽命長(zhǎng)等。缺點(diǎn)有：測(cè)量范圍不大，不適用于一些高液位的測(cè)量。 綜上所述，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的情況下，本次設(shè)計(jì)采用磁性液位計(jì)，普通型，壓力等級(jí)為4Mpa。 液位：h=0.8ⅹDi=0.8ⅹ2400=1920mm 液位計(jì)位置在0.2Di處：0.2Di=0.2ⅹ2400=480mm 則 L=1920-480=1440mm 磁性液位計(jì)的測(cè)量范圍（中心距L）為350-6000mm。其常用規(guī)格為500、800、1100、1400、1700、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、6000mm。根據(jù)實(shí)際要求，選用液位計(jì)的中心距L為1700 mm。磁性液位計(jì)連接法蘭的規(guī)格一般為DN20，采用帶頸對(duì)焊法蘭，密封面型式采用突面。法蘭尺寸數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)尺寸DN A1 連接尺寸 C 法蘭頸 H D K L n Th N S≥ H1≈ R 20 25 105 75 14 4 M12 18 40 2.3 6 4 40 其接管數(shù)據(jù)如下： 公稱(chēng)直徑 鋼管外徑 壁厚 20mm 25mm 4mm 磁性液位計(jì)明細(xì)表 普通型磁性液位計(jì) 2.1.4壓力表的選用 壓力表的選型主要參照使用環(huán)境、測(cè)量介質(zhì)、精度、量程以及外形尺寸。由于儲(chǔ)罐工作壓力為1829KPa，壓力在40KPa以上，選用彈簧管壓力表。根據(jù)生產(chǎn)工藝、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、檢測(cè)方法等要求，液氨儲(chǔ)罐為一般測(cè)量用壓力表，精度等級(jí)選用1.6級(jí)。壓力表在管道和設(shè)備上安裝，表盤(pán)直徑選用l00mm。 2.1.5人孔的選取及其法蘭的設(shè)計(jì) 壓力容器人孔是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。人孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。一般的人孔有兩個(gè)手柄。人孔選擇回轉(zhuǎn)蓋對(duì)焊帶頸法蘭人孔，根據(jù)儲(chǔ)罐在常溫下及高溫工作壓力為2.1Mpa的條件以及水壓試驗(yàn)壓力2.625MPa下工作，人孔的標(biāo)準(zhǔn)公稱(chēng)壓力為4.0Mpa等級(jí)選取，公稱(chēng)直徑為500mm，凹凸面法蘭密封面。由于此臥式容器筒體長(zhǎng)度大于等于6000mmm時(shí)應(yīng) 設(shè)置2個(gè)人孔。 回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔明細(xì)表 件號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 名稱(chēng) 數(shù)量 材料 1 筒節(jié) 1 16MnR 2 HG20613 等長(zhǎng)雙頭螺柱 20 8.8級(jí)35CrMoA 3 螺母 40 8.8級(jí)35CrMo 4 HG20595 法蘭 1 Q345R 5 HG20606 墊片 1 非金屬平墊片 6 HG20601 法蘭蓋 1 16MnR 7 把手 1 Q235 -AF 8 軸銷(xiāo) 1 Q235 -AF 9 GB/T91 銷(xiāo) 2 Q215 10 GB/T95 墊圈 2 100HV 11 蓋軸耳（1）A 1 Q235 -AF 12 法蘭軸耳（1） 1 Q235 -AF 13 法蘭軸耳（2） 1 Q235 -AF 14 蓋軸耳（2） 1 Q235 -AF 查表得回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔的各零件名稱(chēng)、材料及尺寸： 回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔的尺寸 d D H1 H2 A B L b b1 b2 d0 螺栓 螺母 螺栓 總質(zhì)量 （kg） 數(shù)量 直徑ⅹ長(zhǎng)度 530ⅹ14 498 755 670 280 132 430 225 300 57 52 57 30 20 40 M39ⅹ3ⅹ205 399 則人孔的標(biāo)記為：MFMIII-8.8(NM)A500-4.0HG/T21518-2005。 ：人孔的壁厚，：人孔的公稱(chēng)直徑，：筒體壁厚，：筒體公稱(chēng)直徑 故L1=1000mm。 2.1.6安全閥的選取 液氨：A44H-40C對(duì)于高壓容器和安全泄放量達(dá)的中低壓容器，最好采用全啟式安全閥，考慮泄放的介質(zhì)質(zhì)量是否易燃、有毒、污染環(huán)境，確定采用封閉式安全閥。所以選用彈簧封閉全啟式（帶扳手）安全閥。 2.1.7支座的選取 2.1.7.1首先估算鞍座的負(fù)荷。 儲(chǔ)罐的總質(zhì)量： 式中： m1----為筒體質(zhì)量（kg）； m2----為封頭質(zhì)量（kg）； m3----為水質(zhì)量（kg）； m4----為附件質(zhì)量（kg）。 （a）筒體的質(zhì)量m1 DN=2400mm，L=8000mm,的筒節(jié)，Q345R的密度ρ為7.85ⅹ103kg/m3 : m1=πDNLδnρ=3.14ⅹ2.4ⅹ8ⅹ16ⅹ10-3ⅹ7.85ⅹ103=7572.2kg （b）封頭的質(zhì)量m2 DN=2400mm，直邊高度h=40mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其質(zhì)量為911.3kg,故 （c）液氨的質(zhì)量m3 m3=w=fVγ=0.85ⅹ40ⅹ1000=34000kg 為水在500C時(shí)候的密度為1000kg/m3 （d）附件的質(zhì)量： 人孔約重2×（399+36.3）=870.6kg ，其他接口管、法蘭的總重約為50kg。 則：m4=920.6kg （e）經(jīng)過(guò)上述計(jì)算得： 每個(gè)鞍座承受的重量為： Q=435kN≥F=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,本次設(shè)計(jì)為臥式容器，所以采用鞍式支座。鞍式支座分為輕型(代號(hào)為A)和重型(代號(hào)為B)，對(duì)于一般直徑在1000 mm以上的容器，選用輕型鞍座就可滿(mǎn)足要求，鞍座與基礎(chǔ)的安裝形式有固定式（代號(hào)F）和滑動(dòng)式（代號(hào)S）兩種，一般為滿(mǎn)足容器的熱脹冷縮的位移要求，固定式和滑動(dòng)式應(yīng)配對(duì)使用。故設(shè)計(jì)中選用輕型鞍座，采用固定式和滑動(dòng)式，見(jiàn)下圖。 A型支座系列參數(shù)尺寸 （JB/T4712.1-2007） 2.1.7.2鞍座安裝位置確定 雙鞍座臥式容器的受力狀態(tài)可簡(jiǎn)化為受均布載荷的外伸梁，由材料力學(xué)知，當(dāng)外伸長(zhǎng)度A=0.207L時(shí)，跨度中央的彎矩與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，所以通常取尺寸A不超過(guò)0.2L值，中國(guó)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+2），A最大不超過(guò)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(guò)大。 由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度，故封頭對(duì)于圓筒的抗彎鋼度具有局部的加強(qiáng)作用。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對(duì)支座處圓筒截面的加強(qiáng)作用。因此，JB 4731還規(guī)定當(dāng)滿(mǎn)足A≤0.2L時(shí)，最好使A≤0.5R m（）,即： 取A=600mm，綜上有：A=600mm。 鞍座標(biāo)記為： JB/T 4712.1-2007,支座A2400-F JB/T 4712.1-2007，支座A2400-S 2.1.7焊接接頭設(shè)計(jì) 容器各受壓元件的組裝通常采用焊接。焊接接頭是焊縫,熔合線(xiàn)和熱影響區(qū)的總稱(chēng)，焊縫是焊接接頭的主要部分。焊接接頭的型式直接影響到焊接的質(zhì)量與容器的安全。焊接接頭的型式及焊接材料應(yīng)在化工設(shè)備的裝配圖及零部件圖中以適當(dāng)?shù)姆绞奖硎境鰜?lái)。20M3液氨儲(chǔ)罐 （a）回轉(zhuǎn)殼體的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 回轉(zhuǎn)殼體的拼接接頭必須采用對(duì)接接頭，殼體上的所有縱向及環(huán)向接頭，凸形接頭上的拼接接頭，即A，B類(lèi)接頭，是容器要求最高的焊縫，對(duì)容器的安全至關(guān)重要，必須采用對(duì)接焊，不允許采用搭接焊.對(duì)接焊易于焊透，質(zhì)量容易保證，易于作無(wú)損檢測(cè)，可獲得最好的焊接接頭質(zhì)量。此采用雙Y型對(duì)接接頭。δ=19mm，a=50。，b=3mm，p=2mm。 焊條選J507，J507普遍用于鍋爐及壓力容器Q245R、Q345R受壓焊縫的焊接，雖然焊接時(shí)較J422、J427粘但稍加控制焊縫成型依然很美觀，最主要是力學(xué)性能可以滿(mǎn)足要求。 （b）接管與殼體的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 接管與殼體及補(bǔ)強(qiáng)圈之間的焊接一般只能采用角焊和搭焊，具體的焊接結(jié)構(gòu)還與對(duì)容器的強(qiáng)度與安全的要求有關(guān)，涉及到是否開(kāi)坡口，單面焊與雙面焊，焊透與否等問(wèn)題。中低壓容器不需另作補(bǔ)強(qiáng)的小直徑接管可直接插入殼體所開(kāi)孔內(nèi)，有平齊式和內(nèi)伸式兩種。插入出接管與殼體總有一定間隙，但此間隙不大于3 mm，過(guò)大的間隙在焊接收縮時(shí)易產(chǎn)生裂紋或其他焊接缺陷。 （b1）帶補(bǔ)強(qiáng)圈的接管的焊接結(jié)構(gòu) 選用單邊V型角焊接頭，β=50。,b=1.5mm,H=8mm,k=6mm，焊條選J507。 （b2）帶補(bǔ)強(qiáng)圈的接管的焊接結(jié)構(gòu) 補(bǔ)強(qiáng)元件的補(bǔ)強(qiáng)圈，一方面要求盡量與補(bǔ)強(qiáng)出的殼體貼合緊密，另外與接管與殼體之間的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也應(yīng)力求完善合理。選搭接焊，β1=32。，β2=50。，b1=6mm，b2=2.5mm，p=2.5mm,k1=6mm，k2=18.2mm，焊條選J507。 2.2強(qiáng)度計(jì)算 2.2.1開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 根據(jù)GB150，當(dāng)設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5MPa時(shí)，在殼體上開(kāi)孔，兩相鄰開(kāi)孔中心的間距大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管公稱(chēng)外徑不大于89mm時(shí)，接管厚度滿(mǎn)足要求，不另行補(bǔ)強(qiáng)，故該儲(chǔ)罐中只有DN=500mm的人孔需要補(bǔ)強(qiáng)。 2.2.1.1補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別 2.2.1.1.1判斷是否需要開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 按GB150規(guī)定，殼體開(kāi)孔接管公稱(chēng)直徑小于或等于可不另行補(bǔ)強(qiáng)，但本次設(shè)計(jì)人孔的公稱(chēng)外徑為，所以進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。 2.2.1.1.2判斷本次設(shè)計(jì)是否符合 《補(bǔ)強(qiáng)圈》 本次設(shè)計(jì)：a)容器設(shè)計(jì)壓力 b)容器設(shè)計(jì)溫度 c)容器鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限 d)殼體開(kāi)孔處的名義厚度 e)補(bǔ)強(qiáng)圈厚度 所以補(bǔ)強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可用 《補(bǔ)強(qiáng)圈》 2.2.1.1.3開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 由于人孔的筒節(jié)不是采用無(wú)縫鋼管，故不能直接選用補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)。本次設(shè)計(jì)所選用的人孔筒節(jié)的公稱(chēng)直徑為，查《回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔尺寸表》得為，。 (1)所需最小補(bǔ)強(qiáng)面積A 不計(jì)焊縫系數(shù)的筒體計(jì)算壁厚由： 得δ=16.13mm， 補(bǔ)強(qiáng)的面積 A=dδ+2δδet（1-fr） 其中開(kāi)孔直徑d=d=dw+2C=500+2×2.3=504.6mm 削弱系數(shù)fr =170/185=0.9,厚度附加量C=C1+C2=2.3mm,筒體的名義厚度δn=19mm，接管有效厚度δet =δnt-C=14-2.3=11.7mm, 。 故A=8175.3292mm2,選擇與筒體相同的材料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。 （2）有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 由B=2d B=d+2δn+2δnt 取二者中較大者，得有效寬度B=1009.2mm 由h1= h1=接管實(shí)際外伸高度 取最小者，得外側(cè)高度h1=84mm 由h2= h2=接管實(shí)際內(nèi)伸高度 取最小者，得內(nèi)側(cè)高度h2=0mm (3)有效補(bǔ)強(qiáng)圈的面積為A A1=（B-d）（δe-δ）-2δet（δe-δ）（1-fr）=286.2882mm2 A2=2h1（δet-δt）fr+2h2（δet-C2）fr=71.568mm2 A3=100mm2 A=A1+A2+A3=457.86mm2 D2，補(bǔ)強(qiáng)圈在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)。 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度： δc=A4/(D2-D1)=25.22mm 考慮鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為26mm。則所選擇的的補(bǔ)強(qiáng)圈的標(biāo)記為500×26-D-Q345R JB/T 4736。 補(bǔ)強(qiáng)圈質(zhì)量 2.2.2容器的壓力測(cè)試 所謂壓力試驗(yàn)，就是用液體或氣體作為工作介質(zhì)，在容器內(nèi)施加比它的設(shè)計(jì)壓力還要高的試驗(yàn)壓力，以檢查容器在試驗(yàn)壓力下是否有滲漏、明顯的塑性變形以及其他缺陷。壓力試驗(yàn)分為液壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)兩種，一般采用液壓試驗(yàn)，而且普遍采用水為液壓試驗(yàn)介質(zhì)，故本次設(shè)計(jì)采用水壓試驗(yàn)。根據(jù)GB150標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，液壓試驗(yàn)時(shí)： 式中，——容器元件材料在試驗(yàn)溫度下的許用應(yīng)力，MPa； ——容器元件材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa。 所以 　　　　＝1.25×2.1×185/185=2.625Mpa20M3液氨儲(chǔ)罐 而圓筒的應(yīng)力 式中 ――試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力，MPa； ――圓筒內(nèi)直徑，mm； ――圓筒的有效厚度，mm； ――圓筒材料在試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)，MPa； ――圓筒的焊接接頭系數(shù)。 設(shè)計(jì)容器：　　 所以，試驗(yàn)壓力上限值的應(yīng)力校核合格。 內(nèi)壓圓筒校核 計(jì)算單位 壓力容器專(zhuān)用計(jì)算軟件 計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn) GB 150.3-2011 計(jì)算條件 筒體簡(jiǎn)圖 計(jì)算壓力 Pc 2.11 MPa 設(shè)計(jì)溫度 t 50.00 ° C 內(nèi)徑 Di 2400.00 mm 材料 Q345R ( 板材 ) 試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 [s] 185.00 MPa 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 [s]t 185.00 MPa 試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 325.00 MPa 鋼板負(fù)偏差 C1 0.30 mm 腐蝕裕量 C2 2.00 mm 焊接接頭系數(shù) f 0.85 厚度及重量計(jì)算 計(jì)算厚度 d = = 16.24 mm 有效厚度 de =dn - C1- C2= 16.70 mm 名義厚度 dn = 19.00 mm 重量 9067.49 Kg 壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核 壓力試驗(yàn)類(lèi)型 液壓試驗(yàn) 試驗(yàn)壓力值 PT = 1.25P = 2.6250 (或由用戶(hù)輸入) MPa 壓力試驗(yàn)允許通過(guò) 的應(yīng)力水平 [s]T [s]T￡ 0.90 ss = 292.50 MPa 試驗(yàn)壓力下 圓筒的應(yīng)力 sT = = 223.45 MPa 校核條件 sT￡ [s]T 校核結(jié)果 合格 壓力及應(yīng)力計(jì)算 最大允許工作壓力 [Pw]= = 2.17327 MPa 設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 152.90 MPa [s]tf 157.25 MPa 校核條件 [s]tf ≥st 結(jié)論 合格 內(nèi)壓橢圓封頭校核 計(jì)算單位 壓力容器專(zhuān)用計(jì)算軟件 計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn) GB 150.3-2011 計(jì)算條件 橢圓封頭簡(jiǎn)圖 計(jì)算壓力 Pc 2.11 MPa 設(shè)計(jì)溫度 t 50.00 ° C 內(nèi)徑 Di 2400.00 mm 曲面深度 hi 640.00 mm 材料 Q345R (板材) 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 [s]t 185.00 MPa 試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 [s] 185.00 MPa 鋼板負(fù)偏差 C1 0.30 mm 腐蝕裕量 C2 2.00 mm 焊接接頭系數(shù) f 0.85 壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核 壓力試驗(yàn)類(lèi)型 液壓試驗(yàn) 試驗(yàn)壓力值 PT = 1.25Pc= 2.6250 (或由用戶(hù)輸入) MPa 壓力試驗(yàn)允許通過(guò)的應(yīng)力[s]t [s]T￡ 0.90 ss = 292.50 MPa 試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力 sT = = 204.77 MPa 校核條件 sT￡ [s]T 校核結(jié)果 合格 厚度及重量計(jì)算 形狀系數(shù) K = = 0.9193 計(jì)算厚度 dh = = 14.87 mm 有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 16.70 mm 最小厚度 dmin = 3.60 mm 名義厚度 dnh = 19.00 mm 結(jié)論 滿(mǎn)足最小厚度要求 重量 993.10 Kg 壓 力 計(jì) 算 最大允許工作壓力 [Pw]= = 2.37160 MPa 結(jié)論 合格 臥式容器（雙鞍座） 計(jì)算單位 壓力容器專(zhuān)用計(jì)算軟件 計(jì) 算 條 件 簡(jiǎn) 圖 計(jì)算壓力 pC 2.1 MPa 設(shè)計(jì)溫度 t 50 ℃ 圓筒材料 Q345R 鞍座材料 Q345 圓筒材料常溫許用應(yīng)力 [s] 185 MPa 圓筒材料設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力[s]t 185 MPa 圓筒材料常溫屈服點(diǎn) ss 325 MPa 鞍座材料許用應(yīng)力 [s]sa 185 MPa 工作時(shí)物料密度 563 kg/m3 液壓試驗(yàn)介質(zhì)密度 1000 kg/m3 圓筒內(nèi)直徑Di 2400 mm 圓筒名義厚度 19 mm 圓筒厚度附加量 2.3 mm 圓筒焊接接頭系數(shù) 0.85 封頭名義厚度 19 mm 封頭厚度附加量 Ch 2.3 mm 兩封頭切線(xiàn)間距離 8080 mm 鞍座墊板名義厚度 0 mm 鞍座墊板有效厚度 0 mm 鞍座軸向?qū)挾? b 240 mm 鞍座包角 θ 120 ° 鞍座底板中心至封頭切線(xiàn)距離 A 60 mm 封頭曲面高度 640 mm 試驗(yàn)壓力 pT 2.625 MPa 鞍座高度 H 250 mm 腹板與筋板組合截面積 0 mm2 腹板與筋板組合截面斷面系數(shù) 0 mm3 地震烈度 <7 圓筒平均半徑 Ra 1209.5 mm 物料充裝系數(shù) 0.85 一個(gè)鞍座上地腳螺栓個(gè)數(shù) 2 地腳螺栓公稱(chēng)直徑 0 mm 地腳螺栓根徑 0 mm 鞍座軸線(xiàn)兩側(cè)的螺栓間距 0 mm 地腳螺栓材料 支 座 反 力 計(jì) 算 圓筒質(zhì)量(兩切線(xiàn)間) 9158.42 kg 封頭質(zhì)量(曲面部分) 946.072 kg 附件質(zhì)量 44315.8 kg 封頭容積(曲面部分) 1.80956e+09 mm3 容器容積(兩切線(xiàn)間) V = 4.01722e+10 mm3 容器內(nèi)充液質(zhì)量 工作時(shí), 19224.4 壓力試驗(yàn)時(shí), = 40172.2 kg 耐熱層質(zhì)量 0 kg 總質(zhì)量 工作時(shí), 74590.8 壓力試驗(yàn)時(shí), 95538.5 kg 單位長(zhǎng)度載荷 81.9274 104.936 N/mm 支座反力 365942 468712 468712 N 筒 體 彎 矩 計(jì) 算 圓筒中間處截 面上的彎矩 工作時(shí) = 6.6821e+08 壓力試驗(yàn) = 8.55867e+08 N·mm 支座處橫 截面彎矩 操作工況： 1.93285e+07 壓力試驗(yàn)工況： 2.47567e+07 N·mm 系 數(shù) 計(jì) 算 K1=1 K2=1 K3=0.879904 K4=0.401056 K5=0.760258 K6=0.0132129 K6’= K7= K8= K9=0.203522 C4= C5= 筒 體 軸 向 應(yīng) 力 計(jì) 算 軸向應(yīng)力計(jì)算 操作狀態(tài) 84.7571 75.7946 MPa -8.71074 0.251965 MPa 水壓試驗(yàn)狀態(tài) -11.1514 0.322726 MPa 106.215 94.7354 MPa 應(yīng)力校核 許用壓縮應(yīng)力 0.00128778 根據(jù)圓筒材料查GB150圖4-3～4-12 B = 142.086 MPa 142.086 142.086 MPa < 185 合格 ||,|| < 142.086 合格 ||,|| < 142.086 合格 sT2 ,sT3 < 0.9ss = 292.5 合格 MPa 筒體和封頭的切應(yīng)力 時(shí)(時(shí),不適用) MPa 時(shí) 圓筒中：20.4183 封頭中：9.30655 MPa 應(yīng)力校核 封頭 橢圓形封頭, 138.716 碟形封頭, 半球形封頭, MPa 圓筒 封頭 [t] = 0.8 [s ]t = 148 92.5337 MPa 圓筒, t < [ t ] = 148 MPa 合格 封頭, th < [ t h] = 92.5337 MPa 合格 鞍 座 處 圓 筒 周 向 應(yīng) 力 無(wú)加強(qiáng)圈圓筒 圓筒的有效寬度 476.485 mm 無(wú)墊板或墊板不起加強(qiáng)作用時(shí) 在橫截面最低點(diǎn)處 -4.47817 MPa 在鞍座 邊角處 L/Rm≥8時(shí), MPa L/Rm<8時(shí), -54.6144 MPa 無(wú) 加 強(qiáng) 圈 筒 體 墊板起加強(qiáng)作用時(shí) 鞍座墊板寬度 ； 鞍座墊板包角 橫截面最低點(diǎn)處的周向應(yīng)力 MPa 鞍座邊角處 的周向應(yīng)力 L/Rm≥8時(shí), MPa L/Rm<8時(shí), MPa 鞍座墊板邊 緣處圓筒中 的周向應(yīng)力 L/Rm≥8時(shí), MPa L/Rm<8時(shí), MPa 應(yīng)力校核 |s5| < [s ]t = 185 合格 |s6 | < 1.25[s ]t = 231.25 合格 |s’6 | 1.25[s ]t = 231.25 MPa 有加強(qiáng)圈圓筒 加強(qiáng)圈參數(shù) 加強(qiáng)圈材料, e = mm d = mm 加強(qiáng)圈數(shù)量, n = 個(gè) 組合總截面積, A0 = mm2 組合截面總慣性矩, I0 = mm4 設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 MPa 加強(qiáng)圈位于 鞍座平面上 在鞍座邊角處圓筒的周向應(yīng)力： MPa 在 鞍 座 邊 角 處 ，加 強(qiáng) 圈 內(nèi) 緣 或 外 緣 表 面 的 周 向 應(yīng) 力 ： MPa 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(wú)墊板時(shí)，（ 或 墊 板 不 起 加 強(qiáng) 作 用 ） 采用墊板時(shí)，（墊板起加強(qiáng)作用） MPa 在橫截上靠近水平中心線(xiàn)的周向應(yīng)力： MPa 在橫截上靠近水平中心線(xiàn)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 ： MPa 加強(qiáng)圈靠近鞍座 鞍座邊角處點(diǎn)處的周向應(yīng)力 無(wú)墊板或墊板不起 加強(qiáng) 作用 L/Rm≥8時(shí), MPa 無(wú)墊板或墊板不起 加強(qiáng) 作用 L/Rm<8時(shí), MPa 采用墊板時(shí)，（墊板起加強(qiáng)作用） L/Rm≥8時(shí), MPa 采用墊板時(shí)，（墊板起加強(qiáng)作用） L/Rm<8時(shí), MPa 應(yīng)力校核 |s5| < [s]t = 合格 |s6 | < 1.25[s]t = 合格 |s7 | < 1.25[s]t = |s8 | < 1.25[s]tR = MPa 鞍 座 應(yīng) 力 計(jì) 算 水平分力 95393.1 N 腹板水平應(yīng)力 計(jì)算高度 250 mm 鞍座腹板厚度 10 mm 鞍座墊板實(shí)際寬度 0 mm 鞍座墊板有效寬度 0 mm 腹板水平應(yīng)力 無(wú) 墊 板 或 墊 板 不 起 加 強(qiáng) 作 用 , 38.1572 墊板起加強(qiáng)作用, MPa 應(yīng)力判斷 s9 < [s ]sa = 123.333 合格 MPa 腹板與筋板組合截面應(yīng)力 由地震水平分力引起的支座強(qiáng)度計(jì)算 圓筒中心至基礎(chǔ)表面距離 1469 mm 軸向力 N , MPa , MPa |ssa| 1.2[sbt]= 地腳螺栓應(yīng)力 拉應(yīng)力 MPa sbt 1.2[sbt] = MPa 剪應(yīng)力 MPa tbt 0.8×Ko×[sbt] = MPa 溫差引起的應(yīng)力 N 0 MPa |stsa| < [s]sa = 185 注：帶#的材料數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)者給定的 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 計(jì)算單位 壓力容器專(zhuān)用計(jì)算軟件 接 管: N1, φ530×14 計(jì)算方法: GB150.3-2011等面積補(bǔ)強(qiáng)法，單孔 設(shè) 計(jì) 條 件 簡(jiǎn) 圖 計(jì)算壓力 pc 2.1132 MPa 設(shè)計(jì)溫度 50 ℃ 殼體型式 圓形筒體 殼體材料 名稱(chēng)及類(lèi)型 Q345R 板材 殼體開(kāi)孔處焊接接頭系數(shù)φ 0.85 殼體內(nèi)直徑 Di 2400 mm 殼體開(kāi)孔處名義厚度δn 19 mm 殼體厚度負(fù)偏差 C1 0.3 mm 殼體腐蝕裕量 C2 2 mm 殼體材料許用應(yīng)力[σ]t 185 MPa 接管軸線(xiàn)與筒體表面法線(xiàn)的夾角(°) 0 凸形封頭上接管軸線(xiàn)與封頭軸線(xiàn)的夾角(°) 接管實(shí)際外伸長(zhǎng)度 254 mm 接管連接型式 插入式接管 接管實(shí)際內(nèi)伸長(zhǎng)度 0 mm 接管材料 Q345R 接管焊接接頭系數(shù) 0.85 名稱(chēng)及類(lèi)型 管材 接管腐蝕裕量 2 mm 補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱(chēng) Q345R 凸形封頭開(kāi)孔中心至 封頭軸線(xiàn)的距離 mm 補(bǔ)強(qiáng)圈外徑 840 mm 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度 22 mm 接管厚度負(fù)偏差 C1t 0 mm 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差 C1r 0.3 mm 接管材料許用應(yīng)力[σ]t 185# MPa 補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力[σ]t 185 MPa 開(kāi) 孔 補(bǔ) 強(qiáng) 計(jì) 算 非圓形開(kāi)孔長(zhǎng)直徑 506 mm 開(kāi)孔長(zhǎng)徑與短徑之比 1 殼體計(jì)算厚度δ 16.235 mm 接管計(jì)算厚度δt 3.3959 mm 補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) frr 1 接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) fr 1 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算直徑 d 506 mm 補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度 B 1012 mm 接管有效外伸長(zhǎng)度 h1 84.167 mm 接管有效內(nèi)伸長(zhǎng)度 h2 0 mm 開(kāi)孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A 8215 mm2 殼體多余金屬面積 A1 235 mm2 接管多余金屬面積 A2 1448 mm2 補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 A3 66 mm2 A1+A2+A3= 1750 mm2 ，小于A，需另加補(bǔ)強(qiáng)。 補(bǔ)強(qiáng)圈面積 A4 6727 mm2 A-(A1+A2+A3) 6465 mm2 結(jié)論: 合格 46