【正文】 管口表 接管代號(hào) 公稱(chēng)尺寸 連接尺寸標(biāo)準(zhǔn) 連接面形式 用途或名稱(chēng) a DN65 HG/T20592 RF 液氨進(jìn)口管 b DN20 HG/T20592 RF 排污閥接口 c DN450 HG/T21518 RF 人 孔 d DN50 HG/T20592 RF 空氣進(jìn)口管 e DN40 HG/T20592 RF 安全閥接管 f DN20 HG/T20592 RF 壓力表接口 g DN25 HG/T20592 RF 液位計(jì)接口 h DN65 HG/T20592 RF 液氨出口管 2 前言 本設(shè)計(jì)是針對(duì)《 過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì) 》這門(mén)課程所安排的一次課程設(shè)計(jì)，是對(duì)這門(mén)課程的一次總結(jié)，要綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)并查閱相關(guān)書(shū)籍完成設(shè)計(jì)。蒸 汽 與空氣混合 物爆炸極限為 16~25%（最易引燃濃度為 17%） 氨在 20℃ 水中溶解度 34%,25℃ 時(shí) ,在無(wú)水乙醇中溶解度 10%,在甲醇中溶解度 16%,溶于氯仿、乙醚 ,它是許多元素和化合物的良好溶劑。 設(shè)計(jì)基本思路：本設(shè)計(jì)綜合考慮環(huán)境條件、介質(zhì)的理化性質(zhì)等因素，結(jié)合給定的工藝參數(shù)，機(jī)械按容器的選材、壁厚計(jì)算、強(qiáng)度核算、附件選擇、焊縫標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)順序，分別對(duì)儲(chǔ)罐的筒體、封頭、人孔接管、人孔補(bǔ)強(qiáng)、接管、管法蘭、液位計(jì)、鞍座、焊接形式進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選擇。νρ =179。 設(shè)計(jì)溫度為 50 攝氏度，在 20～ 200℃條件下工作屬于常溫容器。鋼板標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 GB66541996。橢圓形封頭的應(yīng)力情況不如半球形封頭均勻，但對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭與厚度 相等的筒體連接時(shí)，可以達(dá)到與筒體等強(qiáng)度。 ??? ? 得出 L=9504mm 取 L=9600mm %5%39。液柱靜壓力ρ gh=179。 所以設(shè)計(jì)厚度為： ???? CC?? 圓整后取名義厚度 18 ㎜。然后將壓力降至規(guī)定試驗(yàn)壓力的 80%，并保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便對(duì)所有焊接接頭和連接部位進(jìn)行檢查。 人孔的結(jié)構(gòu)：既有承受壓力的筒節(jié)、端蓋、法蘭、密封墊片、緊固件等受壓元件，也有安置與啟閉端蓋所需要的軸、銷(xiāo)、耳、把手等非受壓件。 人孔標(biāo)準(zhǔn) HG2152495 規(guī)定 PN≥ 時(shí)只能用帶頸平焊法蘭人孔或帶頸對(duì)焊法蘭人孔。其尺寸下表 表 人孔標(biāo)準(zhǔn)尺寸表 密封面型式 凹凸面MFM D 730 1b 46 0d 48 公稱(chēng)壓力PN MPa 4 1D 660 2b 57 螺柱數(shù)量 20 公稱(chēng)直徑DN 500 1H 280 A 435 螺母數(shù)量 40 wds? 530 12? 2H 128 B 400 螺柱尺寸 33 2 170M ?? d 506 b 44 L 300 總質(zhì)量 kg 302 8 圖 2 人孔結(jié)構(gòu)圖 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)：壓力容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)常用的形式可分為補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁管補(bǔ)強(qiáng)、整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)三種。 壓力容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算方法有多種，為了計(jì)算方便，采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，即殼體截面因開(kāi)孔被削弱的 承載面積，必須由補(bǔ)強(qiáng)材料予以等面積的補(bǔ)償。 表 不另外補(bǔ)強(qiáng)的接管最小厚度 接管公稱(chēng)外徑 25 32 38 45 48 57 65 76 89 最小厚度 補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別 按 HG/T21582021，選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔。 所需另行補(bǔ)強(qiáng)的面積為： 2e4 mm6 2 8 4 3??? AAA 補(bǔ)強(qiáng)圈的設(shè)計(jì) 為檢驗(yàn)焊縫的緊密型，補(bǔ)強(qiáng)圈上鉆 M10的螺孔一個(gè)，以通入壓縮空氣檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量。 計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)圈厚度： 4c ???? DD A? 查標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)強(qiáng)圈厚度取 14 ㎜，由 JB/T47362021 查得補(bǔ)強(qiáng)圈質(zhì)量為 。 兩相鄰開(kāi)孔中心的距離應(yīng)不小于兩孔直徑之和的 2 倍。 14 公稱(chēng)直徑為 65mmm 的接管，空氣進(jìn)出管選用 d57179。 表 接管尺寸表 序號(hào) 接管名稱(chēng) 公稱(chēng)直徑 DN(mm) d179。 8 20(GB9948) d 壓力表接管 20 25179。 10 20(GB9948) 可見(jiàn)以上所選接管都滿(mǎn)足不需另行補(bǔ)強(qiáng)的要求。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選定法蘭后，則會(huì)得到與螺栓配套的螺栓。 化工行業(yè)所用的壓力表有多種型號(hào)，根據(jù)液氨的性質(zhì)查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》常用的壓力表型號(hào)為YA100,管螺紋 M20179。 由本設(shè)計(jì)壓力和溫度要求查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 HG20606 選用石棉橡膠墊片，其使用范圍 PN≤ Mpa,t≤ 290℃ ,密封形式為 RF（突面）。它們都是外購(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)件，只需要選用。置于支座上的臥式容器，其情況和梁相似，有材料力學(xué)分析可知，梁彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力與支點(diǎn)的數(shù)目和位置有關(guān)。通常的做法是將一個(gè)支座上的地腳螺栓孔做成長(zhǎng)圓形，并且螺母不上緊，使其成為活動(dòng)支座，而另一支座仍為固定支座。 鞍座位置的確定 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=16 時(shí)，跨度中央的彎矩與支座截面處的彎矩絕對(duì)值相等，所以一般近似取 .2L0A? ,其中 L 取兩封頭切線間距離， A為鞍座中心線至封頭切線間距離。為了充分利用這一加強(qiáng)效應(yīng)，在滿(mǎn)足.2L0A? 下應(yīng)盡量使 ? . A≤ 227 00 n ?? ）（ ? 綜合以上取 A=680mm 則兩鞍座間距 S=(L+2h)2A=8240mm,鞍座位置及結(jié)構(gòu)如下圖所示。 (6+) 179。2= 水壓試驗(yàn)時(shí)水的質(zhì)量 3m ：由常用壓力容器手冊(cè)查得公稱(chēng)直徑 1800mm 厚 16mm 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的容積為 3m ,則容器容積為： 2 ???????? ?筒體封頭 3m 水重 3m =179。 由公稱(chēng)直徑查《壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》得具體尺寸如下表： 公稱(chēng)直徑 DN 2700 腹板 2? 10 墊板 4b 390 允許載荷 Q/kN 295 3l 295 4? 8 18 鞍座高度 h 250 筋板 2b 268 e 80 底板 1l 2040 3b 360 螺 栓間距 2l 1120 1b 300 3? 8 螺孔 /孔長(zhǎng) /螺紋 D/l 24/40 M20 1? 14 墊板 弧長(zhǎng) 3260 鞍座質(zhì)量 Kg 324 表 鞍座標(biāo)準(zhǔn)尺寸表 5 容器焊縫標(biāo)準(zhǔn) 壓力容器焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 焊縫分散原則；避免焊縫多條相交原則；對(duì)稱(chēng)質(zhì)心布置原則；避開(kāi)應(yīng)力復(fù)雜區(qū)或應(yīng)力峰值去原則；對(duì)接鋼板的等厚連接原則；接頭設(shè)計(jì)的開(kāi)敞性原則；焊接坡口的設(shè)計(jì)原則（焊縫填充金屬盡量少；避免產(chǎn)生缺陷；焊縫坡口對(duì)稱(chēng)；有利于焊接防護(hù)；焊工操作方便；復(fù)合鋼板的坡口應(yīng)有利于減少過(guò)渡層焊縫金屬的稀釋率 ）。平行長(zhǎng)度任取。選擇 HG205831998 標(biāo)準(zhǔn)中代號(hào)為 G2 的接頭形式，基本尺寸為 ???? 550? ； ??b ； ??p ； tk ?31? ，且 6?k ，它適用于 254～?s? ， st ?? 21? ，因?yàn)樗x接管的厚度都為殼體厚度的一半，殼體的厚度為 24mm，所以符合要求。 +5176。 b1 =2+, 2b ＝ 5177。 7. 校核計(jì)算（用 SW6 軟件） 鋼制臥式容器 計(jì)算單位 中航一集團(tuán)航空動(dòng) 力控制系統(tǒng)研究所 計(jì) 算 條 件 簡(jiǎn) 圖 設(shè)計(jì)壓力 p MPa 設(shè)計(jì)溫度 t 50 ℃ 筒體材料名稱(chēng) Q345R 封頭材料名稱(chēng) Q345R 封頭型式 橢圓形 筒體外直徑 Do 2644 mm 筒體長(zhǎng)度 L 9600 mm 筒體名義厚度 ?n 18 mm 支座墊板名義厚度 ?rn 10 mm 筒體厚度附加量 C mm 腐蝕裕量 C1 2 mm 筒體焊接接頭系數(shù) ? 1 封頭名義厚度 ?hn 18 mm 封頭厚度附加量 Ch mm 鞍座材料名稱(chēng) Q345 鞍座寬度 b 300 mm 鞍座包角 θ 120 176。39。 0 kg 27 壓力試驗(yàn) ?????????????? aaaaaa mmmmmm 54321 0 kg 附屬設(shè)備重力 操作時(shí) W′ =ma′ g =0 N W=max(W, W′ )= 0 N 壓力試驗(yàn) W″ =ma″ g = 0 N 28 無(wú)地震載荷作用工況 支座反力（集中載荷引起） 重力 W 引起 操作 ??? WlbFI 0 N 39。 IoI FFF 353706 ??? 39。 222 +07 N178。 mm 29 集中載荷引起的軸向彎矩 徑向力在K 點(diǎn)引起的軸向彎矩 操作 ???WlbaMK 0 N178。 mm 壓力試驗(yàn) ??? KKqKT MMM 39。 mm 否則，計(jì)算 ???? AhqFx ioII 3224120，如滿(mǎn)足 ： 0x2b，則 222222 2 )()(324 xFxAxAhhRq oIIiiim ?????????? ??????= +08 N178。 mm 30 筒體軸向彎矩的極值點(diǎn)處 當(dāng) Mm = 0 時(shí)，不必計(jì)算 ?1 , ?2 ； 當(dāng) MmT = 0 時(shí)，不必計(jì)算 ?T1 , ?T2。查表 63 得 K6 = , L/Ra≥ 8 時(shí) ????? 2626 234 ee FKbF ?? MPa L/Ra＜ 8 時(shí) ????? 2626 124 e rne L FRKbF ?? MPa 應(yīng)力校核 |?5| [? ]t = 185 合格 |?6| [? ]t = 合格 |?′ 6| [? ]t = 加強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)圖參照?qǐng)D 68， 69 選用 e= , d= , 加強(qiáng)圈個(gè)數(shù) n= ； 組合截面總面積 Ao = mm2, 組合截面總摜性矩 Io = mm4 有加強(qiáng)圈 由 θ =120 及加強(qiáng)圈位置查表 64 得： C4= ,C5 = ,K7 = ,K8 = 加強(qiáng)圈位于鞍座平面上 鞍座邊角處圓筒的周向應(yīng)力 ???? o aI eFRKCA FK 74087? MPa 在鞍座邊角處加強(qiáng)圈內(nèi)緣或外緣表面周向應(yīng)力 ???? oaI dFRKCA FK 75088? MPa 加強(qiáng)圈靠近鞍座 橫截面最低點(diǎn)的周向應(yīng)力 無(wú)墊板或墊板不起作用 ???? 255 b FKk e? MPa 采用且墊板起加強(qiáng)作用 ????? 255 )( bFKk ree ?? MPa 在橫截面上靠近水平中心線的圓筒的周向應(yīng)力 ???? oaI eFRKCA FK 74