【正文】 大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計 課程設(shè)計說明書 19 符號 管口名稱 公稱直徑DN(mm) 內(nèi)徑 D1(mm) 外徑 D2(mm) 厚度 δ (mm) A 液位計口 20 27 50 B 液相進 口 管 80 120 142 3 C 液相 出口 管 80 120 142 3 D 安全閥口 80 120 142 3 E 排污口 80 120 142 3 F 放氣管 80 120 142 3 G 溫度計口 20 27 50 H 壓力表口 20 27 50 I 人孔 500 530 575 3 J 氣相管 20 27 50 K 液相回流管 80 120 142 3 螺栓（螺柱）的選擇 根據(jù)密封所需壓緊力大小計算螺栓載荷，選擇合適的螺柱材料。選擇螺栓材料為 Q345。 由使用地為太原市室外，確定人孔的公稱直徑 DN=500mm，以方便工作人員的進入檢修。其明細尺寸見下表： 中北大學(xué) 大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計 課程設(shè)計說明書 21 表 45人孔尺寸表 單位： mm 密封面型式 凹凸面MFM D 730 1b 43 0d 30 公稱壓力 PN MPa 1D 660 2b 48 螺柱數(shù)量 20 公稱直徑 DN 500 1H 280 A 405 螺 母數(shù)量 40 wds? 530 12? 2H 123 B 200 螺柱尺寸 33 2 170M ?? d 506 b 44 L 300 總質(zhì)量 kg 302 圖 48回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔 中北大學(xué) 大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計 課程設(shè)計說明書 22 人孔補強圈設(shè)計 1 )補 強設(shè)計方法判別 按 HG/T 215182021,選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔， 設(shè)：厚度附加量 c=2mm 開孔直徑 d=di+2c=500+2179。 接管材料選用 16MnR 號鋼 ，其許用應(yīng)力 [δ ]t=170MnPa 根據(jù) GB1501998 中， A = d 2 (1 )re t f? ???? 其中：殼體開孔處的計算厚度 ?? 接管的有效厚度 mmCntet 10212 ????? ?? 強度削弱系數(shù) 11 7 01 7 0][ ][ ???rtnrf ?? 所以開孔所需補強面積為 A=504179。 504=1008 mm B2=d+2δ n+2δ nt=504+2179。 12=556 mm B=max（ B1 ， B2） =1008 mm 有效高度的確定 外側(cè)有效高度 1h 的確定 根據(jù) GB150 中式 88，得： h1’ = mmd nt ???? 1139。 H 280h m m? ? ?接 管 實 際 外 伸 高 度 中北大學(xué) 大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計 課程設(shè)計說明書 23 mmhhh ),m in ( 39。239。2h =0 2 2 2m in ( 39。39。因為 BD’ ，所以在有效補強范圍。 表 46 補強圈補強及附件的選擇 接管公稱直徑 DN/mm 外徑 D2 內(nèi)徑 D1 厚度e? （ ?? ） 重量（ Kg） 500 840 540 14 圖 49補強圈 由《工程設(shè)備設(shè)計》 P161， GB150 規(guī)定，當(dāng)設(shè)計壓力小于或等于 的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距（對曲面間距以弧長計算）大于兩孔之和的兩倍，且接管公稱外徑小于或等于 89mm時，只要接管最小厚度滿足表 415要求，就可不另行補強。 鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計 鞍座選型 該臥式容器采用雙鞍座式支座，根 據(jù)工作溫度為 20~48℃，按 JB/T 47312021 表 51 選擇鞍座材料為 Q235A，使用溫度為 20~250℃，許用應(yīng)力為[? ]sa= 140MPa。 其中： m1 為設(shè)備質(zhì)量：對于 16MnR 普通碳素鋼，取ρ =179。1 ???? ? 39。1m = 。39。11 ??? 2m 為充液質(zhì)量：ρ液化石油氣 ρ水 KgVm 1 0 5 1 0 0 0m a x2 ???? 計水? 3m 為人孔的質(zhì)量 302Kg m4 為附件質(zhì)量其他接管質(zhì)量總和估為 100 kg。 ∴ 每個鞍座承受的重量為 G/2=mg / 2=14294179。選取輕型，焊制 A，包角為 120176。查 JB 表 3得鞍座尺寸示意圖如下圖： 表 47鞍座支座結(jié)構(gòu) 尺寸 公稱直徑 DN 1500 腹板 δ 2 8 墊板 b4 390 允許載荷 Q/kN 270 筋板 l3 240 δ 4 8 鞍座高度 h 250 b2 170 e 70 底板 l1 1060 b3 240 螺栓間距 l2 900 b1 200 δ 3 8 螺孔 /孔長 D/l 24/40 δ 1 12 弧長 1760 重量 kg 109 中北大學(xué) 大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計 課程設(shè)計說明書 26 圖 410鞍座 鞍座位置的確定 因為當(dāng)外伸長度 A= 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 值，為此中國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) JB 4731 《鋼制臥式容器》規(guī)定 A≤ =（ L+2h）， A最大不超過 器外伸端的作用將使支座截面處的應(yīng)力過大。 25)=1090 mm 由于接管比較多，所以固定支座位于儲罐接管較多的左端。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對支座處圓筒截面的加強作用。 A≤ =179。 中北大學(xué) 大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計 課程設(shè)計說明書 27 綜上述： A=380 mm （ A 為封頭切線至封頭焊縫間距離， L為筒體和兩封頭直邊段的總長） 鞍座標(biāo)記為： /JBT 2021,? 支 座 A1500F /JBT 2021,? 支 座 A1500S 焊接接頭的設(shè)計 筒體和封頭的焊接 δ =6~20 α =60~70 b=0~2 p=2 ~3 采用 Y 型對接接頭和手工電弧焊，綜合考慮材料選用 16MnR. 焊條類型： E5018 —— 鐵粉低氫鉀型 圖 411 Y型坡口 接管與筒體的焊接 β 1 =45176。 b=2177。 H1=δ t 1k ＝δ t 2k =c? ﹙ c? ≤ 8﹚ k3＝ c? ﹙ c? ﹥ 8﹚ 圖 412帶補強圈焊接接頭結(jié)構(gòu)中北大學(xué) 大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計 課程設(shè)計說明書 28 圖 413 10m3 液化石油氣臥式儲罐整體圖標(biāo)準(zhǔn) 圖 414 液化石油氣臥式儲罐安裝尺寸標(biāo)準(zhǔn) 中北大學(xué) 大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計 課程設(shè)計說明書 29 第 五 章 校核 sw61998 概述 SW6，過程設(shè)備強度計算 軟件 ，目前版本： SW62021 ，中、英文版。 SW6包括十個設(shè)備計算程序，分別為臥式容器、塔器、 固定管板換熱器 、 浮頭式換熱器 、填函式換熱器、 U形管換熱器、帶夾套立式容器、球形儲罐、高壓容器及 非圓形容器等，以及零部件計算程序和用戶材料 數(shù)據(jù)庫管理 程序。十個設(shè)備計算程序則幾乎能對該類設(shè)備各種結(jié)構(gòu)組 合的受壓元件進行逐個計算或整體計算。 SW6計算結(jié)束后，分別以屏幕顯示簡要結(jié)果及直接采用 WORD 表格 形式形成按中、英文編排的《設(shè)計計算書》等多種方式，給出相應(yīng)的計算結(jié)果，滿足用戶查閱簡要結(jié)論或輸出正式文件存檔的不同需要。一個設(shè)備中各個零部 件的計算次序，既可由用戶自行決定，也可由程序來決定，十分靈活 。 支座形心至封頭切線距離 A 925 mm 鞍座高度 H 250 mm 地震烈度 7 度 中北大學(xué) 大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計 課程設(shè)計說明書 31 內(nèi)壓圓筒校核 計算單位 計算條件 筒體簡圖 計算壓力 Pc MPa 設(shè)計溫度 t ? C 內(nèi)徑 Di mm 材料 16MnR(熱軋 ) ( 板材 ) 試驗溫度許用應(yīng)力 ??? MPa 設(shè)計 溫度許用應(yīng) 力 ???t MPa 試驗溫度下屈服點 ?s MPa 鋼板負偏差 C1 mm 腐蝕裕量 C2 mm 焊接接頭系數(shù) ? 厚度及重量計算 計算厚度 ? = PDPc it c2[ ]? ?? = mm 有效厚度 ?e =?n C1 C2= mm 名義厚度 ?n = mm 重量 Kg 壓力試驗時應(yīng)力校核 壓力試驗類型 液壓試驗 試驗壓力值 PT = [][]??t = (或由用戶輸入 ) MPa 壓力試驗允許通過 的應(yīng)力水平 ???T ???T? ?s = MPa 試驗壓力下 圓筒的應(yīng)力 ?T = p DT i ee.( ).??? ?2 = MPa 校核條件 ?T? ???T 校核結(jié)果 合格 壓力及應(yīng)力計算 最大允許工作壓力 [Pw]= 2? ? ??e ti e[ ]( )D? = MPa 設(shè)計溫度下計算應(yīng)力 ?t = P Dc i ee( )???2 = MPa ???t? MPa 校核條件 ???t? ≥ ?t 結(jié)論 合格 中北大學(xué) 大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計 課程設(shè)計說明書 32 左封頭計算 計算單位 計算條件 橢圓封頭簡圖 計算壓力 Pc MPa 設(shè)計溫度 t ? C 內(nèi)徑 Di mm 曲面高度 hi mm 材料 16MnR(熱軋 ) (板材 ) 試驗溫度許用應(yīng)力 ??? MPa 設(shè)計溫度許用應(yīng)力 ???t MPa 鋼板負偏差 C1 mm 腐蝕裕量 C2 mm 焊接接頭系數(shù) ? 厚度及重量 計算 形狀系數(shù) K = 16 2 22???? ??????? ????Dhii = 計算厚度 ? = KPD Pc itc2 0 5[ ] .? ?? = mm 有效厚度 ?e =?n C1 C2= mm 最小厚度 ?min = mm 名義厚度 ?n = mm 結(jié)論 滿足最小厚度要求 重量 Kg 壓 力 計 算 最大允許工作壓力 [Pw]= 2 0 5[ ] .? ???t ei eKD?= MPa 結(jié)論 合格 中北大學(xué) 大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計 課程設(shè)計說明書 33 右封頭計算 計算單位 計算條件 橢圓封頭簡圖 計算壓力 Pc MPa 設(shè)計溫度 t ? C 內(nèi)徑 Di mm 曲面高度 hi mm 材料 16MnR(熱軋 ) (板材 ) 試驗溫度許用應(yīng)力 ??? MPa 設(shè)計溫度許用應(yīng)力 ???t MPa 鋼板負偏差 C1 mm 腐蝕裕量 C2 mm 焊接接頭系數(shù) ? 厚度及重量計算 形狀系數(shù) K = 16 2 22???? ??????? ????Dhii = 計算厚度 ? = KPD Pc itc2 0 5[ ] .? ?? = mm 有效厚度 ?e =?n C1 C2= mm 最小厚度 ?min = mm 名義厚度 ?n = mm 結(jié)論 滿足最小厚度要求 重量 Kg 壓 力 計 算 最大允許工作壓力 [Pw]= 2 0 5[ ] .? ???t ei eKD?= MPa 結(jié)論 合格 中北大學(xué) 大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計 課程設(shè)計說明書 34 臥式容器（雙鞍座） 計算單位 計 算 條 件 簡 圖 計算壓力 pC MPa 設(shè)計溫度 t 50 ℃ 圓筒材料 16MnR(熱軋 ) 鞍座材料 Q235A 圓筒材料常溫許用應(yīng)力 [?] 170 MPa 圓筒材料設(shè)計溫度下許用應(yīng)力 [?]t 170 MPa 圓筒材料常溫屈服點 ?? 345 MPa 鞍座材料許用應(yīng)力 [?]sa 140 MPa 工作時物料密度 O? 1000 kg/m3 液壓試驗介質(zhì)密度 ?T 1000 kg/m3 圓筒內(nèi)直徑 Di 1500 mm 圓筒名義厚度 ?n