【正文】 中北大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計課程設(shè)計 15m179。 ? 2D L/4=15。查 JB/T 4746— 2020 得 : 表 31 EHA 橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積 公稱直徑 DN mm 總深度 H mm 內(nèi)表面積 A ㎡ 容積 V m179。 , 得 L=；取 L=。 可取 L=6000 mm D=D’ =1700mm 筒體壁厚計算 查 《壓力容器材料使用手冊 碳鋼及合金鋼》得 Q345R 的密度為 ，熔點(diǎn)為1430℃，許用應(yīng)力 ??t? 列于下表： 表 32 常用鋼材規(guī)格 鋼號 鋼板標(biāo)準(zhǔn) 使用狀 態(tài) 厚度mm 常溫強(qiáng)度指標(biāo) 在下列溫度下的許用應(yīng)力 b? s? 20? 100 150 200 250 300 Q345R GB713 熱軋，控軋，正火 3～16 510 345 189 189 189 183 167 153 16～36 500 325 185 185 183 170 157 143 圓筒的計算壓力為 Mpa,容器筒體的縱向焊接接頭和封頭的拼接接頭都采用雙中北大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計課程設(shè)計 15m179。 先取許用應(yīng)力為 189MPa 壁厚： ][2 P ???? ???? Ct ic PD??? mm 滿足 3mm— 16mm， 合理 所以，最終取 δ = 查 第三版《過程設(shè)備設(shè)計》得， Q345R 壓力容器常用鋼板的負(fù)偏差按 GB/T 713 中的 B 類要求，取 1C = 查材料腐蝕手冊得 50℃下液氨對鋼板的腐蝕速率 ㎜ /年，設(shè)計年限為 15 年，腐蝕余量 =15*=2mm，所以取腐蝕裕量 2C2? ㎜。試驗時壓力應(yīng)緩慢上升，達(dá)到規(guī)定試驗壓力后，保壓時間一般不少于 30min。如有滲漏，修補(bǔ)后重新試驗。液氨臥式儲罐 5 水壓試驗時的應(yīng)力 )(2 )](1700[ )( ???? ??????? eeicT DP ? ?? Mpa 水壓試驗時的許用應(yīng)力為 M p as ?????? ST ??? ＜ 故筒體滿足水壓試驗時的強(qiáng)度要求。液氨臥式儲罐 6 4 附件選擇 人孔選擇 人孔的作用：為了檢查壓力容器在使用過程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕等缺陷。 人孔類型：從是否承壓來看有常壓人孔和承壓人孔。從人孔蓋的開啟方式及開啟后人孔 蓋的所處位置看，人孔又可分為回轉(zhuǎn)蓋人孔、垂直吊蓋人孔和水平吊蓋人孔三種。 容器上開設(shè)人孔規(guī)定當(dāng) Di1000 時至少設(shè)一個人孔，壓力容器上的開孔最好是圓形的，人孔公稱直徑最小尺寸為φ 400㎜。 查國家標(biāo)準(zhǔn) 《 HG215242020》 ， 綜合考慮選擇水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔 ,公稱壓力、公稱直徑 DN500、 H1=350、 規(guī)格φ 530179。 人孔補(bǔ)強(qiáng)的計算 開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)：壓力容器開孔補(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。因條件不苛刻，故采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)形式。 /殼體截面因開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。補(bǔ)強(qiáng)材料選用 16MnR。液氨臥式儲罐 7 式中 開孔直徑： 2 530 2 12 2 510 .6id d C? ? ? ? ? ? ?（ ）㎜； 強(qiáng)度削弱系數(shù)： 189170fr ?? 殼體開孔處的計算厚度： ?? ㎜ 接管有效厚度： ?? Cntet ?? = 則 24 9 1 5 . 2 6 m m0 . 919 . 79 . 5 929 . 5 95 1 0 . 6 ??????? ）（A 有效補(bǔ)強(qiáng)面積即已有的加強(qiáng)面積 殼體開孔后，在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積（包括來自殼體、接管、焊縫金屬、補(bǔ)強(qiáng)元件） 321A AAAe ??? 筒體上多余金屬面積： ? ?? ? ? ?? ?reete f????? 12dBA 1 ????? 有效補(bǔ)強(qiáng)寬度 : B=max{2d， d+2（ +nt n??） }=2d 筒體的有效厚度 ： ???e? mm 所以 1 0 7 3 .2 7 2 60 .919 .5 91 1 . 79 .729 .5 91 1 . 75 1 0 . 61 ?????? ）（）（）（A ㎜ 2 人孔接管上多余的面積： ? ? ? ? retrtet fChfh 2212 22A ???? ??? 外側(cè)有效高度： 1 1 2 5 1 0 .6 7 8 .2 8nthd?? ? ? ?㎜ 內(nèi)側(cè)有效高度即實際內(nèi)伸高度 ： 02?h 接管計算厚度： 24)(][2 cic ??? ???? PdPtnt ???㎜ 所以 2 )( 1 01222 ???????A ㎜ 2 焊縫金屬截面積： 36662123 ?????A㎜ 2 則 ??????? AAAA e ㎜ 2 比較 得 eAA? 滿足以下條件的可選用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)：剛材的標(biāo)準(zhǔn)常溫抗拉強(qiáng)度 540?b? Mpa；補(bǔ)強(qiáng)中北大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計課程設(shè)計 15m179?？芍驹O(shè)計滿足要求，則采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。按照根據(jù)焊接接頭分類，接管、人孔等與殼體連接的接頭，補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體連接的接頭取 D類焊縫。查標(biāo)準(zhǔn) HG 2150692 得補(bǔ)強(qiáng)圈外徑 0D 840? ,內(nèi)徑 ? ?5~3D 0 ?? di 則取 535 ㎜。 查國 家標(biāo)準(zhǔn) JB/T 4376200， 得對應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)圈質(zhì)量為 ㎏ 。材料為 Q345R。 接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考慮上述要求外，還需考慮焊接方法、焊接參數(shù)、加工條件、施焊位置等制造上的因素及運(yùn)輸、安裝中的剛性要求。 不需另行補(bǔ)強(qiáng)的條件：當(dāng)殼體上的開孔滿足下述全部要求時，可不另行補(bǔ)強(qiáng)。 ② 兩相鄰開孔中心的距離應(yīng)不小于兩孔直徑之和的 2倍。 ④ 接管最小壁厚滿足以下要求。液氨臥式儲罐 9 表 41 不另行補(bǔ)強(qiáng)的接管最小壁厚 接管公稱直徑 /mm 20 25 32 40 50 80 最小壁厚 /mm 接管和法蘭 液氨儲罐 液面計接口、人孔、壓力表孔、安全閥接孔、放空口、液氨進(jìn)口、液氨出口、氣氨出口 、排污口。 根據(jù)設(shè)計要求及開孔補(bǔ)強(qiáng)條件，確定接管的位置如下： ：底部距右封頭 焊縫 1500mm ：頂部距左封頭 焊縫 300mm 料管： 頂部距左封頭 焊縫 2700mm 料管： 頂部距右封頭 焊縫 2700mm ：頂部距左封頭 焊縫 1500mm ：頂部距右封頭 焊縫 2250mm ：頂部 距 右封頭 焊縫 750mm ： 頂部距右封頭 焊縫 1500mm ：筒體右側(cè)封頭表面 接管和法蘭布置如圖 3 所示， 法蘭簡圖如圖所示： 圖 41 中北大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計課程設(shè)計 15m179。 查 HG/T 205922020《鋼制管法蘭》中附錄 D 中表 D3PN10 法蘭的質(zhì)量 ,得各法蘭的質(zhì)量。 表 42 接管和法蘭尺寸 各接管鋼材的選擇 在儲罐底部設(shè)置一個排污管，規(guī)格是 ? 40179。 采用 ? 40179。 采用 ? 50179。管的一端切成 45176。液氨臥式儲罐 11 平焊管法蘭 :法蘭 PN10 DN50 。 5mm,法蘭 (與氨輸送管相連 )采用法蘭 PN10 DN50 。 5mm 無縫鋼管 ,管 法蘭 PN10 DN50 。本貯罐選用 ? 80179。 采用 ? 20179。 液氨儲罐常用玻璃管液面計，由儲罐公稱直徑 iD =1700mm 根據(jù) HG/T2155093，選擇玻璃管液面計 AIW PN10,L=1450mm， HG522780 四支。 ,管法蘭為法蘭 PN10 DN32 。液氨臥式儲罐 12 h 壓力表接口 20 45 72 i 液位計接口 32 65 88 注： 1：包覆金屬材料為純鋁板，標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 3880，代號為 L3。 3：墊片厚度均為 3mm。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)。但對于大型臥式容器而言，當(dāng)采用多支座時，如果各支座的水平高度有差異或地基沉陷不均勻，或殼體不直不圓等微小差異以及容器不同部位受力撓曲的相對變形不同，是支座反力難以為個支點(diǎn)平均分?jǐn)?，?dǎo)致中北大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計課程設(shè)計 15m179。 采用雙支座時選取的原則如下： ① 雙鞍座臥式容器的受 力狀態(tài)可簡化為受均布載荷的外伸梁，由材料力學(xué)知，當(dāng)外伸長度 A= 時，跨度中央的彎矩與支座截面處的彎矩絕對值相等，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)，在滿足 .2L0A? 下應(yīng)盡量使 ? . 此外，臥式容器由于溫度或載荷變化時都會產(chǎn)生軸向的伸縮，因此容器兩端的支座不能 都固定在基礎(chǔ)上，必須有一端能在基礎(chǔ)上滑動，以避免產(chǎn)生過大的附加應(yīng)力。所以本設(shè)計就采用這種支座結(jié)構(gòu)。鞍座的材料（除加強(qiáng)墊板除外）為 Q235A178。 圖 42 中北大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計課程設(shè)計 15m179。 2m = 水壓試驗時水的質(zhì)量 3m ： 由常用壓力容器手冊查得公稱直徑 1700mm,的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的容積為 3m ,則容器容積為： ***2 2 ????? ?筒體封頭 VVV3m 水重 3m ： 3m =179。 附件的質(zhì)量 4m ：人孔重 321kg,人孔補(bǔ)強(qiáng)重 ,附件總質(zhì)量約為 500kg. 所以設(shè)備總質(zhì)量 m： 9 7 2 85 0 01 5 0 0 0 5 1 94321 ????????? mmmmm kg 鞍座選取標(biāo)準(zhǔn) 選公稱直徑為 1700mm 的容器選擇輕型 (A),120176。液氨臥式儲罐 15 可取 A≤ m（2Rm niR ???） ,即 8572 ??? nim RR ?mm， ?? mRA mm 則可取 A=420mm 左鞍座標(biāo)記為 JB/T47122020 鞍座 記為 JB/T47122020 鞍座 A1700S。對應(yīng)系數(shù) ? 支座反力： ???? mgF KN 鞍座腹板有效界面內(nèi)的水平方向平拉應(yīng)力：rerbb ?? ?? 0SS9 H F ?SH 計算高度，取鞍座實際高度和 3mR 兩者中的較小值 : min{250,2500/3}=250mm ?0b 鞍座腹板厚度 :10mm ?rb 鞍座腹板有效寬度，取墊板寬度 4b 與圓筒體的有效寬度 emRbb ? ?? 兩者中的較小值， 500mm ?re? 鞍座墊板有效厚度， 10mm 則 1050010250 ???? ???? ??? rrs s bbH FMpa 中北大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計課程設(shè)計 15m179。 F的許用應(yīng)力 ? ? Mpasa 125?? ，則 ? ? pasa ?? ? ?sa?? 329 ? 視鏡的選用 選用不帶頸視鏡； 不帶頸視鏡結(jié)構(gòu)簡單，便于窺視，由于視鏡接緣直接焊接在設(shè)備上，容易在焊接后引起接緣上的密封面變形，所以 應(yīng)有可靠的焊接工藝保證。結(jié)構(gòu)形式：保溫型 W,鋼板 =900,標(biāo)準(zhǔn). 中北大學(xué)過程設(shè)備設(shè)計課程設(shè)計 15m179。所以選用彈簧封閉全啟式（帶扳手）安全閥。液氨臥式儲罐 18 圖 47 Y 型坡口 筒體和封頭的焊接：δ =6~20 α =60~70 b=0~2 p=2~3 圖 48 帶補(bǔ)強(qiáng)圈焊接接頭結(jié)構(gòu) 接管與筒體的焊接：β 1 =50176。 2? ＝ 30176。 2176。 1 1K ＝δ t 1K = c? ﹙ c? ≤ 8﹚ k2 ＝ c? 中北大學(xué)過程設(shè)備設(shè)