过程装备课程设计Word文档下载推荐.doc
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3.8.4腹板水平拉应力及校核 15
4结论 17
5参考文献 18
1设计任务书
一、设计时间安排
从第17周(2015年12月14日)至第18周(2015年12月25日)。
二、设计内容安排
1.熟知相关的标准、规范及规定等相关资料;
2.设备的设计计算及强度、稳定性校核;
3.编写设计说明书一份;
4.绘制1号装配图一张。
三、设计条件
设计数据
设备名称
中压蒸汽凝液罐
容积m3
17.95
容器类别
安装地点
抚顺
设计压力MPa
1.0
介质名称
水汽、液
设计温度℃
200
介质密度kg/m3
1000
操作压力MPa
介质粘度
操作温度℃
介质特性
轻度危害
保温材料
复合硅酸铝卷毡
保温厚度
100
序号
接管名称
数量
DN
PN
接管要求
备注
1
蒸汽出口
250
2.5
2
人孔
500
3
凝结水入口
300
4
凝结水出口
5
排污口
80
6
测温口
25
4.0
7
现场液位计口
20
8
远传液位计口
50
5.0
四、设计要求
1.学生要按照任务书要求,独立完成容器的设备设计;
2.计算单位一律采用国际单位;
3.计算过程及说明应清楚;
4.所有标准件均要写明标记或代号;
5.设计说明书目录要有序号、内容、页码;
6.设计说明书中与装配图中的数据一致。
如果装配图中有修改,在说明书中要注明变更;
7.书写工整,字迹清晰,层次分明;
8.设计说明书要有封面和封底,横向装订成册。
2符号说明
Pc-设计压力,Mp;
-焊接接头系数表查得0.85;
-腐蚀裕量,mm;
-材料厚度负偏差,mm;
C-厚度附加量,mm;
-圆筒名义厚度,mm;
-圆筒有效厚度,mm;
-圆筒内直径,mm;
A-鞍座中心线到封头切线距离,mm;
-圆筒外直径,mm;
F-每个支座的反力,N;
-系数;
L-封头切线间距离,mm;
-圆筒中间处的轴向弯矩,;
-支座处圆筒的轴向弯矩,;
-圆筒内半径,mm;
-封头曲面深度,mm;
K-系数,容器不焊接在支座上时,K=1;
焊接时,K=0.1;
m-容器总质量,Kg;
P-设计压力,;
-鞍座垫板名义厚度,mm;
-封头名义厚度,mm;
-封头有效厚度,mm;
-鞍座包角,;
-设计温度下容器壳体材料的许用应力,Mp;
-鞍座材料的许用应力,Mp;
-圆筒中间处横截面内最高、最低点处的轴向应力,Mp;
-支座处圆筒横截面内最高、最低点处的轴向应力,Mp;
-支座处圆筒横截面最低点处的周向应力,Mp;
-无加强圈时鞍座边缘处的圆筒周向应力,Mp;
-无加强圈时鞍座垫板边缘处的圆筒周向应力,Mp;
-鞍座腹板水平方向的平均拉力,Mp;
-圆筒切向剪应力,Mp;
-封头应力,Mp;
3设计计算
3.1筒体计算
3.1.1筒体材料选择
Q345R
3.1.2设计压力
P=1MPa=Pc
3.1.3设计温度
T=200℃
3.1.4厚度及厚度附加量
δ==(1×
2000)/(2×
183×
0.85-1)=6.45mm
δd=δ+C2=6.45+3=9.45mm
δn=δd+C1+∆=9.45+∆=10mm由钢材标准规格δn=10mm
δe=δn-C=10-3=7mm
C=C1+C2=3mm
3.1.5焊接接头系数
φ=0.85
3.1.6许用应力
由表D-1查得Q345R在T=200℃、厚度为3-16mm时[σ]t=183MPa
3.2封头设计
3.2.1封头材料选择
Q345R椭圆形封头
3.2.2设计厚度(K=1)
δ===6.44mm
δd=δ+C2=6.44+3=9.44mm
δn=δd+C1+∆=9.44+0+∆=10mm
由钢材标准规格δn=10mm
3.3耐压校核
3.3.1耐压试验压力
η=1.25[σ]=189MPa(常温下)
==1.25×
1×
189÷
183=1.29MPa
σ===129.65MPa
σ≤0.9φReL(Rpo.2)=0.9×
0.85×
345=263.9MPa
满足要求
3.4支座选择
3.4.1支座材料选择
Q235B
3.4.2支座型式及安装位置
双鞍式支座
支座中心到封头切线的距离A≤0.5Ra且A≤0.2L
3.4.3鞍座包角及高度
θ=120°
h=250mm
3.4.4许用应力的确定
查表得[σ]sa=120MPa
3.4.5支座附件尺寸的确定
(1)底板=1420mm=220mm=12mm
(2)腹板=10mm
(3)筋板=331mm=190mm=260mm=8mm
(4)垫板=350mme=40mm=8mm弧长=2330mm
3.5设计载荷
卧式储罐的设计载荷包括长期载荷、短期载荷和附加载荷。
(1)长期载荷设计压力,内压或外压(真空);
储罐的质量载荷,除自身质量外,还包括储罐所容纳的物料质量,保温层、梯子平台、接管等附加质量载荷。
(2)短期载荷雪载荷、风载荷、地震载荷,水平试验冲水重量。
(3)附加载荷指卧罐上高度不大于10m的附属设备(如精馏塔、除氧头、液下泵和搅拌器等)受重力及地震影响所产生的载荷。
3.6载荷分析
置于对称分布的双鞍座卧式储罐所受的外力包括载荷和支座反力,储罐受重力作用时,可以近似地看成支承在两个铰支点上受均布载荷的外伸简支梁,梁上受到如图的外力作用。
3.6.1均布载荷q和支座反力F
假设卧式储罐的总重为2F,此总重包括储罐重量及物料重量,必要时包括雪载荷。
对于盛装气体或轻于水的液体储罐,因水压试验时重量最大,此时物料重量均按水重量计算。
对于半球形、椭圆形或蝶形等凸形封头,折算为同直径的长度为2H/3的圆筒(H为封头的曲面深度),故储罐两端为凸形封头时,重量载荷作用的总长度为
L’=L+=5000+4×
525/3=5700mm
设储罐总重沿长度方向均匀分布,则作用在总长度上的单位长度均布载荷为
2F=mg→F=
估算鞍座的负荷:
储罐总质量
筒体质量:
单个封头的质量:
,
充液质量:
水压试验充满水,故取介质密度为ρ=1000,
附件质量:
人孔质量为194kg,其他接管总和为200kg,即=394kg
综上所述,
则,
q=2F/L’=2F/(L+)=
3.6.2竖向剪力Fq和力偶M
Fq=Hq=×
0.525×
37.2×
10=N
=-Hq×
H=-q=2.56N/m
=(qR1)×
=q=9.3N/m
M=-=6.74N/m
3.7弯矩和剪力
3.7.1弯矩
==0.234
==F(L-A)=71×
10N.m
==1.13
==0.075
===-3.7×
3.7.2剪力
A=500mm≤0.5Ri=500mm
V=F=1.06N
3.8圆筒应力计算及校核
3.8.1圆筒轴向应力及校核
3.8.1.1两支座跨中截面处圆筒的轴向应力
(1)截面最高点(压应力)
==47.74MPa
(2)截面最低点(拉应力)
=52.26MPa
3.8.1.2支座截面处圆筒的轴向应力
(1)支座截面最高点(拉应力)
=1.0
=49.88MPa
(2)支座截面最低点(压应力)
=50.12MPa
3.8.1.3圆筒轴向应力的校核
|M|>|M|时,只需要校核跨中截面的应力;
(1)在操作工况下:
拉应力σ≤[σ]tφ=155.55MPa
压应力σ≤[σ]cr及[σ]t=183MPa
(2)在水压试验下:
拉应力σ≤0.9φReL=263.93MPa
压应力σ≤min{0.8ReL;
B}=276MPa
3.8.2圆筒和封头切应力及校核
3.8.2.1支座截面处无加强圈但A≤0.5R被封头加强的圆筒
(查表5-2得,当A≤0.5R、θ=120°
时K=0.88、K=0.401);
最大切应力
=9.33×
10pa
3.8.2.2封头切应力
=4.25×
3.8.2.3圆筒和封头切应力的校核
τ≤0.8[σ]t=164.4MPa
3.8.3支座截面处圆筒体的周向应力
3.8.3.1圆筒截面最低处的周向应力
当鞍座包角=120°
时K=0.760、K=0.013、k=1;
Ra=R+=1.005m
b=8=8.03m
b=b+1.56=8.14m
=-1.41Mpa
3.8.3.2无加强圈圆筒鞍座处最大周向应力
(1)鞍座边角处的最大周向应力
L=5000mm<8Ri=8000mm
=-67.96MPa
(2)鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力
=-33.4MPa
3.8.4腹板水平拉应力及校核
3.8.4.1支座腹板的水平分力Fs
时,k=0.204
Fs=kF=2.16×
10N
3.8.4.2垫板起加强作用时的拉应力
H=min{H;
}=0.337m
b=0.012m
b=b=8.14m
=1.78Mpa
3.8.4.3应力校核
σ=1.78Mpa≤[σ]sa=80MPa
4结论
通过这次的课程设计,理论加上实践,使我对过程设备有了更深刻的认识,尤其是对卧式储罐的理解,各具体零部件功能和规格,特性的认识,也纠正了自己以前对卧罐很多不对的看法,当然在设计的过程中,我们也遇到了很多困难,在查阅了大量的书籍资料之后,对这次设计有了一个整体的认识,作出了大的装配图,然后经过反复的修改,尽量使其达到完美。
这个过程是最困难的过程,也是我收获最大的过程,使自己的作图动手能力有了进一步的提高。
总之,这次设计使我受益匪浅,让我对以后的工作学习有了更大的信心。
5参考文献
[1]《过程设备设计》郑津洋,董其伍,桑芝富出版地:
化学工业出版社,2010。
[2]《卧式容器》。
出版社:
国家能源局,2014。
[3]《钢制压力容器》GB150-2011;
[4]《钢制卧式容器》JB4731-2005;
[5]《容器支座》JB/T4712-2007;
[6]《固定式压力容器安全技术监察规程》TSGR0004-2009;
[7]《补强圈》JB/T4736-2002;
[8]《钢制压力容器用封头》JB/T4746-2002。
17
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