锅炉及压力容器,课程设计

1、夹套罐设计沈阳航空工业学院 课程设计用纸 -夹套罐设计何欣勇 5405102班目 录绪论11 设计说明21.1 设备用途21.2 工作原理21.3 主要管口用途22 设计参数的选取32.1 设计压力32.2 设计温度32.3 材料的选择及许用应力确定32.4 焊缝系数32.5 附加厚度33 几何参数的确定43.1 描述设备的总体结构43.2 确定各封头参数43.3 筒体高度及设备容积43.3.1 筒体高度43.3.2 设备容积43.4 夹套高度及传热面积43.4.1 夹套高度计算43.4.2 传热面积的计算53.5 搅拌口法兰尺寸的确定53.6 窥镜规格的确定53.7 其他法兰接口尺寸的确定6

2、3.7.1 温度表口尺寸确定63.7.2 压力表口尺寸确定63.7.3 进料口与出料口尺寸确定63.7.4 蒸汽入口尺寸确定63.7.5 冷凝水出口尺寸确定63.7.6 安全阀口确定63.8 夹套罐主要工艺参数74 罐体强度设计84.1 罐体载荷特点84.2 罐体筒体内压强度设计84.3 罐体封头内压强度设计84.4 罐体筒体外压稳定性设计94.5 罐体封头外压稳定性设计95 夹套罐强度设计105.1 夹套的载荷特点105.2 夹套筒体内压强度设计105.3 夹套封头内压强度设计106 罐体与夹套连接处的剪切强度设计116.1 罐体质量计算116.2 罐体内介质质量计算116.3 罐体上法兰及

3、其他附属件质量计算116.4 总负荷计算116.5 焊缝连接处环形面积计算116.6 焊缝连接处剪切应力校核127 开孔补强计算137.1 需进行补强的最大孔径确定137.2 搅拌器连接口补强面积计算137.3 蒸汽入口补强计算148 水压试验压力确定158.1 罐体水压试验压力计算158.1.1 罐体筒体水压试验压力确定158.1.2 罐体封头在水压试验压力下的强度校核158.1.3 罐体筒体在水压试验压力下的稳定性校核168.1.4 罐体封头在水压试验压力下的稳定性校核168.2 夹套水压试验压力计算168.2.1 夹套水压试验压力确定168.2.2 夹套筒体在水压试验压力下的强度校核16

4、8.2.3 夹套封头在水压试验压力下的强度校核169 支座选取179.1 容器总质量计算179.2 支座选取1710 总结18参考文献19II绪论压力容器使用广泛，用途广、数量大。有比较容易发生事故，而且事故的破坏性往往又比较严重。因此他的安全问题就特别值得注意。许多工业国家都把锅炉和压力容器作为一种特殊设备，设专门机构进行安全监督，并要求严格按照规定的规范进行设计、制造和使用、运行。（一）压力容器是工业生产中的常用设备压力容器作为移用于优雅流体的储存运输、或者是传热传质的密闭容器，具有各式各样的结构和形状。压力容器广泛应用于石油化工、轻工、纺织、冶金、机械、航空航天、交通、采矿、医药等行业部

5、门及日常生活中。如与压器机配套的储气罐，贮存永久气体或液化气体的气瓶、槽车、储罐，提供介质反应密闭空间的聚合釜、合成塔，加热或冷却介质的蒸煮锅、冷却器，用一分离不同介质的分离器、过滤器等，都是常见的压力容器种群。在化学工业和石化工业中，几乎每个工艺过程都离不开压力容器，而且是生产中的主要设备。而液化石油气钢瓶等压力容器，则已进入千家万户，与人们的日常生活密切相关。（二）压力容器是容易发生破坏事故的特殊设备压力容器之所以作为一种特殊设备，要由国家设置专门机构进行安全监督，最主要的原因还是他的事故率要比一般机械设备高，而且事故的危害又特别严重。为什么它的事故率比较高呢？从技术条件方面分析，主要有以

6、下原因：（1）使用条件苛刻。压力容器不但承受着大小不同的压力载荷和其它载荷，而且有的还在高温高压或深冷的条件下运行，工作介质又往往具有腐蚀性，工矿环境比较恶劣。（2）容易超负荷。容器内的压力常常会因为操作失误或发生异常反应而迅速升高，而且往往在尚未被发现的情况下，容器即已破裂。（3）局部应力复杂。例如在容器开孔周围及其结构不连续出，常因过高的局部应力和反复的加载卸载而造成疲劳破裂。（4）常隐藏有严重缺陷。焊接或锻制的容器，常会在制造时留下微小的裂痕等严重缺陷，这些缺陷如在运行中不断扩展，或在适当的条件下都会使容器遭到突然破裂。为了避免锅炉压力容器事故发生，我们应做到用法规指导锅炉压力容器的设计

7、、制造、安装、使用、检验、修理、改造等环节；实行官方或第三方监督，并进一步推进和完善我国锅炉压力容器的检验工作。1 设计说明1.1 设备用途压力容器泛指承受介质压力的密闭容器。本次课程设计中的压力容器是高效酒精回收装置中的夹套罐。夹套罐由内外两个容器套在一起构成，内置容器是由竖直圆筒和上下两个椭球封头组成的罐体；在罐体的外面有一个比罐体稍大的夹套容器，夹套下部是一个椭球封头，上部在适当高度采用圆弧过渡结构与罐体连接。在罐体和夹套之间形成一个50mm左右的间隔。1.2 工作原理罐体盛装酒精溶液，罐体上部安装有搅拌装置，使酒精溶液在加热过程中得到均匀搅拌。在内置容器上设置有进料口、出料口、搅拌器口

8、、压力表口、安全阀口、观察口等工艺接口在夹套上设置两个蒸汽入口，夹套的下部设有一个冷凝水出口。蒸汽进入夹套后，对罐体内的酒精溶液进行加热，蒸汽冷凝成氺后从冷凝水出口流出。1.3 主要管口用途压力容器设备上共开有11个孔，连接有不同的接管。a空位于内置容器上封头的中心，用于连接搅拌器；b、e孔为安全阀孔，同样位于内置容器封头上；c、d同样位于内置容器上封头上，c孔用于设置温度表，d孔用于设置压力表；f、g孔设置在夹套上，作为蒸汽入口；h孔为窥镜口位于内置容器罐体上；i孔为进料口，设置在内置容器罐体上；j孔设置在夹套封头上，为冷凝水出口；k孔设置在内置容器的下封头，并穿过夹套的封头作为出料口。各开

9、孔尺寸详见表1.1，以上开孔在压力容器上的具体位置参考总装配图。表1.1 设备管口表符号公称尺寸Dn（mm）用途a275搅拌器连接口b32安全阀口c15温度表口d20压力表口e32安全阀口f195蒸汽入口g195蒸汽入口h59窥镜口i109进料口j109冷凝水出口k109出料口2 设计参数的选取2.1 设计压力当容器上装有安全阀时，设计压力p取等于或略高于安全阀的开启压力P0。而取p01.051.10PW, PW为压力容器的工作压力。所设计的夹套罐罐内的操作压力为0.9Mpa，夹套内为1.0 Mpa，现设计压力按照1.1倍的操作压力选取，即夹套罐罐内的设计压力为0.99Mpa，夹套内的设计压力

10、为1.1Mpa。2.2 设计温度设计温度是指容器在正常工作中，在相应设计压力下，金属可能达到的最高或最低（指0者）温度。现知夹套罐罐内的操作温度为100，夹套内的操作温度为饱和蒸汽温度，查饱和水蒸气表可知，在1.0Mpa下饱和水蒸气的温度约为190。现设定罐内的设计温度取100，夹套内的设计温度取200。2.3 材料的选择及许用应力确定夹套罐的材料选择碳素钢钢板，钢号为Q235-B，钢板标准为GB 3274，使用状态为热轧，厚度在4.516mm。许用应力根据夹套罐的设计温度来确定，查化工容器及设备简明设计手册该种钢材在100和200下的许用应力分别为113Mpa和105Mpa。2.4 焊缝系数

11、焊缝系数表示由于焊接或焊缝中可能存在的缺陷对结构原有强度的削弱的程度。在本次设计中，压力容器为钢制容器，且所有的焊缝均为相当于双面焊全熔透的对接焊缝，并经过100%全部无损检测，所以由此确定焊缝系数等于1。2.5 附加厚度厚度附加量c=钢板负偏差c1+腐蚀余度c2+制造减薄量c3，钢板负偏差c1的确定根据表2.1确定，腐蚀余度c2取1.2 mm。表2.1 厚度负偏差钢板厚度/2.02.22.52.83.03.23.53.84.04.55.5负偏差/0.180.190.20.220.250.30.5钢板厚度/6782526303234364042505260负偏差/0.60.80.91.01.1

12、1.21.33 几何参数的确定3.1 描述设备的总体结构该夹套罐是由一个罐体即一个套在外面的夹套组成，其中罐体有两个公称直径为1000mm的封头组成，中间有一筒体。夹套是由一筒体及一公称直径为1100mm的与椭球形封头组成。整个设备上面开有11个空，以便安装附属件。夹套罐的形状见总装备图。3.2 确定各封头参数罐体封头和夹套封头均选标准椭圆形封头，根据罐体的公称直径DN=1000 mm和夹套的公称直径查表 化工容器及设备简明设计手册316页标准椭圆行封头参数表。可得封头各参数，详见表4.1。曲面高度=225 mm，直边高度取40mm，内表面积F=0.880m2,容积V=0.121m3。表3.1

13、 罐体封头参数公称直径/ mm曲面高度/ mm直边高度/ mm内表面积/ m2容积/ m3罐体封头1000250401.210.0603夹套封头1100275401.450.08713.3 筒体高度及设备容积3.3.1 筒体高度罐体的高度包括筒体的高度和两个封头的高度，筒体的高度取筒体公称直径的两倍，即2000 mm，封头的高度是曲面高度和直边高度之和，为290 mm，算出罐体的高度为2290 mm。3.3.2 设备容积罐体的体积包括筒体的体积和两个封头的体积，公称直径为1000 mm，高为1m的筒体体积查表 化工容器及设备简明设计手册312页圆筒体的容积、面积与质量为0.785m3，可以计算

14、出2000mm高的筒体体积为1.75m3，封头的容积0.162m3，由此计算出罐体的体积为1.912m3。3.4 夹套高度及传热面积3.4.1 夹套高度计算夹套的高度计算按酒精填充系数0.8计算。 夹套筒体高度的计算按照公式： （3-1）式中 夹套筒体高度（mm）； 罐体封头体积（）； 罐体体积（）； 罐体的公称直径（mm）；V=1.912，=0.162，=1000 mm，带入公式（3-1）后计算出夹套筒体高度=1742mm，夹套高度的计算按照公式： （3-2）式中 夹套高度（mm）；夹套筒体高度（mm）； 罐体封头曲面高度（mm）； 罐体封头直边高度（mm）；将=1742mm，=250 mm

15、，=40 mm带入到公式（3-2）中，可以算出夹套高度h=2032mm。3.4.2 传热面积的计算传热面积计算按照公式： （3-3）式中 传热面积（）； 罐体封头内表面积（）； 夹套筒体高度（mm）； 罐体公称直径（mm）；将=1.21，=1742mm，=1000 mm带入到公式（3.3）中，得： =1.21+3.141.7421=6.68可以计算出传热面积S=6.68。3.5 搅拌口法兰尺寸的确定搅拌器选直叶型式，搅拌器直径的选择根据公式：DJ=(0.250.75)DN （3-4）式中 DJ搅拌器直径（mm）； DN罐体公称直径（mm）；将DN=1000mm带入公式中可得DJ的范围是2507

16、50mm，查化工容器及设备设计手册第1006页，取搅拌器直径DJ=250mm。由此确定搅拌口内径Di应大于250mm，查表 中华人民共和国机械行业标准JB/T 81-1994第4页PN=1.0Mpa凸面板式平焊钢制管法兰尺寸。取法兰公称通径DN=250mm，管子外径A=273mm，法兰外径D=390mm，螺纹孔中心圆直径K=350mm，螺栓孔直径L=23mm,螺栓螺柱数量n=12,螺纹为M20,密封面尺寸d=320mm、f=3mm,法兰内径B=276mm，法兰厚度C=26mm，法兰理论质量M=10.70Kg。根据管子外径查表 化工容器及设备简明设计手册125页无缝钢管规格表。 确定接管外径A=

17、273mm，壁厚Sn=8mm，长度L=100mm，理论质量M=5.228Kg。筒体上开孔尺寸为275mm。3.6 窥镜规格的确定根根据罐体工作压力和工作温度，查表 化工容器及设备简明设计手册714页视镜尺寸表。选择衬里视镜（筒体用），衬体材料为衬聚四氟乙烯。视镜型号为带颈衬里视镜DN80,H=100,HGJ 518.2-90-2。视镜的尺寸为：公称直径DN=80mm，外径D=160mm，螺纹孔中心圆直径K=150mm,螺柱数量n=8，螺纹为M12，视镜质量M=7.4Kg。3.7 其他法兰接口尺寸的确定3.7.1 温度表口尺寸确定温度表口的法兰根据表（标注3）选择最小尺寸的法兰，法兰型号为：法兰

18、10-10.JB/T81-1994。该型法兰的各项数据具体如下：公称通径DN=10mm，管子外径A=14mm，法兰外径D=90mm，螺纹孔中心圆直径K=60mm，螺栓孔直径L=14mm,螺栓螺柱数量n=4,螺纹为M12,密封面尺寸d=40mm、f=2mm,法兰厚度C=12mm，法兰内径B=15mm,法兰理论质量M=0.46Kg。根据管子外径查表（标注4）确定接管外径A=14mm，壁厚Sn=2mm，长度L=100mm，插管质量Z=0.0592Kg。筒体的开孔尺寸为15mm。3.7.2 压力表口尺寸确定压力表口开成一个M201.5的螺纹口，公称直径为20 mm。接管尺寸：外径D=22mm，壁厚Sn

19、=3mm，长度L=100mm，插管质量Z=0.141Kg。压力表直接与接管相连。3.7.3 进料口与出料口尺寸确定进料口和出料口的内径取罐体公称直径DN的十分之一左右，查表（标注3）选取法兰的型号为：法兰100-10.JB/T81-1994，法兰的各项数据如下：公称通径DN=100mm，管子外径A=108mm，法兰外径D=220mm，螺纹孔中心圆直径K=180mm，螺栓孔直径L=18mm,螺栓螺柱数量n=4,螺纹为M16,密封面尺寸d=155mm、f=3mm,法兰厚度C=22mm，法兰内径B=110mm, 法兰理论质量M=4.01Kg。根据管子外径查表（标注4）确定接管外径A=108mm，壁厚

20、Sn=4mm， 接管的理论质量为10.26 Kg/m。进料口的插管长度L=100mm，出料口接管长度L=150mm，则进料口接管质量Z=1.026Kg,出料口接管质量Z=1.539Kg。筒体上的开孔尺寸为109mm。3.7.4 蒸汽入口尺寸确定罐体公称直径DN=1000mm，查表可知蒸汽入口管道内径在175mm左右，查表（标注3）选取法兰的型号为：法兰175-10.JB/T81-1994。法兰的各项数据如下：公称通径DN=175mm，管子外径A=194mm，法兰外径D=310mm，螺纹孔中心圆直径K=270mm，螺栓孔直径L=23mm,螺栓螺柱数量n=8,螺纹为M20,密封面尺寸d=240mm

21、、f=3mm,法兰厚度C=24mm，法兰内径B=196mm,法兰理论质量M=7.44Kg。根据管子外径查表（标注4）确定接管外径A=194mm，壁厚Sn=6mm，长度L=100mm，插管质量Z=2.782Kg。所以蒸汽入口的尺寸为182 mm。根据插管外径确定筒体上的开孔尺寸为195 mm。3.7.5 冷凝水出口尺寸确定罐体公称直径DN=1000mm，查表（标注7）可知冷凝水出口管道内径在100mm左右，查表（标注3）选取法兰的型号为：法兰100-10.JB/T81-1994，法兰的各项数据如下：公称通径DN=100mm，管子外径A=108mm，法兰外径D=220mm，螺纹孔中心圆直径K=18

22、0mm，螺栓孔直径L=18mm,螺栓螺柱数量n=4,螺纹为M16,密封面尺寸d=155mm、f=3mm,法兰厚度C=22mm，法兰内径B=110mm,法兰理论质量M=4.01Kg。根据管子外径查表（标注4）确定接管外径A=108mm，壁厚Sn=4mm，长度L=100mm，插管质量Z=1.026Kg。筒体上的开孔尺寸为109mm。3.7.6 安全阀口确定安全阀选用全启式安全阀，装于罐体上封头，排放介质为饱和水蒸汽，排量计算按照公式： (3-5) 式中 G安全阀排量（Kg/h）； p安全阀入口处的蒸汽压力（Mpa）； d安全阀的流通直径（mm）； K安全阀入口处蒸汽比容修正系数，查表 锅炉与压力容

23、器安全161页安全阀入口处各修正系数表。；安全阀排量理论上等于蒸汽耗量，查得锅炉的安全泄排量为2660kg/h. 因为有两个安全阀，所以当两个安全阀的总排量大于安全泄放量时，满足要求。 因此，安全阀采用A42Y-16C型安全阀，安全阀口法兰及接管采用法兰公称通径DN=32，公称压力1.6MPa，接管外径为38mm，接管长度100mm,法兰外径140mm，.质量1.86kg，接管壁厚3mm，质量0.298 kg。根据法兰标准JBT81-1994。3.8 夹套罐主要工艺参数夹套罐主要工艺参数详见表3.2。表3.2 主要工艺参数罐内夹套内介质酒精水溶液水蒸气操作压力（Mpa）0.91.0操作温度（）

24、100169.6公称直径（mm）10001100容积（m3）1.9120.272传热面积（m2）6.68使用年限154 罐体强度设计4.1 罐体载荷特点罐体内部盛装着酒精溶液，并且罐体上面开有多个孔用来连接相应的附件，附件有一定的重量，对罐体有很大的载荷。4.2 罐体筒体内压强度设计内压罐体筒体壁厚设计根据公式： （4-1）式中 计算壁厚（mm）； 罐体设计压力（Mpa）； 封头内径（mm）； 设计温度下材料的许用应力（Mpa） 焊缝系数；已知设计压力Pc=0.99Mpa，筒体公称直径Di=1000mm，焊缝系数=1.0，腐蚀余量C2=1.2mm，设计温度t=100,许用应力=113Mpa；将

25、数据带入到公式（4-1）可得计算壁厚S=4.40mm，根据表2.2选择C1=0.5mm。设计壁厚Sd=S+C2=4.90mm；名义壁厚Sn=Sd+C1=6.10mm；圆整后取名义厚度Sn=7mm；检查Sn=7mm，许用应力没有变化，故该罐体筒体的名义壁厚Sn=7mm合适。4.3 罐体封头内压强度设计罐体封头是内压的椭圆形封头，则壁厚计算按照公式： (4-2)式中 计算壁厚（mm）； 系数，查表 化工容器及设备简明设计手册316页椭圆行封头形状系数K值表。 罐体设计压力（Mpa）； 封头内径（mm）； 设计温度下材料的许用应力（Mpa）； 焊缝系数；现已知设计压力=0.99Mpa, 封头内径=1

26、100 mm,焊缝系数=1.0，腐蚀余量C2=1.2mm，设计温度t=100，查表（标注 8）得系数K=0.99，许用应力=113Mpa，带入到公式(4-2)中可得=4.78mm，根据表2.2选择C1=0.5mm，C2=1.2mm则：设计壁厚Sd=S+C2=5.98mm；名义壁厚Sn=Sd+C1=6.48mm。圆整后取名义壁厚Sn=7mm；有效壁厚Se=Sn-(C1+C2)=5.3mm。5.30.15%Di=1.65mm，故该标准椭圆形封头的名义壁厚Sn=7mm合适。4.4 罐体筒体外压稳定性设计罐体设计外压力Pc=1.1Mpa，罐体内径Di=1000mm，设计温度t=200,材料是Q235-

27、B，计算长度L=（2Dn+2h）/3=1828mm，腐蚀裕量C2=1.2mm。假设筒体名义壁厚为Sn=14mm，查表3.1，确定钢板厚度负偏差C1=0.8mm。则：圆筒外径Do=Di+2Sn=1028mm；有效厚度Se=Sn-(C1+C2)=12mm；L/Do=1.78；Do/Se=85.67(20)。2.查图 化工容器及设备简明设计手册353页图14-2。得系数A=0.0018。3.在材料Q235-B的算图 化工容器及设备简明设计手册358页图14-4。中下方找到A=0.0018的点，此点落在设计温度下材料线的右方，故可得系数B=130Mpa。故许用外压力P=1.34Mpa；PPc，且较接近

28、，所以圆筒名义厚度为14mm。综合以上考虑，故圆筒名义厚度取Sn=14mm。4.5 罐体封头外压稳定性设计计算外压力Pc=1.1Mpa，设计温度t=200，罐体内径Di=1000mm，罐体封头曲面高度hi=250mm，壁厚附加量C=2mm，封头材料是Q235-B。假设名义壁厚为Sn=14mm，则:有效厚度Se=Sn-C=12mm；封头外直径Do=Di+2Sn=1028mm；封头外壁球面高度ho=hi+Sn=264mm；Do/2ho2，查表 化工容器及设备简明设计手册368页系数K1值表。得系数K1=0.9；封头弧度半径Ro=K1Do=925.2mm；Ro/Se=77.1。计算系数A=0.001

29、62，根据A值查图 化工容器及设备简明设计手册358页图14-4。得B=105Mpa。许用外压力P=1.36Mpa；PPc，且较接近，故该外压椭圆形封头名义壁厚Sn=14mm合适。根据5.1.1和5.1.2综合考虑取罐体封头名义厚度Sn=14mm。5 夹套罐强度设计5.1 夹套的载荷特点夹套的载荷特点是：夹套套在罐体的外面并且支撑着罐体，同时夹套上还连有多个附件，有很大的重量，对夹套有很大的载荷。5.2 夹套筒体内压强度设计内压夹套筒体壁厚设计根据公式： （5-1）式中 计算壁厚（mm）； 罐体设计压力（Mpa）； 封头内径（mm）； 设计温度下材料的许用应力（Mpa）； 焊缝系数；已知设计压

30、力Pc=1.1Mpa，夹套封头内径Di=1100mm，焊缝系数=1.0，腐蚀余量C2=1.2mm，设计温度t=200，许用应力=105Mpa；将数据带入到公式（5-1）可得计算壁厚S=5.79mm，根据表2.2选择C1=0.5mm。设计壁厚Sd=S+C2=6.99mm；名义壁厚Sn=Sd+C1=7.49mm；圆整后取名义厚度Sn=10mm；检查Sn=10mm，没有变化，故该罐体筒体的名义壁厚Sn=10mm合适。5.3 夹套封头内压强度设计夹套只受内压作用，壁厚计算按内压公式： (5-2)式中 计算壁厚（mm）； 系数，查表（标注8） 罐体设计压力（Mpa）； 封头内径（mm）； 设计温度下材料

31、的许用应力（Mpa） 焊缝系数；已知设计压力=1.1Mpa，夹套封头内径=1100mm，焊缝系数=1.0，腐蚀余量C2=1.2mm，设计温度t=200，许用应力=105Mpa，查表（标注 8）得系数K=1，带入到公式(5-2)中可得=5.78mm，根据表2.2选择C1=0.5mm，则：设计壁厚Sd=S+C2=6.98mm；名义壁厚Sn=Sd+C1=7.48mm。圆整后取名义壁厚Sn=10mm；有效壁厚Se=Sn-(C1+C2)=8.3mm。因为Se0.15%Di=1.65mm,所以夹套的封头壁厚=10mm合适。6 罐体与夹套连接处的剪切强度设计6.1 罐体质量计算罐体质量包括筒体，封头，罐体上

32、连接的附件各部分质量。已知筒体长L=2000mm，筒体公称直径Di=1000mm,筒体壁厚Sn=14mm，其中筒体质量根据表（标注2）可知1m高筒节钢板质量G=348kg，所以筒体质量m1=LG=2348=696kg；罐体封头壁厚Sn=14mm,直边高度h2=40mm,公称直径Di=1000mm，查表（标注1）可得，单个封头质量m2=137kg。罐体质量M1=筒体质量m1+2单个封头质量m2，即M1=696+2137=970kg。6.2 罐体内介质质量计算根据3.3节中已经计算出的罐体的容积V=1.912，罐体内介质密度按水的密度取1000Kg/m3，可以计算出介质质量M2=V=1.91210

33、00=1912Kg。6.3 罐体上法兰及其他附属件质量计算罐体上的附属件及各附件的质量如下表:表6.1 罐体上的附属件及各附件的质量法兰质量/kg接管质量/kg搅拌器连接口10.705.228温度表口0.460.0395安全阀21.8620.2982压力表口-0.141进料口4.011.509出料口4.012.263 此外还有视镜的质量7.4kg，安全阀的质量21.52=43kg。所以罐体上法兰及附属件的总质量：M3=10.07+5.228+0.46+0.0395+1.862+0.2982+0.141+4.01+4.01+1.509+2.253+7.4+43=82.4365kg。6.4 总负荷

34、计算总负荷包括罐体、罐体内介质和附属件的质量，总体质量M=M1+M2+M3。即：M=970+1912+82.4365=2964.4365kg。6.5 焊缝连接处环形面积计算焊缝高度h按夹套筒壁壁厚的1.5倍计算，则h=1.510=15mm，焊缝长度是罐体筒体切面外圆周长，外圆周长：l=（Di+2Sn） （6-1）式中：Di罐体筒体内径，（mm）； Sn罐体筒体壁厚，（mm）；焊缝面积：A=lh （6-2）现已知Di=1000mm，Sn=14mm。由此确定焊缝面积A=3.14（1000+214）15=48418.8mm。6.6 焊缝连接处剪切应力校核焊缝连接处剪切应力校核按照公式： （6-3）

35、式中 实际剪切应力（Mpa）； M总体负荷（Kg）； S接触面积（mm）； 设计温度下材料的许用应力（Mpa） 已知许用应力t=105Mpa，M=2964.4365Kg，S=48418.8mm，可以计算出实际剪切应力=2964.43659.8/（48418.810-6）=0. 60Mpa,小于84Mpa，校核满足。7 开孔补强计算7.1 需进行补强的最大孔径确定不影响筒体强度的最大开孔孔径称为未加强单孔的最大允许直径d。圆筒体上不需加强的单孔的最大允许直径d1可按下面经验公式计算： （7-1） 式中 筒体内径（mm）； 筒体有效厚度（mm）； 表示筒体壁厚富裕程度的系数； （7-2） 式中 p

36、罐体的工作压力（Mpa）； 罐体在工作温度下的材料的许用应力（Mpa）；罐体的工作温度t=200，查表得=105Mpa，p=0.9Mpa，=12mm，=1000mm。代入公式（7-2）得： 将值带入公式（7-1）可得： 夹套上不需加强的单孔的最大允许直径d2也根据公式（7-1）、（7-2）确定，现已知夹套的工作温度t=200，查表得=105Mpa，p=1.0Mpa，=8.3mm，=1100mm。代入公式（7-2）得： 将值带入公式（7-1）可得： 所以，根据开孔的实际情况及以上的计算结果，需要进行开孔补强计算的有搅拌器连接口和蒸汽入口，现根据“等面积补强”原则对上述两个开孔进行补强计算。7.2

37、 搅拌器连接口补强面积计算搅拌器连接口应开孔而削弱的金属面积计算公式为： （7-3） 式中 封头计算厚度（mm）； 接管的计算壁厚（mm）； 强度削弱系数，1；厚度附加量（mm）；考虑腐蚀余度后的开孔内直径（mm）；因为接管材料与壳体材料相同，且在同样的设计温度下工作，所以=1，另外筒体封头上搅拌器的开孔内直径为275mm，封头计算壁厚为4.78mm,所以应开孔削弱的金属面积为： mm封头上超过计算厚度的多余金属面积的计算公式为： （7-4）式中 封头的实际厚度（mm）；厚度附加量（mm）；封头计算厚度（mm）；接管直径（mm）；根据前面的计算结果知c为1.8mm，为4.78mm，为14mm，

38、B=2，代入公式（7-4）得： mm2因为A1A，所以搅拌器的开孔不需进行补强。7.3 蒸汽入口补强计算现已知夹套筒体的实际壁厚为10mm，计算壁厚为5.78mm，插管的外径A为194mm，壁厚为6mm，厚度附加量为1.6mm。夹套的操作压力为1.1Mpa,工作温度为200。同理可知蒸汽入口因开孔而削弱的面积： mm夹套上超过计算厚度的多余金属面积： mm接管上超过计算厚度的多余金属截面积根据公式： （7-5）式中 接管外侧有效补强高度（mm）； 接管实际厚度（mm）； 接管的计算壁厚（mm）；而接管的计算壁厚 （7-6）式中 p罐体操作压力（Mpa）； 接管材料在设计温度下的许用应力（Mpa

39、）；接管的焊缝系数，1；根据已知数据算出接管的计算壁厚：接管外侧有效补强高度为94，则接管上超过计算厚度的多余金属截面积为： mm设补强取得焊缝金属截面积为A3接管与筒体焊缝的腰高于接管厚度相同，且为单面焊，所以 mm因为A1+A2+A3=1141.94 mm远大于因开孔而削弱的面积A，所以蒸汽入口的开孔也无需补强。8 水压试验压力确定8.1 罐体水压试验压力计算罐体水压实验压力计算根据公式： （8-1） 式中 罐体水压实验压力（Mpa）； 实验压力系数，查表 化工容器及设备简明设计手册262页实验压力系数表。； P容器的操作压力（Mpa）； 实验温度下材料的许用应力（Mpa），查表2.1；

40、设计温度下材料的许用应力（Mpa），查表2.1；现已知操作压力P=0.9Mpa，设计温度t=100，查表得=1.25，试压水温取5，查得=113Mpa，=113Mpa，将以上数据代入式（8-1）中，得：8.1.1 罐体筒体水压试验压力确定罐体筒体在水压实验压力下强度校核根据公式： （8-2）式中 设计温度下的计算应力（Mpa）； 罐体水压实验压力（Mpa）； 罐体公称直径（mm）； 有效厚度（mm）； 焊缝系数； 设计温度下材料的许用应力（Mpa）。Pt=0.75Mpa，=1000mm，=12mm，=1.0，设计温度t=100，查表得=113mpa，代入式（8-2）中，得：所以强度校核满足。8

41、.1.2 罐体封头在水压试验压力下的强度校核罐体封头在水压实验压力下强度校核根据公式8-1，=0.75Mpa，=1000mm，=12mm，=1.0，设计温度t=100，查表得=113mpa，代入式（8-2）中，得：所以强度校核满足。8.1.3 罐体筒体在水压试验压力下的稳定性校核罐体筒体在水压实验外压力下稳定性校核根据公式：p,所以夹套在进行水压实验时，罐体内需保持一定压力，且压力不小于0.005Mpa。8.1.4 罐体封头在水压试验压力下的稳定性校核同理，根据公式（8-1），并已知罐体封头在水压试验时的外压压力为1.345 Mpa，罐体封头在外压作用下的许用应力p为1.32Mpa，两者差值为

42、0.025Mpa，Ptp,所以夹套在进行水压实验时，罐体内需保持一定压力，且压力不小于0.025Mpa。8.2 夹套水压试验压力计算8.2.1 夹套水压试验压力确定夹套水压实验压力计算根据公式（8-1），操作压力P=1.0Mpa，设计温度t=200，查表得=1.25，试压水温取5，查表得=113Mpa，=105Mpa，代入式（8-1）中，得： 8.2.2 夹套筒体在水压试验压力下的强度校核夹套筒体在水压实验压力下强度校核根据公式（8-1），Pt=1.345Mpa，=1100mm，Se=8.3mm，=1.0，设计温度t=200，查表得=105mpa，将以上数据代入式（8-2）中，得： 所以强度校核满足。8.2.3 夹套封头在水压试验压力下的强度校核夹套封头在水压实验压力下的强度校核根据公式： （8-4）式中 设计温度下的计算