过程装备课程设计

1、目录1设计任务书22符号说明43设计计算63.1筒体计算63.1.1筒体材料选择63.1.2设计压力63.1.3设计温度63.1.4厚度及厚度附加量63.1.5焊接接头系数73.1.6许用应力73.2封头设计73.2.1封头材料选择73.2.2设计厚度（K=1）73.3耐压校核83.3.1耐压试验压力83.4支座选择83.4.1支座材料选择83.4.2支座型式及安装位置83.4.3鞍座包角及高度93.4.4许用应力的确定93.4.5支座附件尺寸的确定93.5设计载荷93.6载荷分析103.6.1均布载荷q和支座反力F103.6.2竖向剪力Fq和力偶M113.7弯矩和剪力113.7.1弯矩113

2、.7.2剪力123.8圆筒应力计算及校核123.8.1圆筒轴向应力及校核123.8.2圆筒和封头切应力及校核143.8.3支座截面处圆筒体的周向应力143.8.4腹板水平拉应力及校核154结论175参考文献181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m317.95容器类别安装地点抚顺设计压力MPa1.0介质名称水 汽、液设

3、计温度200介质密度kg/m31000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DNPN接管要求备注1蒸汽出口12502.52人孔15002.53凝结水入口13002.54凝结水出口12002.55排污口1802.56测温口1254.07现场液位计口1204.08远传液位计口1505.0 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

4、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

5、；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 Q345R3.1.2设计压力 P=1MPa=Pc3.1.3设计

6、温度 T=2003.1.4厚度及厚度附加量=（1×2000）/（2×183×0.85-1）=6.45mmd=+C2=6.45+3=9.45mmn=d+C1+ =9.45+ =10mm 由钢材标准规格n=10mme=n-C=10-3=7mmC=C1+C2=3mm3.1.5焊接接头系数=0.853.1.6许用应力由表D-1查得Q345R在T=200、厚度为3-16mm时t=183MPa3.2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）=6.44mmd=+C2=6.44+3=9.44mmn=d+C1+ =9.44+0+ =10mm 由

7、钢材标准规格n=10mm3.3耐压校核3.3.1耐压试验压力=1.25 =189MPa（常温下）=1.25×1×189÷183=1.29MPa=129.65MPa0.9ReL(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Q235B3.4.2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A0.5Ra且A0.2L3.4.3鞍座包角及高度=120° h=250mm3.4.4许用应力的确定查表得sa=120MPa3.4.5支座附件尺寸的确定(1)底板=1420mm =220mm

8、=12mm(2)腹板=10mm(3)筋板=331mm =190mm =260mm =8mm(4)垫板=350mm e=40mm =8mm 弧长=2330mm3.5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

9、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=mgF=估算鞍座的负

10、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=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/mM=-=6.74N/m3.7弯矩和剪力3.7.1弯矩=0.234=F(L-A)=71×10N.m=1.13=0.075=-3.7×10N.m3.7.2剪力A=50

11、0mm0.5Ri=500mmV=F=1.06N3.8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）=52.26MPa3.8.1.2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）=1.0=50.12MPa3.8.1.3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t=155.55MPa压应力cr及t=183MPa （2）在水压试验下：拉应力0.9ReL=263.93MPa压应力m

12、in 0.8ReL;B =276MPa满足要求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A0.5R被封头加强的圆筒 （查表5-2得，当A0.5R、=120°时K=0.88、K=0.401）;最大切应力=9.33×10pa3.8.2.2封头切应力=4.25×10pa3.8.2.3圆筒和封头切应力的校核 0.8t=164.4MPa满足要求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+=1.005mb=8=8.03mb=b+1.56=8.

13、14m=-1.41Mpa3.8.3.2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=5000mm8Ri=8000mm=-67.96MPa（2）鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力L=5000mm8Ri=8000mm=-33.4MPa3.8.4腹板水平拉应力及校核 3.8.4.1支座腹板的水平分力Fs当鞍座包角=120°时，k=0.204Fs=kF=2.16×10 N3.8.4.2垫板起加强作用时的拉应力H=minH;=0.337mb=0.012mb=b=8.14m=1.78Mpa3.8.4.3应力校核=1.78Mpasa=80MPa满足要求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