m化工设计18m3液氨储罐

内蒙古科技大学化工设备机械基础课程设计题目:18M3液氨储罐设计说明书学院:化学与化工学院班级:化工13-3班姓名:学号：指导老师:韩晓星设计任务书设计课题：18m3液氨储罐工艺参数：最高使用温度：T=40C公称直径：Di=2400mm筒体长度（不含封头）：Lo=3000mm饱和蒸汽压：1.55MPa设计内容：罐体材料的选择罐体的规格罐体的形状罐体的厚度封头形状及厚度支座的选择人孔及接管选择开孔补强核算校验设备装备图（A2）设计人:朱沁楠化工13-1班1366115115宋忐强化工13-1班1366115108黄敏化工13-3班1366115311李文颖化工13-3班1366115335邓继东化工13-2班1366155126完成时间：2015年12月2TOC\o"1-5"\h\z、八—刖曰液氨，乂称为无水氨，是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛，为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。液氨在工业上应用广泛，而且具有腐蚀性，且容易挥发，所以其化学事故发生率相当高。本次设计是关于液氨储罐的设计,在老师给定的相关条件下,充分利用课堂上学到的理论知识发散思维、扩宽视野使之能更好的联系实际的生产，在实际的操作中我们应考虑的问题非常多。充分考虑上述条件的同时设计出符合标准的液氨储罐。这样不仅使我们所学的理论知识的到进一步的提高，也使我们可以了解到更多的实际生产中应该注意的问题，使我们受益匪浅。通过这次课程设计是我深刻了解到理论知识与实际应用的差别，让我们学到了很多东西比如：如何联系实际考虑问题，分析问题，解决问题。摘要储罐按其形式可分为方形和矩形容器、球形容器、圆筒形容器（立式、卧式）。按其承压性质和能力可分为内压和外压，内压容器乂可分为常压、低压、中压、高压、超高压等五类。根据使用时候的壁温，可分为常温容器、高温容器、中温容器和低温容器。按其结构材料分类，容器有金届制的和非金届制的两类。按其反应情况可分为反应压力容器（R）、换热压力容器（E）、分离压力容器（S）、储存压力容器（C）等。本次设计，我选用的是卧式圆筒形、中压常温的内压容器。AbstractAccordingtotheformofthestoragetankcanbedividedintosquareandrectangularcontainer,sphericalcontainer,cylindricalcontainer(vertical,horizontal).Accordingtoitsbearingcapacitycanbedividedintointernalandexternalpressure,internalpressurevesselcanbedividedintofivecategories,suchasnormalpressure,lowpressure,mediumpressure,highpressure,highpressureandsoon.Accordingtotheuseofthewalltemperature,canbedividedintonormaltemperature,hightemperature,mediumtemperatureandlowtemperaturevessel.Accordingtotheclassificationofitsstructuralmaterial,thecontainerhastwokindsofmetalandnonmetal.Accordingtotheirreactionconditionscanbedividedintothereactionpressurevessel(R),heatexchangepressurevessel(E),theseparationpressurevessel(S),storagepressurevessel(C),etc.Thisdesign,Iusethehorizontalcylinder,mediumpressureinsidethepressurevessel.、八刖II.AbstractIII1、液氨储罐设计参数的确定1.1设计温度与设计压力的确定1.2罐体和封头的材料的选择1.3形状设计参数2、封头的选择2.2.1许用应力2.2焊接接头设计3、筒体和封头的壁厚的计算4.3.1公称直径Di和筒体长度L的计算4.3.2筒体壁厚的计算3.3封头壁厚的计算5.3.4水压试验3.4.1确定水压试验的试验压力值7.3.4.2计算水压试验时的器壁应力值3.4.3校核强度4、选择人孔并核算开孔补强4.1人孔的选择5、选择鞍座并核算承载能力.125.1罐体质量W11.3.5.2液氨质量W21.35.3其他附件质量W3135.4设备总质量W1.35.5鞍座的选择14选择液面计157、选配工艺接管157.1液氨进料管157.2液氨出料管157.3排污管16TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"7.4安全阀接口管1.6.\o"CurrentDocument"7.5液面计接口管1.6.\o"CurrentDocument"7.6放空管接管口17\o"CurrentDocument"8、参数校核.17.\o"CurrentDocument"8.1筒体轴向应力校核.78.1.1筒体轴向弯矩计算178.1.2筒体轴向应力计算188.2筒体和封头切向应力校核1.98.3筒体环向应力的计算和校核208.3.1环向应力的计算2Q8.3.2环向应力的校核21218.4鞍座有效断面平均压力设计汇总22结束语23参考文献25211、液氨储罐设计参数的确定1.1设计温度与设计压力的确定液氨储罐通常置于室外，罐内液氨的温度和压力直接受到大气温度的影响，在夏季液氨储罐经太阳暴晒，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不断变化。根据设计任务书的要求，所设计液氨贮罐的最高使用温度为40C,查表可知40C时液氨的饱和蒸汽压为1.55MPa。"力容器安全监察规程〉〉规定液化气体储罐必须安装安全阀，设计压力可取最大操作压力的1.05-1.10倍。取1.10倍最大操作压力为设计压力,所以设计压力P=1.10X1.55=1.705MPa,故取设计压力P=1.70MPa。1.2罐体和封头的材料的选择选择容器用钢必须综合考虑：容器的操作条件，如设计压力、设计温度、介质特性和操作压力等；材料的使用性能，如力学性能、物理性能、化学性能（主要是耐腐蚀性能）；材料的加工工艺性能，如焊接性能、热处理性能等；经济合理性及容器结构,如材料价格、制造费用和使用寿命等。纯液氨腐蚀性小，贮罐可选用一般碳素钢，压力容器专用钢板为20R,另外还有一些合金钢，如16MnR、15MnVR等也适合作为压力容器的钢板。16MnR是345MPa级的低合金钢，具有良好的机械性能、焊接性能、工艺性能及低温冲击韧性。中温及低温的机械性能均优于Q235-A、15、20等碳素钢，是使用十分成熟的钢种，质量稳定、可使用-40〜475C场合。15MnVR是屈服极限为390MPa级的低合金结构钢，其塑性和冲击韧性较16MnR低，其波.专业.整理.动较大。另外从经济的角度考虑，16MnR也较20R制造费用低。所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体的材料。16MnR的含碳量为0.12%〜0.20%,含Mn量较低，伸长率为19-21%,是目前我国用途最广、大量最大的压力容器专用钢板。1.3形状设计参数3在本设计中由于设计体积较小(18m)且设计压力较小(P=1.70MPa)，故可采用卧式圆筒形容器，方形和矩形容器大多在很小设计体积时采用，因其承压能力较小且使用材料较多；而球形容器虽承压能力强且节省材料，但制造较难且安装内件不方便；立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏的能力较弱,故选用圆筒形卧式容器。2、封头的选择几何方面，就单位容积的表面积来说，以半球形封头为最小。椭圆形和蝶形封头的容积和表面积基本相同，可以近似认为相等。力学方面，在直径、厚度和计算压力相同的条件下，半球形封头的应力最小，二向薄膜应力相等，而沿经线的分布式均匀的。如果与壁厚相同的圆筒体连接，边缘附近的最大应力与薄膜应力并无明显不同。椭圆形封头的应力情况就不如半球形封头均匀。由应力分析可知，椭圆形封头沿经线各点的应力是变化的，顶点处应力最大，在赤道上可能出现环向内压应力，对于标准椭圆形封头与壁厚相等的圆筒体相连接时，其可以达到与筒体等强度。从制造方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是浓度大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易丁冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。因此，从几何、力学和制造方面综合考虑，采用标准椭圆形封头最为合理。椭圆形封头的型式及尺寸按JB/T4737-95棉圆形封头》的规定标准椭圆形封头的长短轴比值为2。封头材料与筒体一样为16MnR。2.1许用应力制造容器所用的钢板,其在设计温度下许用应力值的大小,直接决定着容器强度，是主要设计参数之一。在GB150〈钢制压力容器》中，对钢板、锻件、紧固件均规定了材料的许用应力，16MnR的许用应力见表2-1。表2-1压力容器用16MnR钢板的许用应力钢号钢板标准使用状态厚度mm常温强度指标在巨0温度（C）下的需用应力/MPa06MPaOsMPa<2010015016MnRGB6654热轧正火6〜16510345170170170>16〜36490325163163163>36〜604703051571571572.2焊接接头设计焊缝区是容器上强度比较薄弱的地方。焊缝区强度降低的原因在丁焊接时

可能出现缺陷而未被发现；焊接热影响区往往形成出大晶粒区而使强度和塑性降低；由丁结构刚性约束造成焊接内应力过大等。焊缝区的强度主要决定丁熔焊金届、焊缝结构和施焊质量。设计所需的焊接街头系数大小主要根据焊接接头的型式和无损检测的长度比率确定。容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头基本上都采用双面焊，所以取焊接接头系数中=1。3、筒体和封头的壁厚的计算3.1公称直径Di和筒体长度L的计算L_V-2Vn-Di24取Di=2400Di=2800Di=3000Di=3200经计算当Di=2400mm时，L=3000mm,此时，Di/L=0.8最接近0.618所以取Di=2400mm3.2筒体壁厚的计算取计算压力Pc=P=1.70MPa,筒体内径Di=DN=2400mm,查表2.1知16MnR在设计温度为40C时的许用应力为*'=170MPaM】=M}=170MPa,筒体的理论计算壁厚公式为：2[(T(3.1)2[(T(3.1)式中：a筒体的理论计算壁厚,mm；?c?c=1.70MPac筒体计算压力，MPa；.KPcDi2’•1-0.5Pc设计厚度为：场=aC2=9.621=.KPcDi2’•1-0.5Pc设计厚度为：场=aC2=9.621=10.62mmcp——焊接接头系数，其值为1;3=1.70MPa<5MPa将数值代入公式(3.1)计算出筒体的计算厚度为：PcDi1.72400_-■=—:―==12mm2L.I2170由丁液氨对金届有一定的腐蚀，取腐蚀裕量C2=1mm,故筒体的设计厚度为：、d=、C2=121=13mm由钢板厚度负偏差表查得C1=0.8mm,故名义壁厚为：、n=、G=130.8=13.8mm圆整后取舄=14mm。3.3封头壁厚的计算采用的是标准椭圆形封头，各参数与筒体相同，其厚度计算式为：*[]=0.81'、2乂700)0.811.702400

=9.62mm21701-0.51.700C1=10.620.8=11.42mm圆整后取=12mmo查得标准椭圆形封头的直边高度(JB/T4737-95)为ho=40mm。3.4水压试验容器制成以后，必须做压力试验或增加气密性试验，其目的是在丁检验容器的宏观强度和有无渗漏现象，即考察容器的密封性，以确保设备的安全运行。对需要进行焊后热处理的容器，应在全部焊接工作完成并经热处理之后，才能进行压力试验和气密性试验；对丁分段交货的压力容器，可以分段热处理，在安装工地组装焊接，并对焊接的环焊缝进行局部热处理之后，再进行压力试验。压力试验一般采用液压试验或气压测试，本次设计我们选用液压测试，液压试验一般采用水。需要时也可采用不会导致发生危险的其他液体。实验室液体的温度应低丁其闪点或沸点。奥氏体不锈钢制容器用水进行液压实验后，应将水渍活楚干净。无法活楚干净时,应控制水中氯离子的含量不超过25mg/L。试验温度：对碳钢、16MnR、15MnRNbR和正火的15MnVR钢制容器进行液压试验时，液体温度不得低丁5C；对丁其他低合金钢制容器进行液压试验时，液体的温度不得低丁15C。如果由丁板厚等因素造成材料无塑性转变温度升高，则须相应提高试验液体的温度。试验方法：试验时容器顶部应设排气口，充液是应将容器内空气排净，试验过程中保持容器观察表明干燥。试验时压力应缓慢上升至设计压力，若无泄露，再缓慢上升，达到一定的试验压力后，保压一段时间后一般不低丁30min。然后将压力降至规定试验压力的80%,并保持足够长的时间，以对所有焊接接头和连接部位进行检查。如有渗漏，修补后重新试验，直至合格。对丁夹套容器，先进行内筒液压试验，合格后再焊夹套，然后进行夹套内的液压试验；液压试验完毕后，应将液体排净，并用压缩空气净内部吹干。3.4.1确定水压试验的试验压力值已知P=1.70MPa,&】=V=170MPaPt="P试验压力：[b](3.2)式中：Pt——试验压力，MPa；P——设计压力，MPa;[o]、[或一一分别为液压试验温度和设计温度下壳壁材料的许用应力，MPa。带入数据得：C1.25，〕1.25170Pt=p=1.7=2.13MPa[]1703.4.2计算水压试验时的器壁应力值实验时器壁的应力：PT(Di&e)bt=源e(3.3)其中有效厚度&=漏-G-C2=14-0.8T=12.2mm皿*心丝口"0.57MPa故2V212.213.4.3校核强度查表2.1可知14mm的16MnR钢板的常温强度指标345MPa。所以,0.9泌=。安34时=31。.5。味『"0.9耋,故所设计的器壁厚度满足设计要求。4、选择人孔并核算开孔补强4.1人孔的选择压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。根据储罐是在常温下及设计压力为2.5MPa的条件下工作，人孔的标准按公称压力为2.5MPa等级选取。考虑到人孔盖直径较大较重，故选用水平■吊盖带颈对焊法兰人孔（HG20593-95）,公称直径为400mm,突面法兰密封面（RF型）。该人孔结构中有吊钩和销轴，在检修时只需松开螺栓将盖板绕销轴旋转一个角度，由吊钩吊住，即可轻松进入，而不必将其取下以节约维修时间。查得该人孔的有关数据如下:表4.1水平吊盖带颈对焊法兰人孔（突面）标准尺寸（mm）公称压力MPa公称直径dwXSDD1bb1b2AH1H2d02.5400426X1262055040384035530020836该水平吊盖带颈对焊法兰人孔的标记为：HG20593-95人孔RFV（A?G）400-2.5其中RF指突面密封，V指接管与法兰的材料为16MnR,A?G是指用普通石棉橡胶板垫片，400-2.5是指公称直径为400mm、公称压力为2.5Mpa。表4.2人孔PN2.5DN400(HG20593-95)明细表件号标准号名称数量材料尺寸/mm1116MnRdWXS=426X12,Hi=3002HGJ52-91法兰116Mn（锻件）3HGJ69-91垫片1石棉橡胶板沪3(代号A?XB350)4HGJ63-91法兰盖116MnRb1=38,b2=405HGJ75-91P螺柱2035M27X2X1506螺母4025M337吊环1Q235-A.F8转臂1Q235-A.Fd0=369GB95-85垫圈201100HV10GB41-88螺母M2024级11吊钩1Q235-A.F12环1Q235-A.F13无缝钢管12014支承板116MnR4.2开孔补强的计算在开孔或安装接管处一般采取相应的补强措施。容器开孔后，在空附近的

局部地区，应力会达到很大的数值。这种局部的应力增长现象叫做应力集中”。在应力集中区域的最大应力值，称为应力峰值”，通常用6max表示。引起开孔附近应力集中现象的基本原因是结构的连续性被破坏。在开孔处，壳体和接管的变形不一致。为了使二者在连接之后的变形协调一致，连接处便产生了附加内力，主要是附加弯矩。由此产生的附加弯曲应力，便形成了连接处局部地区的应力集中。补强的形式有：（1）内加强平■齐接管；（2）外加强平■齐接管；（3）对称加强凸出接管；（4）密集补强。由丁人孔的筒节不是采用无缝钢管，故不能直接选用补强圈标准。由表4.1知本设计所选用的人孔筒节内径di=400mm,壁厚临=10mm。内径Di=400+2X（1+0.8）=403.6mm。开孔补强的有关计算参数如下：开孔所需补强面积A对丁圆筒，壳体开口出的计算厚度为：pDiapDia=i~t2口平-p1.7240021701-1.7=12.06mm开孔直径d=di+2C=400+2乂（0.8+1）=403.6mm。由丁接管材料与壳体材料都为16MnR,故fr=1,内压容器的圆筒开孔后所需的补强面积为(4.1)a=da+2aaet(1—fr)(4.1)式中d——开孔直径，圆形孔取接管内直径加两倍壁厚附加量，mm；a体开孔处的计算厚度，mm；粼接管有效厚度，mm；强度削弱系数，等丁设计温度下接管材料与壳体材料许用应力之比儿=切瓦=J403.6E0=63.53mm*1值。代入数据得：开孔所需补强面积A=403.6Kl2.06=4867.42mm2有效宽度BB=2d=2403.6=807.2mmB=d+2&+2晶=403.6+2乂14+2x10=451.6mm二者中取较大值B=807.2mm。有效高度外侧高度hihi=<dl?=J403.6W0=63.53mmhi=接管实际外伸高度=240mm二者中取较小值hi=63.53mm内侧高度h2h2=接管实际外内伸高度=0mm二者中取较小值h2=0mm。⑷补强面积A在有效补强范围内，可作为补强的截面积按下式计算(4.2)2mm-2mm-Ae=(4.2)2mm-2mm-式中Ae——补强面积，mm2；A1——壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积[按式(4.3)],A2——接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积[按式(4.4)],.专业.整理.A3A3——焊缝金届2截面积，mm计算:(4.3)A1=(B—d)(ae—a)—2aet(ae—a)(1-fr)(4.3)其中接管有效厚度为&ft—Cl—C2=1°—°.8—1=8.2mm,故2A1=(807.2-403.6)(12.2-12.06)-28.2(12.2-12.06)(1-1)=56.504mm(4.4)A2=2h1(aet-at)2h2(a-C2)f「pcD01.70400(4.4)§===1.99mm其中接管计算厚为21pC217011.702A2=263.53(8.2-1.99)10=789.04mm212A3=2—1010=100mm八焊缝金届截面积2,故补强面积'为2Ae=A1A2A3=56.504789.04100=945.5466mm2由丁A<A,故开孔需另加补强，其另加补强面积为2A4=A-Ae=4867.42-945.5466=3921.87mm2⑸补强圈厚度a,A,

a,A,

a/——4-D2—D13921.87680-403.6=14.189mm圆整后取5-16mm,补强材料与壳体材料相同为16MnR5、选择鞍座并核算承载能力选择鞍座时应该考虑容器的质量、介质的质量以及其他附件的质量，计算三者的总质量，并根据总质量选择符合相应承载的鞍座5.1罐体质量W1筒体质量mi:公称直径Di=2400mm,壁厚沪12mm的筒体，查表（化工设备设计基础〉〉，天津大学出版社，附表4）得每米质量是qi=1340kg/m,所以m1=q1L0=13403.00=4020.00kg封头质量m2:公称直径D=2400mm,壁厚a=9.62mm,直边高度h0=40mm的椭圆形封头，查表（化工设备设计基础〉〉，天津大学出版社，附表6)得其质量m2=750kg,所以m2=2m?=2乂750=1500kgW1=m〔m2=40201500=5520kg5.2液氨质量W2(5.1)式中为——装量系数，取0.9;（〈压力容器安全技术监察规程〉〉规定：介质为液化气体的固定式压力容器，装量系数一般取0.9）3P——收氨的密度，在-20C时敝氨的密度为665kg/m。丁是W2=V、=0.918.0066^10773kg5.3其他附件质量W3人孔约重194kg,其它接口管的总重约200kg。丁是W3=394kg5.4设备总质量WW=W1+W2+W3=5520+10773+394=16687kg5.5鞍座的选择每个鞍座承受的负荷为「=丝=166879.81="85KN22根据鞍座承受的负荷，查表（化工设备机械基础〉〉，大连理工大学出版社，附录16）可知，选择轻型（A）带垫板，包角为120。的鞍座。即JB/T4712-92鞍座A3000-F,JB/T4712-92鞍座A3000-S。其标准尺寸如下：表5.1A型鞍座标准尺寸（mm）公称直径DN允许鞍底板腹板筋板垫板螺栓连接尺寸载荷/kN座高度h1ib1&a213b2b3a3弧长b4a4e间距12螺孔d螺纹M孔长l2400435250172024014102652082908280050010100152024M2040安放位置：筒体长度L°=2AL1式中A——鞍座与封头切线之间的距离，mm;Li——两鞍座间距，mm。由丁筒体L/D较大,且鞍座所在平面乂无加强圈，取A=0.25D=0.252400=600mmL1=L0-2A=3000-2600=1800mm选择液面计液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，大体上可分为四类，有玻璃板液面计、玻璃管液面计、磁性液位计和用丁低温设备的防霜液面计。在中低压容器中常用前两种。玻璃板液面计有透光式玻璃板液面计（T型）、反射式玻璃板液面计（R型）和试镜式玻璃板液面计（S型）三种结构，其适用温度一般在0〜250C。但透光式适用工作压力较反射式高，试镜式工作压力最小。玻璃管液面计适用工作压力小丁2.5MPa,介质温度在0〜250C的范围。对丁承压设备，一般都是将液面计通过法兰、活接头或螺纹接头与设备连接在一起，分别用丁不同型式的液面计。所以在此选用玻璃管G型，公称压力1.70MPa,液面计主体材料16Mn,结构形式：W:保温型，排污口一律配螺塞，公称长度L=1400mm,带颈平焊突面管法兰（HG20594-97）。液面计标记为液面计AG1.7-IW-1400。7、选配工艺接管7.1液氨进料管进料管采用阳9X5mm的无缝钢管，钢管一端切成45。，伸入储罐少许，管长400mm,配用突面板式平■焊法兰HG20593法兰PL80-1.7RF16MnR,不需补强。7.2液氨出料管在化工生产中，需要将液体介质运送到与容器平行的或较高的设备中去，并且获得纯净无杂质的物料。故采用可拆的压出管巾57mm3.5mm,将它用法兰固定在接口管巾76mm4mn^o罐体的接口管法兰采用HG20593法兰PL65-1.6RF16MnR。与该法兰相配并焊接在压出管的法兰上，其连接尺寸和厚度与HG20593法兰PL65-1.6RF16MnR相同，但其内径为57mm。液氨压出管的端部法兰采用HG20593法兰PL50-1.6RF16MnR。这些小管都不必补强。压出管伸入贮罐2100mm。7.3排污管贮罐右端最底部安设一个排污管,管子规格：巾57mm3.5mm,管端焊有一与截止阀J41W-16相配的管法兰HG20593法兰PL50-1.6RF16MnR。7.4安全阀接口管安全阀在系统中起安全保护作用。当系统压力超过规定值，安全阀打开，将系统中得一部分气体排出罐体，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。本设计采用438mm3.5mn^缝钢管，法兰为HG20593法兰PL32-1.6RF16MnR。7.5液面计接口管本贮罐采用透光式玻璃管液面计AG1.6-IW-1400两支。与液面计相配的接管尺寸为巾14mm2mm与液面计接口管相配的法兰型号为HG20593-97法兰PL10-1.6RF16MnR。7.6放空管接管口为了在注入液体时，将容器内的空气排到罐体外以便能顺利快速地注入，需安设一放空管。采用438mm3.5mn^缝钢管,法兰为HG20593法兰PL30-1.6RF16MnR。8、参数校核8.1筒体轴向应力校核(8-1)8.1.1筒体轴向弯矩计算(8-1)-1**)1FLL24A4,4hi-L1+—L3L(1)筒体中间处截面的弯矩用下式计算M1式中F——鞍座反力，N;Rm椭圆封头长轴外半径，mm；L两封头切线之间的距离，mm；A鞍座与筒体一端的距离，mm；hi——封头短轴内半径，mm。其中，Rmdn十an22400142-1207mmo所以818503000Mi=412(12072-6002)-23000.460013300046003000=1.12107N支座处截面上的弯矩M2=一-FA1-M2=一-FA1-221ARm-hi1L2AL4^1-3L(8-2)故:.60012072-60021M2=-818506003000M2=-81850600<4x6001+3^30008.1.2筒体轴向应力计算由化工机械工程手册〉〉(上卷)得K1=K2=1.0。因为|M1|>>|M2|,且A<Rm/2=603.5mm,故最大轴向应力出现在跨中面，校核跨中面应力。由弯矩引起的轴向应力①筒体中间截面上最高点处：TOC\o"1-5"\h\z,'Mi3.14棉％e(8-3).：%=n~'C〔~C2=14~'0.8~1=12.2mm所以气=-——1.12勺?=-0.20MPa3.14120712.2最低点处：知=-。1'=0.20MPa。②鞍座截面处最高点处：-3M2Z-3M2Z~2~3.14KRe-0.571073.141.01207212.2=0.111MPa最低点处：-3M21~-23.14K1Rm、e-0.631073.141.01207212.2-3M21~-23.14K1Rm、e-0.631073.141.01207212.2=-0.111MPa(2)由设计压力引起的轴向应力pRm。p—由2ae(8-4)所以1.701207%==84.09MPap212.2(3)轴向应力组合与校核最大轴向拉应力出现在筒体中间截面最低处，所以。2=op+u2‘=84.09+0.20=84.29MP,a许用轴向拉压应力'^I=170MPa,而最大轴向压应力出现在充满水时，在筒体中间截面最高处，。1=—。「=0.20MPa轴向许用应力：A=0.094ae=.°.094122Ri1200=0.00095MPa根据A值查外压容器设计的材料温度线图得B=150MPa,取许用压缩应力[q]ac=150MPa,|01|<[琳,合格。8.2筒体和封头切向应力校核因筒体被封头加强，筒体和封头中的切向剪应力分别按下列计算：(1)筒体切向应力计算由化工机械工程手册〉〉(上卷)查得K3=0.880,K4=0.401。所以K3F0.88081850==4.85MPaRm、e120712.2封头切向应力计算h=——Rm-eK4Fh=——Rm-e1.25Lt1-bh.itKPDN=1.25I』2诺11.72400

1.25Lt1-bh12.2因h因h“".I—扁，所以合格。8.3筒体环向应力的计算和校核8.3.1环向应力的计算(1)在鞍座处横截面最低点kK5F了5=一eb2(8-5)式中b2筒体的有效宽度，mm。由〈化工机械工程手册〉〉(上卷)查得，K5=0.7603,K6=0.0132。式中k=0.1,考虑容器焊在鞍座上(8-6)b2=b+1.56jRmTe(8-6)式中b——鞍座轴向宽度，mm。所以b2=260十1.56与1207乂12.2=449.30mm所以0.10.76°381850一1"6MPa12.2449.3鞍座边角处轴向应力因为L/Rm=3000/1207=2.49<8,且F3K6Fb6=一…~-2"818504449.3012.20.01328185022818504449.3012.20.0132818502212.22=—14.62MPa(8-7)8.3.2环向应力的校核&|<M!=170MPa合格。同<1.25必=1.25x170=212.5MPa合格8.4鞍座有效断面平均压力鞍座承受的水平■分力Fs-K9F(8-8)由化工机械工程手册〉〉(上卷)查得，K9=0.204。所以Fs=0.204x81850=16697.40MPa。鞍座有效断面平■均应力Fs(T9—(8-9)Hsb0(8-9)式中Hs——鞍座的计算高度，mm；b0鞍座的腹板厚度，mm其中Hs取鞍座实际高度(H=250mm)和Rm/3=1207/3=402.33mm中的最小值，即Hs=250mm。腹板厚度b0=&-C1=10-0.8=9.2mm。所以-916697.402509.2=6.61MPa2,】2二9—I-la=-140=93.33MPa应力校核33,式中［q|所以-916697.402509.2=6.61MPa料Q235—AF的许用应力。设计汇总本设备按GB150—1998〈钢制压力容器〉〉和HG20584-1998