60m3液氨储罐的设计 课程设计

中北大学课程设计说明书学生姓名范向东学号1102034231学院机械与动力工程学院专业过程装备与控制工程题目（60）M3液氨储罐设计指导教师王福杰、高强职称专业课老师2014年06月16日中北大学课程设计任务书2013/2014学年第二学期学院机械与动力工程学院专业过程装备与控制工程学生姓名范向东学号1102034231课程设计题目（60）M3液氨储罐设计起迄日期06月16日06月27日课程设计地点校内指导教师王福杰、高强基层教学组织负责人黄晋英下达任务书日期2014年06月16日设计任务书1设计目的使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。掌握工程图纸的计算机绘图。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）原始数据设计条件表序号项目数值单位备注1名称液氨储罐2用途液氨储存3最高工作压力2032MPA由介质温度确定4工作温度20485公称容积（VG）60M36工作压力波动情况可不考虑7装量系数V0858工作介质液氨（中度危害）9使用地点太原市室外10安装与地基要求11其它要求管口表接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称ADN65HG/T20592RF液氨进口管BDN20HG/T20592RF排污阀接口CDN450HG/T21518RF人孔DDN50HG/T20592RF空气进口管EDN40HG/T20592RF安全阀接管FDN20HG/T20592RF压力表接口GDN25HG/T20592RF液位计接口HDN65HG/T20592RF液氨出口管1前言本设计是针对过程设备设计这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。本设计的液料为液氨，它是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛。分子式NH3，分子量1703，相对密度07714G/L，熔点777，沸点3335，自燃点65111，蒸汽压101308KPA257。蒸汽与空气混合物爆炸极限为1625（最易引燃浓度为17）氨在20水中溶解度34,25时,在无水乙醇中溶解度10,在甲醇中溶解度16,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火，难以点燃而危险性极低，但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇火和燃烧或爆炸，如有油类或其它可燃物存在则危险性极高。设计基本思路本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。2第一章设计选材及结构21工艺参数的设定211存储量由要求可初步确定储罐需满足储存量W08560056631000287028设计压力根据化学化工物性数据手册查得50蒸汽压为20325KPA，可以判断设计的容器为储存内压压力容器，按压力容器安全技术监察规程规定，盛装液化气体无保冷设施的压力容器，其设计压力应不低于液化气50时的饱和蒸汽压力，而且查得当容器上装有安全阀时，取10511倍的工作压力作为设计压力；所以，属于中压容器5。PA13203521MP）（工作设MPAP1060设计温度为50摄氏度，在20200条件下工作属于常温容器。筒体的选材及结构根据液氨的物性选择罐体材料，碳钢对液氨有良好的耐蚀性腐蚀率在01/年以下，且又属于中压储罐，可以考虑20R和Q345R这两种钢材。如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板，Q345R钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，Q345R钢板为比较经济。所以在此选择Q345R钢板作为制造筒体和封头材料。钢板标准号为GB66541996。筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能力较好，这类容器应用最广。封头的结构及选材封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。它吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。封头取与筒体相同材料。33设计计算31筒体尺寸的计算取L/DN4LDI24算出2673查标准并圆整取DN2700MM，查标准JB/T47462002钢制压力容器用封头中表IB1EHA椭圆形封头内表面积、容积，如下表1表1EHA椭圆形封头内表面积、容积公称直径DN/MM总深度H/MM内表面积A/2M容积/V封3M27007158241528055得出L9504MM取L9600MM封VLDN24满足要求。查压力容器材料使用手册碳钢及合金钢得Q345R的密度57V为785T/M3，熔点为1430，许用应力列于下表T表32Q345R的许用应力在下列温度（）下的许用应力/MPA钢号板厚/2010015020025030061618918918918316715316361851851831701571433660181181173160147133Q345R60100181181167150137123圆筒的计算压力为213MPA,容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，取焊接接头系数为100,全部无损探伤。取许用应力为185MPA。液柱静压力GH05628982700001MPA而GH212051000时至少设一个人孔，压力容器上的开孔最好是圆形的，人孔公称直径最小尺寸为400。综合考虑选择回转盖带颈对焊法兰人孔（HG/T215182005）,50012公称压力PN25、公称直径DN500。其尺寸下表表41人孔标准尺寸表密封面型式凹凸面MFMD7301B460D48公称压力PNMPA41660257螺柱数量20公称直径DN5001H280A435螺母数量40WDS5302128B400螺柱尺寸32170MD506B44L300总质量KG3027图2人孔结构图42开孔补强的计算开孔补强结构压力容器开孔补强常用的形式可分为补强圈补强、厚壁管补强、整体锻件补强三种。补强圈补强是使用最为广泛的结构形式，它具有结构简单、制造方便、原材料易解决、安全、可靠等优点。在一般用途、条件不苛刻的条件下，可采用补强圈补强形式。但必须满足规定的条件。压力容器开孔补强的计算方法有多种，为了计算方便，采用等面积补强法，即壳体截面因开孔被削弱的承载面积，必须由补强材料予以等面积的补偿。当补强材料与被削弱壳体的材料相同时，则补强面积等于削弱的面积。补强材料采用Q345R。根据GB150中83，当设计压力小于或等于25MPA时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于89MM时，接管厚度满足表42要求时，不另行补强。表42不另外补强的接管最小厚度接管公称外径253238454857657689最小厚度35405060421补强设计方法判别按HG/T21582005，选用回转盖带颈对焊法兰人孔。开孔直径M5042502D21I）（C8，在筒体上开孔，可用等面积进行开孔补强计算。M270IDM90327DID内压容器开孔后所需的补强面积RETFD1A式中开孔直径5042502DIC2强度削弱系数1接管有效厚度M13NTET2M85713504A422有效补强范围壳体开孔后，在有效补强范围内，可作为补强的截面积（包括来自壳体、接管、焊缝金属、补强元件）根据GB/150式87得有效宽度109D21BMNT6574312652BMAXM321）（有效高度根据GB/150式88，（实际外伸高度）2958504DH1250H1H“故MAX1H）（H（实际内伸高度）2423有效补强面积有效补强宽度B2D筒体的有效厚度M25178E筒体上多余金属面积RETEFDBA15045（1621602）2270252人孔接管上多余金属面积RETRTETFCHFH2212接管计算厚度M61389504CTNITPD9所以22M5041862195A焊缝金属截面积按照GB98580中角焊缝角尺寸的选择规定当材料厚度为1216MM时焊脚取6MM所以2214则有效补强面积232EM5287142507A比较的A满足以下条件的可选用补强圈补强刚材的标准常温抗拉强度MPA；补强圈厚度应小于0B或等于壳体壁厚的15倍；壳体名义厚度；设计压力；设计温度。可38NMPA4350知本设计满足要求，则采用补强圈补强。所需另行补强的面积为2E4M65843A424补强圈的设计为检验焊缝的紧密型，补强圈上钻M10的螺孔一个，以通入压缩空气检验焊缝质量。按照根据焊接接头分类，接管、人孔等与壳体连接的接头，补强圈与壳体连接的接头取D类焊缝。根据补强圈焊缝要求，并查得结构图为带补强圈焊缝T型接头，补强圈坡口取D型（查化工容器及设备简明设计手册）。查标准JB/T47362002得补强圈外径内径则取M90）（126D0I524。计算补强圈厚度M8125490683I04CDA查标准补强圈厚度取14，由JB/T47362002查得补强圈质量为363KG。43接管及附件的选择431接管选择容器接管一般应采用无缝钢管，所以本设计筒体上接管材料均选择无缝钢管20（GB9948）。查过程设备设计知当壳体上的开孔满足下述全部要求时，可不另行补强。设计压力小于或等于25MPA。两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍。接管公称外径小于或等于89。接管最小壁厚满足以下要求下表为不需另补强的尺寸要求10接管公称外径253238454857657689最小厚度35405060根据化工工艺设计手册查得在压力在10到20MPA时液氨流速约为2M/S，本设计要求流量约为3L/S根据初步确定进出料管直径D47MM。24QDV根据要求查标准，液氨进出口接管取D7614公称直径为65MMM的接管，空气进出管选用D5712公称直径为50MM的无缝钢管，排污管用20（GB9948）无缝钢管尺寸D256热轧。排污管一端焊接在筒体下方，另一端用螺纹帽密封，制造便宜，操作方便。表43接管尺寸表序号接管名称公称直径DNMMDS材料A液氨进出口管65761420（GB9948）B空气进出口管50571220（GB99948）C液位计接管2532820GB9948D压力表接管2025620GB9948E人孔接管4504801216MN（HG/T215182005）G排污管2025620GB9948F安全阀接管40451020GB9948可见以上所选接管都满足不需另行补强的要求。432管法兰及螺栓的选择由设计压力213MPA查HG205922063597中PN25MPA板式平焊钢制管法兰（PL）知板式平焊钢制管法兰的密封面形式有突面（RF）和全平面（FF）。RF形式适用公称压力范围为02525MPA而FF形式适用公称压力范围为02516MPA,本设计压力为213MPA故采用板式平焊钢制管法兰（RF）形式。钢结构连接用螺栓性能等级分36、46、48、56、68、88、98、109、129等10余个等级，其中88级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。根据设计要求选定法兰后，则会得到与螺栓配套的螺栓。查HG205922063597钢制管法兰中PN25板式平焊法兰选择以接管公称直径一致的钢制管法兰，得各法兰的尺寸和质量，详细尺寸将见表44表44法兰尺寸公称直径DN（MM）接管外径法兰外径法兰厚度法兰内径破口宽度密封面形式螺栓孔直径螺栓数法兰质量202510516264RF144094253211516335RF144112404515018465RF184212505716520595RF184277657618522786RF188346114504806705048512MFM3620576表44法兰材料选用16MNR图3法兰简图433压力表的选择仪表类型的选用必须满足工艺生产的要求。例如是否需要远传、自动记录或报警；被侧介质的性质（如被测介质的温度高低、粘度大小、腐蚀性、脏污程度、是否易燃易爆等）是否对仪表提出特殊要求，现场环境条件（如湿度、温度、磁场强度、振动等）对仪表类型的要求等。因此根据工艺要求正确地选用仪表类型是保证仪表正常工作及安全生产的重要前提。化工行业所用的压力表有多种型号，根据液氨的性质查化工工艺设计手册常用的压力表型号为YA100,管螺纹M2015,压力表一端与带有相应螺纹的接管一端旋合，接管另一端焊接在筒体适合的位置。434螺栓（螺柱）的选择根据要求法兰处用螺栓做紧固件，螺栓有多种材料和多种结构，选择时应考虑到设计的适用性和安全性。查HG/T206132009钢制管法兰用紧固件中表5079和附录中表A01,得螺柱的长度和平垫圈尺寸表6螺栓紧固件用平垫圈MM公称直径螺纹螺柱长1D2HA65M167017303B50M167017303C450M2413025444D25M1250132425E40M166517303F20M1250132425435垫片的选择法兰密封常用垫片，垫片有金属垫片、非金属垫片，合成垫片等多种，考虑经济性当非金属垫片能满足要求时首先使用非金属垫片。12由本设计压力和温度要求查化工工艺设计手册HG20606选用石棉橡胶垫片，其使用范围PN40MPA,T290,密封形式为RF（突面）。其尺寸如表45表45垫片尺寸表符号法兰公称直径MM垫片内径D1垫片外径D2密封形式垫片材料垫片厚度MMA202558RF石棉橡胶15B253268RF石棉橡胶15C404588RF石棉橡胶15D5057102RF石棉橡胶15E6576122RF石棉橡胶15F450478555RF石棉橡胶3图4垫片结构图436安全阀的选择查化工工艺设计手册知液氨常用安全阀有A21H40其公称直径是15MM到25MM公称压力为1640MPA使用温度T200和A41H40其公称直径为32MM到48MM公称压力为13到40MPA,使用温度T300。根据本设计要求选用公称直径为40MM的弹簧封闭微启式安全阀，材料为不锈钢。13图6安全阀结构438液面计的设计液面计的种类很多，常用的有玻璃板液面计和玻璃板液面计。它们都是外购的标准件，只需要选用。玻璃板液面计有三种透光式玻璃板液面计、反射式玻璃板液面计、视镜式玻璃板液面计。根据设计要求选用查标准HG215891995选用透光式玻璃板液面计，型号T；利用连通器原理，通过液面计的玻璃板视窗可以观察容器内部液面位置的变动情况。结构形式保温型W,钢板16MN图5磁性液面计1444鞍座的选择鞍座结构和材料的选取卧式容器的支座有三种形式鞍座、圈座、和支腿，常见的卧式容器和大型卧式储罐、换热器等多采用鞍座，它是应用得最为广泛的一种卧式容器支座。置于支座上的卧式容器，其情况和梁相似，有材料力学分析可知，梁弯曲产生的应力与支点的数目和位置有关。当尺寸和载荷一定时多支点在梁内产生的应力较小，因此支座数目似乎应该多些好。但对于大型卧式容器而言，当采用多支座时，如果各支座的水平高度有差异或地基沉陷不均匀，或壳体不直不圆等微小差异以及容器不同部位受力挠曲的相对变形不同，是支座反力难以为个支点平均分摊，导致课题应力增大，因而体现不出多制作的优点，故一般情况采用双支座。此外，卧式容器由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩，因此容器两端的支座不能都固定在基础上，必须有一端能在基础上滑动，以避免产生过大的附加应力。通常的做法是将一个支座上的地脚螺栓孔做成长圆形，并且螺母不上紧，使其成为活动支座，而另一支座仍为固定支座。所以本设计就采用这种支座结构。根据设备的公称直径和容器的重量参照鞍座标准JB/T47121992选取鞍座结构及尺寸。鞍座的材料（除加强垫板除外）为Q235A，加强垫板的材料应与设备壳体材料相同为16MNR。442鞍座位置的确定双鞍座卧式容器的受力状态可简化为受均布载荷的外伸梁，由材料力学知，当外伸长度A0207L15时，跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，所以一般近似取,其中L取两封头20A切线间距离，A为鞍座中心线至封头切线间距离。A02L0296004021936当鞍座邻近封头时，则封头对支座处筒体有加强刚性的作用。为了充分利用这一加强效应，在满足下应尽量使2L005RAA0516837N）（综合以上取A680MM则两鞍座间距SL2H2A8240MM,鞍座位置及结构如下图所示。16图5鞍座位置及结构443鞍座载荷计算筒体的质量查得圆筒体材料16MN密度7850/M,筒体长度加上封头的直边长度为605M,1M则3141860050016785042948NDL1封头的质量根据封头的名义厚度查得21标准椭圆形封头理论质量为4536。故2453629072KG2M水压试验时水的质量由常用压力容器手册查得公称直径1800MM厚16MM的标准椭圆封头的3M容积为0827,则容器容积为916814270V2筒体封头3M水重16911000169144。3M附件的质量人孔重245KG,人孔补强重296KG,进出料管约100KG,液面计、安全阀、排污阀等附4件总质量约为120KG故500KG4所以设备总质量为628765KG即G98MG21177KN1,3,5每个鞍座所受支座反力F10644KN鞍座尺寸标准查JB/T47121471242007选公称直径DN1800MM轻型A,120包角、焊制、带垫板，高度为250MM的鞍座，允许载荷Q295KN10644KN。由公称直径查压力容器与化工设备实用手册得具体尺寸如下表公称直径DN2700腹板210垫板4B39017允许载荷Q/KN2953L29548鞍座高度H2502B268E801L20403360螺栓间距2L1120B300筋板8螺孔/孔长/螺纹D/L24/40M20底板114垫板弧长3260鞍座质量KG324表46鞍座标准尺寸表5容器焊缝标准压力容器焊接结构设计要求焊缝分散原则；避免焊缝多条相交原则；对称质心布置原则；避开应力复杂区或应力峰值去原则；对接钢板的等厚连接原则；接头设计的开敞性原则；焊接坡口的设计原则（焊缝填充金属尽量少；避免产生缺陷；焊缝坡口对称；有利于焊接防护；焊工操作方便；复合钢板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率）。筒体与椭圆封头的焊接接头压力容器受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类，查得封头与圆筒连接的环向接头采用A类焊缝。焊接方法采用手工电弧焊，其原理是利用电弧热量融化焊条和母材，由融化的金属结晶凝固而形成接缝，焊接材料为碳钢、低合金钢、不锈钢，应用范围广，适用短小焊缝及全位置施焊，可适用在静止、冲击和振动载荷下工作的坚固密实的焊缝焊接，这种方法灵活方便，适应性强，设备简单，维修方便，生产率低，劳动强度高。封头与圆筒等厚采用对接焊接。平行长度任取。坡口形式为Y型坡口。根据16MNR的抗拉强度490MPA和屈服点325MPA选择E50系列（强度要求BS490MPA；400MPA）的焊条，型号为E5014该型号的焊条是铁粉钛型药皮（药皮成分BS氧化钛30，加铁粉），适用于全位置焊接，熔敷效率较高，其结构如下图18Y型坡口筒体和封头的焊接6206070B02P23管法兰与接管的焊接接头管法兰与接管焊接接头形式和尺寸参照标准HG2060597,根据公称通经选择相应的坡口宽度结构如附图中为几种常用的管法兰与结接管焊接形式的局部放大图。接管与壳体的焊接接头本设计除人孔接管带补强圈外其它接管都是不带补强圈的插入式接管，接管插入壳体，接管与壳体间的焊接有全焊透和部分焊头两种，它们的焊接接头均属T形或角接接头。选择HG205831998标准中代号为G2的接头形式，基本尺寸为；，50502B501PTK31且，它适用于，因为所选接管的厚度都为壳体厚度的一半，壳体的6K254SST1厚度为24MM，所以符合要求。选择全焊透工艺，可用于交变载荷，低温及有较大温度梯度工况。如附图中的局部放大图所示4,5。19图312带补强圈焊接接头结构505302B205,51,T,8K071121K1C2C6各附件接管的布局为了便于操作及考虑到开孔的安全性要求，本设计中将安全阀接管、进料接管、压力表接管、人孔接管、放空口接管成直线依次布局在筒体上方，其中安全阀、压力表、进料管以及左右接管和筒体左右直边间的距离均为800MM，人孔接管与放空管间距离为1000MM,压力表与人孔接管间距离为1800MM。排污口接管和出料管布置在筒体下方，排污口接管在左封头与左支座之间，距左封头直边200MM处，出料管在右封头直边与右支座之间距右封头直边250MM处。进料管内伸长度为1650MM，排污管和出料管内伸长度为0，其余的接管内伸长度均为10MM,其中排污管和出料管外伸长度为150MM，人孔接管外伸长度为250MM，液面计外伸长度300MM,其余接管外伸长度均为200MM,具体布局见装配图。7校核计算（用SW6软件）钢制卧式容器计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算条件简图设计压力P213MPA设计温度T50筒体材料名称Q345R封头材料名称Q345R封头型式椭圆形筒体外直径DO2644MM筒体长度L9600MM筒体名义厚度N18MM支座垫板名义厚度RN10MM20筒体厚度附加量C23MM腐蚀裕量C12MM筒体焊接接头系数1封头名义厚度HN18MM封头厚度附加量CH23MM鞍座材料名称Q345鞍座宽度B300MM鞍座包角120支座形心至封头切线距离A720MM鞍座高度H250MM地震烈度低于七度内压圆筒校核计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB15032011计算条件筒体简图计算压力PC213MPA设计温度T5000C外径DO264400MM材料Q345R板材试验温度许用应力18500MPA设计温度许用应力T18500MPA试验温度下屈服点S32500MPA钢板负偏差C1030MM腐蚀裕量C2200MM焊接接头系数100厚度及重量计算计算厚度1513CTO2PDMM有效厚度ENC1C21570MM名义厚度N1800MM重量1119038KG压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT125P27000或由用户输入TMPA压力试验允许通过的应力水平TT090S29250MPA21试验压力下圆筒的应力T226002EODPMPA校核条件TT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力PW2210172EOTDMPA设计温度下计算应力T17829EC2MPAT18500MPA校核条件TT结论合格左封头计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB15032011计算条件椭圆封头简图计算压力PC213MPA设计温度T5000C外径DO270000MM曲面深度HO71500MM材料Q345R板材设计温度许用应力T18500MPA试验温度许用应力18500MPA钢板负偏差C1030MM腐蚀裕量C2200MM焊接接头系数100压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT125PC27000或由用户输入TMPA压力试验允许通过的应力TT090S29250MPA试验压力下封头的应力T21684250EEOKDPMPA22校核条件TT校核结果合格厚度及重量计算形状系数K094202O261NHD计算厚度H1453CTOC502PKMM有效厚度EHNC1C21570MM最小厚度MIN400MM名义厚度NH1800MM结论满足最小厚度要求重量114015KG压力计算最大允许工作压力PW230359EOT502KDMPA结论合格右封头计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB15032011计算条件椭圆封头简图计算压力PC213MPA设计温度T5000C外径DO270000MM曲面深度HO71500MM材料Q345R板材设计温度许用应力T18500MPA试验温度许用应力18500MPA钢板负偏差C1030MM腐蚀裕量C2200MM焊接接头系数100压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT125PC27000或由用户输入TMPA压力试验允许通过的应T090S29250MPA23力T试验压力下封头的应力T21684250EEOKDPMPA校核条件TT校核结果合格厚度及重量计算形状系数K094202O261NHD计算厚度H1453CTOC502PKMM有效厚度EHNC1C21570MM最小厚度MIN400MM名义厚度NH1800MM结论满足最小厚度要求重量114015KG压力计算最大允许工作压力PW230359EOT502KDMPA结论合格带集中载荷卧式容器（双鞍座）设计单位中航一集团航空动力控制系统研究所设计条件简图计算压力PC213MPA设计温度T50圆筒材料Q345R鞍座材料Q345圆筒材料常温下许用应力185MPA圆筒材料设计温度下许用应力T185MPA鞍座材料设计温度下的许用应力SA170MPA圆筒常温屈服点S325MPA操作时物料密度O5628KG/M3试验介质密度T1000KG/M3圆筒内直径DI2644MM圆筒名义厚度N18MM圆筒厚度附加量C23MM圆筒焊缝系数124封头名义厚度HN18MM封头厚度附加量CH23MM鞍座垫板名义厚度RN10MM两封头切线间距离L9680MM封头曲面高度HI715MM鞍座宽度B300MM鞍座包角120鞍座形心至封头切线距离A720MM试验压力PT27MPA鞍座垫板有效厚度RE10MM鞍座高度H250MM附属设备中心与I鞍座距离A0MM附属设备中心与II鞍座距离B8240MM腹板与筋板组合截面积ASA0MM2腹板与筋板组合截面断面系数ZR0MM3地震烈度7度地震力作用点尺寸H0MM圆筒平均半径RA1331MM物料充装系数O085一个鞍座上地脚螺栓个数2地脚螺栓公称直径14MM地脚螺栓根径11835MM鞍座轴线两侧的螺栓间距0MM地脚螺栓材料Q235A25支座反力计算（均布载荷引起）圆筒质量M1M1DINLNS114387封头质量M2M2108539附件质量（不含附属设备）M3500封头容积VNVN241949E09MM3容器容积VDI2L/42VH579871E10MM3操作M4V00277399KG容器内充液质量液压（或气压）试验M4VT579871KG隔热层质量M5M50KG操作时MMM12M2M3M4M5418493KG总质量压力试验MMM12M2M3M4M5720966KG操作时QQMG/L4HI/3386168N/MM均布载荷压力试验QQMG/L4HI/3665277N/MM操作时FFMG/2205313N均布载荷引起支座反力压力试验FFMG/2353706N附属设备引起径向载荷及外力矩计算L8240L10H250A0B8240RI1322N18D10结构尺寸S10H0E4120径向载荷附属设备圆筒及封头质量M1AM2A0KG附属设备内件、附件、保温M3AM5A0KG操作时M4A0KG充液质量压力试验M4A0KG附属设备质量操作时0KGAAAM5432126压力试验AAAMM543210KG操作时WMAG0N附属设备重力压力试验WMAG0NWMAXW,W0N27无地震载荷作用工况支座反力（集中载荷引起）操作WLBFI0NIWLAF0N重力W引起水压试验“IL0N“IL0N剪力、支座反力合成操作205313IOIF205313IOIF支座反力组合N水压试验“II353706“IOI353706支座处最大剪力AHLFVIOI324125701NAHLFVI324OI125701N均布、集中载荷引起力矩的组合均布载荷引起弯矩操作LAAHRQMIIAK123242110952E07NMM集中载荷作用点K处压力试验191145E07LIIAKQ22NMM操作110952E07NMMLHARAFMIIA34122支座处压力试验191145E07NMMLHARAFIIAT3412“228集中载荷引起的轴向弯矩操作WLBAMK0NMM径向力在K点引起的轴向弯矩压力试验L0NMM弯矩组合操作110952E07NMMKQK在集中载荷作用点K处压力试验191145E07NMMTM“筒体轴向应力计算筒体开孔内径D10MM,筒体内径DI2644MMSINDI/DI0,0,查图A3得K101K111操作0126979MPAEAEACRP21012筒体最高点压力试验PT0时，0218754MPAEAKTKTM210操作901606MPAEAEACRP212集中载荷作用点K处筒体最低点压力试验11423MPAEAKTEATK212筒体轴向弯矩的极值点处AHQFXIOI314120，如满足0X1A，则2124XFRMOIIMNMM否则，计算HQFXIOI324120，如满足0X2B，则224XAOIIM316423E08NMM否则，0。以Q、FIO、FIIO代入以上各式计算X1T4120MMTNMMX2T4120MMT545123E08NMM29当MM0时，不必计算1,2；当MMT0时，不必计算T1,T2。操作362312MPAEAMECRMP21最高点压力试验PR0时，623862MPAEATT21操作939107MPAEAMECRP22筒体轴向弯矩的极值点处最低点压力试验120691MPAEATETM22A720,RA/26655,包角120由表61得K10106611，K20192348操作914786MPAEAEACRP213在支座中心截面最高点压力试验205189MPAEATTTKM213,0116501EATETTRPP213,操作0660486MPAEAEACKR24在支座中心截面最低点压力试验113786EATTTMP214,0113312MPAEATETTRKP24,IERA09000111634，按圆筒材料，查GB150相应图表。设计温度下B141847MPA水压试验时B143908MPA141847MPATTAC,MIN应力校核许用应力143908MPAEL9030操作最大轴向拉应力T185合格最大轴向压应力TAC141847合格压力试验最大轴向拉应力09REL2925合格最大轴向压应力AC143908合格31切向剪应力计算由RA/2,A,查表62得；K3117069，K4，K012MX0I0IFF353706以下同ARA/2，筒体未被封头加强时153556MPA323IEAHLARARA/2,筒体被封头加强时筒体中MPAEAFK封头中MPAEAHR4筒体08T148许用剪应力封头椭圆封头HEICDKP2MPA蝶形封头，IMRMPA半球形封头，HEIC2MPAH125THMPA应力校核筒体148合格封头HH鞍座处圆筒周向应力系数5K,6由，A/RM查表63，K50760258K600164591圆筒有效宽度B2B156RAN1/2541463MM在横截面最低点处5FKE316326MPAK系数，当容器不焊在鞍座上时，K1；焊在鞍座上面时，K01当L/RA8时，26634EEFBMPA无不垫起板加或强垫作板用在鞍座边角处当L/RA8时，262614EMELFRKB493721MPA无加强圈筒体垫板应满足条件鞍座垫板厚度RN06N，且鞍座垫板包角1232横截面最低点周向应力25BFKKREMPA起加强作用鞍座边角处周向应力当L/RA8时，MPA234266REREFKBF33无加强圈筒体鞍座边角处周向应力当L/RA8时，MPA12466REMRELFRKB垫板起加强作用鞍座垫板边缘圆筒中的周向应力由12查表63得K6,L/RA8时2634EEFBMPAL/RA8时621ERNELRMPA应力校核|5|T185合格|6|125T23125合格|6|125T23125加强圈结构图参照图68，69选用E,D,加强圈个数N；组合截面总面积AOMM2,组合截面总掼性矩IOMM4有加强