课程设计--液氨储罐设计.docx

1、化工设备机械基础课程设计题目：液氨储罐设计指导老师：设计人:设计任务书课 题 ： 液氨储罐的机械设计 设 计 内 容 ：根据既定的工艺参数设计一台液氨储罐已 知 工 艺 参 数 ： 最高使用温度 T=40 罐体容积 V=42mm3此时氨的饱和蒸汽压 P=1. 55MPa具 体 的 内 容 包 括 ：1. 筒体材料选择2. 罐的结构及尺寸（内径、长度）形状（卧式、球形、立式），罐体厚度，封 头形状及厚度，支座的选择，人孔及接管，开孔补强，设备装配图（A2）下 达 时 间 ： 2011 年 11 月 10 日完 成 时 间 ： 2011 年 11 月 16 日前言本次课程设计是化工学院，化学工程与

2、工艺专业对化工设备机械基础这门课程进行 的。课设题目为液氨储罐的课程设计。液氨，又称为无水氨，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。NH3 气氨相对密度( 空气1) ：0. 59，分子量为 1704. 液氨的密度是 0. 562871Kg/L( 50) 。自燃点：65111 饱和蒸汽压：2. 033MPa 熔点( ) ：- 777 爆炸极限：1625 沸点( ) ：- 334 1水溶液 PH值：117比热 kJ ( kgK) ： 氨（液体）

3、4. 609氨（气体）2. 179 蒸汽与空气混合物爆炸极限 1625%( 最易引燃浓度 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, 难以点燃而危险性较低; 但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃 烧和爆炸, 如有油类或其它可燃性物质存在, 则危险性更高。液氨主要用于生产硝 酸 、尿 素 和其他化学肥料，还可用作医药和农药的原料。 在 国防工业中，用于制造火箭、导弹的推进剂。可用作有机化工产品的氨化原料，还

4、可用 作冷冻剂。液氨还可用用于纺织品的丝光整理。液氨通常采用钢瓶或槽 车 灌装。灌装用钢瓶或槽车应符合国家劳动局颁发的 “气 瓶安全监察规程”、“压力容器安全监察规程”等有关规定。本设计是针对化工设备机械基础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。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

5、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。本设计过程的内容包括容器的材质的选取、容器筒体的性质及厚度、封头的形状及 厚度、确定支座、人孔及接管、开孔补强的情况以及其他接管的设计与选取。此次设计 主要原理来自化工设计机械基础及过程装备机械设备设计、化工设计、化工 机械基础等参考书。1.设计方案61.1.设计依据及原则61.2.设计参数的确定62.各种参数计算82.1.确定罐体的形状及内径82.2.壁厚设计82.2.1.筒体壁厚设计82.2.

6、2.封头壁厚设计102.2.3.筒体与封头水压试验102.3.人孔设计112.3.1.人孔参数确定112.3.2.人孔补强设计112.4.接口管设计132.4.1.进料管132.4.2.出料管142.4.3.液位计接口管152.4.4.放空阀接口管152.4.5.安全阀接口管152.4.6.排污管152.5.鞍座负载设计152.5.1.罐体质量 m1 162.5.2.封头质量 m2 162.5.3.液氨质量 m3 162.5.4.附件质量 m4 163. 各种参数校核183. 1 筒体轴向应力校核183. 1. 1 筒体轴向弯矩计算183. 1. 2. 筒体轴向应力计算193. 2 筒体和封头

7、切向剪应力校核203. 2. 1 筒体切向应力203. 2. 2 封头切向剪应力203. 3 筒体周向应力校核203. 3. 1 周向应力计算203. 3. 2 周向应力校核213. 4 鞍座有效断面平均应力214. 设计汇总245. 结束语256. 参数对照表267. 参考文献268.附录261 .设计方案1 .1 .设 计 依 据 及 原 则本液氨贮罐属于中压容器，设计以“钢制压力容器”国家标准（GB150）为依据， 严格按照政府部门对压力容器安全监督的法规“压力容器安全技术监督教程”的规定进 行设计。以安全为前提，综合考虑质量保证的各个环节，尽可能做到经济合理，可靠的 密封性，足够的安全

8、寿命。设计的步骤如下：( 1) 根据设计中要用的各种参数进行计算及材料选择。( 2) 对容器的筒体、封头鞍座及其他附件进行参数计算。( 3) 对计算出来的数据进行校核。( 4) 根据以上容器参数的设计，画出总设备图。 1 .2 .设 计 参 数 的 确 定（1）设计温度：T= 40（2）设计压力: 本贮罐在最高使用温度 40下，氨的饱和蒸汽压为 1. 55MPa ( 绝对 压强) ，容器上装有安全阀，则取 1. 05 到 1. 10 倍的最高工作压力作为设计压力，这里取最高设计压力为 1. 10 倍。所以设计压力为 P= 1. 10（1. 55- 0. 10133）=1. 60MPa 。（3）

9、材料选择：由操作条件可知，该容器属于中压、常温范畴。. 由化工机械工 程手册（上卷）（余国琮第七篇第一章 P7- 5 表 7. 1- 1），考虑到机械性能、强度条件、 腐蚀情况等要求，筒体和封头的材料选用可以考虑 20R、16MnR 这两种钢种。如果纯粹 从技术角度看，建议选用 20R 类的低碳钢板， 16MnR 钢板的价格比 20R 贵，但在制造 费用方面，同等重量设备的计价， 16MnR 钢板为比较经济。所以在此选择 16MnR 钢板 作为制造筒体和封头材料。钢号为 16MnR 的钢板（适用温度范围- 40- 475，使用状态为热轧或正火，钢板标 准 为 GB6654 1996 ）。 接

10、管 材 料 选 用 钢 号 为 16MnR 的 接 管 （ 许 用 应 力 ： = t =163MPa ）。法兰材料为 16MnR，鞍座材料选用 16MnR。（4）钢板厚度负偏差：由化工设备机械基础P97 表 49 可知，钢板厚度在7. 5- 25mm时钢板负偏差 C1=0. 80mm。（5）腐蚀裕量: 腐蚀裕量有介质对材料的均匀腐蚀速率和容器的设计寿命决定。腐 蚀裕量 C2= a，其中 为腐蚀速率；a 容器的使用寿命。对于低合金钢的容器，其腐蚀 程度若属于轻度腐蚀，腐蚀速度 0. 05- 0. 13（mm/a ），腐蚀余量1. 0mm，（教材 P98 表 4- 11）故腐蚀余量取 C2=2.

11、 0mm.（6）焊接头系数：本次课程设计是液氨储罐的机械设计。氨属于中度毒性物质， 查化工设备机械基础（第六版. P56 表 2- 2）可知该设备为中压储存容器，即为第三类 压力容器。由于焊缝区是容器上强度比较薄弱的地方，要保证设备密封性能良好，故筒 体焊接结构采用双面焊的全焊透的对接接头，且全部无损探伤的，故取焊接头系数=1. 0。（7）许用应力：对于本设计是用钢板卷焊的筒体以内径作为公称直径 DN=D1=2800mm. 假设 16MnR 钢的厚度在 16- 36mm之间，设计温度下钢板的许用应力 t =163Mpa 。2. 各种参数计算2 .1 .确 定 罐 体 的 形 状 及 内 径（1

12、）此容器为液氨储存性容器，从受力方面分析来看，球形封头是最理想的结构形 式。但缺点是深度大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成 型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。平板封头因直径各厚度都较大，加工与 焊接方面都要遇到不少困难。从钢材耗用量来说：球形封头用材最少，比椭圆开封头节 约，平板封头用材最多。因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最 为合理。所以此容器选用罐身为圆筒形，两端均用标准椭圆形封头的卧式容器。（2）内径的确定根据化工设备机械基础中的表 8- 1 压力容器的公称直径，由于 V=42m3 液氨贮罐， 试选用 Di =2800mm, 设罐身的

13、长度为 L，则L （Di /2）（Di /2）+V2242 V2标准椭圆形封头的容积的计算：h0=40mm（封头直边高度）化工制图（郑晓梅 P95 附表 1 J B/T4737- 95）32V2 = /24Di + /4Di h0=3. 14242. 83+3. 1442. 820. 04=3. 12 m3将上式带入可求得罐身长度 L L=5. 81m故取 L=5. 81m. 由 L/Di =2. 075 符合 L/Di =2- 9 所以次容器的罐身的长度 L=5810mm，公称直径 Di =2800mm2 .2 .壁 厚 设 计2.2.1. 筒体壁厚设计16MnR 的密度为 7. 85t /

14、m3，熔点为 1430，许用应力t 列于下表：表 3. 116MnR 许用应力在下列温度（）下的许用应力/ Mpa钢号板厚/2010015020025030061617017017017015614416MnR1636163163163159147134366015715715715013812560100153153150141128116在 GB- 150- 1998钢制压力容器中规定，将计算厚度与腐蚀裕量作为设计厚度，即：dpcDNCc2 tp2式中 d设计厚度（mm）； C2腐蚀裕量（mm）； Pc圆筒的设计压力（MPa ）； DN圆筒的公称直径（mm）； 焊接接头系数； t 钢板在设

15、计温度下的许用应力（MPa ）。于是 dpcDNc2 tpC 2 =1. 602800/（21631. 0- 1. 60）+2. 0=15. 81mm.将设计厚度加上钢板负偏差后向上圆整到钢板的标准规格的厚度，及圆筒的名义厚nd1度：C= 15. 81+0. 8+=17mm即Cnd1=21. 64+0. 8+。圆整后取 n=24mm后的 16MnR 钢板制作筒体。有效厚度en12CC则CC2en1=17. 0- 0. 8- 2. 0=14. 2mm。2.2.2. 封头壁厚设计 由于椭圆封头厚度的计算公式和筒体厚度的计算公式几乎相同，说明筒体采用标准椭圆封头，其封头厚度近似等于筒体厚度，这样筒体

16、和封头可采用相同厚度的钢板制作。 因为 Di /2hf =2 时，定义为标准椭圆封头，所以封头的形状系数 K=1. 0。p D N KC封头的设计厚度为： cdt2c2 0 . 5 p即p c DN KdtC =1. 602800/（21631. 0- 0. 51. 60）+2. 0=15. 75mm。2 0 .5 p c2考 虑 钢 板 厚 度 负 偏 差 及 冲 压 减 薄 量 ， 需 圆 整 ， 封 头 的 名 义 厚 度 由 公 式 可 得Cnd1=15. 75+0. 8+，圆整后取 n=17mm厚的 16MnR 钢板作封头。CC椭圆封头标记为：椭圆封头 DN28001716MnR J

17、 B/T4737e封头的有效厚度由公式（2. 3）得n12=17- 0. 8- 2. 0=14. 2mm。标准椭圆封头的直边高度与封头公称直径有关。查表（化工制图 郑晓梅，P95， 附录 化工设备零件标准摘录） 得当封头的公称直径 DN=2800mm 时， 封头直边高度 h0=40mm。2.2.3. 筒体与封头水压试验由化工设备机械基础（第六版 P100）查得内压容器液压试验时应力校核公式为pt ( DNt2 ee )0 .9s式中 pt 试验压力（MPa ）； e有效厚度（mm）； s 圆筒材料在试验温度下的 屈服点（MPa ）；Di 圆筒的内直径； t 圆筒壁在试验压力下的计算应力（MPa

18、 ）；圆筒的焊接接头系数。其中 pt =1. 25p=1. 251. 60=2. 00MPa e =14. 2mm s =325MPa于 是tpt ( Die ) = 2.00 （280014.20）=198. 18MPa 0.9=0. 9 325 2 e214.20s1. 0=292. 5MPa .水压试验满足强度要求。2 .3 .人 孔 设 计2.3.1. 人孔参数确定 为了检查设备使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷，应开设检查孔，此设备应至少开设一个人孔，人孔的形状有圆形和椭圆两种，当设备内径 Di 1000mm 时， 压力容器上的开孔最好是圆形的。椭圆形人孔的短轴与受压容器的轴线

19、平行。圆形人孔 的直径一般为 450mm，受压容器的压力不高或有特殊需要时，直径可以大一些。圆形人 孔的直径有 DN400、DN450、DN500 和 DN600 共 4 种。本设计根据储罐在常温工作压力为 1. 60MPa 的条件下工作，人孔标准应按公称压力为 1. 60MPa 的等级选取。受压设备的人 孔盖较重，一般均选用吊盖式人孔或回转盖式人孔。吊盖式人孔使用方便，垫片压紧较 好，回转盖式人孔结构简单，转动时所占空间平面较小，如布置在水平位置时，开启时 较费力。故选水平吊盖带颈平焊法兰人孔，该人孔结构中有吊钩和销轴，检修时只须松 开螺栓将盖板绕销轴旋转一个角度，由吊钩吊住，不必将盖板取下

20、。人孔直径选择 DN450.该人孔标记为：HG215231995 人孔 RF（AG）4501. 6其中 RF 指凸面封闭，指材料为 20R，AG是指用普通石棉橡胶板垫片，4501. 6 是指公称直径为 450mm、公称压力为 1. 60MPa 。2.3.2. 人孔补强设计 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

21、，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 16MnR。1、开孔补强的计算由于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。本设计所选用 的人孔筒节内径 d=450mm，壁厚 m=10mm。故补强圈尺寸如下：查表 （化工设备机械基础 董大勤 P302 表 11- 2）得人孔的筒体尺寸480 10，由标准查的补强圈内公式 D1=484mm，外径 D2=760mm。开孔补强的有关计算参数如下1、不计焊缝系数的筒体计算壁厚i,tP c D ( 2p )1 . 62 8 0 0 /( 21 6

22、 31 . 6 )1 3 . 8 1 mm2、开孔所需补强的面积 A：开孔直径：d=di +2C=450+2（0. 8+2）=455. 6mm 补强的面积：A=d =455. 613. 81=6291. 836mm3、有效地宽度 B： B=2d=2455. 6=911. 2mmB=d+2 n+ m=455. 6+217+210=509. 6mm取最大值 B=911. 2mm 4、有效高度 h：( dm)4 5 5 . 6 1 0( 4 5 5 . 6 1 0 )外侧高度 h1= 两者取较小值 h1=67. 49mm6 7 . 4 9 mm或 h1=接管实际外伸高度=250mm( dm)内侧高度

23、 h2= 两者取较小值 h2=0mm 5、筒体多余面积 A16 7 . 4 9 m m或h2=接管实际内伸高度=0mm筒体有效厚度： e = n- C=17- 2. 8=14. 2mm 选择与筒体相同的材料（16MnR）进行补偿，故 f r =1，所以 A1=（B- d）（ e- ）- 2 m（ e- ）（1- f r ）=（911. 2- 455. 6）（14. 2- 13. 81）- 0=177. 68mm26、接管多余金属的截面积 A2：t接管计算厚度 t =Pc d/（2- Pc）=1. 6455. 6/（21631- 1. 6）= 2. 2521mtrA =2h ( - C- ) f

24、 +0=267. 49（10- 2. 8- 2. 25）=668. 42mm27、补强区内焊缝截面积 A33A =20. 51010=100mm28、有效补强面积 Aee123A =A +A +A =177. 68+668. 42+100=946. 10mm2e比较得AAb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540 Mpa ；补强圈n厚度应小于或等于壳体壁厚的 1. 5 倍；壳体名义厚度38 ；设计压力4Mpa ；设计温度3 5 0 。可知本设计满足要求，则采用补强圈补强。 所需补强圈的面积为：AAA5345 .73 24e补强圈的结构及尺寸：为检验焊缝的紧密型，补强圈上钻

25、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0T 型接头， 补强圈坡口取 B 型， 标准 HG 21506- 92 得补强圈外径 D760 mm, 内径Ddi03 5 则取 484 。计算补强圈厚度：A4cBDi5345 .73 /27619 .37 考虑到钢板负偏差并圆整，补强材料与壳体材料相同，制造时为便于备材，且查 标准补强圈厚度取 22 ，计算的补强圈厚度也满足补强圈补强的条件。查化工设备机械基础（董大勤P327 表 12- 1）得对应补强圈质量

26、为 46. 5Kg.2 .4 .接 口 管 设 计2.4.1. 进料管材料：容器接管一般应采用无缝钢管，所以液体进料口接管材料选择无缝钢管， 采用无缝钢管标准 GB8163- 87。材料为 16MnR。结构：接管伸进设备内切成 45 度，可避免物料沿设备内壁流动，减少物料对壁的 磨损与腐蚀。接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考虑上述要求外，还需考虑焊接方法、焊接参 数、加工条件、施焊位置等制造上的因素及运输、安装中的刚性要求。一般情况下，管 壁厚不宜小于壳体壁厚的一半，否则，应采用厚壁管或整体锻件，以保证接管与壳体相 焊部分厚度的匹配。不需另行补强的条件：当壳体上的开孔满足下述全部要求时，可不另行

27、补强。设计压力小于或等于 2. 5Mpa 。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。 表 4. 2接管最小壁厚要求接管公称直径5776/mm6589最小壁厚/mm5. 06. 0由化工原理上册（夏青，陈常贵主编）P357 附录 23 可知，采用 76mm5mm 无缝钢管。管的一端切成 45，伸入贮罐内少许，管长 400mm。根据化工设备机械基 础第六版 P343 附表 15- 4 查得配用具有突面密封的带颈平焊管法兰，法兰标记： HG20595- 97 法兰 SO651. 6RF 16MnR。因为壳体名义壁厚 n=17mm1

28、2mm, 接管公称直径 小于 80mm, 故不用补强。2.4.2. 出料管采用可拆的压出管 45mm3. 5mm，伸入到罐内离罐底约 100mm，将它用法兰套连接 在接口管 57mm3. 5mm内，罐体的接口管法兰采用 HG20595- 97 法兰 SO501. 6RF 16MnR。 该法兰与 57mm3. 5mm的接口管（管壁加厚，具有补强作用）相配并焊接在一起，另 一法兰盖与该法兰用螺栓紧固，法兰盖上穿过 45mm3. 5mm的压出管，两者焊牢。其 连接尺寸和厚度与 HG20595- 97 法兰 SO501. 6RF 16MnR 相同，但其内径为 45mm。液氨 压出管的端部法兰 HG20

29、595- 97 法兰 SO401. 6RF 16MnR。这些小管都不补强。压出管伸入贮罐 2. 6m。2.4.3. 液位计接口管液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型大体上可以分为四类：有玻璃板 液面计，玻璃管液面计，浮子液面计和浮标液面计。在中低压容器中常用前两种。玻璃 板液面计有透光式和反射式两种结构，其适用温度在 0- 200。玻璃管液面计适用于工作压力小于 1. 6MPa ，介质温度在 0- 200情况下。玻璃板液面计和玻璃管液面计均适用于物料没有结晶等堵塞固体的场合。板式 5 液面计承压能力强但比较笨重，成本较高。 液氨为较干净的物料，易透光，不会出现严重堵塞现象，所以在此选用

30、玻璃管液面计。选用玻璃管液面计，记作 AG1. 6- I - 1200P，L=1200mm两支。与液面计相配的接口管 尺寸为 18mm3mm，管法兰为 HG20595- 97 法兰 SO151. 6RF 16MnR。2.4.4. 放空阀接口管采用 32mm3. 5mm无缝钢管，法兰为 HG20595- 97 法兰 SO251. 6RF 16MnR。2.4.5. 安全阀接口管采用 32mm2. 5mm无缝钢管，法兰为 HG20595- 97 法兰 SO251. 6 RF 16MnR（尺 寸有安全阀泄露放量决定）。2.4.6 排污管储罐右端最底部安设排污管一个，管子规格为 76mm5mm，管端焊有

31、一与截止阀 J 41W16 相配的管法兰 HG20595- 97 法兰 SO651. 6RF 16MnR。排污管一罐体连接处焊 有一厚度为 10mm的补强圈。2.4.7 压力表接口压力表接口管尺寸的最大工作压力决定，因此选用 57 3.5mm 无缝钢管，管法兰采用 HG 5010- 58 Pg16Dg65。各接外管外伸高度都是 150mm。2 .5 .鞍 座 负 载 设 计首先粗略计算鞍座负荷储罐总质量：m=m1+ m2+ m3+ m4 式中 m1罐体质量（kg）；m2封头质量（kg）； m3液氨质量（kg）；m4附件质量（kg）。2.5.1 . 罐体质量 m1由公称直径 Di =2800mm

32、，壁厚 n=17mm条件下根据化工设备机械基础（董大勤 P195） 表 8- 24 续表得筒节钢板质量 q1=1181kg/m, 故m1= q1L0 于是 m1= q1L0= 11815. 81=6861. 61kg2.5.2 . 封头质量 m22D3由封头公称直径 DN=2800mm, 壁厚 n=17mm, h0=40mm条件下，根据化工设备机 械基础（董大勤主编 P198）的公式G8 . 5 1( D ip )2 4 .（7） h1 0 Kgip0p= 8. 51（2. 8+0. 017）2+24. 7（2. 8+0. 017）0. 04 0. 017103 求得G =1195. 3Kg封

33、头质量 m2=2G=21195. 3=2390. 6Kg2.5.3 . 液氨质量 m3式中 V主管容积（m3）； 水的密度（kg/ m3）。m3=Vd0其中，当 DN=2800mm, 壁厚 =17mm, h =40mm条件下，罐体的容积为 42m3 液氨在 0时的密度为 64kg/m3, 小于水的密度，故充液氨质量按水考虑。即 =1000kg/m3。所以 m3=V =421000=42000kg2.5.4 . 附件质量 m4人孔约重 200kg, 其他管的总和按 300kg 计，故 m4=200+300=500kg 设备的总质量 m=m1+m2+m3+m4=6861. 61+2390. 6+4

34、2000+500=51752. 21kg各鞍座的支座反力为 F=mg/2=51752. 219. 81/2=253. 84KN, . 根据化工设备机械基 础（第六版, P354 附表 16- 1）查得由于筒体的公称直径 DN=2800mm，所以可以选轻型（ A 型） 120 包角带垫板鞍座，鞍座高度 250mm, 底板长度 l 1=2040mm, 螺栓连接尺寸2l 2=1800mm, 鞍座宽度为 b=300mm, 底板厚度 1=12mm, 腹板厚10mm，筋板厚度 3=8mm,44筋板长度 l 3=320mm, 垫板宽 b =500mm，垫板厚8mm。鞍座标记为：J B/T471292 鞍座

35、A2800F J B/T471292 鞍座 A2800S由化工设备机械基础第六版 P175 知：当同体的 L/D较大，或在鞍座所 在平面内有加强圈是，取 A0. 2L 时；当筒体的 L/D较大，且在鞍座所在平面内 无加强圈时，取 AD0/4, 且 A不宜大于 0. 2A；A 最大不得大于 0. 25L。因为 0. 2L0. 5R, 取鞍座位置 A=0. 5R=0. 51400=700mm3.各种参数校核3 .1 筒 体 轴 向 应 力 校 核3.1.1 筒体轴向弯矩计算筒体中间处截面的弯矩222 Rh1F LM mi2L4 Ai144 hL13 L式中 F鞍座反力（N）； Rm椭圆封头外直径（

36、mm）； L两封头切线之间的距离（mm）； A鞍座位置（mm）；hi 封头曲面深度（mm）；D N228002 17其中 Rm =n =1417 mm22L0L02h58102 405890 mm所以222 Rh1F LM mi2L4 Ai144 hL13 L1417 212700 22= 253840 5890 58904700=17.32107 KN414700589035890支座处截面上的弯矩AR 2h 21 miM 2FA 1 L2 AL4h1 i3L所以AR 2h 27001417 2700 21 mi14hMFA 1 L2 AL=2538407001 589027005890=2

37、1 i3L47001358901.43 107 KN3. 1. 2. 筒体轴向应力计算查表得 K1=K2=1. 0。因为|M1|M2|，且 ARm/2=708. 5mm，故最大轴向应力出席在跨 中面，校核跨中面应力。（1）由弯矩引起的轴向应力及介质压力引起的轴向应力 圆筒中间截面上最高点处：M 112Pc Rm1 . 6=1 4 1 71 7 . 3 2 1 0727 7 . 9 0 MPa73 .14 Rm e2 e2 1 4 . 23 . 1 41 4 1 71 4 . 2最低点处：M 1Pc Rm1 . 6=1 4 1 71 7 . 3 2 1 08 1 . 7 7 MPamee13 .

38、14 R 222 1 4 . 23 . 1 41 4 1 71 4 . 22鞍座截面处最高点处：Pc RmM 21.6 1417 1.43 10780.00 MPa32 eK1 Rm e2 14.23.141.01417 214.22最低点处：Pc RmM 21.6 1417 1.43 10779.67 MPa42 eK1 Rm e2 14.23.141.01417 214.222（3）轴向应力组合与校核 许用轴向拉压应力t =163MPa ，t 合格。轴向许用应力0.094A=eRi0.094于是 A=Rme = 0.094 14.2 =0. 0009420MPa14171a c根据 A 值

39、查外压容器设计的材料温度线图，得 B=145MPa 化工设备机械基础（第a c六版 P136 图 5- 9），取许用压缩应力=B=145MPa ，合格。3 .2 筒 体 和 封 头 切 向 剪 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。3.2.1 筒体切向应力KF3Rm e由化工机械工程手册（上卷）P11100 表 11. 412 查得 K3=0. 880，K4=0. 401。 于是K F0.880253840 3=R141714.2=11. 10MPam e3.2.2 封头切向剪应力.KF4hRm eK F0.401 253840h于是 4=R141714.2=

40、5. 06MPam et1. 25=1. 25tKPD2t N =1.25hh e1631 1.62280014.2=142. 13MPahth1 . 2 5合格由化工机械工程手册 P11- 100 （11. 4- 88）知3 .3 筒 体 周 向 应 力 校 核3.3.1 周向应力计算（1）在鞍座处横截面最低点处5kK Fb5e 2式中 b2筒体有效宽度。由化工机械工程手册（上卷）P11101 表 11. 413 查得 K5=0. 7603，K6=0. 0132。 式中 k=0. 1 考虑容器焊在鞍座上Rm ebb21.56Rm e1417 14.2式中 b支座轴向宽度。2于是 bb1.56=3001.56=521. 286mmkK F0.10.7603253840故 5=5b14.2521.2=- 2. 61MPae 2（2）鞍座边角处轴向应力因 L/Rm=7290/1417=5. 148，故F3K F2538403 0.0132253840 6=- 33. 50MPa