鍋爐與壓力容器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　夾套罐設(shè)計(jì)</b></p><p>　　段文月 5405102班</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　緒論1</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)說明2</b></p&g

2、t;<p>　　1.1 壓力容器簡(jiǎn)介2</p><p>　　1.2 設(shè)備簡(jiǎn)介2</p><p>　　1.3 工作原理2</p><p>　　1.4 設(shè)備開孔情況2</p><p>　　2 設(shè)計(jì)參數(shù)選擇3</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)壓力選擇3</p><p>　　2

3、.2 設(shè)計(jì)溫度選擇3</p><p>　　2.3 焊縫系數(shù)選擇3</p><p>　　2.4 材料的選擇及許用應(yīng)力確定3</p><p>　　2.5 厚度附加量確定3</p><p>　　3 幾何參數(shù)的確定5</p><p>　　3.1 罐體封頭各參數(shù)5</p><p>　　3.2

4、罐體的高度及體積5</p><p>　　3.3 夾套高度計(jì)算5</p><p>　　3.4 傳熱面積計(jì)算6</p><p>　　3.5 攪拌口法蘭尺寸確定6</p><p>　　3.6 視孔尺寸確定6</p><p>　　3.7 其他法蘭、接管尺寸確定7</p><p>　　3.7.

5、1 溫度表口7</p><p>　　3.7.2 壓力表口7</p><p>　　3.7.3 蒸汽入口7</p><p>　　3.7.4 冷凝水出口7</p><p>　　3.7.5 進(jìn)料口和出料口7</p><p>　　3.7.6 安全閥口7</p><p>　　4 罐體強(qiáng)度設(shè)計(jì)9

6、</p><p>　　4.1 罐體封頭壁厚設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.1.1 按內(nèi)壓罐體封頭壁厚設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.1.2 按外壓罐體封頭壁厚設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.2 罐體筒體壁厚設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.2.1 按內(nèi)壓罐體筒體壁厚設(shè)計(jì)10</p><p&

7、gt;　　4.2.2 按外壓罐體筒體壁厚設(shè)計(jì)10</p><p>　　5 夾套強(qiáng)度設(shè)計(jì)12</p><p>　　5.1 封頭壁厚設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)尺寸12</p><p>　　5.2 夾套筒體壁厚設(shè)計(jì)12</p><p>　　6 罐體與夾套連接處的剪切應(yīng)力校核14</p><p>　　6.1 罐體質(zhì)量計(jì)算14<

8、;/p><p>　　6.2 罐體內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量計(jì)算14</p><p>　　6.3 罐體上法蘭質(zhì)量計(jì)算14</p><p>　　6.4 總負(fù)荷計(jì)算14</p><p>　　6.5 焊縫連接處環(huán)形面積計(jì)算14</p><p>　　6.6 焊縫連接處剪切應(yīng)力校核14</p><p>　　7 開孔補(bǔ)

9、強(qiáng)設(shè)計(jì)16</p><p>　　7.1 攪拌器連接口補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算16</p><p>　　7.2 蒸汽口補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算18</p><p>　　7.3 進(jìn)出料口補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算19</p><p>　　7.4 冷凝水出口補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算19</p><p>　　8 水壓實(shí)驗(yàn)壓力確定21</p><p>　　8

10、.1 罐體水壓實(shí)驗(yàn)壓力計(jì)算21</p><p>　　8.2 罐體筒體在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核21</p><p>　　8.3 罐體封頭在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核22</p><p>　　8.4 夾套水壓實(shí)驗(yàn)壓力計(jì)算22</p><p>　　8.5 夾套筒體在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核22</p><p>　　8.6

11、 夾套封頭在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核22</p><p>　　8.7 罐體筒體在水壓實(shí)驗(yàn)外壓力下穩(wěn)定性校核23</p><p>　　8.8 罐體封頭在水壓實(shí)驗(yàn)外壓力下穩(wěn)定性校核23</p><p>　　9 支座的選取25</p><p>　　9.1 夾套的總質(zhì)量25</p><p>　　9.2 容器總重量計(jì)算

12、25</p><p>　　9.3 支座選取25</p><p><b>　　10 總結(jié)26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　隨著社會(huì)的穩(wěn)定進(jìn)步，我國(guó)科技水平也在

13、突飛猛進(jìn)的提高。夾套罐作為節(jié)約能源的有效途徑，其設(shè)計(jì)與安全性研究也日趨完善。</p><p>　　夾套罐罐體盛裝酒精溶液，罐體上部安裝有攪拌裝置，使酒精溶液在加熱過程中得到均勻攪拌。在內(nèi)置容器上設(shè)置有進(jìn)料口、出料口、攪拌器口、壓力表口、安全閥口、觀察口等工藝接口。</p><p>　　在夾套上設(shè)置兩個(gè)蒸汽入口，夾套的下部設(shè)有一個(gè)冷凝水出口。蒸汽進(jìn)入夾套后，對(duì)罐體內(nèi)的酒精溶液進(jìn)行加熱，蒸汽冷

14、凝成水后從冷凝水出口流出。</p><p>　　在設(shè)計(jì)初步完全后要進(jìn)行水壓試驗(yàn)等試驗(yàn)保證容器安全。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)說明</b></p><p><b>　　壓力容器簡(jiǎn)介</b></p><p>　　壓力容器泛指承受介質(zhì)壓力的密閉容器。</p><p><

15、;b>　　設(shè)備簡(jiǎn)介</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)中的壓力容器是高效酒精回收裝置中的夾套罐。夾套罐由內(nèi)外兩個(gè)容器套在一起構(gòu)成，內(nèi)置容器是由豎直圓筒和上下兩個(gè)橢球封頭組成的罐體；在罐體的外面有一個(gè)比罐體稍大的夾套容器，夾套下部是一個(gè)橢球封頭，上部在適當(dāng)高度采用圓弧過度結(jié)構(gòu)與罐體連接。在罐體和夾套之間形成一個(gè)50mm左右的間隔。</p><p><b>　

16、　工作原理</b></p><p>　　罐體盛裝酒精溶液，罐體上部安裝有攪拌裝置，使酒精溶液在加熱過程中得到均勻攪拌。在內(nèi)置容器上設(shè)置有進(jìn)料口、出料口、攪拌器口、壓力表口、安全閥口、觀察口等工藝接口。</p><p>　　在夾套上設(shè)置兩個(gè)蒸汽入口，夾套的下部設(shè)有一個(gè)冷凝水出口。蒸汽進(jìn)入夾套后，對(duì)罐體內(nèi)的酒精溶液進(jìn)行加熱，蒸汽冷凝成水后從冷凝水出口流出。</p>&

17、lt;p><b>　　設(shè)備開孔情況</b></p><p>　　壓力容器設(shè)備上共開有11個(gè)孔，連接有不同的接管。a孔位于內(nèi)置容器上封頭的中心，用于連接攪拌器；b、e孔為安全閥孔，同樣位于內(nèi)置容器上封頭上； c、d同樣位于內(nèi)置容器上封頭上， c孔用于設(shè)置溫度表，d孔用于設(shè)置壓力表；f孔和g孔位于夾套筒提上，是水蒸汽的入口；h孔位于罐體上，用于設(shè)置窺鏡；j孔位于夾套封頭上，為冷凝口出口；k

18、孔位于罐體的下封頭，作為出料口。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)參數(shù)選擇</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)壓力選擇</b></p><p>　　設(shè)計(jì)壓力是指設(shè)定的容器頂部允許達(dá)到的最高表壓力，它與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為容器的設(shè)計(jì)載荷條件，其值不得低于操作壓力。</p><p>　　工作壓力

19、是容器頂部在正常工作過程中可能達(dá)到的最高表壓力。</p><p>　　設(shè)計(jì)壓力的習(xí)慣取法：當(dāng)容器上裝有安全閥時(shí)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)大于或等于安全閥的開啟壓力，而取開啟壓力大于或等于1.05~1.1倍的工作壓力亦成立。</p><p>　　根據(jù)所列出的罐體和夾套內(nèi)的操作壓力分別是0.9Mpa和1.0Mpa,設(shè)計(jì)壓力按照1.1倍的操作壓力選取，所以罐體和夾套的設(shè)計(jì)壓力Pc分別為0.99Mpa和1.1M

20、pa。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)溫度選擇</b></p><p>　　設(shè)計(jì)溫度是指容器在正常工作中，在相應(yīng)設(shè)計(jì)壓力下，金屬可能達(dá)到的最高或最低溫度。罐內(nèi)的操作溫度是100℃，夾套內(nèi)是飽和蒸汽溫度，查常用鋼板許用應(yīng)力表可得，1.1Mpa下飽和水蒸汽的溫度是183.2℃,圓整為200℃，因此罐內(nèi)的設(shè)計(jì)溫度取100℃，夾套內(nèi)的設(shè)計(jì)溫度取200℃。</p>

21、<p><b>　　焊縫系數(shù)選擇</b></p><p>　　接頭形式采用雙面焊，無損檢測(cè)情況為100%全部無損檢測(cè)，材料為鋼。因此確定焊縫系數(shù)為1.0。</p><p>　　材料的選擇及許用應(yīng)力確定</p><p>　　選擇低合金鋼鋼板，鋼號(hào)為16MnR，厚度假設(shè)為6~16mm,此時(shí)在200℃以下許用應(yīng)力為170Mpa。<

22、/p><p><b>　　厚度附加量確定</b></p><p>　　C= (2-1)</p><p>　　式中 C—厚度附加量（mm）</p><p>　　—鋼板負(fù)偏差（mm）</p><p><b>　　—腐蝕裕度（mm）</

23、b></p><p>　　—制造減薄量（mm）</p><p>　　根據(jù)《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》第十一章壓力容器的設(shè)計(jì)參數(shù)中的表述，鋼質(zhì)壓力容器，鋼板厚度在8~25mm之間時(shí)，=0.8mm。根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性和容器的使用壽命來確定腐蝕裕度，當(dāng)介質(zhì)為壓縮空氣，水蒸氣或水時(shí)，對(duì)碳鋼一般≧1mm，這里制造減薄量的值不用考慮。取=1mm。</p><p><

24、b>　　幾何參數(shù)的確定</b></p><p><b>　　罐體封頭各參數(shù)</b></p><p>　　罐體封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，根據(jù)公稱直徑DN=700 mm，查橢圓形封頭的曲面高度與直邊高度，內(nèi)表面積與容積表可得曲面高度hi=175mm，直邊高度h2=40mm，內(nèi)表面積Fi=0.617m2,容積V=0.06m3。</p><

25、p><b>　　罐體的高度及體積</b></p><p>　　筒體的高度取公稱直徑的2倍，即1400mm，筒體的體積為0.539m3。</p><p>　　罐體的高度包括筒體的高度和兩個(gè)直邊高度與兩個(gè)曲面高度之和，算出罐體的高度為1830mm。</p><p>　　罐體的體積包括筒體的體積加上兩個(gè)封頭的體積和，算出罐體的體積為0.659

26、m3。</p><p><b>　　夾套高度計(jì)算</b></p><p>　　夾套的高度計(jì)算按罐體酒精填充系數(shù)0.8計(jì)算。夾套的高度應(yīng)該與筒體相差20mm，夾套筒體高度的計(jì)算按照公式：</p><p><b>　　（3-1）</b></p><p>　　式中 —夾套筒體高度（mm）；</p&

27、gt;<p>　　—罐體封頭體積（）；</p><p><b>　　—罐體體積（）；</b></p><p>　　—罐體的公稱直徑（mm）；</p><p>　　其中V=0.659，=0.06，=800 mm，帶入公式3-1后通過計(jì)算得到 ＝729.94mm。</p><p><b>　　傳熱面積

28、計(jì)算</b></p><p>　　傳熱面積是封頭內(nèi)表面積與罐體的可接觸部分表面積的和。</p><p>　　傳熱面積計(jì)算按照公式：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 —傳熱面積（㎡）； </p><p>　　—罐體封頭內(nèi)表面積（㎡）；</

29、p><p>　　—夾套筒體高度（mm）；</p><p>　　—罐體公稱直徑（mm）；</p><p>　　式中的=0.617m2，＝700mm，=729.94mm，代入傳熱面積計(jì)算得1.6㎡。</p><p><b>　　攪拌口法蘭尺寸確定</b></p><p>　　攪拌器選直葉型式，攪拌器直徑的

30、選擇根據(jù)公式：</p><p>　　DJ=(0.25～0.75)DN （3-3）</p><p>　　式中 DJ—攪拌器直徑（mm）；</p><p>　　DN—罐體公稱直徑（mm）；</p><p>　　式中DN=700 mm，因此可以選擇攪拌口內(nèi)徑為250 mm，其中=0.99Mpa，根據(jù)以上數(shù)

31、據(jù)取PN=1.0Mpa，由法蘭標(biāo)準(zhǔn)得到攪拌口各數(shù)據(jù)為法蘭外徑D=395mm，法蘭厚度C=24mm，法蘭內(nèi)徑B=276mm，法蘭理論重量為10.7kg。管子外徑A=273 mm，螺栓孔中心圓直徑K=350mm，螺栓孔直徑L=22mm，螺栓螺柱數(shù)量n=12。</p><p><b>　　視孔尺寸確定</b></p><p>　　視鏡的口徑大小需要小于蒸汽口徑，因此選擇視孔

32、口徑100mm。</p><p>　　視鏡選擇帶頸視鏡，型號(hào)為HGJ502-86-8,具體參數(shù)如下，公稱直徑為100mm，D=200mm，D1=165mm，b1=28mm，b2=28mm，Dh×S=108×4，h=80，螺栓數(shù)量為8，螺栓直徑為16mm。</p><p>　　其他法蘭、接管尺寸確定</p><p><b>　　溫度表口&

33、lt;/b></p><p>　　選擇PN=1.0MPa平焊法蘭，公稱直徑DN取10mm，管子外徑A=14mm，法蘭外徑D=90mm，法蘭厚度C=12 mm，法蘭內(nèi)徑B=15mm，法蘭理論重量為0.36kg。螺栓孔中心圓直徑K=60mm，螺栓孔直徑L=14mm，螺栓螺柱數(shù)量n=4。 </p><p><b>　　壓力表口</b></p><p

34、>　　壓力表口開成一個(gè)M20×1.5的螺紋口，選無縫鋼管外徑為22 mm，理論質(zhì)量M=0.141 Kg, 無縫鋼管管厚為3mm。壓力表直接接在接管上。</p><p><b>　　蒸汽入口</b></p><p>　　罐體的公稱直徑DN=700mm，查波節(jié)管管殼式換熱器手冊(cè)得DN=200mm。查平焊法蘭表得蒸汽口管口外徑為219mm，法蘭外徑D=320

35、mm，螺栓孔中心圓直徑K=295mm，螺栓孔直徑L=22mm，螺栓螺柱數(shù)量n=8，法蘭厚度C=22 mm，法蘭內(nèi)徑B=222mm，法蘭理論重量為6.85Kg。</p><p><b>　　冷凝水出口</b></p><p>　　罐體的公稱直徑DN=700 mm。查波接管管殼式換熱器手冊(cè)得K=200mm。查PN=1.0Mpa平焊法蘭標(biāo)準(zhǔn)，冷凝口管口外徑為108 mm，法

36、蘭外徑D=210mm，螺栓孔中心圓直徑K=170mm，螺栓孔直徑L=18mm，螺栓螺柱數(shù)量n=4，法蘭厚度C=18mm，法蘭內(nèi)徑B=110mm，法蘭理論重量為3.41Kg。 </p><p><b>　　進(jìn)料口和出料口</b></p><p>　　通常進(jìn)料口和出料口的內(nèi)徑取DN/10左右，選取尺寸為65mm，查表取管口外徑為76 mm，法蘭外徑D=160mm，螺栓孔中

37、心圓直徑K=130mm，螺栓孔直徑L=14mm，螺栓螺柱數(shù)量n=4，法蘭厚度C=16 mm，法蘭內(nèi)徑B=78mm，法蘭理論重量為1.85Kg。</p><p><b>　　安全閥口</b></p><p>　　安全閥裝于罐體的封頭上，排放介質(zhì)為飽和水蒸汽。選擇A48Y-16c/25/40型全啟式安全閥，重量為15.5kg。法蘭的管口外徑為45mm，法蘭外徑D=150m

38、m，螺栓孔中心圓直徑K=110mm，螺栓孔直徑L=18mm，螺栓螺柱數(shù)量n=4，法蘭厚度C=18mm，法蘭內(nèi)徑B=46 mm，理論重量為1.71Kg。</p><p><b>　　罐體強(qiáng)度設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　罐體封頭壁厚設(shè)計(jì)</b></p><p>　　按內(nèi)壓罐體封頭壁厚設(shè)計(jì)</p>&

39、lt;p>　　內(nèi)壓罐體封頭計(jì)算壁厚公式：</p><p><b>　　(4-1)</b></p><p>　　式中 —計(jì)算壁厚（mm）；</p><p><b>　　—系數(shù)，取1；</b></p><p>　　—罐體設(shè)計(jì)壓力（Mpa）；</p><p>　　—封頭內(nèi)徑

40、（mm）；</p><p>　　—設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）；</p><p><b>　　—焊縫系數(shù)；</b></p><p>　　筒體的設(shè)計(jì)壓力=0.99Mpa，封頭內(nèi)徑=700mm，設(shè)計(jì)溫度為t=200℃時(shí)對(duì)應(yīng)的許用應(yīng)力=170Mpa，焊縫系數(shù)=1.0，K=1,罐體封頭是橢圓形封頭，將各數(shù)據(jù)代入封頭計(jì)算壁厚公式得計(jì)算壁厚=2.04

41、mm，查表得C1=0.8，C2=1。所以名義壁厚Sn=S+C1＋C2=3.84mm，圓整后取名義厚度Sn＝5 mm，則有效壁厚Se=Sn-(C1+C2)＝3.2mm?！?lt;/p><p>　　按外壓罐體封頭壁厚設(shè)計(jì)</p><p>　　假設(shè)名義壁厚 Sn=10mm，查表取鋼板的負(fù)偏差值C1=0.8</p><p>　　Se=Sn-(C1+C2)=8.2 mm，Do/2

42、ho=2 </p><p>　　球殼外半徑Ro=Se+Do/2=358.2mm；Ro/Se=43.68</p><p>　　計(jì)算系數(shù)A ==0.00286，根據(jù)A值查外壓圓筒和球殼厚度圖 得B=44.2Mpa。</p><p>　　許用外壓力[P]= =1.035Mpa；</p><p>　　比較與[P]，[P] ＞且較為接近，故外壓罐體橢

43、球封頭名義壁厚Sn=10mm合格。</p><p><b>　　罐體筒體壁厚設(shè)計(jì)</b></p><p>　　按內(nèi)壓罐體筒體壁厚設(shè)計(jì)</p><p>　　內(nèi)壓罐體筒體壁厚設(shè)計(jì)公式為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 —計(jì)算壁厚（mm

44、）；</p><p>　　—罐體設(shè)計(jì)壓力（Mpa）；</p><p>　　—封頭內(nèi)徑（mm）；</p><p>　　—設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）；</p><p><b>　　—焊縫系數(shù)；</b></p><p>　　筒體的設(shè)計(jì)壓力=0.99Mpa，內(nèi)徑=700mm，設(shè)計(jì)溫度為t=200℃

45、時(shí)對(duì)應(yīng)的許用應(yīng)力=170Mpa，焊縫系數(shù)=1.0，K=1,將各數(shù)據(jù)代入公式4-2得計(jì)算壁厚=2.04mm，查表得C1=0.8mm，C2=1mm。所以名義壁厚Sn=S+C1＋C2=3.84mm，圓整后取名義厚度Sn＝5 mm，則有效壁厚Se=Sn-(C1+C2)＝3.2mm。</p><p>　　按外壓罐體筒體壁厚設(shè)計(jì)</p><p>　　罐體計(jì)算外壓力Pc=1.1Mpa，罐體內(nèi)徑Di=80

46、0mm，曲邊高度hi=175mm。</p><p>　　假設(shè)筒體名義壁厚為Sn=12mm，鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.8mm，腐蝕裕量C2=1mm，則：</p><p>　　有效厚度Se=Sn-(C1+C2)=10.2mm；</p><p>　　圓筒外徑Do=Di+2Sn=824mm；</p><p>　　計(jì)算長(zhǎng)度L=2Dn+hi/3=725.6

47、mm</p><p><b>　　L/Do=1.5；</b></p><p>　　Do/Se=80.78。</p><p>　　查化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)358頁(yè)圖14-4得系數(shù)A=0.0053。</p><p>　　故可得系數(shù)B=89.2Mpa。</p><p>　　故許用外壓力[P]==1.

48、1042Mpa；</p><p>　　[P]>Pc，且較接近，所以圓筒名義厚度為12mm。</p><p><b>　　夾套強(qiáng)度設(shè)計(jì)</b></p><p>　　封頭壁厚設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　夾套只受內(nèi)壓作用，壁厚計(jì)算按內(nèi)壓公式：</p><p><b>　　(5-1

49、)</b></p><p>　　式中 —計(jì)算壁厚（mm）；</p><p><b>　　—系數(shù)，取1；</b></p><p>　　—罐體設(shè)計(jì)壓力（Mpa）；</p><p>　　—封頭內(nèi)徑（mm）；</p><p>　　—設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）；</p>

50、<p><b>　　—焊縫系數(shù)；</b></p><p>　　=1.1Mpa，=800 mm，=1.0， t=200℃時(shí)，=175Mpa，代入到公式5-1中可得=2.04mm，C1=0.8mm，C2=1.7mm則：名義壁厚Sn=S+C1＋C2=4.54mm，圓整后取名義厚度Sn＝6mm，則有效壁厚Se=Sn-(C1+C2)＝4.5mm。</p><p>&l

51、t;b>　　夾套筒體壁厚設(shè)計(jì)</b></p><p>　　內(nèi)壓夾套筒體壁厚設(shè)計(jì)根據(jù)公式：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 —計(jì)算壁厚（mm）；</p><p>　　—罐體設(shè)計(jì)壓力（Mpa）；</p><p>　　—封頭內(nèi)徑（mm）；&l

52、t;/p><p>　　—設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）；</p><p><b>　　—焊縫系數(shù)；</b></p><p>　　將Pc=1.1Mpa，Di=800mm，=1.0，t=200℃。查表得=175Mpa；將數(shù)據(jù)帶入到公式5-2可得計(jì)算壁厚S=2.04mm。</p><p>　　C1=0.8mm，C2=1.7mm

53、則：名義壁厚Sn=S+C1＋C2=4.54mm，圓整后取名義厚度Sn＝6mm，則有效壁厚Se=Sn-(C1+C2)＝4.5mm </p><p>　　罐體與夾套連接處的剪切應(yīng)力校核</p><p><b>　　罐體質(zhì)量計(jì)算</b></p><p>　　罐體質(zhì)量包括筒體，封頭，罐體上連接的附件各部分質(zhì)量。</p><p>

54、　　筒體質(zhì)量：公稱直徑800mm,壁厚12mm,查得一米高筒節(jié)鋼板質(zhì)量G/Kg為210Kg，筒體高為1.4m，則筒體質(zhì)量是294Kg。</p><p>　　封頭公稱直徑為700mm,壁厚10mm,查得一米高筒節(jié)鋼板質(zhì)量G/Kg為249Kg，封頭高為40mm，查得封頭質(zhì)量為97.4Kg。</p><p><b>　　罐體內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量計(jì)算</b></p>&l

55、t;p>　　在3.2節(jié)中已算出罐體的容積為0.659m3，罐內(nèi)介質(zhì)密取水的密度1000Kg/ m3，可以計(jì)算出介質(zhì)質(zhì)量為659Kg。</p><p><b>　　罐體上法蘭質(zhì)量計(jì)算</b></p><p>　　溫度表口法蘭質(zhì)量為0.36kg，壓力表口質(zhì)量為0.141kg，出料口進(jìn)料口質(zhì)量為1.85kg，安全閥質(zhì)量為1.71kg，攪拌口質(zhì)量為10.7kg，蒸汽入口

56、質(zhì)量6.85kg,冷凝管出口3.41kg,計(jì)算其總質(zhì)量為25.02Kg。</p><p><b>　　總負(fù)荷計(jì)算</b></p><p>　　總負(fù)荷包括罐體，封頭與附件，計(jì)算得1075.42kg。</p><p>　　焊縫連接處環(huán)形面積計(jì)算</p><p>　　焊縫高度為1.5倍的夾套筒體厚度，計(jì)算得9mm，焊縫長(zhǎng)度是罐

57、體筒體切面外圓周長(zhǎng)，由此確定焊縫面積為42962.26mm2。</p><p>　　焊縫連接處剪切應(yīng)力校核</p><p>　　焊縫連接處剪切應(yīng)力校核按照公式：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中 —實(shí)際剪切應(yīng)力（Mpa）；</p><p>　　M—總體負(fù)荷

58、（Kg）； </p><p>　　S—接觸面積（mm）；</p><p>　　—設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）；</p><p>　　t=200℃，查得=105Mpa，Mg=91111.227N，S=42962.26mm，可以計(jì)算出實(shí)際剪切應(yīng)力=2.12Mpa,小于0.8，焊縫連接處剪切應(yīng)力強(qiáng)度校核滿足要求。</p><p>&

59、lt;b>　　開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在圓筒體上開孔時(shí)，當(dāng)滿足下列要求時(shí)可允許不進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)：</p><p>　　(1)設(shè)計(jì)應(yīng)力小于或等于2.5MPa;</p><p>　　(2)兩相鄰開孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍；</p><p>　　(3)接管公稱外徑小于或等于89mm;</p>

60、<p>　　攪拌器連接口補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算</p><p>　　攪拌器在封頭上，封頭內(nèi)徑Di=700mm，罐體操作壓力p=0.99Mpa，C2=1mm，封頭的實(shí)際厚度=10mm，接管實(shí)際厚度=7mm，開口內(nèi)徑di=273mm。</p><p><b>　　封頭的計(jì)算壁厚公式</b></p><p><b>　?。?-1）</b

61、></p><p>　　式中 —封頭計(jì)算厚度（mm）；</p><p>　　p—罐體操作壓力（Mpa）；</p><p><b>　　—容器直徑，mm；</b></p><p>　　—接管的焊縫系數(shù)，1；</p><p>　　—材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力（Mpa）；</p>

62、<p>　　代入計(jì)算得=2.04mm。</p><p>　　接管直徑d的計(jì)算公式如下</p><p><b>　　(7-2)</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　di—開口內(nèi)徑（mm）；</p><p>　　C—厚度附加量（mm）；

63、</p><p>　　攪拌器連接口接管直徑計(jì)算得293mm。</p><p><b>　　削弱的金屬面積</b></p><p><b>　　(7-3)</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　d—考慮腐蝕裕度后的開孔內(nèi)直徑

64、（mm）；</p><p>　　—?dú)んw計(jì)算厚度（mm）；</p><p>　　—接管實(shí)際厚度（mm）；</p><p>　　—強(qiáng)度削弱系數(shù)，1；</p><p>　　代入計(jì)算得A= 597.20mm2</p><p>　　接管計(jì)算壁厚公式如下</p><p><b>　　(7-4)&l

65、t;/b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　—接管材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力（Mpa）；</p><p>　　p—罐體操作壓力（Mpa）；</p><p>　　d—考慮腐蝕裕度后的開孔內(nèi)直徑（mm）；</p><p>　　—接管的焊縫系數(shù)，1；</p>

66、;<p>　　代入得計(jì)算壁厚為0.79。</p><p><b>　　外側(cè)有效高度公式為</b></p><p><b>　　(7-5)</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　—接管外側(cè)有效高度（mm）；</p>&l

67、t;p>　　d—考慮腐蝕裕度后的開孔內(nèi)直徑（mm）；</p><p>　　—接管實(shí)際厚度（mm）；</p><p>　　計(jì)算得外側(cè)有效高度為49.57mm</p><p>　　筒體多余的金屬截面積公式如下</p><p><b>　　(7-6)</b></p><p><b>　　

68、(7-7)</b></p><p>　　接管多余的截面積公式如下</p><p><b>　　(7-8) </b></p><p>　　焊縫金屬的截面積公式如下</p><p><b>　　(7-9)</b></p><p>　　需要補(bǔ)強(qiáng)的金屬截面積如下</

69、p><p><b>　　(7-10)</b></p><p><b>　　當(dāng)時(shí)時(shí)，不需要補(bǔ)強(qiáng)</b></p><p>　　計(jì)算得B=546mm，A1=1217.58m2，A2=243.88 m2， A3=22.95 m2，因?yàn)锳1+A2+A3=1484.41mm>A，故不需要補(bǔ)強(qiáng)。</p><p>

70、;<b>　　蒸汽口補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算</b></p><p>　　蒸汽口在夾套上，內(nèi)徑Di=800mm，罐體操作壓力p=1.1Mpa，C2=1mm，夾套的實(shí)際厚度=9mm，接管實(shí)際厚度=6mm，開口內(nèi)徑di=194mm。</p><p>　　筒體計(jì)算壁厚公式如下</p><p><b>　　(7-11)</b></p>

71、<p><b>　　式中</b></p><p><b>　　—容器直徑，mm；</b></p><p>　　—材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力（Mpa）；</p><p>　　p—罐體操作壓力（Mpa）；</p><p>　　—接管的焊縫系數(shù)，1；</p><p>

72、　　代入計(jì)算得筒體壁厚為5.53m。</p><p>　　分別運(yùn)用公式7-2到7-9得，接管外直徑d=219mm，削弱的金屬面積A=546.4mm2，接管計(jì)算壁厚為2.60mm，外側(cè)有效高度=12.79mm，筒體多余的金屬截面積A1=246.4 mm2，接管多余的截面積A2=275.355 mm2，焊縫金屬的截面積A3=36 mm2，A1+A2+A3=322.74mm<A故需要補(bǔ)強(qiáng)。根據(jù)公式7-10,A4=

73、246.66mm2。</p><p>　　補(bǔ)強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取補(bǔ)強(qiáng)圈厚度S’與筒體相同，則補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D的公式為</p><p><b>　　(7-12)</b></p><p>　　代入計(jì)算得D＝251.56mm。</p><p><b>　　進(jìn)出料口補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算</b></p><

74、p>　　出料口在筒體上，內(nèi)徑Di=700mm，罐體操作壓力p=0.99Mpa，C=1mm，筒體的實(shí)際厚度=12mm，接管實(shí)際厚度=4mm，開口內(nèi)徑di=108mm。根據(jù)公式7-12，筒體計(jì)算壁厚=4.52mm, 分別運(yùn)用公式7-2到7-9得，接管外直徑d=110mm，削弱的金屬面積A=497.2mm2，接管計(jì)算壁厚為0.4972mm，外側(cè)有效高度=20.98mm，筒體多余的金屬截面積A1=932.8 mm2，接管多余的截面積A2=

75、70.86mm2，焊縫金屬的截面積A3=5.475 mm2，A1+A2+A3=1053.82 mm2>A故不需要補(bǔ)強(qiáng)。</p><p><b>　　冷凝水出口補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算</b></p><p>　　冷凝水出口在夾套罐上，內(nèi)徑Di=800mm，罐體操作壓力p=1.1Mpa，C2=1，夾套的實(shí)際厚度=6mm，接管實(shí)際厚度=4mm，開口內(nèi)徑di=108mm。根據(jù)公式7-

76、12，筒體計(jì)算壁厚=5.53mm, 分別運(yùn)用公式7-2到7-9得，接管外直徑d=110mm，削弱的金屬面積A=608.3mm2，接管計(jì)算壁厚為0.5528mm，外側(cè)有效高度=4.7mm，筒體多余的金屬截面積A1=271.7 mm2，接管多余的截面積A2=23mm2，焊縫金屬的截面積A3=16 mm2，A1+A2+A3=310.7 mm2<A故需要補(bǔ)強(qiáng)。根據(jù)公式7-12，代入計(jì)算得D＝149.06mm。</p><

77、;p><b>　　水壓實(shí)驗(yàn)壓力確定</b></p><p>　　罐體水壓實(shí)驗(yàn)壓力計(jì)算</p><p>　　罐體水壓實(shí)驗(yàn)壓力計(jì)算根據(jù)公式：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中 Pt—罐體水壓實(shí)驗(yàn)壓力（Mpa）；</p><p>　　

78、—實(shí)驗(yàn)壓力系數(shù), 設(shè)計(jì)溫度t=100℃，取1.25；</p><p>　　P—容器的操作壓力（Mpa）；</p><p>　　—實(shí)驗(yàn)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）；</p><p>　　—設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）；</p><p>　　操作壓力P=0.99Mpa，試壓水溫取25℃，查表得=170Mpa，設(shè)計(jì)溫度取200℃,=170M

79、pa，計(jì)算出Pt=1.24Mpa。</p><p>　　罐體筒體在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核</p><p>　　罐體筒體在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核根據(jù)公式：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 —設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算應(yīng)力（Mpa）；</p><p>　　Pt—罐體水

80、壓實(shí)驗(yàn)壓力（Mpa）；</p><p>　　Di—罐體公稱直徑（mm）；</p><p>　　Se—有效厚度（mm）；</p><p><b>　　—焊縫系數(shù)；</b></p><p>　　—設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）；</p><p>　　Pt=1.24Mpa，Di=700mm，Se=1

81、0.2mm，=1.0，計(jì)算得出=43.16Mpa，<0.9校核滿足。</p><p>　　罐體封頭在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核</p><p>　　筒體封頭在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核根據(jù)公式：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 —設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算應(yīng)力（Mpa）；</p>

82、;<p>　　Pt—罐體水壓實(shí)驗(yàn)壓力（Mpa）；</p><p>　　Di—罐體公稱直徑（mm）；</p><p>　　Se—有效厚度（mm）；</p><p><b>　　—焊縫系數(shù)；</b></p><p>　　—設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（Mpa）；</p><p><b&

83、gt;　　K—系數(shù)，1；</b></p><p>　　Pt=0.99Mpa，Di=700mm，Se=8.2mm，=1.0，設(shè)計(jì)溫度t=200℃。查表得=170Mpa，計(jì)算得出=42.50Mpa，<,校核滿足。</p><p>　　夾套水壓實(shí)驗(yàn)壓力計(jì)算</p><p>　　夾套水壓實(shí)驗(yàn)壓力計(jì)算根據(jù)公式8-1，操作壓力P=1.1Mpa，設(shè)計(jì)溫度t=20

84、0℃，查表得=1.25，試壓水溫取25℃，查表得=170Mpa，=170Mpa，計(jì)算出Pt=1.375Mpa。</p><p>　　夾套筒體在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核</p><p>　　夾套筒體在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核根據(jù)公式8-2，Pt=1.375Mpa，Di=800mm，Se=4.5mm，=1.0，設(shè)計(jì)溫度t=200℃。查表得=170mpa，計(jì)算得出=122.57Mpa，<0.9

85、,校核滿足。</p><p>　　夾套封頭在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核</p><p>　　夾套封頭在水壓實(shí)驗(yàn)壓力下強(qiáng)度校核根據(jù)公式8-3,Pt=1.375Mpa，Di=800mm，Se=4.5mm，=1.0，設(shè)計(jì)溫度t=200℃。查表得=105mpa，計(jì)算得出=122.57Mpa，<,校核滿足。</p><p>　　罐體筒體在水壓實(shí)驗(yàn)外壓力下穩(wěn)定性校核</

86、p><p>　　罐體筒體在水壓實(shí)驗(yàn)外壓力下穩(wěn)定性校核根據(jù)公式：</p><p>　　Pt<[p] (8-4)</p><p>　　式中 Pt—夾套水壓實(shí)驗(yàn)壓力（Mpa）；</p><p>　　[p]—外壓罐體筒體壁厚設(shè)計(jì)許用外壓力（Mpa）；</p><p&g

87、t;　　上文8.4節(jié)中已計(jì)算出Pt=1.27Mpa，查4.2.2節(jié)中[p]=1.0816Mpa，兩者差值為0.1884Mpa。Pt>[p],所以應(yīng)該說明在夾套進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，罐體內(nèi)需保持一定壓力，且壓力不小于0.2Mpa。</p><p>　　罐體封頭在水壓實(shí)驗(yàn)外壓力下穩(wěn)定性校核</p><p>　　根據(jù)公式8-4查8.4節(jié)中Pt=1.375Mpa，查4.1.2節(jié)中外壓罐體封頭許用外

88、壓力[p]=1.042Mpa，兩者差值為0.333Mpa。Pt>[p],所以應(yīng)該說明在夾套進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，罐體內(nèi)需保持一定壓力，且壓力不小于0.4Mpa。</p><p><b>　　支座的選取</b></p><p><b>　　夾套的總質(zhì)量</b></p><p>　　夾套的總質(zhì)量包括筒體、封頭的質(zhì)量。夾套筒體高

89、度為729.94mm，夾套筒體的名義壁厚Sn=6mm，公稱直徑DN=800mm，一米低合金鋼板質(zhì)量為119Kg，可得夾套筒體質(zhì)量為86.86Kg。封頭為公稱直徑DN=800mm，壁厚6mm，直邊高度40mm，一米低合金鋼板質(zhì)量G/Kg為36Kg，可得封頭質(zhì)量為38.88Kg。所以?shī)A套總質(zhì)量為157.88Kg。</p><p><b>　　容器總重量計(jì)算</b></p><

90、p>　　容器的總質(zhì)量等于夾套的總質(zhì)量，加上罐體的總質(zhì)量，總附件的質(zhì)量和罐內(nèi)介質(zhì)的質(zhì)量之和。計(jì)算得容器的總質(zhì)量為1233.3 Kg。</p><p>　　所以容器總重量為12086.24N。</p><p><b>　　支座選取</b></p><p><b>　　選用3個(gè)支座。</b></p><

91、p>　　公稱直徑在800-4000mm，筒體長(zhǎng)度與公稱直徑的比小于5，容器總高度小于10m，所以選支承式支座JB/T4724-92 ,支座選擇A型支承式支座, 支座號(hào)是1，具體參數(shù)尺寸為，可知高度=350mm；底板=120mm，b1=90mm，=8mm，S1=45mm；筋板=150mm，b2=110mm，=8mm；墊板b3=190mm，=8mm，e=40mm；地腳螺栓規(guī)格是M24，S2=280mm；質(zhì)量8.2Kg。</p&g

92、t;<p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本次鍋爐與壓力容器安全課設(shè)主要包括設(shè)計(jì)壓力溫度等設(shè)計(jì)參數(shù)的選取，筒體高度等幾何參數(shù)的確定，和設(shè)備用途、工作原理、主要管口用途說明等內(nèi)容。</p><p>　　通過此次夾罐套的的設(shè)計(jì)，我們學(xué)到了波接管管殼式換熱器手冊(cè)和化工設(shè)計(jì)手冊(cè)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的使用方法，也同時(shí)學(xué)到了CAD畫圖方法。受益匪淺，既學(xué)到好多

93、專業(yè)知識(shí)，溫故知新，鍛煉了我們的實(shí)踐能力，又同時(shí)認(rèn)識(shí)到自己專業(yè)水平的不足，加強(qiáng)了繼續(xù)學(xué)習(xí)鉆研的決心。</p><p>　　感謝程老師在這次課設(shè)中的耐心指導(dǎo)。本報(bào)告水平有限，敬請(qǐng)批評(píng)指導(dǎo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　華東華化工學(xué)院等院校合編. 化工容器設(shè)計(jì). 湖北：科學(xué)技術(shù)出版社出版，1985</p&

94、gt;<p>　　董大勤, 袁鳳隱編. 化工容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000</p><p>　　范欽珊編. 壓力容器的應(yīng)力分析與強(qiáng)度設(shè)計(jì). 原子能出版社，1979</p><p>　　南京化工學(xué)院化機(jī)教研組編. 化工容器設(shè)計(jì). 南京：化工學(xué)院出版社，1977</p><p>　　賀匡國(guó). 化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè). 化學(xué)工業(yè)