过程设备设计例题(答案) 下载本文

同理,?e??n?C?10.7mm。由表4-1可知椭圆形封头的当量曲率半径为

Ro?0.9Do?0.9?2024?1821.6mm

Ro?1821.6?170.2 10.7?eA?0.1250.125??0.00073 Ro170.2?e查图4-8知A值在300℃材料线左方,故

22EA??1.81?105?0.00073?88.1MPa 33B88.1 则 [p]???0.518MPa,满足稳定要求。

Ro170.2 B??e③ 水压试验应力校核

pT?1.25p?H??1.25?0.1?7.0?103?9.8?10?6?0.1936MPa

?T?pT?Di??e?0.1936?(2000?10.7)??18.2MPa

2?e2?10.70.9?ReL?0.9?0.85?245?187.4MPa

?T?0.9?ReL 水压试验应力校核合格。

(2)设计加强圈 ① 加强圈的个数N及间距因现有钢板厚度

Ls

?n?9mm,C?0.3mm,C2?1mm

1?e??n?C?7.7mm,Do?Di?2?n?2018mm

故:Lmax?2.59EDompc???Do??e??2.5?2.59?1.81?105?20183?0.1?2018?7.7?2.5?2836.1mm

N?L总6333.4-1??1?1.23 Lmax2836.1L6333.4?2111mm 故取加强圈个数N?2,即加强圈间距:Ls?总?N?13② 加强圈规格及其截面参数

设加强圈材料为Q235-A,选9号等边角钢,尺寸为90?90?8mm,

24A?1382mmI?1020000mma'?25mmss查型钢规格有:,,

③ 组合截面的实际惯性矩

Is?

b?0.55Do?e?0.552018?7.7?68.6mm 而 Ae?2b?e?2?68.6?7.7?1056.4mm2

7.73?68.6??5219.7mm4 Ie?66?e3b????7.7?As?e?a'?1382???25??2???2??16.35mm

a?Ae?As1056.4?1382???Is?Is?As?a'?e?a??Ie?Aea22??

?7.7???1020000?1382??25??16.35??5219.7?1056.4?16.352

2?? ?1523556.7mm

④ 满足稳定要求所需加强圈及有效段筒体组合截面的最小惯性矩I B?422pcDo0.1?2018?=24.1MPa5 As13827.7??e?2111Ls 查图4-8得 A?0.000 21382??2As??2018?2111?7.7?DoLs??e???Ls?2111????I?A??0.0002?1317841.4mm4

10.910.92 即

?Is?I 且接近。 故采用9mm钢板时,需设置2个加强圈,其等边角钢截

面尺寸为 90?90?8mm。若考虑加强圈的腐蚀,可选90?90?10mm的等边角钢。

⑤ 水压试验应力校核

pT?1.25p?H??1.25?0.1?7.0?103?9.8?10?6?0.1936MPa

pT?Di??e?0.1936?(2000?7.7)?T???25.2MPa

2?e2?7.70.9?ReL?0.9?0.85?245?187.4MPa

?T?0.9?ReL 水压试验应力校核合格

经对上述两设计方案设备重量的计算知:在未采用加强圈时总重为4372kg,而在采用

两个加强圈时总重减为3273kg,少用钢材25%。 设计举例:

一台卧式液氨储槽,两端为标准椭圆形封头,采用双鞍式钢制支座,其主要尺寸和设计条件如下,试校核卧式液氨储槽的应力。

设计压力p=2.16MPa,设计温度t?50℃,物料密度?=650kg/m3,物料充装系数?o=0.9,试验介质密度?T=1000kg/m,试验压力pT=2.7MPa,设计地震烈度为7度(0.1g)。

筒体参数:内径Di=2000mm,筒体长度L1?7400mm,名义厚度?n=16mm,壁厚附加量C=2.0mm, Ra?1008mm,筒体材料为Q345R,其常温许用应力[?]=170MPa,设计温度下许用应力[?]t=170MPa,钢材标准常温下屈服强度ReL=345MPa,焊接接头系数??1.0。

封头参数:封头曲面高度hi=500mm,直边高度h=25mm,名义厚度?hn=16mm,壁厚附加量Ch=2.0mm,封头材料为Q345R,其设计温度下许用应力[?]t=170MPa,

鞍座参数:鞍座底板中心至封头切线的距离A=525mm,两封头切线间距离L=7450

3mm,鞍座轴向宽度b=220mm,腹板厚度b0=14mm,鞍座高度H=250mm,鞍座包

角?=120?,鞍座垫板宽度b4=350mm,鞍座垫板弧长2330mm,鞍座垫板名义厚度

?rn=10mm,鞍座垫板有效厚度 ?re=10mm,腹板与筋板组合截面积Asa=28720mm2,腹

板与筋板组合截面断面系数Zr=561996mm,鞍座材料为Q235-B,鞍座材料许用应力[?]sa=147 MPa,一个鞍座上地脚螺栓个数为2,地脚螺栓公称直径为20mm,地脚螺栓根径17.294mm,鞍座轴线两侧的螺栓间距为1260mm,地脚螺栓材料为Q235-B,其许用应力[?]bt=147 MPa。

解:

(1)支座反力计算

圆筒质量m1???Di??n?L1?n?s?3.14?(2000?16)?7400?16?7.85?10?6?5883.58kg 圆筒容积V1??Di2L1?10?9?3.14?20002?7400?10?9?23.236m3

44 查JB/T4746-2002得封头质量m2?556.6kg,封头容积Vh?1.1257m3

附件质量m3?532kg,总容积V?V1?2Vh?23.236?2?1.1257?25.4874m 工作时容器内充液质量m4?V?o?o?25.4874?650?0.9?14910.1kg

?压力试验时容器内充水质量m4?V?T?25.4874?1000?25487.4kg

33耐热层质量m5?234.842kg

工作时总质量m?m1?2?m2?m3?m4?m5?22673.7kg

?压力试验时总质量m??m1?2?m2?m3?m4?m5?33251.0kg

工作时单位长度载荷

q?mg22673.7?9.81

??27.4N/mm44L?hi7450??50033压力试验时单位长度载荷q??m?g33251.0?9.81??40.188N/mm 44L?hi7450??50033工作时支座反力 F??1mg?1?22673.7?9.81?111214.5N

22压力试验时支座反力F???1m?g?1?33251.0?9.81?163096.2N

22支座反力F?max?F?,F????163096.2N (2)筒体弯矩计算 圆筒中间处截面上的弯矩 操作工况