GB150-2011压力容器计算示例

一、已知条件设计压力pMpa2计算压力pcMpa2设计温度t℃-196圆筒材料S30408（板材）材料设计温度下许用应力[σ]tMpa167材料试验温度下屈服强度RelMpa250材料试验温度下许用应力[σ]Mpa167内径Dimm1800材料厚度负偏差C1mm0.3腐蚀裕量C2mm0焊接接头系数φ1二、参数计算计算厚度δmm10.84设计厚度δsmmδs=δ+C210.84名义厚度δnmmδn=δs+C111.1412有效厚度δemmδe=δn-C1-C211.7设计温度下最大允许工作压力[pw]Mpa2.157三、试验压力及应力校核气压试验压力PTMpa2.31可自己输入气压试验下应力σTMpa178.8校核应力Mpa0.8Relφ200应力校核结果σT≤0.8Relφ合格液压试验压力PTMpa2.5液压压试验下应力σTMpa193.6校核应力Mpa0.9Relφ225应力校核结果σT≤0.9Relφ合格cticpDp][2eitewDP][2][tTpp][][)1.0(1.1eeiTTDp2)(tTpp][][25.1eeiTTDp2)(一、已知条件计算外压力pcMpa0.1设计温度t℃50圆筒材料Q245R(板材)Q345R(板材)材料设计温度下许用应力[σ]tMpa147.625189材料设计温度下屈服强度RelMpa245345外径Domm2416圆筒外压计算长度Lmm1000名义厚度δnmm8材料厚度负偏差C1mm0.3腐蚀裕量C2mm1二、参数计算系数L/DoL/Do0.414有效厚度δemmδe=δn-C1-C26.7确定查图参数Do/δeDo/δe360.6确定外压应变系数A值查图4-20.0052确定外压应力系数B值Mpa查图4-565三、外压校核确定许用外压[p]Mpa0.18Do/δe≥20外压校核结果[p]≥pc合格eoDBp/][一、已知条件设计压力pMpa0.6计算压力pcMpa0.6设计温度t℃-196材料S30408(板材)材料设计温度下许用应力[σ]tMpa167材料试验温度下屈服强度RelMpa250材料试验温度下许用应力[σ]Mpa167内径Dimm1800曲面深度himm450材料厚度负偏差C1mm0腐蚀裕量C2mm0焊接接头系数φ1二、参数计算形状系数K查表5-11计算厚度δhmm3.24设计厚度δshmmδsh=δh+C23.24名义厚度δnhmmδnh=δsh+C13.244输成型后最小厚度有效厚度δehmmδeh=δnh-C1-C24最小厚度δminmmDi*0.15%2.7碳钢、低合金钢不小于3，高合金钢不小于2结论满足最小厚度要求设计温度下最大允许工作压力[pw]Mpa0.74结论合格三、试验压力及应力校核气压试验压力PTMpa0.77可自己输入气压试验下应力σTMpa173校核应力Mpa0.8Relφ200应力校核结果σT≤0.8Relφ合格液压试验压力PTMpa0.75液压压试验下应力σTMpa169校核应力Mpa0.9Relφ225应力校核结果σT≤0.9Relφ合格ctichpDKp5.0][2ehitehwKDP5.0][2][tTpp][][)1.0(1.1ehehiTTKDp2)5.0(tTpp][][25.1ehehiTTKDp2)5.0(输成型后最小厚度碳钢、低合金钢不小于3，高合金钢不小于2一、已知条件计算外压力pcMpa0.1设计温度t℃50材料Q245R(板材)Q345R(板材)材料设计温度下许用应力[σ]tMpa147.625189材料设计温度下屈服强度RelMpa245345内径Dimm2400名义厚度δnhmm8球面部分内半径Rimm24001.0*Di成型后最小厚度δminmm7.2腐蚀裕量C2mm1二、参数计算有效厚度δehmmδeh=δmin-C26.2蝶形封头当量球壳外半径RoRo=Ri+δnh2408确定外压应变系数A值0.0003218确定外压应力系数B值查图4-540三、外压校核确定许用外压[p]Mpa0.10299外压校核结果[p]≥pc合格ehoRA/125.0ehoRBp/][一、已知条件计算外压力pcMpa0.1设计温度t℃50圆筒材料Q245R(板材)加强圈类型扁钢（内置）加强圈宽H80加强圈厚t8外径Domm2416圆筒外压计算长度Lsmm900名义厚度δnmm8材料厚度负偏差C1mm0.3腐蚀裕量C2mm1二、参数计算加强圈横截面积Asmm2As=H*t640有效厚度δemmδe=δn-C1-C26.7确定B值Mpa32.59970015确定A值查图4-50.00028加强圈与圆筒组合段所需惯性矩Imm41000117.962三、加强圈刚度校核加强圈两侧筒体有效段范围bmm69.97591014筒体有效段截面积Atmm2At=b*δe468.8385979筒体有效段形心到组合形心的距离a1mm25.02077403加强圈形心到组合形心的距离a2mm18.32922597加强圈惯性距I1mm4341333.3333筒体有效段截面惯性矩I2mm4191310.6838总的惯性矩Ismm41041170.062校核结果Is≥I合格sseocLADpB/ALAeLDss9.10)(s20δe00.55=bδDstesAAHAa)2/2/(1stetAAHAa)2/2/(21231tHI1232bIe222112aAIaAIItss一、已知条件等面积法计算压力pcMpa2.1设计温度t℃-40壳体材料16MnDR（板材）壳体型式圆筒或椭圆封头壳体内径Dimm2700壳体材料设计温度下许用应力[σ]tMpa174壳体开孔处名义厚度δnmm18壳体材料厚度负偏差C1smm0.3壳体腐蚀裕量C2smm1壳体焊接接头系数φs1接管材料16MnDR（板材）接管材料设计温度下许用应力[σ]ttMpa174接管名义厚度δntmm18接管材料厚度负偏差C1tmm0.3接管腐蚀裕量C2tmm1接管焊接接头系数φt1接管外径domm480接管实际外伸高度mm60接管实际内伸高度mm60补强圈材料16MnDR（板材）补强圈材料设计温度下许用应力[σ]tfMpa174补强圈外径Dfmm760补强圈厚度δnfmm18补强圈厚度负偏差C1fmm0.3接管焊脚高mm6由椭圆形长短轴比值决定的系数K10.9查表5-2一、开孔补强计算壳体计算厚度δmm16.39封头计算厚度δmm14.71开孔位于80%直径范围内接管计算厚度δtmm2.879壳体有效厚度δemmδe=δn-C1s-C2s16.7接管有效厚度δetmmδet=δnt-C1t-C2t16.7补强圈有效厚度δefmmδef=δnf-C1f17.7接管材料强度削弱系数fr[σ]tt/[σ]t1当fr＞1时，取fr=1补强圈材料强度削弱系数frf[σ]tf/[σ]t1取补强圈材料与壳体材料一致开孔直径dopmmdop=do-2δnt+2(C1t+C2t)446.6csticpDp][2csticpDKp5.0][21ctttocpdp][2补强区有效宽度BmmMax{2dop,dop+2δn+2δnt}893.2518.6接管有效外伸高度h1mm89.65936接管有效内伸高度h2mm89.65936壳体多余金属面积A1mm2A1=(B-dop)(δe-δ)-2δet(δe-δ)（1-fr）接管多余金属面积A2mm2A2=2h1(δet-δt)fr+2h2(δet-C2t)fr补强区内的焊接面积A3mm2A3=接管焊脚高的平方补强圈面积A4mm2A4=(Df-do)δef*frf实际补强面积Aemm2Ae=A1+A2+A3+A4开孔削弱所需的补强面积Amm2A=dop*δ+2δδet(1-fr)结论Ae＞A补强满足要求ntopdntopd开孔位于80%直径范围内取补强圈材料与壳体材料一致2dopdop+2δn+2δnt137.5435F37ORF38;D29ORD30需自己选择3542.499C19ORE39;C20ORE40需自己选择3649568672.0427320.676D29ORD30需自己选择）取小值（接管实际外伸高度，ntopd）取小值（接管实际外伸高度，ntopd一、容器安全泄放量H（GB/T18442.6A1.2.1工况）设计压力pMpa1.2泄放压力pdMpa1.42绝压导热系数λKJ/m.h.℃0.234常温下绝热空气的导热系数（GB/T18442.6A1.2.1工况）保温层厚度δm0.24泄放压力压力下介质饱和温度TdK157泄放压力压力下介质气化潜热qKJ/Kg384.5内外筒直径的平均值Dom2.76容器长Lm13.07外筒总长减去中心轴处两端封头夹层厚度的平均值设计最大液位高h1m10内筒与外筒面积的平均值Arm2120.5067椭圆形封头的卧式容器86.70796立式容器容器安全泄放量HKg/h256.5502195.8625二、安全阀排放能力Ws安全阀出口压力poMpa0.1气体绝热指数k（Cp/Cv）1.3判定是否临界状态-0.47531≤0为临界状态气体特性系数C346.9764安全阀的额定泄放系数K带调节圈微启式0.4-0.5不带调节圈微启式0.25-0.35安全阀喉径dtmm16安全阀最小排气面积mm2201.0619全启40.21239微启气体摩尔质量Mkg/kmol16泄放压力下饱和气体的压缩系数Z1泄放装置进口侧的气体温度TK157安全阀排放能力WsKg/h1562.267全启312.4534微启临界状态见GB15.1图B.1Ar=πDo（L+0.3Do）Ar=πDoh1全启式安全阀0.6-0.70.65qATHrd82.0)922(6.2qATHrd82.0)922(6.21)12(kkdokpp11)12(520kkkkC4/2tdA20/2tdAZTMACKpWds076.0ZTMACKpWds076.0常温下绝热空气的导热系数（GB/T18442.6A1.2.1工况）外筒总长减去中心轴处两端封头夹层厚度的平均值椭圆形封头的卧式容器椭圆形封头的卧式容器立式容器