过程设备设计复习资料5-1

1第5章储存设备容器-----各种设备外部壳体的总称设备-----工业生产中用于传质、传热和化学反应等过程的装置·设备为不同的工艺过程服务例如：合成氨生产造气（煤气发生炉）净化脱硫（脱硫塔）变换（变换炉）脱碳（吸收塔）合成（氨合成塔）尿素（尿素合成塔）（造粒塔）传质、传热和化学反应是过程工业中应用非常广泛的工艺过程，相应于传质过程，一般使用塔设备；相应于传热过程，使用换热设备；而化学反应过程，使用反应设备。·容器设计以强度计算及校核为主要内容，设备设计则以结构分析为主要内容在本专业的第一版教材中，一个著名的苏联学者指出：在任何结构中，绝没有偶然的和多余的东西，所有结构的产生都有一定的原因。学会分析设备的结构，能找出为什么采取这种结构的原因，应该是本课程的基本任务之一。通过塔设备、换热设备、反应设备这几种典型设备的结构分析，并应用容器设计中强度计算方法进行设备重要零部件的强度计算，从而进一步可以分析和设计其它类型的设备。·看图读图；2§5-1概述主要教学内容授课方式授课时数1、设计储存设备应考虑的因素2、储存设备的发展趋势3、储罐设计内容和相关标准讲授自学1教学目的和要求1、了解储存设备的发展趋势2、了解储罐设计内容和相关标准教学重点和难点储罐设计内容和相关标准课外作业思考题一、储存设备设计应考虑的因素：1、工艺条件2、材料3、场地条件和施工条件4、液化气体的充装量二、储罐的发展趋势——大型化优点：1、节省材料2、节省投资3、占地面积小4、便于操作管理5、节省配件和罐区管网缺点：1、壁厚大。2、强度、稳定性计算比较复杂，地震的破坏力大。3、地基难以保证均匀的地质状况，容易造成沉陷和罐底破裂。三、储罐的设计内容和相关标准31、设计内容2、相关标准JB4731-2000《钢制卧式容器》GB12337-1998《钢制球形储罐》GB/T17261-1998《钢制球形储罐型式与基本参数》GB/T4712-1992《鞍式支座》THJ741-85《液化石油气卧式储罐》其它标准：封头、法兰、支座、人孔、手孔等§5-2卧式储罐主要教学内容授课方式授课时数1、卧式储罐的基本结构2、卧式储罐的设计计算讲授5附件支座封头筒体储罐的机构设计4教学目的和要求1、了解卧式储罐的基本结构2、掌握卧式储罐的设计计算方法和步骤教学重点和难点卧式储罐的设计计算课外作业思考题；习题T1；一、卧式储罐的基本结构1、地面卧式储罐（1）设计内容（2）支座形式（3）鞍式支座JB/T4712-92《鞍式支座》①鞍座的作用和结构②双鞍座的优点③鞍座的种类F型鞍式支座（固定鞍座）S型鞍式支座（活动鞍座）④鞍座包角⑤鞍座的最佳位置在保证A≤0.2L的条件下，尽量使A≤0.5Ri2、地下卧式储罐（1）地下卧式储罐的结构（2）埋地措施筒体的强度校核设计、应力校核支座的载荷分析、尺寸封头的选型筒体的设计计算支腿圈座鞍式支座5（3）工艺接管或接口集中安放（4）牺牲阳极保护法二、卧式储罐的设计计算（一）双鞍座卧式储罐受力分析梁所受外载荷：q、F、Fq、M（二）内力分析1、弯矩（1）跨中截面的轴向弯矩M1（2）鞍座截面的轴向弯矩M22、剪力)(11ALCFM)1(2322CARCLACFAMi6（1）跨中截面的剪力（2）鞍座截面的剪力（三）筒体应力计算及强度校核1、筒体的轴向应力“扁塌效应”筒体有效承载范围：（1）轴向弯矩（M1-M2）的计算轴向应力（σ1-σ4）的校核（3）轴向应力校核注意事项①应校核危险工况下可能产生的最大应力。②不同工况（操作、液压试验）下，储罐的载荷和应力情况不同。内压容器，K1=K2=1，且[M1]＞[M2]时，只需校核跨中截面的轴向应力，σLmax为操作工况下的σ2，σYmax为非操作工况下的σ1。)5360(121620V)342(5.0HLALFVRAi时：FVRAi时：5.0eieiRMPR2112eieiRMPR2122eieiRKMPR21232eieiRKMPR222427K1≠K2时，则需校核跨中截面和支座截面的轴向应力。2、切向切应力（1）支座截面有加强圈未被封头加强（2）支座截面无加强圈未被封头加强（3）支座被封头加强（4）封头中的附加拉伸应力切向切应力校核：τ≤[τ]t=0.8[σ]tτh+σh≤1.25[σ]t3、周向弯曲应力切向切应力→周向弯矩→周向弯曲应力支座反力→圆筒承受周向载荷→周向压缩应力eieieiRVKKRVKRV319.0319.02sinsinmax333时，799.0958.0171.0150135120cossinsin)cossin(sin333max、、时、、时KKRVKRVeiei485.0645.0880.0150135120)cossin()cossin(sin)cossin()cossin(sin333max、、时、、时KKRFKRFeiei5.1297.0344.0401.0150135120)cossinsin(834244hhehihKKRFK平封头：、、时、、heihKPD2椭圆形封头：8（1）周向弯曲应力①支座截面有加强圈的圆筒式（5-15）②支座截面无加强圈的圆筒③被封头加强（2）周向压缩应力①有加强圈加强②无加强圈加强③被封头加强iFRKM6鞍座边角处：iFRKM6鞍座边角处：266238eiFKWMRL时：266128eiiLFRKWMRL时：266238eiFKWMRL时：266128eiiLFRKWMRL时：FKTT5maxFKTT5max9（3）周向弯曲应力和周向压缩应力的强度校核（4）应力不满足要求时可采取的措施①采用鞍座垫板作为加强板②增大鞍座包角或鞍座宽度③在鞍座截面设置加强圈（四）加强圈设计（了解）（五）鞍座强度校核卧式储罐设计计算程序099931bRFKFKFiteeiRbFK][)56.1(55处：支座截面上圆筒最低处teeeiiFKRbFRL][25.123)56.1(48266时：：支座截面上鞍座包角处teieeiiLFRKRbFRL][25.112)56.1(48266时：10§5-3球形储罐主要教学内容授课方式授课时数1、球形储罐的类型和基本结构2、球形储罐的附件结构讲授自学2教学目的和要求1、掌握球形储罐的类型和基本结构2、了解球形储罐的附件结构教学重点和难点球形储罐的基本结构课外作业思考题一、罐体1、纯桔瓣式罐体特点：拼装焊缝较规则，施焊组装容易（可采用自动焊）。优点：（1）拼装焊缝较规则，施焊组装容易（可采用自动焊）。（2）支柱可错开焊缝布置在赤道带球瓣的中间，应力状态均匀。（3）可采用大瓣片设计，减少环带和焊缝数量。缺点：（1）球瓣在各带位置尺寸大小不一，只能在本带或上下对称的带之间互换。（2）下料及成型较复杂，板材利用率低。（3）极板尺寸小，不便于布置焊缝、人孔和接管。2、足球瓣式罐体该结构形式通常用于容积小于120m3的球罐特点：各瓣片大小相同优点：（1）下料成型方便，材料利用率高，瓣片互换性好。（2）组装焊缝长度短，便于焊接和检验。缺点：（1）焊缝数量多，布置复杂，施工组装困难。（2）对球瓣的制造精度要求高。3、混合式罐体特点：赤道带—桔瓣式温带—桔瓣式11极板—足球瓣式（每极三块）优点：（1）桔瓣式为主，极板尺寸较大，制造方便，材料利用率高。（2）球壳板数量少，焊缝尺寸短，便于制作大型储罐。（3）极板尺寸大，便于布置人孔和接管。缺点：有两种球瓣，主焊缝有Y型和T型两种，焊缝质量不易保证，组装较麻烦。二、支座1、支柱结构（1）支柱（2）支柱和球壳的连接（3）拉杆2、带拉杆的支柱优点：（1）受力均匀、弹性好，能承受热膨胀变形。（2）现场安装方便，容易调整。缺点：球罐重心高，稳定性相对较差。3、拉杆结构三、人孔和接管1、人孔（1）上下极板上分别设置一个人孔（2）人孔直径DN500（3）采用带整体段件凸缘补强的回转盖或水平吊盖型式2、接管l采用厚壁管或整体锻件凸缘等措施提高强度。l接管选用与球壳相同或相近的材质。l接管尽量布置在上下极板上。l球罐上所有接管均需设置加强筋，小接管群可采用联合补强。l球罐接管法兰应采用凹凸面法兰。四、附件梯（1）子和平台（2）水喷淋装置（3）隔热或保冷设施（4）液面计、压力表、安全阀、温度计等12