卧式容器的设计合理性分析

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卧式容器设计

卧式容器设计

目录第一章绪论 (2)1.1设计任务 (2)1.2设计思想 (2)1.3设计特点 (2)第二章储罐简介 (3)2.1储罐的用途 (3)2.2储罐的分类 (3)第三章材料及结构的选择与论证 (4)3.1材料选择 (4)3.2结构选择与论证 (4)3.2.1.封头的选择 (4)3.2.2.法兰的选择 (4)3.3.液面计的选择 (5)3.4.鞍座的选择 (5)第四章结构设计 (6)4.1壁厚的确定 (6)4.2 封头厚度设计 (7)4.2.1 计算封头厚度 (7)4.3储罐零部件的选取 (8)4.3.1储罐支座 (8)4.3.2人孔的选择 (10)4.3.3接管和法兰的选择 (13)第五章强度校核 (14)5.1筒体强度校核 (14)5.2封头强度校核 (14)5.3鞍座受载分析和强度校核 (15)5.3.1双鞍座的筒体的轴向应力 (15)5.3.2筒体的轴向弯矩的计算 (16)5.3.3圆筒轴向应力计算及校核 (17)5.3.3切向剪应力的计算及校核 (18)5.3.4圆筒周向应力的计算和校核 (19)5.3.5 鞍座腹板应力校核 (20)5.4容器开孔补强 (20)5.4.1补强设计方法判别 (21)5.4.2有效补强范围 (21)5.4.3有效补强面积 (22)5.4.4补强面积 (22)参考文献 (23)第一章绪论1.1设计任务针对化工厂中的储罐,完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计,绘制总装配图,并编写设计说明书。

1.2设计思想综合运用所学的机械基础课程知识,本着认真负责的态度,对储罐进行设计。

在设计过程中综合考虑了经济性,实用性,安全可靠性。

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。

1.3设计特点容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管等组成。

常、低压化工设备通用零部件大都有标准,设计时可直接选用。

本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算,低压通用零部件的选用。

卧室储罐课设详解

卧室储罐课设详解

1.设备工艺设计1.1盛装液化石油气体的压力容器设计存储量存储量:t V Wρφ=式中:W ——储存量,t ;φ——装载系数;V ——压力容器容积;t ρ——设计温度下的饱和溶液的密度,3m t;根据设计条件t V W ρφ==0.9Χ32Χ1.30245=37.51056t1.2设备的初步选型及轮廓尺寸1.2.1设备的初步选型(1)封头选型:目前我国普遍采用常温压力储罐一般有两种形式,球形贮罐和圆筒形贮罐。

从受力与制造方面分析来看,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。

从钢材耗用量来年: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。

(2)筒体选择:因为圆筒形贮罐加工制造安装简单,安装费用少,但金属耗量大占地面积大,所以在总贮量小于5003m ,单罐容积小于1003m 时选用卧式贮槽比较经济。

1.2.2设备的轮廓尺寸确定粗略计算内径: 32324πm L D i =一般63—=D L ,取4=DL得m D i 167704281.2=,圆整得:mm 21001.2==m D i选用EHA 椭圆封头,查《EHA 椭圆形封头内表面积及容积表》可得: 深度mm H525=,内表面积20443.5m A =,容积33508.1m V =封根据3封2封筒32242m V L D V V V i g =+=+=πmm D V V L i g 8458422封=-=π,圆整得:mm L 8500=32封2封筒计142.323508.125.81.24242m V L D V V V i =⨯+⨯⨯=+=+=ππ误差%443.03232-142.32%100计==⨯-g g V V V 3计工m 9278.28142.329.0=⨯==V V φL/D=8500/2100=4.0476,在范围内所以,筒体的公称直径mm D i 2100=,长度mm L8500=2设备的机械设计2.1 设计条件的确定2.1.1设计温度的确定根据《固定式压力容器安全技术检测规程》液氯储罐的工作温度-20℃—45℃,设计温度要大于最高工作温度,故选取设计温度t=50℃, 2.1.2设计压力的确定根据《固定式压力容器安全技术检测规程》 (1) 由上得液氯储罐的设计温度t=50℃,由本次的《化工设备机械基础》课程设计指导书查得,该温度下液氯的绝对饱和蒸汽压为1.303MPa 。

卧式容器鞍座布置几个问题讨论

卧式容器鞍座布置几个问题讨论

卧式容器常用于石油化工行业中,作为反应器、储罐等设备。
石油化工
制药行业中,卧式容器可用于药品生产过程中的反应、储存等环节。
制药行业
食品行业中,卧式容器可用于加工、储存食品原料等。
食品行业
卧式容器在工程中的应用领域
工程实例1
某石油化工企业,卧式容器作为反应器使用,采用鞍座布置方式进行固定,取得了良好的效果。
卧式容器的特点是结构简单、占地面积小、易于清洗和维护,同时由于其水平放置,容易产生流体介质水平方向的冲击和振动。
卧式容器的定义与特点
卧式容器由于其结构特点,需要使用鞍座进行支撑和固定,以防止容器在流体介质冲击和振动下发生位移和变形。
鞍座的布置需要考虑容器承受的载荷和应力分布,同时要保证容器的稳定性和安全性,因此鞍座布置的设计是卧式容器设计的重要环节。
安全措施
制定并执行安全操作规程,确保操作人员的安全及设备的稳定运行。
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02
卧式容器鞍座布置的优化设计
总结词
合理、经济、安全
详细描述
卧式容器鞍座数量的确定应综合考虑多方面因素。首先,要保证容器的支撑和固定效果,避免容器在运输和储存过程中发生晃动或滑动,因此需要合理布置鞍座的位置和数量。其次,应考虑鞍座的承载能力,确保其能够承受容器和装载物的重量以及其他附加载荷,同时要满足经济性要求,即尽量降低制造成本和维护成本。最后,应考虑鞍座的安全性,确保其不会对容器和装载物造成损伤或潜在的安全隐患。
工程实例2
某制药企业,卧式容器作为储罐使用,采用鞍座布置方式进行固定,确保了容器的稳定性。
卧式容器鞍座布置的工程实例
工程应用中的维护与保养策略
定期检查
对卧式容器进行定期检查,确保容器及附件的正常运行。

浅谈埋地卧式容器的设计

浅谈埋地卧式容器的设计

内表面的 ,另一方面是容器外填埋层介质产生的 ,。
由于设
部覆盖层中,腐蚀过程不易
,所以埋地
容器的防腐设计尤为重要。目前的防腐设计主要是采用防

极防护相结合的方法。为
地容器的使用
命,要求设备表面防腐涂层必须具有较高耐电压性能、与
金属表 良好的结合性,同时应根据涂层的质量、有效保
护年限及外界设计条件 素合理
由上述公式就能得出埋地容器的壁厚,经过圆整得到名
义壁厚。实践证明,运用这种方法计算得到的壁厚8值是安 的。
0.2稳定性校核
地容器的受力分析可看到,埋地容器除了承受内压
外,还承受容器 的 压力,这个压力会使罐体变形失
稳,所以埋地容器除了要进行强度计算外,还应进行稳定性
校核。
埋地容器的许用外压力为[P],设计外压力为PY,稳定
题,国内目
应的标准作为参考,多数设计是凭经
据教
成。
地卧 器在地下要承
受 的压力、地下水的 以及
不 素的影
响,因此在设计过程中,除了要
地卧 器
的设计
,还要对埋地卧式容器进行 性核算和抗
计算等。
要求,接管应定位在设备的顶部,要伸出外部覆盖层。对各
的 -2015)》[];
要 《承压设 要求,达到合格。
(NB/T 47013
(5) 容器 的 性能,如强度、刚度、韧性、耐疲劳
性;
(6) 高温和低温对容器材料力学性能的影响等。
3埋地卧式容器的设计
321 度设计
•受力分析
埋地卧式容器的罐体所承受的作用力包括:罐内介质产
生的内压P4、罐体四周砂土给予的外压P1、地下水对其产
生的向
。根据 矩理论:筒体 与直 比很

卧式容器设计

卧式容器设计

L
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卧式容器设计
一、鞍座结构及载荷分析
(二) 载荷分析


(1)均布载荷q、支座反力F 假如容器总重量为2F,则作用在外伸梁 上(梁全长仍为L)单位长度的均布载荷为:

对于平封头,H=0,则 由静力平衡条件,对称配置的双鞍座中 每个支座的反力就是F,或写成:

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卧式容器设计
一、鞍座结构及载荷分析
卧式容器设计 前言
卧式容器广泛应用在石油化工、医药、食品等工业
领域,卧式是相对于立式而言的,其筒体轴线一般 为水平。设计所卧式容器设计的特点



卧式压力容器的设计由于其支承方式的特点决 定了其设计的特殊性,按JB/T4731-2005 《钢制卧式容器》,其设计步骤为: 1)卧式容器设计是先根据操作压力(内压、外 压或常压)确定壁厚; 2)再依据自重、风、地震及其他附加载荷来校 核轴向、剪切、周向应力及稳定性;
(二) 载荷分析



(2)竖直剪力V 和力偶M 封头本身和封头中物料的重量为 (2/3H)q,此重力作用在封头(含物 料)的重心上。对于半球形封头,可 算出重心的位置e=3/8H,e为封头 重心到封头切线的距离。 按照力线平移法则,此重力可用一 个作用在梁端点的横向剪力V和一个 附加力偶m1来代替,即:



圈座用于大直径薄壁容器。
鞍式支座,通常用于 较重的大设备。对于卧 式容器,除了考虑操作压力引起的薄膜应力 外,还要考虑容器重量在壳体上引起的弯曲, 所以即使选用标准鞍座后,还要对容器进行 强度和稳定性的校核。
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卧式容器设计
一、鞍座结构及载荷分析
双鞍座的优点: 置于鞍座上的圆筒形容器与梁相似,当尺寸和载荷一 定时,多支点在梁内产生的应力较小,支座数目似乎 应该多些好。 但容器采用两个以上的鞍座时,支承面水平高度不等、 壳体不直和不圆等微小差异以及容器不同部位在受力 挠曲的相对变形不同,使支座反力难以为各支点平均 分摊,导致壳体应力趋大,因此一般情况采用双支座。 双鞍座位置设置的原则: 采用双支座时,支座位置的选择一方面要考虑到利用 封头的加强效应,另一方面又要考虑到不使壳体中因 荷重引起的弯曲应力过大,所以按下述原则确定支座 的位置:

卧式储罐设计

卧式储罐设计

1.1材料选择纯液氨腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,但由于压力较大,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 钢板的价格虽比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。

1.2结构选择与论证1.2.1 封头的选择从受力与制造方面分析来看,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。

从钢材耗用量来年: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。

1.2.2容器支座的选择容器支座有鞍座,圈座和支腿三种,用来支撑容器的重量。

鞍式支座是应用最广泛的一种卧式支座。

从应力分析看,承受同样载且具有同样截面几何形状和尺寸的梁采用多个支承比采用两个支承优越,因为多支承在粱内产生的应力较小。

所以,从理论上说卧式容器的支座数目越多越好。

但在是实际上卧式容器应尽可能设计成双支座,这是因为当支点多于两个时,各支承平面的影响如容器简体的弯曲度和局部不圆度、支座的水平度、各支座基础下沉的不均匀性、容器不同部位抗局部交形的相对刚性等等,均会影响支座反力的分市。

因此采用多支座不仅体现不出理论上的优越论反而会造成容器受力不均匀程度的增加,给容器的运行安全带来不利的影响。

所以一台卧式容器支座一般情况不宜多于二个。

圈座一般对于大直径薄壁容器和真空操作的容器。

腿式支座简称支腿,因这种支座在与容器壳壁连接处会造成严重的局部应力,故只适合用于小型设备(DN≤1600,L≤≤5m)。

综上考虑在此选择双个鞍式支座作为储罐的支座。

1.3法兰型式法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。

卧式容器有限元分析及其结构优化设计

卧式容器有限元分析及其结构优化设计
《起重运输机械》 2016 (3)
截 面 的 边 缘 结 构 壳 体 ,受 载 条 件 比较 复 杂 ,很
难 得 到 适 用 的 结 果 ,所 以 ,对 于 复 杂 的 问 题 ,
可 以 利 用 有 限 元 法 借 助 计 算 机 技 术 进 行 数 值 模 拟 。
虽然 对 于卧 式 压 力 容 器 的计 算 和 校 核 ,机 械
K eywords: pressure vessel;stru ctural design;finite element analysis; optimization
ห้องสมุดไป่ตู้
O 引言
目前 ,一 般 钢 制 压 力 容 器 设 计 所 依 据 的标 准 为 GB 150.1~150.4—2011常规 设计 标准 ,适 用 于 内压 圆筒 和 外 压 球 壳 、外 压 圆 筒 和 外 压 球 壳 、封 头 、开孔 和 开 孔 补 强 以及 法 兰 计 算 ,解 决 了压 力 容器 的强 度 问题 ,但 是 对 于 大 型 储 罐 则 无 法 解 决 其 刚度 问题 … 。标 准 JB 4732- 1995用 于钢 制压 力 容器 的分 析设 计 ],提 供 了 以 弹性 应 力 分 析 和 塑 性失 效 为 准 则 、弹 塑 性 失 效 为 基 准 的设 计 方 法 , 但是 JB 4732- 1995很 少 有人 用 ,原 因之 一 是 内容 比较 深 ,计算 较 繁 琐 ;另 外 ,采 用 JB 4732- 1995 是有 资质 要 求 的 ,所 以多 数 企 业 采 用 常 规 设 计 标 准 GB 150_2011。多数 化 工容 器 由旋 转 曲面 组 成 , 设计上认 为容器 壁 厚与 内径 之 比小 于 0.1则 属 于旋 转薄壳 ,应按 照旋 转薄膜 理 论解 决 此类 问题 ,薄 壳 无力矩理论 应用 的条件 是必须满 足壳体 的几何 形 状 、 材料和载荷的连续性 ,同时必须保证壳体有 自由边 界 J。圆柱壳 与平盖 的连接 边 缘及 边缘 力 的计算 用解析法计 算较复杂 ,尤 其 是 对 于 非轴对 称 具有 变

卧式容器设计..

卧式容器设计..
(二) 载荷分析



(2)竖直剪力V 和力偶M 封头本身和封头中物料的重量为 (2/3H)q,此重力作用在封头(含物 料)的重心上。对于半球形封头,可 算出重心的位置e=3/8H,e为封头 重心到封头切线的距离。 按照力线平移法则,此重力可用一 个作用在梁端点的横向剪力V和一个 附加力偶m1来代替,即:

当鞍座邻近封头时,则封头对支座处简体有加强作用。 为了充分利用这一加强效应,在满足A≤0.2L下应尽 量使A≤0.5Ri(筒体内半径)。
注意这里的L为两封头切线之间的距离。 鞍座包角 的大小对鞍座筒体上的应力有直接关系, 一般采用120o、135o、150o三种。 双鞍座中一个鞍座为固定支座,另一个鞍座应为活动 支座。
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卧式容器设计
二、筒体的应力计算与校核
(一)筒体的轴向应力
2.支座截面上筒体的最大轴向应力 计算支座处筒体的轴向弯曲正应力时, 分两种情况进行: 鞍座平面上筒体有加强圈或已被封 头加强(A<0.5Ri)。由整个圆筒截面 承受弯矩,不存在扁塌效应。则该 截面的抗弯断面模数为 Ri2te 。




圈座用于大直径薄壁容器。
鞍式支座,通常用于 较重的大设备。对于卧 式容器,除了考虑操作压力引起的薄膜应力 外,还要考虑容器重量在壳体上引起的弯曲, 所以即使选用标准鞍座后,还要对容器进行 强度和稳定性的校核。
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卧式容器设计
一、鞍座结构及载荷分析
双鞍座的优点: 置于鞍座上的圆筒形容器与梁相似,当尺寸和载荷一 定时,多支点在梁内产生的应力较小,支座数目似乎 应该多些好。 但容器采用两个以上的鞍座时,支承面水平高度不等、 壳体不直和不圆等微小差异以及容器不同部位在受力 挠曲的相对变形不同,使支座反力难以为各支点平均 分摊,导致壳体应力趋大,因此一般情况采用双支座。 双鞍座位置设置的原则: 采用双支座时,支座位置的选择一方面要考虑到利用 封头的加强效应,另一方面又要考虑到不使壳体中因 荷重引起的弯曲应力过大,所以按下述原则确定支座 的位置:
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a nd c a n p r o v i d e s o me h e l p t o d o he t d e s i g n r a io t n a l i t y i n t h e f u t u r e . Ke y wo r d s: Ho iz r o n al t v e s s e l ;S re t s s Ca l c u l a t i o n;Ra t i o na li t y a n a l y s i s
d o c u m e n t [ 1 ] & E 2 ] , b u t i t i s n o t s t a t e d h o w t o d o t h e c o n i f ur g a t i o n l a y o u t . T h r o u g h h t e a n l a y s i s o f r
2 0 1 3年 第 1 1 期( 总第 1 9 1 期)
应 用 能源技术
2 1
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 9— 3 2 3 0 . 2 0 1 3 . 0 1 1 . 0 0 6
卧 式容 器 的设计 合理 性 分析
吕春晓 。 刘江歌
s t r e n g t h,i t i s e s p e c i a l l y i mp o r t a n t f o r h o r i z o n t a l v e s s e l h o w t o d o he t c o n i f g u r a t i o n l a y o u t .I t i s ma i n l y s t a t e d or f he t s t r e n th g c lc a u l a t i o n,f a b i r c a t i o n,t e s i t n g ,i n s p e c t i o n,a n d s a d d l e s u p p o t r t y p e i n t h e
1 设 计 分 析
卧式容 器按 受压情 况可分 为 内压 卧式容 器和
外压 卧 式 容 器 。卧 式 容 器 通 常 采 用 鞍 座 进 行 支 撑, 当容器 尺寸较 小时 , 支撑处 因支撑 而附 加到容
备 的形状 、 尺寸 以及 安装 方式不 可 能能完全 相 同 ,
这 就需 要设计 人员在 展开 设计 的时候 就要 充分 考 虑各 种 容器 如 何 设 计 才 能 保 证 最 优 化 地 进 行 设 计, 本 文仅 就 卧式 容 器 的鞍 座 位置 、 加强圈、 鞍 座
( 1 . 海洋石 油工程 股份 有 限公 司 , G D I V 3 0 0 4 5 1 ; 2 .渤 海工程技 术服 务 中心 , 天津 3 0 0 4 5 1 )
摘 要: 卧式容器作为一种常规化工设备 , 为了在保证强度的基础上进行优化设计 , 其结构 布置的合理性就显得 尤为重要。文献[ 1 ] 和文献[ 2 ] 重点针对卧式容器结构强度计算、 制造检 验验 收和鞍 座 型式做 了相 关说 明 , 而 并未说 明如何 布 置 更加 合理 。 该 文通过 鞍 座位 置 、 加 强 圈 和鞍 座等 对容 器受 力影响进 行分析 , 总结 了合理 设 计 卧式 容 器 的要领 , 以期 为今 后 的设 计 工作
he t s t r e s s e f e c t o f he t h o iz r o n t a l v e s s e l ,w e s u mma r i z e he t d e s i g n e s s e n t i a l s o f t h e r a t i o n a l i t y a n ly a s i s ,
Ab s t r a c t: As a ki nd o f r o ut i n e c h e mi c a l e q u i p me n t ,t o d o o p t i mu m d e s i g n a t t h e b a s e o f a s s u in r g he t
合理 性提供 卧式容 器 ; 应 力计算 ; 合理 性分析 中图分 类号 : T H 4 9—1 文献标 志码 : B
文 章编号 : 1 0 0 9— 3 2 3 0 ( 2 0 1 3 ) l l 一 0 o 2 1 — 0 5
Th e De s i g n Ra t i o na l i t y An a l y s i s f o r t h e Ho r i z o n t a l Ve s s e l
L V C h u n—x i a o .L I U J i a n g—g e
( 1 . Of f s h o r e Oi l E n g i n e e r i n g C O. , L T D. 2 . B o h a i E n g i n e e r i n g S e r v i c e C e n t e r T I AN J I N 3 0 0 4 5 1 ,C h i n a )
0 引 言
目前 , 普通 压 力 容器 一 般 都是 采 用 传 统 的方 法进 行设 计 , 它是从 基本 的薄膜 应力 出发 , 同时将 其 他应力 对容 器 安全 性 的影 响 , 包括 在 较 大 的安 全 系数 之 中。然 而 由于工 艺 要 求 的不 同 , 各 种设
设 计 的几个 环节 加 以归 纳 。
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