设备设计课程设计(卧式内压容器)
过程设备设计课程设计-45m液氨储罐设计
中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 号： 学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 过程装备与控制工程 题 目： 〔〕M 3液氯储罐设计指导教师：职称:2021年06月08日陆辉山 闫宏伟 高 强魏秀业 刘 波 崔宝珍中北大学课程设计任务书2021/2021 学年第二学期学院：机械工程与自动化学院专业：学生姓名：学号：课程设计题目：〔45〕M3液氯储罐设计起迄日期：06 月08 日～06月22日课程设计地点：校内指导教师：陆辉山闫宏伟高强系主任：姚竹亭下达任务书日期: 2021年06月08日压力容器的用途十分广泛。
它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。
压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大局部构成容器本体。
此外，还配有平安装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。
压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的平安及污染环境的事故。
目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。
本次课程设计目的主要是使用国家最新压力容器标准、标准进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程；掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证；掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用；掌握工程图纸的计算机绘图。
1 工艺设计 (1) (1) (1)2筒体及封头设计 (2) (2) (2) (3)3接管及接管法兰设计 (4) (4) (4) (5) (6) (7)4人孔的结构设计 (8) (8) (8) (9)5支座的设计 (12) (12) (13)6液面计及平安阀选择 (14)7总体布局 (14)8焊接结构设计及焊条的选择 (14)9强度校核 (17)10参考文献 (35)1 工艺设计1.1 存储量盛装液化气体的压力容器设计存储量t V W ρφ=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==0.945 1.31453.22t t ⨯⨯=1.2 设备的选型及轮廓尺寸粗略计算内径： 32454m L D i =π一般2=DL，取4=DL得2429i D mm =，圆整得：mm D i 2500=选用EHA 椭圆封头，查?EHA 椭圆形封头内外表积及容积表?可得：深度mm B 665=，内外表积20861.7m A =，容积32417.2m V =封根据32g 45242m V L D V V V i =+=+=封封筒πm m D V V L i g 8254422=-=π封，圆整得:mm L 8300=32223.452417.223.85.24242m V L D V V V i =⨯+⨯⨯=+=+=ππ封封筒计误差100%0.51%ggV V V -⨯=计3m 70.4023.459.0=⨯==计工V V φ所以，筒体的公称直径mm D i 2500=,长度mm L 8300=2 筒体及封头设计2.1 材料的选择液氯属于高危害性的介质，但其腐蚀性小,使用温度为C 。
卧式储罐设计
安徽工程大学课程设计说明书题目名称：卧式储罐设计专业班级：食品122班学生姓名：***指导教师：***完成日期： 2015-09-24目录摘要 (3)第一章绪论 (4)1.1设计任务： (4)1.2设计思想： (4)1.3设计特点： (4)第二章材料及结构的选择与论证 (5)2.1材料选择 (5)2.2结构选择与论证 (5)2.2.1 封头的选择 (5)2.2.2容器支座的选择 (5)2.3法兰型式 (6)2.4液面计的选择 (6)第三章结构设计 (7)3.1壁厚的确定 (7)3.2封头厚度设计 (7)3.2.1计算封头厚度 (7)3.2.2水压试验及强度校核 (8)3.3储罐零部件的选取 (8)3.3.1储罐支座 (8)3.3.2 罐体质量 (8)3.3.3封头质量 (9)3.3.4液氨质量 (9)3.3.5附件质量 (9)第四章接管的选取 (10)4.1液氨进料管 (10)4.2平衡口管 (10)4.3液位指示口管 (10)4.4放空口管 (10)4.5液体进口管 (11)4.6液体出口管 (11)第五章压力计选择 (12)符号说明 (13)总结 (14)摘要本说明书为《1.2m3液氨储罐设计说明书》。
扼要介绍了卧式储罐的特点及在工业中的广泛应用，详细的阐述了卧式储罐的结构及强度设计计算及制造、检修和维护。
本文采用分析设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、接管进行设计，然后采用1SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。
设计结果满足用户要求，安全性与经济性及环保要求均合格。
关键词：压力容器、卧式储罐、结构设计、强度校核、开孔补强第一章绪论1.1 设计任务：针对化工厂中常见的液氨储罐，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，并便携设计说明书。
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。
卧式容器(JB4731-2005)教材
《钢制卧式容器》JB/T 47312005
《钢制卧式容器》JB/T 47312005
σ7 ，σ8 有加强圈时，承受F/4，Mφ是由加强圈，故第一项分母为A0 （加强圈组合截面面积）。第二项分母为I0 （加强圈组合截面惯性）。
σ7 是当有外加强圈时筒体内表面处的应力， 当有内加强圈时筒体外表面处的应力。
2013年陕西省压力容器设计人员培训班
《钢制卧式容器》
----JB/T 4731-2005
淡 勇
（教授）
西北大学化工学院 College of Chemical Engineering Northwest University
一. 前言
《钢制卧式容器》 ----JB/T 4731-2005
JB/T4731是1993年开始编写。1998年完成2000年版。后因
《钢制卧式容器》JB/T 47312005
2）地震及地震影响系数 考虑地震主要是为校核鞍座的强度。（请参见JB/T4731 P44 2节）
1）σ9 增加垫板起加强作用，此时由垫板承受部分Fs力（使鞍座腹板分开的）， 即分母改为 Hsbo+brδre
这里有几点说明：
-地震力不考虑垂直地震力，取水平地震力； -地震力对鞍座的作用，其作用力取筒体轴线方向，因鞍座该方向抗弯性差； -卧式容器按放位置一般不高，风载相对地震较小，计算中没考虑，但对于按放
《钢制卧式容器》JB/T 47312005
《钢制卧式容器》JB/T 47312005
《钢制卧式容器》JB/T 47312005
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7.3.4 圆筒周向应力
它是由切向剪应力使筒体产生周向弯矩（切向剪力的水平、垂直分量对筒体取 矩）。其弯矩图如JB/T4731图7—5或下面图22.4.5-1。无加强圈或加强圈位于鞍 座平面内时，最大弯矩发生在鞍座边角处；加强圈靠近鞍座平面内时最大弯矩发
压力容器的课程设计
压力容器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解压力容器的定义、分类及基本结构，掌握其工作原理；2. 学生能够掌握压力容器设计的基本原则，了解相关的设计标准和规范；3. 学生能够了解压力容器在生产生活中的应用，认识其在工程领域的重要性。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析压力容器的结构特点，并进行简单的受力分析；2. 学生能够根据设计原则，运用计算方法进行压力容器的设计；3. 学生能够运用图纸和相关工具，制作压力容器的简易模型。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对待工程技术的严谨态度，提高学生的安全意识和责任感；2. 激发学生对工程技术研究的兴趣，鼓励学生勇于创新，培养解决问题的能力；3. 增强学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为工程技术类课程，旨在让学生了解压力容器的基本知识，掌握设计原则和技巧。
学生处于高中年级，具备一定的物理和数学基础，但实践经验不足。
教学要求注重理论与实践相结合，注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
课程目标分解为具体学习成果：1. 学生能够准确描述压力容器的定义、分类和工作原理；2. 学生能够运用设计原则和计算方法，完成压力容器的设计任务；3. 学生能够制作出符合要求的压力容器简易模型，并进行展示和交流。
二、教学内容1. 压力容器的基本概念- 定义、分类及工作原理- 压力容器在工程领域的应用2. 压力容器的结构及受力分析- 常见压力容器结构特点- 受力分析基本方法3. 压力容器设计原则与计算方法- 设计原则及其意义- 相关设计标准和规范- 压力容器壁厚、材料选择及强度计算4. 压力容器制作与模型展示- 制作简易压力容器模型的步骤与方法- 模型展示与评价教学大纲安排与进度：第一课时：压力容器基本概念及分类第二课时：压力容器工作原理及应用第三课时：压力容器结构特点及受力分析第四课时：压力容器设计原则与计算方法（上）第五课时：压力容器设计原则与计算方法（下）第六课时：压力容器制作与模型展示教材章节及内容列举：第一章：压力容器概述1.1 压力容器的定义与分类1.2 压力容器的工作原理1.3 压力容器在工程领域的应用第二章：压力容器的结构与受力分析2.1 压力容器的结构特点2.2 压力容器的受力分析第三章：压力容器设计3.1 设计原则及其意义3.2 设计标准和规范3.3 压力容器壁厚、材料选择及强度计算第四章：压力容器制作与模型展示4.1 简易压力容器模型的制作4.2 模型展示与评价方法三、教学方法为了提高教学质量，激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：- 用于讲解压力容器的基本概念、工作原理、设计原则等理论知识，为学生奠定扎实的理论基础。
卧式容器设计
卧式容器计算单位计算条件简图设计压力p0.11 MPa设计温度t110 ℃筒体材料名称S30408封头材料名称S30408封头型式椭圆形筒体内直径 Di 2400 mm筒体长度L 6000 mm筒体名义厚度δn 8mm 支座垫板名义厚度δrn mm 筒体厚度附加量C 2.3mm 腐蚀裕量C1 2 mm 筒体焊接接头系数Φ1封头名义厚度δhn6mm 封头厚度附加量 C h 2.3mm 鞍座材料名称鞍座宽度 b mm 鞍座包角θ°支座形心至封头切线距离A mm 鞍座高度H mm 地震烈度度内压圆筒校核 计算单位计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件筒体简图计算压力 p c 0.11 MPa设计温度 t 110.00 ︒ C 内径 D i 2400.00mm 材料S30408 ( 板材 ) 试验温度许用应力 [σ]137.00 MPa 设计温度许用应力 [σ]t137.00 MPa 试验温度下屈服点 σs 205.00 MPa 钢板负偏差 C 1 0.30 mm 腐蚀裕量 C 2 2.00 mm 焊接接头系数 φ1.00厚度及重量计算计算厚度 δ = ct ic ][2P D p -φσ = 0.96mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= 5.70 mm 名义厚度 δn = 8.00 mm 重量2850.40Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值 p T = 1.25p [][]σσt = 0.1375 (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过 的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs = 184.50MPa试验压力下 圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = 29.02 MPa校核条件 σT ≤ [σ]T 校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力 [p w ]= 2δσφδe t i e []()D += 0.64921MPa 设计温度下计算应力 σt= ee i c 2)(δδ+D p = 23.21 MPa [σ]tφ 137.00 MPa校核条件 [σ]tφ ≥σt结论 合格计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 p c 0.11 MPa设计温度 t 110.00 ︒ C 内径 D i 2400.00 mm 曲面深度 h i 640.00mm 材料S30408 (板材) 设计温度许用应力 [σ]t137.00 MPa 试验温度许用应力 [σ] 137.00 MPa 钢板负偏差 C 1 0.30 mm 腐蚀裕量 C 2 2.00 mm焊接接头系数 φ 1.00压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验 试验压力值p T = 1.25pt][][σσ= 0.1375 (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过的应力[σ]t [σ]T ≤ 0.90 σs = 184.50MPa 试验压力下封头的应力σT = φδδ.2)5.0.(eh eh i T KD p += 41.03 MPa校核条件 σT ≤ [σ]T 校核结果合格厚度及重量计算形状系数K = ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+2i i 2261h D = 0.9193 计算厚度 δh = ct ic 5.0][2p D Kp -φσ = 0.89mm 有效厚度 δeh =δnh - C 1- C 2= 3.70 mm 最小厚度 δmin = 3.60 mm 名义厚度 δnh = 6.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量309.61Kg压 力 计 算最大允许工作压力 [p w ]= eh i eht 5.0][2δφδσ+KD = 0.45913MPa结论 合格计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 p c 0.11 MPa设计温度 t 110.00 ︒ C 内径 D i 2400.00 mm 曲面深度 h i 640.00mm 材料S30408 (板材) 设计温度许用应力 [σ]t137.00 MPa 试验温度许用应力 [σ] 137.00 MPa 钢板负偏差 C 1 0.30 mm 腐蚀裕量 C 2 2.00 mm焊接接头系数 φ 1.00压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验 试验压力值p T = 1.25pt][][σσ= 0.1375 (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过的应力[σ]t [σ]T ≤ 0.90 σs = 184.50MPa 试验压力下封头的应力σT = φδδ.2)5.0.(eh eh i T KD p += 41.03 MPa校核条件 σT ≤ [σ]T 校核结果合格厚度及重量计算形状系数K = ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+2i i 2261h D = 0.9193 计算厚度 δh = ct ic 5.0][2p D Kp -φσ = 0.89mm 有效厚度 δeh =δnh - C 1- C 2= 3.70 mm 最小厚度 δmin = 3.60 mm 名义厚度 δnh = 6.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量309.61Kg压 力 计 算最大允许工作压力 [p w ]= eh i eht 5.0][2δφδσ+KD = 0.45913MPa结论 合格。
卧式容器设计..
(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：
卧式容器
计温度。 (b)低温卧式容器的设计温度按 GB150 附录 C 规定确定。 3．3 元件金属温度确定 （a）传热计算； (b)在已使用的同类容器上测定； (C)在使用过程中，金属温度接近介质温度时按内部介质温度确定。 3．4 对于有不同工况的卧式容器，应按最苛刻的工况设计，并在图样或技术文
件中注明各工况的操作压力和操作温度。 3.5
(c)液化气体，液化石油气的卧式容器，按《容规》规定确定设计压力； (d)真空容器的设计压力按承受外压考虑，当装用安全控制装置时，设计压力取 1.25 倍的最大内外压差或 0.1Mpa 两者的较低值；当无安全控制装置时，设计压力取 0.1Mpa。 3．2 设计温度的确定： (a)设计温度不低于元件金属在工作时可能达到的最高温度。对于 0 度以下的金属 温度,设计温度不应高于元件金属在工作时可能达到的最低温度。铭牌上应标志设
2卧式容器设计是先根据操作压力内压外压确定壁厚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卧式容器设计还包括支座位置的确定及支座本身的设计
JB/T4731-2005 <<钢制卧式容器>>
1.适用范围 JB/T 4731—2005《钢制卧式容器》相对于原来 GB l50—1989 第 8 章作了部分修订， 如：取消圈座支承，增加鞍座轴向弯曲强度校核及附录 A《有附加载荷作用时卧式容 器的强度汁算》等。 JB/T 4731 适用于设计压力不大于 35MPa，在均布载荷作用下，由两个对称的鞍式 支座支承的常压及受压卧式容器，它不适用于： ——直接火焰加热及受核辐射作用的卧式容器； ——经常搬运的卧式容器； ——带夹套的卧式容器； 一一作疲劳分析的卧式容器：
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ERROR: rangecheck OFFENDING COMMAND: string
压力容器的课程设计
压力容器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解压力容器的定义、分类及在工业中的应用。
2. 学生掌握压力容器的基本结构、工作原理及主要参数。
3. 学生了解压力容器的设计原则、材料选择和安全评定标准。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析压力容器在实际工程中的应用案例。
2. 学生掌握压力容器的设计方法，能够进行简单压力容器的设计与计算。
3. 学生能够运用相关软件对压力容器进行仿真分析，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对压力容器相关领域的兴趣，激发学习热情，增强探究精神。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与理论相结合，提高分析问题和解决问题的能力。
3. 增强学生的安全意识，了解压力容器在使用过程中的安全风险，培养良好的安全习惯。
课程性质：本课程为应用物理与技术学科的课程，结合理论与实践，以提高学生的实际操作能力和创新能力为主要目标。
学生特点：学生处于高中年级，具有一定的物理知识和数学基础，思维活跃，对新技术和新知识充满好奇心。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，采用案例教学、讨论式教学等方法，引导学生主动参与，提高学生的实践操作能力和创新能力。
同时，关注学生的个体差异，因材施教，使学生在课程学习中取得良好的成果。
通过本课程的学习，为学生未来在相关领域的发展奠定基础。
二、教学内容1. 压力容器的基本概念- 压力容器的定义与分类- 压力容器在工业中的应用2. 压力容器的结构与工作原理- 压力容器的基本结构- 压力容器的工作原理及主要参数3. 压力容器的设计与计算- 设计原则与材料选择- 简单压力容器的设计与计算方法4. 压力容器安全评定- 安全评定标准与法规- 压力容器事故案例分析5. 压力容器仿真分析- 相关软件介绍与操作方法- 压力容器仿真分析的实践应用教学大纲安排：第一周：压力容器的基本概念第二周：压力容器的结构与工作原理第三周：压力容器的设计与计算第四周：压力容器安全评定第五周：压力容器仿真分析教材章节关联：第一章：引言第二章：压力容器的基本概念与分类第三章：压力容器的结构与工作原理第四章：压力容器的设计与计算第五章：压力容器的安全评定与仿真分析教学内容根据课程目标进行科学性和系统性组织，注重理论与实践相结合，以教材为依据，确保学生在学习过程中掌握压力容器相关知识，为后续学习和实践打下坚实基础。
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目录第1章设计数据及设备简图------------------------------------------- 1第2章设计计算------------------------------------------------------ 32.1圆筒厚度的设计------------------------------------------------ 32.2封头厚度的计算------------------------------------------------ 4 第3章应力校核------------------------------------------------------ 53.1 计算容器的重量载荷与支座反力 --------------------------------- 53.2 计算筒体的轴向应力 ------------------------------------------- 53.3 鞍座切应力校核 ----------------------------------------------- 73.4 鞍座筒体的周向应力校核 --------------------------------------- 73.5 鞍座腹板应力校核 --------------------------------------------- 8 第4章设计结果汇总------------------------------------------------- 10参考文献------------------------------------------------------------ 12第1章 设计数据及设备简图表1-1简图及数据说明卧式容器（双鞍式）计算单位全国锅炉压力容器标准化技术委员会简 图设计参数及要求设计压力P i 0.88 MPa 设计温度t 80 ℃ 最大工作压力 0.7 MPa 工作温度 55 ℃ 操作介质 石脑油 保冷材料硅酸铝容 器 名续表1-1全容积13.6m3焊接接头系数υ0.85保冷厚度60mm 设计寿命10年筒体材料20R鞍座材料Q235-A/20R第2章 设计计算2.1圆筒厚度的设计已知焊缝系数为错误！未找到引用源。
，0.88MPa P =，°80C T = 假设圆筒的厚度在3~16mm 范围内，查表得：Q245疲劳极限强度400MPa b σ=，屈服极限强度245MPa s σ=，°80C 错误！未找到引用源。
下的许用应力为[]147MPa tσ=，利用中径公式 []ctic P D P -=σφδ2 （2-1） 式中：δ———计算厚度，mm ； c P ——计算压力，MPa ； ϕ——焊接接头系数。
其中：由于液柱压力= 1.610009.80.01568MPa 5%0.044MPa gd P ρ=⨯⨯=<=，所以不考虑液体压力，故0.88MPa c P P ==。
所以[]0.8816005.654mm 20.851470.882c i tcP D P ⨯δ===⨯⨯-ϕσ-查表得：120.30mm,2mm C C ==所以2 5.65427.654mm d C δ=δ+=+= 17.6540.307.954m mn d C δ≥δ+=+=圆整后取为10mm n δ= 10 2.37.7me δ=-= 2.2封头厚度的计算选用标准椭圆形封头，长短轴比值为2，根据椭圆形封头计算中式2[]0.5c itc KP P P δσφ=- （2－2） 式中：K ——椭圆形封头形状系数，对标准椭圆形封头1K =；φ——焊封系数0.85φ=。
其他符号意义与数值同筒体 所以[]0.8816005.644mm 21470.850.50.8820.5c itcP D P ⨯δ===⨯⨯-⨯σϕ-同上，取0.30mm 1C =，22mm C =则封头的名义厚度为 5.64420.307.944mm n δ=++= 圆整后取为10mm n δ=第3章 应力校核3.1 计算容器的重量载荷与支座反力1) 设备自重39009.838220N G =⨯=2) 充满液体时重量'13.610009.8133280N G V g =ρ=⨯⨯=3) 作用于每个支座上的力'17150085750N 22G G F +=== 3.2 计算筒体的轴向应力3.2.1轴向弯矩计算已知:60002406080m m ,400m m ,400m m ,800m m ,805m m 22i ni m iL H R A R R R =+⨯==δ====+= 1) 鞍座截面处弯矩22121413i a R H A L ALM FA H L ⎡⎤--+⎢⎥=--⎢⎥⎢⎥+⎢⎥⎣⎦（3－1）式中：i h ——封头深度，查得400mm H =；A ——鞍座底板中心到封头切线距离，查得400mm ； L ——两封头中心线的距离，6080mm L =。
所以22223400800400116080240060802185750400144400113360801.72910N m i a R H A L AL M FA H L ⎡⎤⎡⎤---+-+⎢⎥⎢⎥⨯⨯=--=-⨯⨯-⎢⎥⎢⎥⨯⎢⎥⎢⎥++⎢⎥⎢⎥⨯⎣⎦⎣⎦=-⨯∙ 2) 跨中截面处弯矩22222232(800400)2()11485750608044006080444004460801133608088.64110N mi b R H FL A L M H L L ⎡⎤⎡⎤⨯--++⎢⎥⎢⎥⨯⨯=-=⨯-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥++⨯⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦=⨯∙ 3.2.2轴向应力计算由上面的计算结果可知跨中截面弯矩远大于鞍座截面处的弯矩，且5.0=iR A。
可以不考虑鞍座处的“偏塌”现象，因此，只计算跨中截面的轴向应力即可。
1) 跨中截面最高点的轴向应力： em be m c R M R P δπδσ212-= （3－2）式中：e δ——壳体有效厚度，mm ； a R ——圆筒的平均半径，mm 。
31220.8880588.6411040.343MPa 227.7 3.140.8050.0077c m b e m e P R M R ⨯⨯σ=-=-=δπδ⨯⨯⨯ 2) 跨中截面最低点的轴向应力： em be m c R M R P δπδσ222+=（3－3） 32220.8880588.6411051.657MPa 227.7 3.140.8050.0077c m b e m e P R M R ⨯⨯σ=+=+=δπδ⨯⨯⨯ 3) 轴向应力校核：[]3113M P a ,19810M P att Eσ==⨯ [][]3147M P a7.70.060.0619810114.345M P a800t tcre i B E R ⎧⎫σ=⎪⎪σ=⎨⎬δ=⨯⨯=⨯⨯⨯=⎪⎪⎩⎭取其中小值 取[]114.345MPa cr σ= 可见[][]cr tσσσσ<<12,满足强度及稳定性的要求3.3 鞍座切应力校核因5.0=iR A可认为鞍座靠近封头，封头对鞍座处筒体有加强作用。
鞍座包角︒=120θ，查表得880.03=K ,401.04=K 。
1) 圆筒中的切向剪应力：30.888575012.174MPa 0.8050.0077m e K F R ⨯τ===δ⨯ 2) 封头中的切向剪应力：40.401857505.547MPa 0.8050.0077h m he K F R ⨯τ===δ⨯ 3) 校核：[]12.174M Pa 0.80.8147117.6M P a tτ=<σ=⨯=10.88160091.429M P a 227.7c i h he Kp D ⨯⨯σ===δ⨯ []5.547M P a 1.251.2514791.42992.321M P ath h τ=<σ-σ=⨯-= 均满足强度要求。
3.4 鞍座筒体的周向应力校核1) 筒体最低点的周向应力：()255b FkK re e δδσ+-= （3－4）其中1=k ，查表得760.05=K 根据鞍座尺寸表知：4440mm b = 2 1.56240 1.5680010379.531m m i n b b R =+δ=+⨯⨯= 即n i R b b δ56.14+>，所以此鞍座垫片作为加强用的鞍座。
所以()[]556210.76085750(7.77.7)379.5311011.150M P a 147M P ae r e tk K F b -⨯⨯σ=-=-δ+δ+⨯⨯=<σ= 满足强度条件。
2) 鞍座边角处的周向应力：8552.78056080<==m R L 所以()()22626124re e ire e L FR K b F δδδδσ+-+-= （3－5） 由于,5.0=i R A 查表知013.06=K ,则()()[]6622685750120.0138575080047.77.7379.5311060807.77.71017.246M P a1.25 1.25147183.75M P at--⨯⨯⨯σ=--⨯+⨯⨯⨯+⨯=-<σ=⨯= 不论是最低点处，还是鞍座边角处的周向应力都满足强度要求3.5 鞍座腹板应力校核鞍座包角 120=θ，查表得：204.09=K ，则F K F s 9=。
由于垫板起加强作用，则： rer s sb b H F δσ+=09 （3－6）式中：0b ——鞍座腹板厚度，mm ； h ——鞍座高度，mm ； 4δ——垫板厚度，mm ； s H ——计算高度, mm 。
其中：27.7mm,379.531mm,re r b b δ===800266.667mm 33i R ==， 25010240mm H =-=则min ,240mm 3i s R H H ⎧⎫==⎨⎬⎩⎭, 鞍座腹板厚度012mm b =。
则9660.204857503.015MPa 2401210379.5317.710--⨯σ==⨯⨯+⨯⨯查表得：[]113MPa sa σ=，则[]275.333MPa 3sa σ=由于[]sa σσ329<，所以其强度满足要求。
至此鞍座强度验算合格。
第4章设计结果汇总表4－1设计计算数据汇总圆筒材料设计温度下许用应力[σ]t147 MPa 圆筒的直径D1600 mm iδ10 mm 圆筒的名义厚度n圆筒厚度附加量C 2.3 mm δ10 mm封头名义厚度hn封头厚度附加量C2.3 mmh两封头切线间距离L 6080 mm 鞍座轴向宽度b 240 mm 鞍座高度H 400 mm 鞍座包角θ120 °鞍座底板中心至封头切线距离A 400 mm 封头直边高度40 mm R805 mm圆筒平均半径m2383 kg 筒体质量G1封头质量G2230 kg 附件质量G1057 kg 3容器内充液质量G'13600 kg 支座反力F 85750 N续表4-1筒体支座截面处弯矩M-1.729×10³N⋅ma⋅m 筒体支座跨中截面处的弯矩Mb88.641×10³Nσ40.343 MPa 筒体跨中截面最高点处轴向应力1σ51.657 MPa 筒体跨中截面处最低点的轴向应力2圆筒中的切线剪应力τ12.174 MPa 封头中的切线剪应力τh 5.547 MPaσ11.150 MPa 鞍座处筒体最低点的周向应力5σ-17.246 MPa 鞍座边角处的周向应力6σ 3.015 MPa 鞍座腹板应力9参考文献[1]郑津洋，董其伍，桑芝富.过程设备设计[M].北京：化学工业出版社, 2001:299-361.。