立式低变炉设计—毕业设计

- 1 - - 1 - 低变炉设计

摘 要 本说明书为《低变炉设计说明书》。扼要介绍了立式低变炉的特点及在工业中的广泛应用，详细的阐述了立式低变炉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、物料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、立式低变炉、结构设计、强度校核、开孔补强。 ABSTRACT The specification for the 《design specification of shifting furnace》. Briefly introduces the characteristics of shifting furnace and in the vertical .Widely used in industry, describes in detail the structure and strength design and manufacturing, maintenance and maintenance of vertical low furnace . This paper uses the method of analysis and design, comprehensive consideration of environmental conditions, - 2 - - 2 -

material properties and other factors and reference standard .Design prospective, according to the order of process design, structure design, equipment strength calculation of tank, cylinder, head, saddle, took over the design, and then use 1SW6-1998 to make strength check, finally forms the reasonable design scheme. The design results meet user requirements, safety and economic and environmental requirements are qualified. Keywords: pressure vessel, vertical low furnace, structure design, strength check, opening reinforcement.

目 录

第一章 绪论 ............................................... 3 第二章 设计参数的选择 ...................................... 4 第三章 容器的结构设计 ...................................... 5 - 3 - - 3 -

3.1圆筒厚度的设计 ....................................... 5 3.2封头厚度的计算 ....................................... 5 3.3筒体和封头的结构设计 ................................. 6 3.4人孔的选择 ........................................... 7 3.5接管，法兰，垫片和螺栓（柱） ......................... 7 3.5.1接管和法兰 ...................................... 7 3.5.2垫片 ............................................ 8 3.5.3螺栓（螺柱）的选择 .............................. 9 3.6鞍座选型和结构设计 ................................... 9 3.6.1鞍座选型 ....................................... 10 第四章 开孔补强设计....................................... 11 4.1补强设计方法判别 .................................... 11 4.2有效补强范围 ........................................ 11 4.2.1有效宽度B ..................................... 11 4.2.2外侧有效高度 ................................... 12 4.2.3内侧有效高度 ................................... 12 4.3有效补强面积 ........................................ 12 4.4补强面积 ............................................ 13 第五章 强度计算 ........................................... 13 5.1水压试验应力校核 .................................... 13 5.2圆筒轴向弯矩计算 .................................... 13 - 4 - - 4 -

5.2.1圆筒中间截面上的轴向弯矩 ....................... 13 5.2.2鞍座平面上的轴向弯矩 ........................... 14 5.3圆筒轴向应力计算及校核 .............................. 14 5.3.1圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的轴向应力 ... 14 5.3.2由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核 ....... 14 5.3.3圆筒轴向应力校核 ............................... 15 5.4切向剪应力的计算及校核 .............................. 15 5.4.1圆筒切向剪应力的计算 ........................... 15 5.4.2圆筒被封头加强（2aRA）时，其最大剪应力h .... 16 5.4.3切向剪应力的校核 ............................... 16 5.5圆筒周向应力的计算和校核 ............................ 16 5.5.1在横截面的最低点处： ........................... 18 5.5.2在鞍座边角处 .................................. 117 5.5.3鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力 ................. 17 5.5.4周向应力校核 ................................... 17 5.6鞍座应力计算及校核 .................................. 18 5.6.1腹板水平分力及强度校核 ......................... 18 5.6.2鞍座压缩应力及强度校核 ......................... 18 5.7地震引起的地脚螺栓应力 .............................. 20 5.7.1倾覆力矩计算 ................................... 20 5.7.2由倾覆力矩引起的地脚螺栓拉应力 ................. 21 - 5 - - 5 -

5.7.3由地震引起的地脚螺栓剪应力 ..................... 21 第六章 焊接工艺……… …………………………………………..……….........22 第七章 设计结束语及致谢… …………………………………………………….22 参考文献 ................................................. 24

第一章 绪论 低变炉的用途十分广泛。它是在合成氨工业中起着重要作用的设备。低变炉一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。低变炉由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。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。 低变炉按其形状可分为球形容器、圆筒形容器（立式、卧式）。 按其承压性质可分为内压和外压，内压容器又可分为低压、中压、高压、超高压4个压力等级。