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型卧式储罐换热器等多采用鞍座,它是应用得最为广泛的种卧式容器支座。
置于支座上的卧式容器,其情况和梁相似,有材料力学分析可知,梁弯曲产生的应力与支点的数目和位置有关。
当尺寸和载荷定时多支点在梁内产生的应力较小,因此支座数目似乎应该多些好。
但对于大型卧式容器而言,当采用多支座时,如果各支座的水平高度有差异或地基沉陷不均匀,或壳体不直不圆等微小差异以及容器不同部位受力挠曲的相对变形不同,是支座反力难以为个支点平均分摊,导致课题应力增大,因而体现不出多制作的优点,故般情况采用双支座。
采用双支座时选取的原则如下双鞍座卧式容器的受力状态可简化为受均布载荷的外伸梁,由材料力学知,当外伸长度时,跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等,所以般近似取,其中取两封头切线间距离,为鞍座中心线至封头切线间距离。
当鞍座邻近封头时,则封头对支座处筒体有加强刚性的作用。
为了充分利用这加强效应,在满足下应尽量使此外,卧式容器由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩,因此容器两端的支座不能都固定在基础上,必须有端能在基础上滑动,以避免产生过大的附加应力。
通常的做法是将个支座上的地脚螺栓孔做成长圆形,并且螺母不上紧,使其成为活动支座,而另支座仍为固定支座。
所以本设计就采用这种支座结构。
根据设备的公称直径和容器的重量参照鞍座标准选取鞍座结构及尺寸。
鞍座的材料除加强垫板除外为,加强垫板的材料应与设备壳体材料相同为。
容器载荷计算筒体的质量查得圆筒体理论质量为,筒体长度加上封头的直边长度为,则。
封头的质量根据封头的名义厚度查得标准椭圆形封头理论质量为。
水压试验时水的质量由常用压力容器手册查得公称直径厚的标准椭圆封头的容积为,则容器容积为筒体封头水重。
附件的质量人孔重,人孔补强重,进出料管约,两个液面计共,安全阀,排污阀,再加上与阀门相接的接管重量,附件总质量约为所以设备总质量为即鞍座选取标准查得公称直径为的容器选择轻型包角焊制六筋带垫板,高度为的鞍座,允许载荷,为使封头对鞍座处的圆筒起加强作用,可取,则选。
左鞍座标记为鞍座右鞍座标记为鞍座具体尺寸如下表表鞍座标准尺寸表公称直径允许载荷鞍座高度螺栓间距鞍座质量增加高度增加的质量鞍座强度校核鞍座腹板的水平分力查得鞍座包角对应系数支座反力鞍座腹板有效界面内的水平方向平拉应力计算高度,取鞍座实际高度和两者中的较小值,鞍座腹板厚度,鞍座腹板有效宽度,取垫板宽度与圆筒体的有效宽度两者中的较小值,鞍座垫板有效厚度,则应力校核鞍座材料的许用应力,则容器焊缝标准压力容器焊接结构设计要求焊缝分散原则避免焊缝多条相交原则对称质心布置原则避开应力复杂区或应力峰值去原则对接钢板的等厚连接原则接头设计的开敞性原则焊接坡口的设计原则焊缝填充金属尽量少避免产生缺陷焊缝坡口对称有利于焊接防护焊工操作方便复合钢板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率。
筒体与椭圆封头的焊接接头压力容器受压部分的焊接接头分为四类,查得封头与圆筒连接的环向接头采用类焊缝。
焊接方法采用手工电弧焊,其原理是利用电弧热量融化焊条和母材,由融化的金属结晶凝固而形成接缝,焊接材料为碳钢低合金钢不锈钢,应用范围广,适用短小焊缝及全位置施焊,可适用在静止冲击和振动载荷下工作的坚固密实的焊缝焊接,这种方法灵活方便,适应性强,设备简单,维修方便,生产率低,劳动强度高。
封头与圆筒等厚采用对接焊接。
平行长度任取。
坡口形式为型坡口。
根据的抗拉强度和屈服点选择系列强度要求的焊条,型号为该型号的焊条是铁粉钛型药皮药皮成分氧化钛,加铁粉,适用于全位置焊接,熔敷效率较高,脱渣性较好,焊缝表面光滑,焊波整齐,角焊缝略凸,能焊接般的碳钢结构。
管法兰与接管的焊接接头管法兰与接管焊接接头形式和尺寸参照标准,根据公称通经选择坡口宽度,如附图中的局部放大图所示。
接管与壳体的焊接接头所设的接管都是不带补强圈的插入式接管,接管插入壳体,接管与壳体间的焊接有全焊透和部分焊头两种,它们的焊接接头均属形或角接接头。
选择标准中代号为的接头形式,基本尺寸为,且,它适用于,,因为所选接管的厚度都为壳体厚度的半,壳体的厚度为,所以符合要求。
选择全焊透工艺,可用于交变载荷,低温及有较大温度梯度工况。
如附图中的局部放大图所示,。
筒体和封头的校核计算筒体轴向应力校核由弯矩引起的轴向应力筒体中间处截面的弯矩式中鞍座反力椭圆封头长轴外半径两封头切线之间的距离鞍座与筒体端的距离封头短轴内半径,。
支座处截面上的弯矩所以由化工机械工程手册上卷,得。
因为︱︱︱︱,且,故最大轴向应力出现在跨中面,校核跨中面应力。
筒体中间截面上最高点处所以最低点处鞍座截面处最高点处最低点处由设计压力引起的轴向应力由所以轴向应力组合与校核最大轴向拉应力出现在筒体中间截面最低处所以许用轴向拉压应力,而合格。
最大轴向压应力出现在充满水时,在筒体中间截面最高处轴向许用应力根据值查外压容器设计的材料温度线图得,取许用压缩应力,︱︱,合格。
筒体和封头切向应力校核筒体切向应力计算由化工机械工程手册上卷,查得,。
所以封头切向应力计算因所以合格。
总结通过这次课程设计,让我对化工设备机械基础这门课有了进步的认识。
这次课设是对这门课程的个总结,对化工机械知识的应用。
设计时要有个明确的思路,要考虑多种因素包括环境条件和介质的性质等再选择合适的设计参数,对罐体的材料和结构确定之后还要进行系列校核计算,包括筒体封头的应力校核,以及鞍座的载荷和应力校核。
校核合格之后才能确定所选设备型符合要求。
通过这次设计对我们独自解决问题的能力也有所提高。
在整个过程中,我查阅了相关书籍及文献,取其相关知识要点应用到课设中,而且其中有很多相关设备选取标准可以直接选取,这样设计出来的设备更加符合要求。
在设计的最后附有设备图,在绘图的整个过程中,我对制图软件的操作更加熟悉。
这次课设的书写中对格式的要求也很严格,在老师的指导下我们按照毕业设计的格式要求完成课设。
这就为我们做毕业设计打下了基础。
因为的知识有限,所做出的设计存在许多缺点和不足,请老师做出批评和指正。
最后感谢老师对这次课设的评阅。
参考文献赵军,张有忱等编化工设备机械基础第二版北京化学工业出版社,压力容器实用技术丛书编写委员会编压力容器设计知识北京化学工业出版社,刘湘秋编常用压力容器手册北京机械工业出版社,董大勤编化工设备机械基础北京化学工业出版社,贺匡国化工容器及设备简明设计手册,第二版余国琮化工机械工程手册,上卷北京化学工业出版社郑晓梅编化工制图北京化学工业出版社,林大军编著简明化工制图北京化学工业出版社,武汉工程大学课程设计题目液氨储罐设计院系化学工程学院专业化学工程与工艺班级姓名指导教师完成日期年月日设计任务书设计题目液氨储罐设计设计任务试处位置看,人孔又可分为回转盖人孔垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔三种。
人孔标准规定时只能用带颈平焊法兰人孔或带颈对焊法兰人孔。
容器上开设人孔规定当时至少设个人孔,压力容器上
