空气储气罐的设计.doc

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1、毕业论文(设计)题目名称： 空气储气罐的设计 题目类型： 毕业设计 学生姓名： 周 楚 院 (系)： 机械工程学院 专业班级： 装备10901班 指导教师： 张 琴 辅导教师： 张 琴 时 间： 2013.3 至 2013.6 目录长江大学毕业设计(论文)任务书毕业设计开题报告长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定【摘要】ABSTRACT1 前言12 选题背景22.1 题目来源22.2 研究目的和意义22.3 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向22.4 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路32.5 完成毕

2、业设计所必须具备的工作条件及解决的办法43 工作参数43.1 设计题目43.2 基本设计条件43.3主要研究内容54 结构设计54.1 容器类别54.2 筒体设计54.3 封头设计64.4 接管设计64.5 法兰设计64.6 接管与法兰分配54.7 弯头设计74.8 人孔设计84.9 支座选择104.10 安全阀的选用104.11 焊接型式及结构105 强度计算135.1筒体尺寸135.2 封头尺寸145.3 补强计算及补强圈选用165.4支座选型216 整体校验226.1 容积检验226.2 支座载荷校核237 ANSYS应力校核237.1 内压及接管弯矩作用下椭圆封头中心接管应力分布237

3、.2 压力容器开孔接管区的应力分析298 总结35参考文献36致谢38附录39长江大学毕业设计(论文)任务书学院（系） 机械工程学院 专业 过程装备与控制 班级 装备10901学生姓名 周楚 指导教师/职称 张琴/讲师 1. 毕业设计(论文)题目：空气压缩机储气罐的设计2. 毕业设计（论文）起止时间：2013年3月2012年6月3毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）资料：（1）陈登丰，压力容器，1987年1月：5868（2）GB 1501998 钢制压力容器（3）压力容器手册（下）， 劳动人事出版社， 1989年1月：（4）实用机械设计手册（下）第2版， 机械工业出版社， 1

4、994年1月 ：523-524原始数据：工作介质：空气设计容积：3m3设计压力：1.1MPa设计温度：1504毕业设计(论文)应完成的主要内容（1）完成相关领域技术现状调研 （2）方案设计（3）结构设计（4）载荷计算（5）绘制储气罐装配图和零件图5毕业设计(论文)的目标及具体要求（1）阅读与研究课题有关的有代表性的参考文献资料15篇以上（2）与研究课题有关的译文不少于3千汉字（或2万印刷字符的外文原文的翻译）（3）论文正文不少于1.2万字（4）储气罐总装图1张（1号图）（5）储气罐零件图若干6、完成毕业设计(论文)所需的条件及上机时数要求熟悉AUTOCAD上机200小时任务书批准日期 年 月

5、日 教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期 年 月 日 指导教师(签字) 完成任务日期 年 月 日 学生（签名） 空气储气罐的设计学生：周楚，机械工程学院指导教师：张琴，机械工程学院【摘要】储气罐作为空气压缩机的一个后配置，它能储存一定量的空气，减少由于压缩机排气不连续产生的压力脉动，实现供气和用气的平衡，且输出的压力比较平稳，同时能降低气路中的温度，除去空气中的水分、灰尘、杂质等，也可减少干燥机的负荷。本次毕业小设计的空气储罐根据设计压力、温度、介质的要求，首先进行总体结构设计，包括筒体与封头的形式、材料。其次进行局部结构设计，包括接管、法兰、人孔、支撑件、紧固件的选择。再次进行强度计算，

6、得出壁厚并校核，判断开孔是否需补强及补强圈的选择，支撑件是否满足等等。【关键词】压力容器，结构设计，强度计算。Design of air storage tankStudent: Zhou Chu, College of Mechanical EngineeringInstructor: Zhang Qin, College of Mechanical EngineeringAbstract air compressor gas tank as a configuration, it can store a certain amount of air, reduce the pressure

7、fluctuation of the compressor exhaust not produced continuously, implementation of supply and gas balance, and the output pressure is relatively stable, at the same time can reduce the gas path in the temperature, to remove the moisture in the air, dust, impurities, can also reduce the dryer load. T

8、he graduation design of the small air storage tank according to the design pressure, temperature, medium requirements, firstly, the overall structure design, including the tube body and the head of the form, material. Secondly, the partial structure designs, including pipe, flange, manhole, supporti

9、ng parts, fastener selection. Again the strength calculation, the wall thickness and check, judge whether need opening reinforcement and reinforcement ring selection, support meets etc.keyword structure design, The structure design, strength calculation1 前言本次毕业小设计是对大学所学课程特别是专业课程知识的综合实践与应用，对总结专业学习的一次

10、大总结。本次需要完成的设计是设计压力为1.1 MPa、设计温度为、设计容积为的空气储罐。在工厂、矿山、农田水利的基础建设、国防科学实验等部门利用往复压缩机提供压缩空气，驱动各种工具、机械、车辆和仪表装置等。储气罐作为空气压缩机的一个后配置，它能储存一定量的空气，减少由于压缩机排气不连续产生的压力脉动，实现供气和用气的平衡，且输出的压力比较平稳，同时能降低气路中的温度，除去空气中的水分、灰尘、杂质等，也可减少干燥机的负荷。主要有以下功能：缓冲、降温、除水、除油和储能。因此，研究设计优化空气储气罐具有重要的意义。空气储气罐是国民经济各部门中使用十分广泛的一类压力容器，储气罐的配置要求：1、塑韧性要

11、高：筒体材质塑韧性要好，受力均匀，应力分布合理，筒体上需开设有安全信号孔，确保安全。2、耐腐蚀性要好：内筒采用耐腐蚀性好的材料，且进行消除应力热处理，无硫化氢应力腐蚀。3、抗疲劳性要好：最好采用有限元进行疲劳分析设计，确保设备抗疲劳性。对于空气储气罐设计，主要从储气罐的塑韧性、耐腐蚀性、抗疲劳性方面入手，从而设计出符合要求的储气罐。2 选题背景2.1 题目来源生产实践2.2 研究目的和意义在工厂、矿山、农田水利的基础建设、国防科学实验等部门利用往复压缩机提供压缩空气，驱动各种工具、机械、车辆和仪表装置等。储气罐作为空气压缩机的一个后配置，它能储存一定量的空气，减少由于压缩机排气不连续产生的压力

12、脉动，实现供气和用气的平衡，且输出的压力比较平稳，同时能降低气路中的温度，除去空气中的水分、灰尘、杂质等，也可减少干燥机的负荷。主要有以下功能：缓冲、降温、除水、除油和储能。因此，研究设计优化空气储气罐具有重要的意义。 空气储气罐是国民经济各部门中使用十分广泛的一类压力容器，储气罐的配置要求：1、塑韧性要高：筒体材质塑韧性要好，受力均匀，应力分布合理，筒体上需开设有安全信号孔，确保安全。2、耐腐蚀性要好：内筒采用耐腐蚀性好的材料，且进行消除应力热处理，无硫化氢应力腐蚀。3、抗疲劳性要好：最好采用有限元进行疲劳分析设计，确保设备抗疲劳性。对于空气储气罐设计，主要从储气罐的塑韧性、耐腐蚀性、抗疲劳

13、性方面入手，从而设计出符合要求的储气罐。2.3 国内外现状和发展趋势与研究方向（1）国外80年代以来储罐技术却发展很快。 通过减少油品蒸发损失和减少储罐排水过程中的油品损失来进一步减少油品损失。降耗节能重视安全和污染，强化防腐和监测技术：日本的开罐检查：罐底板外表面 (与土地接触一侧)的在线连续监测技术; 开罐检查时,在不剥离涂层的条件下,测定钢板厚度和检查缺陷的方法; 罐底板内表面 (与储液接触一侧) 的涂层 用哪些技术数据作为评判优劣的基础;强化防腐和监测技术防腐专利技术：美国的二级防漏系统.新的牺牲阳极法以及耐腐蚀燃料油罐钢板。（2）根据国内外储罐的发展历程，可以知道，一是储罐大型化是其

14、发展的必然趋势，储罐越大，节省的钢材就越多，投资就会越小，而且布局将会更加紧凑，占地面积也小。二是低合金高强度钢的广泛应用；三是焊接新工艺、新技术的广泛应用，使得焊接质量进一步提高，从而提高了这些大型产品质量的可靠性。（3）中国申江牌储气罐机械行业虽然取得了很大的成绩，但技术水平基本上处于仿制、改进及组合阶段，没有达到创新或超过世界同类产品的水平，现阶段中国申江牌储气罐机械同国外申江牌储气罐机械水平相比要差10-20年，机械技术水平发展相对缓慢。（4）空气储气罐主要与空压机，冷冻式干燥机，过滤器等设备配套使用，组成工业生产上的动力源-压缩空气站。引起储罐功能退化和失效的因素包括腐蚀、侵蚀、 蠕

15、变、 疲劳、 机械损伤和脆性断裂等 ,多种因素同时起作用的情况也会出现。其维修投资成本过高。（5）储气罐壳体的强度主要取决于设计温度、设计压力、结构型式及制造质量等，实际设备操作参数的控制和设备安全状况的好坏将直接影响着压力容器的安全运行和使用寿命。若储气罐设计结构不合理，用材不当，制造质量差，局部存在如壁厚不均匀，存在气孔、裂纹、严重锈蚀等缺陷，即使储气罐仍在额定压力下工作，因其局部强度不够会发生爆炸。由于承受压力较高，工作环境恶劣，爆炸等事故也时有发生。容器支腿角焊缝开裂、超温爆炸是空气储气罐常见问题。（6）容器的焊接完成后检查壳体的直径，并对容器进行热处理和耐压试验，使之符合设备的技术要

16、求。随着机械加工、无损检测等行业的发展、先进高效设备的采用，压力容器制造技术有了很大的提高。此外，还应在在材料的纯净度、材料介质的适应性、材料的应用界限和液化气体的膨胀性、压缩性等方面进一步研究。只有综合考虑以上的参数和因素，才能使压力容器规范、安全和高效的发挥作用。考虑材料强度、容器介质和焊接方法等因素，依据国家标准规定对常用空气储罐设备筒体，密封头和人孔以及辅件进行设计，对压力容器的设计进行优化。2.4 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路（1）完成相关领域技术现状调研 （2）方案设计（合适的储罐形式，场地条件，环境温度，经济性，实用性，安全可靠性）（3）结构设计（筒体设计，封头设

17、计，接管设计，法兰设计，接管与法兰分配，弯头设计，人孔设计，支座选择，焊接形式及结构）（4）载荷计算（筒体尺寸,封头尺寸，补强圈选用及计算，支座载荷校核）（5）绘制储气罐装配图和零件图解决思路：设计储存设备，首先必须满足各种给定的工艺要求，考虑储存介质的性质、容量的大小、设置的位置、钢材的耗量以及施工的条件等来确定储罐的形式；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。2.5 完成毕业设计所必须具备的工作条件及解决

18、的办法必须具备的工作条件：（1）陈登丰.压力容器，1987年1月：5868（2）GB1501998 钢制压力容器（3）压力容器手册（下），劳动人事出版社，1989年1月：（4）实用机械设计手册（下）第2版，机械工业出版社，1994年1月 ：523-524（5）容积式压缩机技术手册，机械工业出版社，2005年5月解决的办法：查找相关资料初选设计方案进行初步计算计算绘图编写说明书修改整理总结3 工作参数3.1 设计题目3m空气储罐设计3.2 基本设计条件3.2.1 主要技术指标表3.1 设计参数表设计压力MPa1.1设计温度 150介质名称空气设备主要材质Q345R介质性质无毒无害设备容积33.2

19、.2 主要结构筒体、封头、接管、法兰、人孔、支座、紧固件3.2.3 支撑方式支座支撑3.3主要研究内容（1）完成相关领域技术现状调研 （2）方案设计（合适的储罐形式，场地条件，环境温度，经济性，实用性，安全可靠性）（3）结构设计（筒体设计，封头设计，接管设计，法兰设计，接管与法兰分配，弯头设计，人孔设计，支座选择，焊接形式及结构）（4）载荷计算（筒体尺寸,封头尺寸，补强圈选用及计算，支座载荷校核）（5）绘制储气罐装配图和零件图4 结构设计4.1 容器类别设计压力，设计温度t=150，介质性质无毒无害。压力的容器为低压容器，本储罐为低压容器，属于类压力容器。4.2 筒体设计圆柱形容器时最常见的一

20、种压力容器结构形式，具有结构简单、易于制造、便于在内部装设附件等优点。本储罐采用单层式筒体，即容器壁在厚度方向上由一整体材料所构成，便于在生产中采用单层卷焊式加工。对于一般低、中压容器，设计成长径比为1.21.5左右的立式圆筒容器，这样既便于操作，又利于反应介质的充分混合。对于一般中型储罐，为便于操作管理，一般都做成长径比为36的圆筒形容器并卧式放置，而且可以增加筒体受力面积来减小压强。在满足设计容积的情况下，根据反应容器内筒容积表查得最优储罐长径比为2.5。该设计储罐介质为空气，比重较小，泄漏危险不大，而且立式储罐占地面积小，卧式占地面积大。因此该设计选用立式圆筒容器。空气为介质，无毒无害，

21、没有腐蚀性，属于低压容器。材质可选择Q345R。Q345R为低合金钢，合金元素含量较少，其强度、韧性、耐腐蚀性、低温和高温性能均优于相同含量的碳素钢。它是屈服点为345MPa的压力容器专用钢板，也是中国压力容器行业使用量最大的钢板，具有良好的综合力学性能和制造工艺性能，主要用于制造中低压压力容器和多层高压容器。4.3 封头设计椭圆形封头是由半个椭圆球面和短圆筒组成，球面与筒体间有直边段。直边段可以避免封头和和筒体的连接焊缝处出现经向曲率突变，以改善曲率变化平滑连续，故应力分布比较均匀；且椭圆形封头深度较半球形封头小得多，易冲压成型，在实际生产中多有模具，是目前中低压容器应用较多的封头。因此选用

22、以内径为基准的EHA型椭圆形封头。为了防止热应力和边缘应力的叠加，减少应力集中，在封头和筒体连接处必须有一段过渡的直边段，直边段的高度依据标准选择。封头材料与筒体相同，选用Q345R。4.4 接管设计优质低碳钢的强度较低，塑性好，焊接性能好，因此在化工设备制造中常用作热交换器列管、设备接管、法兰的垫片包皮。优质中碳钢的强度较高，韧性较好，但焊接性能较差，不宜用作接管用钢。由于接管要求焊接性能好且塑性好。故选择20号优质低碳钢的普通无缝钢管制作各型号接管4.5 法兰设计法兰连接的强度和紧密性比较好，装拆也比较方便，因而在大多数场合比螺纹连接、承插式连接、铆焊连接等型式的可拆连接显得优越，从而获得

23、广泛应用。平焊法兰连接刚性较差，只能在低压，直径不太大，温度不高的情况下使用。由于Q345R为碳素钢，设计温度，且介质无毒无害，可以选用带颈平焊法兰，即SO型法兰。储罐的设计压力较小要保证法兰连接面的紧密性，必须合适地选择压紧面的形状。对于压力不高的场合，常用突台形压紧面。突面结构简单，加工方便，装卸容易，且便于进行防腐衬里。储罐由于设计压力为1.1MPa1.6 MPa，空气无毒无害，可选择突面（RF）压紧面。由于法兰钢件的质量较大，需要承受大的冲击力作用，塑性、韧性和其他方面的力学性能也较高，所以不用铸钢件，可以采用锻钢件。接管材料为20号钢，法兰材料选用20锻钢。4.6 接管与法兰分配图4

24、-1 带颈平焊管法兰4.6.1 N1、N2(空气进、出口)公称尺寸DN250，接管采用无缝钢管，材料为20号钢。外伸长度为150mm 。选取1.6MPa等级的带颈平焊突面法兰，材料选用20锻钢，法兰标记为：SO300-2.5 RF。法兰管径D=405mm,螺栓孔中心圆直径K=355mm，螺栓孔直径L=26mm，采用12个M24螺栓连接，法兰厚度C=32mm,法兰内经=276mm，颈部过渡圆角半径R=10mm,颈根直径N=298mm，短颈法兰高度H=46mm,该法兰质量M=14.3kg。4.6.2 N3(排污口)公称尺寸DN50，接管采用无缝钢管，材料为20号钢，外伸长度为150mm。选取1.6

25、MPa等级的带颈平焊突面法兰，材料选用20锻钢，法兰标记为：SO40-1.6 RF。法兰管径D=165mm,螺栓孔中心圆直径K=125mm，螺栓孔直径L=18mm，采用4个M16螺栓连接，法兰厚度C=22mm,法兰内经=59mm，颈部过渡圆角半径R=5mm,颈根直径N=84mm，短颈法兰高度H=32mm,该法兰质量M=3.66kg。4.6.3 N4(安全阀口)公称尺寸DN80，接管采用无缝钢管，材料为20号钢，外伸长度为150mm。根据GB12459-99，选用90弯头；弯头上方仍有一定外伸量。选取1.6MPa等级的带颈平焊突面法兰，材料选用20锻钢，法兰标记为：SO80-1.6 RF。法兰管

26、径D=200mm,螺栓孔中心圆直径K=160mm，螺栓孔直径L=18mm，采用8个M16螺栓连接，法兰厚度C=24mm,法兰内经=91mm，颈部过渡圆角半径R=6mm,颈根直径N=118mm，短颈法兰高度H=34mm,该法兰质量M=4.08kg。4.6.4 N5(压力表口)公称尺寸DN25，接管采用无缝钢管，材料为20号钢，外伸长度为150mm。根据GB12459-99，选用90弯头；弯头上方仍有一定外伸量。选取1.6MPa等级的带颈平焊突面法兰，材料选用20锻钢，法兰标记为：SO25-1.6 RF。法兰管径D=115mm,螺栓孔中心圆直径K=85mm，螺栓孔直径L=14mm，采用4个M12螺

27、栓连接，法兰厚度C=18mm,法兰内经=39mm，颈部过渡圆角半径R=4mm,颈根直径N=52mm，短颈法兰高度H=28mm,该法兰质量M=1.24kg。4.6.5 N6(备用口)公称尺寸DN80，接管采用无缝钢管，材料为20号钢，外伸长度为150mm。需进行补强计算。选取1.6MPa等级的带颈平焊突面法兰，材料选用20锻钢，法兰标记为：SO80-1.6 RF。法兰管径D=200mm,螺栓孔中心圆直径K=160mm，螺栓孔直径L=18mm，采用8个M16螺栓连接，法兰厚度C=24mm,法兰内经=91mm，颈部过渡圆角半径R=6mm,颈根直径N=118mm，短颈法兰高度H=34mm,该法兰质量M

28、=4.08kg。以N1为例，如图3-1所示图4-2 法兰连接图4-3 接管法兰4.7 弯头设计N4为安全阀口，安全阀在容器中起安全保护作用。当容器压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体/流体排入大气/管道外，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。由于冲出压力较大，阀口不可直接对人，因此需90安装，用弯头过渡。标记为：弯头DN80 90N5为压力表口。为方便读数，压力表需竖直安装于管口，因此接管要通过 90弯头过渡至竖直面，再安装压力表。标记为：弯头DN25 90图4-4 90弯头4.8 人孔设计在化工设备中，开设人孔是为了便于内部附件的安装，修理和衬里，防腐以

29、及对设备内部进行检查、清洗。对于压力容器，为了便于移动沉重的人孔盖，盖子通常做成回转形式。本储罐由于尺寸较大，人孔直径也较大，可使用回转盖人孔。4.8.1人孔接管及法兰设计公称尺寸为450mm。接管采用无缝钢管，材料为常压不锈钢，外伸长度为150mm。选用回转盖带颈平焊法兰人孔。法兰采用带颈平焊突面法兰，材料为20锻钢，法兰标记为SO450-1.6 RF。法兰盖根据配套选择，采用A型盖轴耳，材料与接管同，20钢。标记为：BL450-1.6 RF。人孔的基本尺寸： 采用20个M1650的螺栓连接。图4-5 常压不锈钢人孔（HG21595-1999） 1同节（不锈钢）；2法兰（不锈钢）；3盖（不锈

30、钢）；4螺栓； 5螺母；6密封垫片； 7把手4.8.2 紧固件选用与法兰盖之间必须加垫片密封。在采用标准法兰的情况下，选择恰当的垫片可以提高密封效果。根据储罐的设计温度和设计压力，可选用石棉橡胶板（XB350）作为垫片材料。垫片系数m=1.0，比压力y=1.4MPa,该材料应用广泛，使用温度可达450，压力小于6MPa的场合。垫片型号标记为：RF450-1.64.9 支座选择化工容器设备大都通过支座加以固定。支承式支座结构简单轻便，不需要专门的框架、钢梁来支承设备，可直接把设备载荷传到较低的基础上。此外，它能比其他型式的支座提供较大的操作、安装和维修空间。由于支承式支座对所在设备封头产生的局部

31、应力相对较大，故在采用这种支座时，需增设垫板。根据公称直径，本储罐选用A型第2组支承性支座。支座标记为：支座2A。4.10 安全阀的选用安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。按照介质排放方式的不同， 安全阀又可以分为全封闭式、半封闭式和开放式等三种。半封闭式安全阀所排出的气体一部分通过排气管，也有一部分从阀盖与阀杆间的间隙中漏出，多用于介质为不会污染环境的气体的容器。故选择半封闭安全阀。4.11 焊接型式及结构 在保证焊接质量的前提下，焊接接头设计应遵循以下原

32、则：a）焊缝填充金属尽量少；b）焊接工作量应尽量少，且操作方便；c）合理选择坡口角度、钝边高、根部间隙等结构尺寸，使之有利于坡口加工及焊缝，以减少各种缺陷产生的可能；d）有利于焊接防护；e）合理选择焊材，焊缝金属的性能应高于或等于母性材料性能；f）焊缝外形应尽量连续、圆滑、减少应力集中。4.11.1 筒体焊接接头系数选取筒体是将钢板的两个端面对在一起进行焊接的焊缝。根据介质性质，取焊缝形式为相当于双面焊的全焊透对接接头，无损探伤要求为局部。焊接系数4.11.2 壳体对接接头焊缝设计 回转壳体的拼接焊缝必须采用对接焊缝。常见A、B两类对接接头：当钢材两侧厚度相等时，采用A类对接接头；当两侧厚度不

33、相等时，可单面或双面削薄厚板边缘，或采用推焊方法将薄板边缘焊成斜面，采用B类对接接头。坡口设计又是焊接结构设计的重要内容。V形坡口在板厚较薄时（630mm）时使用；形状简单，加工方便。储罐筒体的纵焊缝可采用对接的V形坡口。图4-6 筒体焊缝图=6；a=；b=；p=4.11.3 圆筒与封头连接的焊缝设计封头与圆筒等厚：图4-7 圆筒与封头连接的焊缝图4.11.4 无补强接管的焊接结构设计：接管采用的是插入式，接管与壳体之间的间隙应不大于3mm。无补强圈的焊接形式，采用截面非全焊透的焊接接头图4-8 无补强截关的焊缝图；4.11.5 带补强圈的焊接结构设计图4-9 带补强接管的焊缝图接管、： ，

34、接管、： ， 接管： ， 5 强度计算图5-1 储罐示意图5.1筒体尺寸5.1.1 筒体的总体尺寸根据反应容器内筒容积表查得最优储罐长径比为2.5。即L/D=2.5，此时最优公直径为DN=1100mm，所以有L=2750mm。5.1.2 筒体壁厚设计设计温度为150，查GB150得该温度下Q345R许用应力取钢板负偏差，钢板腐蚀裕量。计算壁厚： （1）静液柱压力：设计压力的5%设计壁厚：mm （2） 取圆整后名义厚度： 有效厚度： （3）最小厚度不小于3mm时，名义厚度不小于4mm。符合条件。校核圆筒应力： （4）屈服强度， ，筒体试验合格。筒体应力分布图如下：图5-2 筒体应力分布本设计筒体

35、公称直径为DN=1100mm，筒体高L=2750mm,有效壁厚为5.7mm。5.2 封头尺寸图5-3 封头示意图5.2.1 封头的总体尺寸封头采用的标准椭圆封头应力增强系数k=1，DN=1100mm。封头高度 5.2.2 封头的直边段高度椭圆封头的直边段高度以内径为准。当时，直边段高度=25mm5.2.3 封头的厚度设计封头材料参数与筒体相同计算壁厚： （5）设计壁厚： （6） 取圆整后名义厚度为 有效厚度： （7） 封头的最小厚度校核：，满足要求。制作封头的坯料直径： （8）封头容积： （9）坯料质量： （10）5.2.4 校核封头内应力标准封头在顶点处受到的应力： （11） 屈服强度：满足

36、要求。标准封头在处受到的应力： （12），为压缩应力。 （13）屈服强度：满足要求。标准椭圆形封头应力分布图如下：图5-4 “标准”椭圆形封头应力分布图5.3 补强计算及补强圈选用图5-5 补强计算根据GB150规定，接管必要时必须进行补强设计。对管N1、N2、N6、N7进行补强，采用等面积补强法法进行接管补强。据前筒体与封头计算，其计算壁厚，名义厚度为5.3.1 N1,N2(空气进、出口管)：公称尺寸DN250,接管尺寸内径： 以20号钢为管材，查GB150得设计温度下20钢许用应力，焊接接头系数接管计算壁厚： （13） 钢板负偏差：，钢板腐蚀余量： （14）名义厚度：强度削弱系数： （15

37、） 开孔直径： （16） 开孔削弱截面积： （17）补强区宽度 （18） 取较大值补强区外侧宽度 （19） 外伸长度取较小值补强区外侧高度为=0壳体承受内压之外的多余金属截面积 （20） 接管承受内压之外的多余金属截面积 （21） 取焊脚高度为6mm，则有效补强区内焊缝金属的截面积 （22） （23）需另行补强：增加的补强金属截面积 根据JB/T4736-2002初选补强圈外径，厚度补强面积： （24） 满足要求.5.3.2 N6(备用口)、N4（安全阀）：公称尺寸DN80,接管尺寸内径：以20号钢为管材，查GB150得设计温度下20钢许用应力焊接接头系数接管计算壁厚 （25）钢板负偏差， 名

38、义厚度强度削弱系数： （26）开孔直径：（27）开孔削弱截面积 （28）补强区宽度 （29）取较大值补强区外侧宽度，（30）外伸长度：取较小值补强区外侧高度为=0壳体承受内压之外的多余金属截面积 （31）接管承受内压之外的多余金属截面积= （32）取焊脚高度为6mm，则有效补强区内焊缝金属的截面积 （33）， （34）需另行补强；增加的补强金属截面积根据JB/T4736-2002初选补强圈外径，厚度补强面积，满足要求。5.3.3 N7(人孔)公称尺寸DN450,接管尺寸内径以20号钢为管材，设计温度下20钢许用应力焊接接头系数接管计算壁厚 （35）钢板负偏差：，钢板腐蚀余量：名义厚度：强度削弱

39、系数 （36）开孔直径 （37）开孔削弱截面积 （38）补强区宽度 （39）取较大值补强区外侧宽度， （40）取较小值补强区外侧高度为0壳体承受内压之外的多余金属截面积 （41） 接管承受内压之外的多余金属截面积 （42）取焊脚高度为6mm，则有效补强区内焊缝金属的截面积，需另行补强增加的补强金属截面积根据JB/T4736-2002初选补强圈外径，厚度补强面积。满足补强要求。5.4支座选型符合下列条件的钢制立式圆筒型压力容器：（1）公称直径DN800-DN4000mm;（2）圆筒长度L与公称直径DN之比L/D5；（3）容器总高度10m;选用A型2号支承式支座。图5-5 A型支承式支座DN=11

40、00mm、L/D=2.5基本尺寸查表得：高度h=420mm 底板尺寸： 筋板尺寸： 垫片尺寸： 地脚螺栓：采用0的螺栓连接 支座质量： 支座允许载荷为40KN6 整体校验6.1 容积检验圆筒容积： （43）封头容积： （44）总容积：设计压力，满足要求。6.2 支座载荷校核筒体重量： （45） 封头重量： （46）储罐重量： 每一个支座所需要承担的载荷： 支座允许载荷由于，支座强度满足要求。7 ANSYS应力校核 7.1 内压及接管弯矩作用下椭圆封头中心接管应力分布在压力容器中，除了内压外，还受着诸如弯矩、扭矩等复杂载荷条件。针对椭圆封头中心接管应力分析。7.1.1 基本的尺寸条件椭圆封头内径为1100mm，壁厚为6mm，中心接管外径为89mm,壁厚为6mm，接管外伸长度为150