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化工设备机械基础课程设计
二、应用举例
试设计一液氨贮罐。贮罐内径Di=1800mm，贮罐(不包括封头)长度L＝3200mm。使用地点：辽阳。 1、罐体壁厚设计
本储罐选用16MnR制作筒体与封头。 罐体计算厚度根据参考书[1]（4-4）式：
??pcDi2[?]t??pc式中 δ—圆筒计算厚度mm； pc —计算压力MPa； Di—圆筒内直径mm；
[σ] t —圆筒材料设计温度下的许用应力MPa ； φ—圆筒的焊接接头系数。
由于本储罐在夏季最高温度可达42℃这时糠醇的饱和蒸气压为0.217MPa（绝对压力）故取pc=0.22MPa；
[σ]= 163 MPa （参考书[1]表4-3钢板许用应力）
φ=0.85（双面焊对接接头，局部探伤，参考书[1]表4-4焊接接头系数）
t
pcDi1.6?2600????15.1 mm2[?]t??pc2?163?0.85?1.6C2=1.5 mm （按参考书[1]表4-6腐蚀裕量） C1=0.3mm （按参考书[1]表4-5钢板的厚度负偏差） 于是
设计壁厚δd根据参考书[2]（8-2）式 ?d???C2?15.1?1?16.1 mm 名义厚度δn根据参考书[2]（8-3）式
?n??d?C1???16.1?0.8???16.9???18 mm 即选用18mm钢板制作罐体。
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2、封头壁厚设计
采用标准椭圆形封头，理论分析证明，此时椭圆形封头的应力分布较好，且封头的壁厚与相连接的筒体壁厚大致相等，便于焊接，经济合理。 封头计算厚度根据参考书[1]（4-12）式：
pcDi??2[?]t??0.5pc式中 φ＝0.85 (钢板最大宽度为3m，该贮罐直径为1.8m，故封头需将钢板并焊后冲压)；其它符号如前。 于是
设计壁厚δd根据参考书[2]（8-2）式 ?d???C2?15.06?1.5?16.56 mm 名义厚度δn根据参考书[2]（8-3）式 ?n??d?C1???16.56?0.8?18 mm 考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量，取δn＝6mm厚的16MnR钢板制作封头。 其标记为：椭圆封头 DN1800×6 JB/T4737-95 按[2]表8-12取该封头的直边高度为h=40mm； 由[3]附录2得曲面高度为h1=450mm。
根据GB150—1998国标规定：标准椭圆形封头的有效厚度应不小于封头内经的0.15%，则计算封头的有效厚度?e??n?C?18?2.3?15.7 mm
0.15%Di?0.15?2600?3.9 mm
??pcDi1.6?2600??15.06 mmt2[?]??0.5pc2?163?0.85?0.5?1.6显然 ?e?0.15%Di，满足要求。
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3、支座选型 （1）确定支座形式
根据容器公称直径DN=1800mm按参考书[2]表13-1鞍座的形式，选用标准鞍式支座两个，即: JB/T4712-92, 鞍座A2600-F
JB/T4712-92, 鞍座A2600-S。
查表13-4得每个支座的允许载荷Q为64KN。
（2）校核支座强度
设每个支座的实际最大载荷为 Q'，储罐总质量为m。 计算储罐总的质量 m=m1+m2+m3+m4 Kg 式中: m1-罐体质量
m2-封头质量
m3-罐内充满水的质量（因液氨密度小于水的密度） m4-附件质量
①计算罐体质量m1 由参考书[3]附录1查得DN=1800mm，δn=6.0的筒节，所以m1=723kg
②计算封头质量m2 由参考书[2]附录2查得DN=1800mm，δn=0.6，直边高度为40mm标准椭圆形封头，所以m2=284Kg ③计算罐内充满水的质量m3
m3=Vρ=(V封+V筒) ρ=（0.5723+3.2×2.545）1000=8716.3Kg
④计算附件质量m4 由参考书[2]附录5查得PN=0.22Mpa，DN=450mm的水平吊盖人孔，其质量为131Kg。其它质量总和取56.268Kg。则m4=131+56.268=187.268Kg。 设备总质量为m=723+284+8716.3+187.268=9911Kg
则每个支座的实际最大载荷 Q'=mg/2=9911×9.8/2=48.57KN 即； Q'=49＜Q 故所选鞍座合适。
鞍座A2600-F（S）的结构及尺寸见附图2所示。
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4、人孔选用及补强措施 （1） 人孔选用
根据储罐的设计压力及操作温度，人孔标准应按公称压力为0.22MPa的等级选用。从参考书[3]人孔类型系列标准选得，人孔形式为水平吊盖式人孔，工程直径选为450mm,密封压紧面采用凸凹面。
人孔标记为：人孔MFM Ⅷ (A?G) 450-1.6 HG 21524-95 由人孔标准查得的水平吊盖人孔的结构及尺寸见附图3。 （2）补强措施
①补强及其结构的确定 a.补强判断
根据GB150-1998《钢制压力容器》的规定，壳体开孔满足下述全部要求时，可不另行补强：
设计压力小于或等于2.5MPa；
两相邻开孔中心距应不小于两孔直径之和的两倍； 接管公称外径小于或等于89mm； 接管最小壁厚满足下表要求。 接管公 称外径 最小壁厚 25 32 38 3.5 45 48 4.0 57 65 5.0 76 89 6.0 由于人孔的直径超出了国标规定的不另行补强的最大开孔直径89mm，所以应采取补强措施。
b.补强结构
补强圈（JB/T4736—2002）贴焊在壳体与接管连接处，结构简单、制造方便，使用经验丰富，一般用在静载、中温、中低压等场合。
根据GB150-1998《钢制压力容器》的规定，采用补强圈结构时，应满足下列条件：
Ⅰ.钢材的标准抗拉强度下限值σb≤540MPa； Ⅱ.补强圈厚度小于或等于1.5δn；
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