发布时间 : 星期一 文章过程设备设计例题(答案)更新完毕开始阅读
??KpcDi1?2.64?1000??7.80mm t2[?]??0.5pc2?170?1?0.5?2.64取C2?1mm，则封头设计厚度?d???C2?7.80?1?8.80mm
同上取C1?0.3mm
则封头名义厚度?n??d?C1?8.8?0.3?9.1mm
考虑钢板常用规格厚度，向上圆整可取封头名义厚度?n?10mm，有时为了备料和焊接上的方便，在计算值差别不大及耗材不多时，可取封头与筒体壁厚相同?n?12mm。
（5）试验压力的确定
采用液压试验，试验压力pT?1.25p（6）试验应力校核
?T?[?]170?1.25?2.64??3.3MPa
170[?]tpT?Di??e?3.3??1000??12?0.3?1????155.86MPa
2?e2??12?0.3?1?而 0.9?ReL?0.9?0.85?345?263.9MPa
?T?0.9?ReL，液压试验应力校核合格。
设计举例：
内径Di＝1800mm的圆柱形容器，采用标准椭圆形封头，在封头中心设置Φ159×4.5的内平齐接管。封头名义厚度?n＝18mm，设计压力p＝2.5MPa，设计温度t＝150℃，接管外伸高度h1＝200mm。封头和补强圈材料均为Q345R，其许用应力[?]=163MPa,接管材料为10号钢，其许用应力[?]t=108MPa。封头和接管厚度附加量均取2mm，液体静压力可以忽略。试作封头开孔补强设计。 解 (1)补强及补强方法判别
①补强判别 根据表3-8，允许不另行补强的最大接管外径为?89mm。此开孔外径等于?159mm，故需考虑其补强。
tt ②补强计算方法判别
开孔直径 d?di?2C?159?2?4.5?2?2?154mm 本凸形封头开孔直径d?154mm?Di1800??900mm，满足等面积法开孔补强计22算的适用条件。因接管已定，故采用补强圈进行补强。
(2)开孔削弱所需要的补强截面积A
①封头计算厚度 由于在椭圆形封头中心区域开孔，所以封头的计算厚度按式(3-47)确定。因为液体静压力可以忽略，即pc?p；查表4-1可得，标准椭圆形封头K1?0.9；又因开孔处焊接接头系数??1.0，故封头计算厚度
??K1pcDi2?????0.5pct?0.9?2.5?1800?12.5mm
2?163?1.0?0.5?2.5 ②开孔削弱所需要的补强截面积
[?]t108先计算强度削弱系数fr???0.663，接管有效厚度为
[?]t163t?et??nt?Ct?4.5?2?2.5mm，
即开孔削弱所需要的补强截面积
A?d??2??et?1?fr??154?12.5?2?12.5?2.5?(1?0.663)?1946mm2
（3）补强范围
①有效宽度 B?max??2d
?d?2?n?2?nt?2?154?308?max??308mm
154?2?18?2?4.5?199???d?nt?154?4.5?26.3②外侧有效补强高度 h1?min?
??接管实际外伸长度?200?26.3mm
③内侧有效补强高度 h2?min???d?nt?154?4.5?26.3
??接管实际内伸长度?0?0mm
(4)补强面积
①壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积A1
A1??B?d???e????2?et??e????1?fr?
??308?154??18?2?12.5??2?2.5?18?2?12.5??1?0.663?
?533mm2
②接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积A2 接管计算厚度?t?pcdi2.5?150
??1.76mm2[?]tt??pc2?108?1?2.5所以 A2?2h1??et??t?fr?2h2??et?C2t?fr
?2?26.3??2.5?1.76??0.663?0?25.8mm2
③焊缝金属的截面积A3（焊脚取8mm） 因是内平齐接管，所以 A3?2?（4）需另加补强面积A4
因 Ae?A1?A2?A3?533?25.8?64?622.8mm2
故需另加补强面积A4?A?Ae?1946?622.8?1323.2mm2 （5）补强圈设计
根据接管公称直径dN150选补强圈，参照JB／T4736《补强圈》取补强圈外径
1?8?8?64mm2 2D2?300mm，内径D1?163mm，因B?308mm?D2,补强圈在有效补强范围内。
补强圈计算厚度为 ???A41323.2??9.66mm
D2?D1300?163考虑腐蚀裕量和钢板厚度负偏差并经圆整，取补强圈名义厚度为12mm即可。但为了便于备料，也可取18mm与封头等厚。
设计举例：
今需制作一台分馏塔，塔的内径为2000mm，塔身（包括两端标准椭圆形封头的直边）长度为6000mm。封头（不包括直边）深度为500mm。材料选Q245R，分馏塔在300℃及真空下操作，微腐蚀。
(1) 无加强圈时，设计该塔的壁厚。
(2) 若目前仅有9mm厚的钢板，试设计加强圈。 解： (1) 无加强圈时
① 筒体壁厚计算
1L?6000??500?2?6333.4mm3 塔体计算长度
假设
?n?12mm，取腐蚀裕量C2?1mm，Q245R钢板厚度负偏差为
C1?0.3mm，则
?e??n?C?12??0.3?1??10.7mm
筒体外径 Do?Di?2?n?2000?2?12?2024mm
DL6333.42024??3.129，o??189.2 Do2024?e10.7DoLD?由o、e查图4-7几何曲线得A?0.00016
根据Q245R材料的屈服极限ReL?245MPa?207MPa，查图4-8知A值在300℃材料线左方，故B值按下式计算
22EA??1.81?105?0.00016?19.3MPa 33B19.3 即许用外压力 [p]???0.102MPa
Do189.2 B??ep?0.1MPa。
而设计压力p?0.1MPa，计算压力c因pc?[p] 且接近，故?n?12mm即为所求。
② 封头壁厚计算
为了制造方便，封头厚度取筒体厚度,即
?n?12mm。