(整理)锅炉压力容器课程设计

锅炉压力容器

课

程

设

计

设计题目压力容器设计

能源与安全工程学院安全工程专业（二）班

设计者

学号

指导老师田兆君

课程设计时间 2011 年5月29日起至2011年 6月 12日

一、 课程设计题目： 压力容器设计 二、 课程设计工作自 2011 年5月29日起2011年 6月 12 日止 三、 课程设计的内容及要求：

一）基本工艺参数 主要设计参数

二）学生完成的工作

1． 总装备图一张（1号图纸）

要求：图面布局合理，表达清晰，字迹工整，有标题栏、技术要求、技术特性表、管口表

2． 由指导老师指定零件图一张（要求同上） 3． 设计说明书一份

（1）根据工艺参数选定容器及夹套尺寸（包括直径、厚度、夹套与容器间距及连接尺

2．筒体形状 i

i D H =1.2，

3．设计压力 P 设计=1.25P 操作 五、参考资料 1、《压力容器与化工设备实用手册》 2、《化工机械基础课程设计指导书》 3、《钢制石油化工压力容器设计规定》 4、《压力容器标准规范汇编》

指导教师： 田兆君

负责教师： 田兆君

学生签名： 程锋

附注：任务书应该附在已完成的课程设计说明书首页

锅炉压力容器课程设计

1 前言

锅炉、压力容器广发应用于电力、机械、化工、轻工、交通等运输部门及日常生活中，

与我们的日常生活息息相关。且随着社会经济的发展，对锅炉、压力容器的需求数量也日益增加。通过对锅炉压力容器的分析，运用锅炉压力容器应力分析、强度设计、制造质量控制及安全装置相关的知识，了解其工作原理与各个部分的相关作用及其工作原理，并分析锅炉中可能出现的相关问题和缺陷并作出预防，从而加强对锅炉的认识。

2 相关计算

一、筒体及封头的几何尺寸确定:

（1）筒体及封头的形式：选择圆柱筒体及标准椭球形封头。 （2）确定筒体及封头直径： 由P

设计

=1.25P 操作 知 P 设计=1.25*0.4=0.5MPa

筒体直径确定: i

i D H =1.2 D i =2r

得出 D=1.168m

封头直径确定：由上可知 D=1.168m （3）选定封头的尺寸：

封头内直径为1168mm 选取D N =1200mm 通过查询《压力容器与化工设备实用手册》第258页

选取直边高度为40mm

（41m D V V H i i 089.131

.1271

.05.14

/2

封头

=-=

-=

π

取公称直径尺度为1H =1000mm

（5）选取夹套直径：D=1400mm 。

考虑到传热充分，而且夹套直径必然大于筒体直径，故根据《压力容器于化工设备实用手册》（214页）P258其参数表如下：

（6）确定夹套高度，由于没有特殊说明，高度由传热面积确定。

F 热 =F 筒体+F 封头

所以

m D F F H 692.04

.114.3235

.234.5夹套

封头

热 2=⨯-=

-≥

π

取公称尺度为2H =700mm

（7）校核传热面积：工艺要求不小于5.342

m ，实际传热面积：

F 筒=F 筒体+F 筒=1.71+3.77=5.48>5.34

F 夹=F 夹封+F 筒夹=2.306+3.14⨯1.4⨯0.71=5.38>5.34

二、釜体及夹套强度计算 （1）设计压力的确定

夹套的筒体和封头是内压容器，釜体的筒体和封头既受内压又受外压作用，由已知数据 P 设计=1.25P 操作，，可得：

P 内设计=1.25⨯P 内操作=1.25⨯0.4=0.5MPa

P 内设计=1.25⨯P 内操作=1.25⨯0.6=0.75MPa

(2)夹套筒体壁厚和封头壁厚计算

由教材《锅炉及压力容器安全》可知，对于筒体其壁厚计算公式为： S 夹[]038.85.018.075

.075.05.12221400

75.02夹 ≈+++-⨯⨯⨯=

+-=

C P

PD t

φσmm

式中，P=0.75MPa ，j D =1400mm ，[]t

σ为设计温度下材料许用应力，为122.5MPa ，φ为焊缝系数，采用单面焊的对接焊缝，无垫板，局部无损探伤，故取φ=0.7（夹套封头用钢板拼焊）；C 为壁厚附加量，C=C 1+C 2+C 3，其中C1为钢板负偏差，取0.8，C2为腐蚀裕度，取1，C3为加工减薄量，取0（对于封头热加工，取0.5），则由此可得S 夹=7.8，取标准规格为8mm 。 对于夹套封头计算公式，由教材《锅炉及压力容器安全》可知道，其计算公式为：

[]C P

Y

PD S t

i +-=

5.02φσ

式中，Y 为椭圆球形封头的形状系数，Y=⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛+2

2261i i

h D ，对于标准托球形封头而言，其形状系数为1;C 同样为壁厚附加量，但此时由于有热加工，所以C3=0.5，由此计算得到S

夹封

=8.026mm ，取标准值为8mm 。

为了照顾筒体和封头的焊接方便及焊接质量，取夹套筒体和封头的壁厚都为10mm 。 （3）釜体的筒体壁厚

1）按承受0.5MPa 的内压计算 S 筒=

[]mm C P

D P t

i 574.55.018.05

.075.05.12221200

5.02筒 =+++-⨯⨯⨯=

+-φσ

式中，P=0.5MPa ，D=1200mm ，[]t

σ为设计温度下材料许用应力，为122.5MPa ，φ为焊缝系数，采用单面焊的对接焊缝，无垫板，局部无损探伤，故取φ=0.75（夹套封头用钢板拼焊）；C 为壁厚附加量，C=C1+C2+C3,其中C1为钢板负偏差，取0.8，C2为腐蚀裕度，取1，C3为加工减薄量，取0.5，则由此可得S 筒=5.6mm 。 2)按承受0.5MPa 的外压力计算

a ：在此情况下，外压计算不能再盲目套用以上公式，应该根据图表方法确定。 初步假定筒体的壁厚为10mm ，则筒体的外径为D0=1200+2⨯10=1220mm ； 筒体的计算长度为L=H1+h 封=1000+（300+40）=1340 则有

098.10

=D L

由此查《压力容器与化工设备实用手册（上）》P203表WT —11可初定计算厚度为8.0mm 。 考虑到附加壁厚的影响，实际厚度为8..7+2.3=11mm ，取标准值为10mm 。 B ：壁厚验算，查《压力容器与化工设备实用手册（上）》P235中，根据

D L

为1.2，可估算出釜体为1MPa ，许用内压1.76MPa （P184），均大于最大工作压力，标准值符合设计要求。 （4）釜体封头壁厚计算 1）按内压计算 S 封=

[]57.55.018.05

.075.05.12221200

5.02封 内 =+++-⨯⨯⨯=

+-C P

D P t

φσ

式中，P=0.5MPa ，D 封=1200mm ，[]t

σ为设计温度下材料许用应力，为122.5MPa ，φ为焊缝系数，采用单面焊缝的对接焊缝，无垫板，局部无损探伤，取φ=0.7；C 为壁厚附加量，C=C1+C2+C3，其中C1为钢板负偏差，取0.8，C2为腐蚀裕度，取1，C3为加工减薄量，由于封头热加工，取0.5，则由此可得S 封=5.57,取标准规格为6mm 。