腿式支撑容器支腿的受力分析
压力容器设计-零部件及分析设计
1、不洁净或粘性介质，易使安全阀堵塞，或使阀瓣和阀座粘结。 2、由于化学反应使容器内压力急剧增大，安全阀不能及时泄压。 3、介质为剧毒或昂贵气体，安全阀不能满足防泄漏要求。 4、腐蚀性大的介质，安全阀采用防腐材料成本高。
分类
?拉伸型
按破坏时的受力形式
??压缩型 ??弯曲型
??剪切型
?正拱型 按产品外观 ??反拱型
2、对温度的敏 感性小。
3、易受振动而 发生泄漏。
弹簧式安全阀的特点
1、结构紧凑，灵敏度高。 2、对振动不敏感。 3、高温下弹簧发生应力松
弛，弹簧力下降。
选用安全阀的基本原则—P184
爆破膜 ——断裂型的安全泄放装置
特点
1、密封性能好，能完全防止介质泄漏。 2、破裂速度快，泄压反应迅速。
适用场合
2、焊接接头应尽量避开高应力区
3、尽量降低焊件刚度
焊接结构设计原则
1、尽量采用对接接头 2、尽量采用全焊透结构 3、尽量减小焊缝处的应力集中 4、便于进行无损检验
§4-4
分 析 设 计
一、分析设计和常规设计的比较
常规设计的局限性
（1）常规设计将Байду номын сангаас器承受的“最大载荷”按一次 施加的静载荷处理，不涉及容器的疲劳寿命问题， 不考虑热应力。
③将各类应力按同种分量分别叠加，得到Pm 、PL 、PL + Pb和 PL+ Pb十Q共四组应力分量，每组一般有6个。
④由每组6个应力分量，计算各自的主应力σ1 、σ2和σ3 ，取 σ1 > σ2 > σ3 。
⑤计算每组的最大主应力差： σ13= σ1 - σ3 各组的 σ13即为与Pm 、PL 、PL + Pb和PL+ Pb十Q相对应的应力强度SⅠ、SⅡ 、SⅢ和 SⅣ。
对带搅拌的直立容器设计计算问题的探讨
卜 ——— —— — —— —
Ｄ ０
ｆ
功 率 ，ｗ；一 电机 转数 ，／ｉ。 ｋ ｎ ｒ ｎ ｍ
（） ２ 流体横向推力引起的弯矩
图 １ 立 式 上 封 头带 搅拌 “ 式 支 座 ” 力 容 器 腿 压
Ｍｔ ｌ ． ＝ ・ ＦＬ
（） ２
１ 在 静 压和 动载 荷共 同作用 下该 类 容器 要解 决 的 ４个 问题 。 １１ 容 器上 封 头的 强度计 算 ．
（ ） 拌 装置 和搅 拌轴质 量 Ｑ Ｅ计 算得 到 ， ４搅 ｚｈ
（） ５ 内压作 用 于轴 上 的推 力 Ｆ （ 项力 由轴 承 ｖ此 承担１Ｎ ，
搅 拌 装 置 中 的叶 轮在 流 体旋 转 过 程 中 的受力
分析见 图 ２ 。
（） ６ 搅拌 叶轮 产 生 的轴 向推力 ｎ（ Ｑ 质量相 与 ｚ
—
× —
１０ ００ １
Ｄ
Ｄ
＋ ４７ ｌ ．）
（ ４）
式中
Ｔ 封 头 壁 厚 ， ｍ； 一搅 拌 罐 直 径 ， ｍ； ＿器 壳 体 连 接 法 兰 直 径 ， ｍ； 广 ｅ Ｑ 搅 拌 装 置质 量 ，ｇ Ｍ广 搅拌 器 在 流体 旋 转 中 一 ｋ； 产生 的弯 矩 ， ｍ。 Ｎ・ 采 用 （ ）式 计 算 封 头 壁 厚 后 ，再 分 别 用 ４ Ｇ ５ —９ ８ 钢 制 压 力 容器 》 Ｂ１０ １９ （ 封头 一 节 进 行 核算 ， 最 终厚 度取 二者 计算 结果 较大 值 。 １ 支腿 的强度 计算 ． ２ 无 动 载荷 时 ，支 腿 的计 算 一般 根 据 容器 最 大
中图 分 类 号 ：Ｑ ５ ． Ｔ ０１ ７ 文献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：６ １ ４ ６ （０６０ －０ ８ ０ １７ － ９ ２２ ０ ）２ ０ ３ － ４
储罐支腿强度计算公式
储罐支腿强度计算公式储罐是工业生产中常见的设备，用于储存液体或气体等物质。
储罐的支撑结构是其重要的组成部分，支腿的强度计算是保证储罐安全运行的重要环节。
支腿的强度计算公式是根据储罐的设计要求和实际工作条件来确定的，下面将介绍储罐支腿强度计算公式的相关知识。
1. 支腿强度计算的重要性。
储罐的支腿是支撑储罐本体的重要组成部分，其强度计算直接关系到储罐的安全运行。
如果支腿强度不足，可能会导致储罐倾覆或支撑结构破坏，造成严重的安全事故。
因此，进行支腿强度计算是确保储罐安全运行的重要环节。
2. 支腿强度计算的基本原理。
支腿强度计算是根据储罐的设计要求和实际工作条件来确定的。
通常情况下，支腿强度计算需要考虑以下几个方面的因素：（1）储罐的设计要求，包括储罐的容积、工作压力、工作温度等参数。
（2）支腿的材料和结构，支腿的材料和结构对其强度有重要影响，需要根据实际情况进行选择和设计。
（3）工作条件，包括储罐的使用环境、外部载荷、地震等因素。
基于以上因素，支腿强度计算公式需要综合考虑储罐的设计要求和实际工作条件，以确保支腿的强度满足要求。
3. 支腿强度计算公式的相关知识。
支腿强度计算公式是根据储罐的设计要求和实际工作条件来确定的，通常情况下需要考虑以下几个方面的因素：（1）支腿的受力情况，支腿在实际工作中会受到垂直载荷、水平载荷、弯矩等多种受力情况，需要根据实际情况确定支腿的受力情况。
（2）支腿的强度设计，根据支腿的受力情况和材料特性，确定支腿的强度设计参数，包括截面尺寸、材料强度等。
（3）支腿的强度计算公式，根据支腿的受力情况和强度设计参数，确定支腿的强度计算公式，通常情况下包括静力强度计算和动力强度计算两个方面。
静力强度计算通常采用静力平衡方程和材料强度理论，确定支腿在静态载荷作用下的强度。
动力强度计算通常采用动力学方程和振动理论，确定支腿在动态载荷作用下的强度。
4. 支腿强度计算公式的应用。
支腿强度计算公式的应用需要根据具体的储罐设计要求和实际工作条件来确定。
最新容器支腿计算公式(支腿计算主要用于立式容器的支腿受力及地脚螺栓计算)[表格]
![最新容器支腿计算公式(支腿计算主要用于立式容器的支腿受力及地脚螺栓计算)[表格]](https://img.taocdn.com/s3/m/679ee3732f60ddccdb38a025.png)
0.09
底板计算厚 度,δb （mm） =a0(3B/[σ])
0.5
6337.19
地脚螺栓根 径 db （mm）
8.04
σB≤[σ]
0.00
τ≤[τ]
1.47
支腿与壳体 焊角高 (mm)
底板厚度 (mm)
支腿与底板 焊角高 (mm) 风压高度变 化系数 fi 风振系数k2 基本振型参 与数ηk1 地震设防烈 度αmax
设备附加垂 直载荷 Fv'(N)(向下 为正）
5911.47
Q235A 3836 23300
3 2225 HK240C 242880000
输入数据 筒体长度H(mm)
设备外径Do(mm)
设备质量W(kg) 支腿底板到设备 重心距离h(mm) 底板到支腿与壳 体焊接 支腿类型
支腿周向截面 的惯性矩x I1(mm4)
支腿截面积 AT(mm2)
壳体外壁到支腿 重心处的距离 e(mm)
支腿的弹性模量 E(MPa)
支腿材料的许用 拉弯 应力[σ]b,MPa
1.52 0.03 6545.57 0.10
0.40 8160.96 6337.19
34.82 1.53 11.42 合格 合格 合格
最大压应 力,B(Mpa)=FY/a1* a2
最大拉应力 四、地脚螺栓计 算结果
地脚螺栓反 力,FL(N)=
单根地脚螺栓受 拉应力σ B(Mpa)=FL/(nb*A b) 地脚螺栓剪力 τ (Mpa)=[Q-μ *W/n]/nb*Ab 五、支腿焊缝强 度评定结果：
支架支腿受力计算公式
支架支腿受力计算公式支架是一种常见的结构，用于支撑和固定其他结构或设备。
在支架设计中，支腿的受力计算是非常重要的一部分，它直接影响到支架的稳定性和安全性。
支腿的受力计算公式是支架设计中的关键内容，本文将介绍支架支腿受力计算的公式及其应用。
支架支腿受力计算的基本原理是力的平衡和力的分析。
在支架受力计算中，通常会考虑支架的自重、外部荷载以及支架的结构特点等因素。
支架支腿受力计算的公式可以分为静力平衡方法和有限元分析方法两种。
静力平衡方法是支架支腿受力计算的常用方法之一。
在这种方法中，支架的受力平衡可以通过受力分析和力的平衡方程来求解。
支架支腿受力计算的基本公式包括支腿的受力分析、支腿的受力平衡方程和支腿的受力计算公式等内容。
支腿的受力分析是指根据支架的结构特点和外部荷载的作用，确定支腿所受的力的大小和方向。
支腿的受力平衡方程是指根据支腿所受的外部荷载和支架的结构特点，建立支腿的受力平衡方程。
支腿的受力计算公式是指根据支腿的受力平衡方程，求解支腿所受的力的大小和方向。
有限元分析方法是支架支腿受力计算的另一种常用方法。
在这种方法中，支架的受力平衡可以通过有限元分析软件来求解。
有限元分析方法的基本原理是将支架的结构分割成有限个小单元，然后通过数值计算方法来求解支腿的受力情况。
有限元分析方法的优点是可以考虑支架的结构复杂性和非线性效应，但是需要借助专业软件进行计算。
在支架支腿受力计算中，常用的公式包括支腿的受力计算公式、支腿的受力平衡方程、支腿的受力分析公式等。
支腿的受力计算公式是根据支腿的结构特点和外部荷载的作用，确定支腿所受的力的大小和方向。
支腿的受力平衡方程是根据支腿所受的外部荷载和支架的结构特点，建立支腿的受力平衡方程。
支腿的受力分析公式是根据支腿的受力平衡方程，求解支腿所受的力的大小和方向。
在实际工程中，支架支腿受力计算的公式可以根据具体的支架结构和外部荷载情况进行调整和修正。
同时，支架支腿受力计算的公式还需要考虑支架的使用环境和安全要求等因素。
容器支座介绍
容器支座介绍一、卧式容器的支座卧式容器的支座有三种：鞍座、圈座和支腿。
㈠鞍式支座鞍座是应用最广泛的一种卧式容器支座，常见的卧式容器和大型卧式贮槽，热交换器等多采用这种支座。
鞍式支座如上图所示，为了简化设计计算，鞍式支座已有标准JB/T4712-92 《鞍式支座》，设计时可根据容器的公称直径和容器的重量选用标准中的规格。
鞍座是由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊接而成。
在与设备连接处，有带加强垫板和不带加强垫板两种结构。
鞍式支座的鞍座包角q为120°或150°，以保证容器在支座上安放稳定。
鞍座的高度有200、300、400和500mm四种规格，但可以根据需要改变，改变后应作强度校核。
鞍式支座的宽度b可根据容器的公称直径查出。
鞍座分为A型（轻型）和B型（重型）两类，其中重型又分为BⅠ～BⅤ五种型号。
其中BⅠ型结构如BⅠ型鞍座结构图所示。
A型和B型的区别在于筋板和底板、垫板等尺寸不同或数量不同。
BI型鞍座结构图鞍座的底板尺寸应保证基础的水泥面不被压坏。
根据底板上螺栓孔形状的不同，每种型式的鞍座又分为固定式支座（代号F)和滑动式支座（代号S)两种安装形式，固定式鞍座底板上开圆形螺栓孔，滑动式支座开长圆形螺栓孔。
在一台容器上，两个总是配对使用。
在安装活动支座时，地脚螺栓采用两个螺母。
第一个螺母拧紧后倒退一圈，然后用第二个螺母锁紧，这样可以保证设备在温度变化时，鞍座能在基础面上自由滑动。
长圆孔的长度须根据设备的温差伸缩量进行校核。
一台卧式容器的鞍式支座，一般情况下不宜多于两个。
因为鞍座水平高度的微小差异都会造成各支座间的受力不均，从而引起筒壁内的附加应力。
采用双鞍座时，鞍座与筒体端部的距离A可按下述原则确定（见上图）：当筒体的L/D较大，且鞍座所在平面内又无加强圈时，应尽量利用封头对支座处筒体的加强作用，取A≤0.25D；当筒体的L/D较小，d/D较大，或鞍座所在平面内有加强圈时，取A≤0.2L。
支腿
支腿-裙座的区别支腿-裙座的区别裙座应该是从承重量和受力以及稳定性上都要好于支腿，一般用于塔器或者比较大、重的立式容器。
支腿相对来说只能用于直径小重量轻的设备，支腿首选标准JB/T4713-92(不知道新标准是否开始执行)。
裙座要通过计算校核的细高形的塔器，较大且重的立式容器，一般都采用裙座。
它可承受较大的风载；设备和裙座的连接呈环状，应力均匀，稳定性好，连接可靠。
制作、安装较支腿难点。
一．支座设备支座用来支承设备重量和固定设备的位置。
支座一般分为立式设备支座、卧式设备支座和球形容器支座。
立式设备支座分为悬挂式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座四种。
卧式设备支座分为鞍式支座、圈式支座和支腿三种。
球形容器支座分为柱式、裙式、半埋式、高架式支座四种。
1．悬挂式支座（JB/T4725-92）悬挂式支座又称耳座，一般由两块筋板及一块底版焊接而成。
耳座的优点是简单，轻便；缺点是对器壁易产生较大的局部应力。
●耳座适用范围（JB/T4725-92）：适用于公称直径不大于4000mm的立式圆筒形容器。
●耳座数量一般应采用四个均布，但容器直径小于等于700mm时，支座数量允许采用2个。
●耳式支座标准中分为A、AN（不带垫板），B、BN（带垫板）四种; A、AN型用于一般立式设备，B、BN型用于带保温的立式设备。
●支座与筒体连接处是否加垫板，应根据容器材料与支座连接处的强度或刚度决定。
对低温容器的支座，一般要加垫板。
对于不锈钢制设备，当用碳钢制作支座时，为防止器壁与支座在焊接的过程中，不锈钢中合金元素的流失，也需在支座与筒连接处加垫板。
●JB/T4725-92特点：1.考虑支座弯矩对容器圆筒所产生的局部应力，避免筒体由于局部应力过大有可能引起失效。
局部径向弯矩包括设备自重、水平载荷（风载荷或地震载荷）及偏心载荷所产生的弯矩。
2.提出了支座的制造要求，以保证支座的制造质量。
若容器壳体有热处理要求时，支座垫板应在热处理前焊接在器壁上。
压力容器的设计单元十三 压力容器零部件(支座及开孔)52p
B=2d d=接管内径+2C (C=C1+C2)
h 1
dSnt
或实际外伸高度的值较；小
h 2
dSnt
或实际内伸高度的值较；小
等面积补强，纵截面上的投影面积要满足下式：
A1+A2+A3≥A A1—壳体的贡献（有效壁厚减去计算壁厚部分）； A2—接管的贡献（有效壁厚减去计算壁厚部分）； A3—焊缝金属截面积; A—壳体上需要补强的截面积。（表6-20 P179）
椭圆形人孔(或称长圆形人孔)的最小 尺寸为400mm×300mm。
人孔：筒节、法兰、盖板和手柄。
使用中常打开，可用快开式结构人 孔。
水平吊盖人孔
手孔（HG21515～21527-95） 和人孔（HG21528～2153595）已有标准，
设计时根据设备的公称压力， 工作温度以及所用材料等按 标准直接选用。
（2）加强元件结构 （3）整体补强结构
若须补强的接管较多， 可采取增加壳体壁厚 的办法，也称为整体 补强。
(四).等面积补强的设计方法
1. 开孔有效补强范围及补强面积的计算 等面积补强——补强的金属量等于或大于开孔所
削弱的金属量。 图上看，应该考虑的截面是强度削弱较大的截面
——轴（纵）向截面的面积：
三、手孔与人孔
检查设备内部空间以及安装和拆 卸内部构件。
手孔直径150mm～250mm，标准
手孔公称直径有DN150和 DN250两种。
手孔结构：容器上接一短管，其 上盖一盲板。
人孔：
设备直径超过900mm，有手孔也设 人孔。
人孔的形状有圆形和椭圆形。
椭圆形人孔短轴与筒身轴线平行。
圆形人孔直径400mm～600mm，容 器压力不高或有特殊需要时，直径 可以大一些。
卧式容器的支座
一、卧式容器的支座卧式容器的支座有三种：鞍座、圈座和支腿。
㈠鞍式支座鞍座是应用最广泛的一种卧式容器支座，常见的卧式容器和大型卧式贮槽，热交换器等多采用这种支座。
鞍式支座如上图所示，为了简化设计计算，鞍式支座已有标准JB/T4712-92 《鞍式支座》，设计时可根据容器的公称直径和容器的重量选用标准中的规格。
鞍座是由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊接而成。
在与设备连接处，有带加强垫板和不带加强垫板两种结构。
鞍式支座的鞍座包角q为120°或150°，以保证容器在支座上安放稳定。
鞍座的高度有200、300、400和500mm四种规格，但可以根据需要改变，改变后应作强度校核。
鞍式支座的宽度b可根据容器的公称直径查出。
鞍座分为A型（轻型）和B型（重型）两类，其中重型又分为BⅠ～BⅤ五种型号。
其中BⅠ型结构如BⅠ型鞍座结构图所示。
A型和B型的区别在于筋板和底板、垫板等尺寸不同或数量不同。
BI型鞍座结构图鞍座的底板尺寸应保证基础的水泥面不被压坏。
根据底板上螺栓孔形状的不同，每种型式的鞍座又分为固定式支座（代号F)和滑动式支座（代号S)两种安装形式，固定式鞍座底板上开圆形螺栓孔，滑动式支座开长圆形螺栓孔。
在一台容器上，两个总是配对使用。
在安装活动支座时，地脚螺栓采用两个螺母。
第一个螺母拧紧后倒退一圈，然后用第二个螺母锁紧，这样可以保证设备在温度变化时，鞍座能在基础面上自由滑动。
长圆孔的长度须根据设备的温差伸缩量进行校核。
一台卧式容器的鞍式支座，一般情况下不宜多于两个。
因为鞍座水平高度的微小差异都会造成各支座间的受力不均，从而引起筒壁内的附加应力。
采用双鞍座时，鞍座与筒体端部的距离A可按下述原则确定（见上图）：当筒体的L/D较大，且鞍座所在平面内又无加强圈时，应尽量利用封头对支座处筒体的加强作用，取A≤0.25D；当筒体的L/D较小，d/D较大，或鞍座所在平面内有加强圈时，取A≤0.2L。
㈡圈座在下列情况下可采用圈座：对于大直径薄壁容器和真空操作的容器，因其自身重量可能造成严重挠曲；多于两个支承的长容器。
带有柱间支撑的腿式支座的设计计算
带有柱间支撑的腿式支座的设计计算王峰王亚军兰育文（北京蓝图工程设计有限公司）摘要提出一种带有柱间支撑的腿式支座结构，对该结构进行了受力分析和强度（稳定性）校核，并指出设计该结构时的注意事项$关键词腿式支座柱间支撑斜拉杆设计计算中图分类号TQ053.2文献标识码A文章编号0254-6094（2020）03-0371-04在工程设计中，因腿式支撑具有结构简单、轻巧，易于制造、安装，还能为容器下方留有较大空间,便于维修、布置元件等诸多优点而得到广泛的应用#然而，随着石油化工装置的大型化，容器的直径、高度、长径比及支腿高度等参数远远超出我国现有的相关标准的适用范围［1］,带有柱间支撑的腿式支座（简称支腿）就是为了满足大型立式容器的“特需”而设计的。
对于立式容器支腿的计算方法主要有3种，桑如苞详细描述了支腿的受力并对3种方法进行了对比分析［2］，工程设计中主要按照文献［1］的方法进行强度和稳定性计算*笔者根据球罐支腿的受力模型，结合文献［1］B型支腿支座的计算方法，提出对应的计算思路*1支腿的受力分析相比标准支腿，采用带有柱间支撑的支腿时，由于增加了斜拉杆的柱间支撑结构，使支腿受力情况发生了变化*支腿主要承受两个方向的作用力：一个是由重量构成的对支腿的正压力；另一个是由地震和风载荷引起的水平力*由于斜拉杆结构的设置，使得水平力下移至拉杆与支腿连接处，变为水平力和一个弯矩［3］*因此设计支腿时应考虑以下因素：a.垂直载荷作用；b.支腿偏心结构引起的偏心弯矩的影响；c.水平力及水平推力引起的弯矩作用；d.需校核斜拉杆在水平力作用下的稳定性计算*2设计计算2.1载荷与支反力水平风载荷按文献［1］附录A计算，地震载荷的水平力按文献［4］中的方法计算*有柱间支撑时，根据力线平移定理，单根支腿的垂直支反力的计算式为："=+0—%式中&&支腿底板中心圆直径，mm；—水平推力，取（！）+0.25!”）与之中的较大值,N；(—Z—设备重心至斜拉杆与支腿连接点的距离，mm；%—支腿个数，个；"1—设备最大操作重力载荷，N*2.2单个支腿的弯矩单个支腿的弯矩他由偏心弯矩附加弯矩）2、地震载荷、风载荷水平力作用在支腿上的弯矩）3组成，即：）4=）［+）2+）32.2.1偏心弯矩根据无力矩理论基本方程［5］和胡克定律［6］，求出圆筒在内压作用下的半径增量支腿顶端的偏心距e实际上就等于圆筒在内压作用下所产生的膨胀量与支腿中心至设备外壁的距离（此作者简介:王峰（1987-），工程师,从事化工静设备的设计工作，*****************值按文献规定取值为20mm）之和，即e$!"+20；支腿的偏心弯矩2.2.2附加弯矩圆筒膨胀A r,由于支腿底部受拉杆限制作用导致支腿顶部产生△"挠度的横向作用力，因而引起支腿的弯曲，弯矩％2可按图&的力学模型求得$图1支腿的受力简图假定圆筒是刚体,在支腿的&点产生挠度A",而转角！$0。
耳式支座共39页
标记方法
26
（二）支承式支座
结构：在容器封头底部 焊上数根支柱，直接支 承在基础地面上。
特点：简单方便，但它 对容器封头会产生较大 的局部应力，因此当容 器较大或壳体较薄时， 必须在支座和封头间加 垫板，以改善壳体局部 受力情况。
图6-30 支承式支座
27
用于高度不大、安装位 置距基础面较近且具有 凸形封头的立式容器。
30
问题：腿式支座与支承式支座的区别？
腿式支座是支承在 容器的圆柱体部分
支承式支座是支承 在容器的底封头上
31
（四）裙式支座
应用：高大的立式容器， 特别是塔器。
形式：圆筒形裙座和圆锥 形裙座。
32
1—塔体; 2—保温支承圈; 3—无保温时排气孔;
4—裙座筒体; 5—人孔 ; 6—螺栓座; 7—基础环; 8—有保温时排气孔; 9—引出管通道; 10—排液孔
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标准
A— 轻型，都是120°包角，都有垫板 B— 重型，有120°和150°两种包角，有带 垫板的，也有不带垫板的。
具体标记方法如下
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（二）圈式支座
可能造成严重挠曲的薄壁容器；多于两个支承的 长容器。
（三）支腿
只适用于小型容器。
23
二、立式容器支座
（一）耳式支座 （悬挂式支座）
结构：由筋板和支脚板组成， 广泛用于中、小型立式设备 (高径比不大于5，总高度不 大于10m)
优点：简单轻便；缺点：对 器壁产生较大局部应力。
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带垫板的耳式支座
标准： JB/T4725 《耳式支座》， 它将耳式支座分为A 型（短臂）和B型 （长臂）两类，每 类又有带垫板和不 带垫板两种。B型耳 式支座有较大的安 装尺寸，当容器外 面包有保温层，或 者将容器直接放置 在楼板上时，宜选 用B型。
卧式液氨储罐课程设计说明书
卧式液氨储罐课程设计说明书3.1 设计任务：针对化工厂中常见的卧式液氨储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，=1000mm，罐体（不包括绘制总装配图。
本次设计的卧式液氨储罐的工艺尺寸为：储罐径Di封头）长度L=1200mm，使用地点：新疆。
3.2设计思想：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，这样设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，综合的进行设计。
3.3 设计特点：容器的设计一般由筒体,封头，法兰，支座，接管等组成。
常，低压化工设备通用零部件大都有标准，设计师可直接选用。
本设计书主要介绍了液罐的筒体，封头的设计计算，低压通用零部件的选用。
各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家使用标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理的进行设计。
四、设备材料及结构的选择4.1材料选择根据本次课程设计的安排和要求，本次设计采用Q235-C号钢。
所以在此选择Q235-C钢板作为制造筒体和封头材料。
4.2结构选择4.2.1 封头的选择从受力与制造方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式。
但缺点是深度大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。
平板封头因直径各厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。
从钢材耗用量来年：球形封头用材最少，比椭圆头节约，平板封头用材最多。
因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。
4.2.2容器支座的选择容器支座有鞍座,圈座和支腿三种,用来支撑容器的重量。
鞍式支座是应用最广泛的一种卧式支座。
从应力分析看，承受同样载且具有同样截面几何形状和尺寸的梁采用多个支承比采用两个支承优越，因为多支承在粱产生的应力较小。
所以，从理论上说卧式容器的支座数目越多越好。
但在是实际上卧式容器应尽可能设计成双支座，这是因为当支点多于两个时，各支承平面的影响如容器简体的弯曲度和局部不圆度、支座的水平度、各支座基础下沉的不均匀性、容器不同部位抗局部交形的相对刚性等等，均会影响支座反力的分市。
环氧乙烷储罐安全技术
2.5m3立式环氧乙烷储罐设计及安全摘要环氧乙烷是一种易燃，高度危害的有机化合物，对其储存运输等需注意。
环氧乙烷储罐的设计需要很高的安全要求。
本文设计了一个2.5立方环氧乙烷立式储罐，其公称压力为0.8MPa，公称容积为2.5m3。
筒体公称直径为1200mm，壁厚为6mm。
封头厚度为6mm，并对筒体和封头进行了压力试验校核。
对人孔进行了开孔补强，补强圈厚度为6mm。
选择安全阀型号为A42H-1.6P，并进行了校核，结果符合要求。
选择支座类型为腿式A4-1100。
关键词：环氧乙烷，立式储罐，安全设计目录1 前言 (1)2 结构设计 (2)2.1 结构设计 (2)2.2 筒体直径与高度的确定 (2)3 强度计算 (4)3.1 筒体壁厚设计 (4)3.2 封头壁厚设计 (7)3.3 开孔补强 (7)4 零部件选择 (12)4.1 支座选择 (12)4.2 安全阀选型 (13)5 安全技术要求 (16)5.1 设计 (16)5.2 制造、安装 (17)5.3 使用、维护与保养 (19)5.4 定期检验 (20)6 总结 (22)参考文献 (23)1 前言环氧乙烷是一种工业上重要的有机化合物，易燃，高度危害，不易长途运输，因此有强烈的地域性。
其20摄氏度饱和蒸气压为145.91KPa，闪点一般小于-17.8摄氏度，引燃温度为429℃，爆炸下限为3.0%。
基于环氧乙烷的易燃性和高度危害性，一旦其发生泄露或是其他状况，很有可能造成危险性事故。
所以环氧乙烷储罐的设计是很有必要的。
其意义就在于保证环氧乙烷储存和运输的安全性，避免或减少事故的发生，并减少可能由此带来的经济损失。
本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔补强、接管、管法兰进行了选择和设计。
各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，主要有：GB150 钢制压力容器压力容器安全技术监察规程JBT 4736-2002 补强圈JBT 4746-2002 钢制压力容器用封头HG 20595-97 带颈对焊钢制管法兰。
容器支腿计算公式(支腿计算主要用于立式容器的支腿受力及地脚螺栓计算)
3878.00
78500
84
500 137 36 88.20
30 20 18 1 1.7 1 0.16
0
单根支腿弯曲刚 度 Kgc(N/m)=4E(I1+I 2)/L3
支腿剪切刚度 Kg2(N/m)=nKgc/(1 +LKgc/GAT))
水平刚度 K(N/m)=1/(λ c/Kg1+1/Kg2)
输入数据 筒体长度H(mm)
设备外径Do(mm)
设备质量W(kg) 支腿底板到设备 重心距离h(mm) 底板到支腿与壳 体焊接 支腿类型
支腿周向截面 的惯性矩x I1(mm4)
支腿截面积 AT(mm2)
壳体外壁到支腿 重心处的距离 e(mm)
支腿的弹性模量 E(MPa)
支腿材料的许用 拉弯 应力[σ]b,MPa
τ≤[τ]
0.24
τ≤[τ]
5.69 合格 31.67 合格 合格
合格
合格
350 82.20 1496.00
500 0.7
8 0.4 0.01
0
支腿材料 设备最大外 径De （mm） 设备总重量 (试验Kg） 支腿数量 n纵=向(3,弯4)曲长 度Lk 型号 支腿径向 截面的惯 性矩y I2(mm4) 支腿最小截 面系数 Zmin(mm3)
支腿中心圆 直径 Db(mm)
支腿剪切弹 性模量 G(MPa) 支腿材料的 许用 抗剪应力 [τ],(Mpa) 支腿底板宽 度,a2 （mm） 底板材料许 用应 力,[σ]MPa 地脚螺栓公 称直径M 地脚螺栓剪 切许用应力 [τ](Mpa)= 0.6~0.8[σ]
63.91 158.79
1.10
支腿的柔度 λ=Lk/i (应 <=250） 系数γ =3/2+2/3 （λ/λc）2
容器支座
第二节容器支座容器和设备的支座，是用来支撑其重量，并使其固定在一定的位置上。
在某些场合下制作还要承受操作是的振动，承受风载荷和地震载荷。
容器和设备的结构形式很多，根据容器与之身的形式，支座可分两大类，即卧式容器支座和立式容器支座。
一卧式容器支座卧式容器支座有三种形：鞍座圈座和支腿。
常见的卧式容器和大型卧式储罐，换热器等多采用鞍座，它是应用的最广泛的卧式容器支座。
但对于大直径薄壁容器和真空设备，为增加筒体支座处的局部刚度常采用圈座。
小型设备常采用机构简单的支腿。
1 双鞍支座及制作标准置于支座上的卧式容器，其情况和梁相似，由材料力学分析可知，梁弯曲产生的应力与支点的数目和位置有关。
当尺寸和载荷一定时，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，如果各制作的水平高度有差异或地基呈现不均匀，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，使支座反力难以为个支点平均分摊，导致壳体应力正大，因而体现不出多做的优点，故一般情况下采用双支座。
采用双支座时，支座位置的选取一方面要考虑到利用封头的加强效应，另一方面又要考虑不是壳体中因荷重引起的弯曲应力过大，所以选取原则如下。
1双鞍卧式支座容器的受力状态可简化为受韵部载荷的外伸梁，由材料力学知，当外申长度A=0.207时。
跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，所以一般近似取A0.2l。
其中L取两封头切线间距离，A为鞍座中心线至封头切线间距离。
2当鞍座临近封头时，则封头对支座处筒体有加强刚性效应，在满足A0.207下应尽量使a0.5R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，必须有一段能在基础上滑动，以避免产生过大的附加力。
通常的做法是将一个支座上的地脚螺旋孔做成圆形，并且螺母不上紧，使其成为活支座，而另一个支座仍未固定支座。
还有一种是采用滚动支座，他克服了滑动摩檫力大的缺点，但结构复杂照价高。
耳式支座
1
支腿
2
图6-20 耳式支座
3
4
第二节
容器支座
鞍座
卧式支座
圈座 支腿
支座
耳式支座 腿式支座 立式支座 支承式支座 裙式支座
5
一、卧式容器支座
鞍座、圈座及支腿
常见的大型卧式储罐、 换热器等多采用鞍座。 是应用最为广泛的 一种卧式容器支座。
圈座：用于大直径薄壁容器和 真空容器，增加局部刚度。 支腿：重量较轻的小型容器。
21
标准
A— 轻型，都是120°包角，都有垫板 B— 重型，有120°和150°两种包角，有带 垫板的，也有不带垫板的。 具体标记方法如下
22
（二）圈式支座
可能造成严重挠曲的薄壁容器；多于两个支承的 长容器。
（三）支腿
只适用于小型容器。
23
二、立式容器支座
（一）耳式支座 （悬挂式支座）
结构：由筋板和支脚板组成， 广泛用于中、小型立式设备 (高径比不大于5，总高度不 大于10m)
力学模型的简化
简化为长度L，受均布载荷q作用的外伸简支梁
图6-26 双鞍座卧式支座受力分析
14
均布载荷
Q 2F q 4 4H L H L(1 ） 3 3 L
15
A、跨距中点处 a、弯矩
2 hi2 L2 4 A FL 1 2 Rm M1 4 1 4hi 3L L
19
3）当A＞0.5Ri或筒体无加强措施而刚性不足时，
在周向弯矩的作用下，鞍座处筒体上将产生 “扁塌”现象：
鞍座上筒体发生变 形，犹如“扁塌”。 鞍座处筒体不起承 载作用，成为无效 区（图）。
图6-27 承受弯矩的无效和有效截面
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参考文献 ［１］Ｈｅｎｒｙ Ｈ． Ｂｅｄｎａｒ，Ｐ．Ｅ．．Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ［２］美国ＡＩＳＣ．Ｍａｎｕａｌ ｏｆ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ［３］孙训方，方孝淑，关来泰．材料力学
六，问题处理
由于支腿的承受轴向应力和弯曲应力的 作用，所以在支腿设计计算时，组合应力达不 能满足要求时，应从这两方面着手，有以下处 理方法：
１ ）选用更大截面模量的型钢，以提高 支腿的抗弯能力和承压能力。
２ ）增加支腿数量，减少单支腿的轴向 载荷，但增加支腿数量会影响下出料管。
３ ）在支腿间增加支撑，减少轴向计算 长度，提高支腿的轴向承压能力。
ＣＴ＝Ｗ Ｔ／Ｎ 试验状态 面风侧最大的轴向力（拉伸应力）产生
于操作状态或空设备状态，其值为：
Ｔ Ｏ ＝ （Ｗ Ｏ ／ Ｎ ）＋ （４ Ｍ ｂ ／ Ｎ Ｄ ｂ ） 操作 状态
Ｔ ｅ＝ （Ｗ ｅ ／ Ｎ ）＋ （４ Ｍ ｂ ／ Ｎ Ｄ ｂ） 空 容器状态
支腿顶部的偏心载荷 Ｐ１ 和 Ｐ２，其值为：
参考文献 ［１］Ｈｉｇｈｌ ｅｖｅｌａ ｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｒ ｕｎ－ｔｉｍｅｉ ｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ’ｓ ｇｕｉｄｅ［ＤＢ／ＯＬ］．ＤＭＳＯ，１９９９ ［２］李伯虎，柴旭东，毛媛．现代仿真技术发展中 的两个热点－ＡＤＳ，ＳＢＡ ［Ｊ］．系统仿真学报， ２００１，１３（１）：１０１￣１０５ ［３］Ｈｉｇｈｌ ｅｖｅｌａ ｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｉ ｎｔｅｒｆａｃｅｓ ｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ， Ｖｅｒｓｉｏｎ１．３［ＤＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｍｓｏ．ｍｉｌ 作者简介 钱进（１ ９ ８ ０ － ），男，硕士，现主要从事装备 综合保障研究。
－２８２－
式。 ２，支腿在危险状态下组合应力 ａ）操作状态 由轴向力在支腿上产生的应力：ｆ ａ ＝ Ｃ ／
Ａ 其中：Ｃ —操作状态下作用在一只支腿
上最大轴向压缩载荷，取值为 Ｃｏ； Ａ —单支腿的面积； 由弯矩在支腿上产生的应力：ｆ ｂ ＝
（Ｐ １ｅ ／ Ｗ ｉ ）＋ ［ Ｆ （ ３ ／ ４ Ｌ ） ／ Ｗ ｉ ］ 其中：Ｗ ｉ —材料截面抗弯模量 ３ ／ ４ Ｌ 是人为选取的。用以反映底部局
３ ．结束语
本文提出采用先进的 ＨＬＡ 仿真体系建立 未来战场环境下的船艇武器系统仿真平台，从 运行结构、开发过程等方面对仿真系统进行整 体描述，从实体设计、想定编辑、联邦成员规 划和效能评估等方面分析系统功能，并明确了 系统联邦成员的划分及任务分配等。平台设计 具备扩展到评估敌我双方实施多武器攻防的能 力，在后续工作中，可以将各种影响因素作为 联邦成员加入联邦，利用其他兵种的仿真应用 和目前的系统仿真，全面考察我船艇武器系统 在真实复杂战场环境下的作战情况。
ｔ
支腿上最大轴向压缩载荷； Ｔｏ —操作状态下面风侧作用在一只支腿
上最大轴向拉伸载荷； Ｔｅ —容器空重状态下面风侧作用在一只
支腿上最大轴向拉伸载荷； Ｐ１ —操作状态下背风侧支腿顶部的偏心
载荷； Ｐ２ —操作状态下面风侧支腿顶部的偏心
载荷； Ｆｙ —支腿材料的屈服强度。
二，腿式支撑的范围
固定在地面的中小型立式容器，支腿支 撑是常用的支撑方式，一般情况下， 支腿数 量是４个，但根据设计要求，数量也可多于４个， 具体应用范围可按图１。
三，腿式支撑与设备的焊接方法
用于腿式支撑的型钢一般是等边角钢， Ｉ型钢或钢管，对角钢或Ｉ型钢而言，每种型钢 与容器都有两种焊接方法，如图 ２。
虽方法（ａ）较（ｂ）提供了较大的惯性矩以承 受外部载荷，但由于容器表面的曲率问题，（ｂ） 较（ａ）在焊接上相对容易，故通常设计或标准中 以方法（ｂ）常用，Ｉ型钢常用于相对较大或较重的 容器，对大型贮罐而言，钢管由于其各个方向 特性相同且具有很好的抗扭性能，普遍使用大 型贮罐。
Ｐ ＝ （Ｗ ／ Ｎ ）＋ （４ Ｍ ／ Ｎ Ｄ ） 操作
１
Ｏ
ａ
状态
Ｐ１＝Ｗ Ｔ／Ｎ 试验状态 Ｐ ２ ＝ （ Ｗ Ｏ ／ Ｎ ）＋ （４ Ｍ ａ ／ Ｎ Ｄ ） 操作状 态
Ｐ ２＝ （ Ｗ ｅ／ Ｎ ）＋ （４ Ｍ ａ／ Ｎ Ｄ ） 空容器状 态
五，支腿的计算
１ ，支腿的计算步骤 ａ）选取支腿型式和大小 ｂ）校核支腿在危险状态下最大组合应力满 足强度要求，并选取最经济和安全的支腿型
由于水平载荷的作用，如图中 ａ－ａ 截面 以上的支腿必然承受由于风载荷或地震载荷而
图１ 图２
图３
－２８１－
基础及前沿研究 中国科技信息 ２００７ 年第 ７ 期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ａｐｒ．２００７
产生的弯矩 Ｍ ｂ。一般的，对腿式支撑容器， 接管或其他设备的附加弯矩相对较小，可不
四，腿式支撑容器的受力分析
对腿式支撑容器，支腿承受水平与垂直 两个方向的载荷：
垂直载荷来自于设备重量 Ｗ ，由全部支 腿均匀承担，各支腿承受轴向力 Ｗ ／ Ｎ 。
水平载荷来自于风载荷 Ｐ ｗ 和地震载荷 Ｐｅ，风载荷和地震载荷计算时都认为是水平方 向，并都假设作用于设备的重心，如图 ３。
设置在地震地区的容器，需分别计算风 载荷或地震载荷，取二者的较大值作为作用于 容器重心上的水平载荷，不必考虑二者的叠 加。
做考虑。
同样由于水平载荷的作用，在支腿底部
产生横向剪切力 Ｆ，其值为：
Ｆ＝Ｐ（Ｉ／ ∑Ｉ）
其中Ｉ为垂直风或地震方向轴线上单支腿
的截面惯性矩
∑Ｉ为垂直风或地震方向轴线上所有支腿
截面惯性矩之和。
由此可得出：
背风侧最大的轴向力（压缩应力）产生于操
作状态或试验状态，其值为：
Ｃ Ｏ ＝ （Ｗ Ｏ ／ Ｎ ）＋ （４ Ｍ ｂ ／ Ｎ Ｄ ｂ ） 操作 状态
部约束的影响，ｅ 为容器壳体外侧至支腿形心 的距离。
ｂ）试验状态 由轴向力在支腿上产生的应力：ｆａ＝ＱＴ／
ＮＡ 由弯矩在支腿上产生的应力：ｆｂ＝Ｑ Ｔｅ ／
ＮＷｉ 支腿上最大组合应力应根据操作状态和
试验状态按下式分别计算，取二者中的大 者，
ｆ＝ｆａ＋ｆｂ ３ ，应用校核 组合应力由轴向压缩应力ｆａ和弯曲应力 ｆｂ 两部分组成，此两部分各自的许用应力不 同，一般情况下前者由支腿的细长比决定小 于后者，故若使组合应力ｆ的许用值按前者许 用应力取，则比较保守。常用的方法是按美 国钢结构协会（Ａ Ｉ Ｓ Ｃ ）中的方法，即各自 应力对其许用应力的比值之和满足下式： ［（ｆａ／Ｆａ）＋（ｆｂ／Ｆｂ）］≤１ ａ／Ｆａ≤０．１５ ｛（ｆａ／Ｆａ）＋［Ｃｍｆｂ／（１－ｆａ／Ｆ’ｅ）Ｆｂ）］｝≤１ ｆａ／Ｆａ ＞ ０．１５ Ｆａ—压缩力单独作用时支腿材料许用压 缩应力，与细长比和材料屈服极限Ｆｙ 有关，从 ＡＩＳＣ 手册查取； Ｆｂ—弯曲单独作用时支腿材料的许用弯 曲应力，取 Ｆｂ＝０．６Ｆｙ； Ｆ ’ｅ —欧拉应力除以安全系数，与细 长比有关，从从 ＡＩＳＣ 手册查取； Ｃ ｍ —削弱系数，可保守的取为 １ ； 较好的设计结果应满足公式的左端接近 １。
腿式支撑容器支腿的受力分析
李群 科恩马特殊过程装备（常熟）有限公司 ２１５５１３
本文提供了腿式支撑的应用范围，详细 分析支腿的受力情况，并提出了支腿计算时强 度不足的处理方法
一，引用符号
Ｄ —容器外径； Ｄ ｂ —地脚螺栓圆直径； Ｗ —容器计算用重量； Ｗ ｅ —空容器重量； Ｗ Ｏ —容器操作重量； Ｗ Ｔ —容器水压试验时的重量； Ｎ —支腿数量； Ｍａ —水平载荷对底封头切线处的弯矩； Ｍａ＝ＰＨ Ｍ ｂ —水平载荷对支腿底部的弯矩； Ｍｂ＝Ｐ（Ｈ＋Ｌ） Ｐ —水平载荷；取 Ｐ ｗ 和 Ｐ ｅ 的较大值； Ｐ ｗ —风载荷； Ｐ ｅ —地震载荷； Ｈ —容器重心至底封头切线的距离； Ｌ —下封头切线至支腿底部的距离； Ｃｏ —操作状态下背风侧作用在一只支腿 上最大轴向压缩载荷； Ｃ —水压试验状态下背风侧作用在一只
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控是指在仿真运行过程中对仿真系统中的其他 各个成员的状态进行监视和控制；系统管理 是指完成本仿真系统管理计算机的功能，进 行仿真系统初始化参数设置、系统运行状态 监视、系统管理和维护。
数据记录联邦成员 数据记录联邦成员旨在开发一个以高层 体系结构（ＨＬＡ）为规范的、功能强大且灵活 易用的数据记录工具。仿真数据记录联邦成员 分为数据记录计划管理、数据记录控制、接收 数据处理和数据存储四个模块，它采用集中的 数据采集方式，在仿真运行过程中，一直随着 其他成员的运行而运行。 ２．５联邦开发相关的系统及工具 开发本联邦所用的操作系统是 Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ，开发环境是 ＪＡＶＡ，运行支撑环境 ＲＴＩ 为 Ｐ－ＲＴＩ。