卧式压力容器课程设计样本

安徽理工大学课程设计（论文）任务书机械院（部）过控教研室6月目录一．筹划任务书--------------------------------------------------------------1二．目录-----------------------------------------------------------------------2三．概述-----------------------------------------------------------------------4 3.1容器分类---------------------------------------------4 3.2压力容器构造特点-------------------------------------5 3.3压力容器筒体构造型式---------------------------------5 四．总体构造设计-----------------------------------------------------------9 4.1设计技术参数-------------------------------------------9 4.2容器材料选取-----------------------------------------9 4.3筒体壁厚设计------------------------------------------10 4.4封头厚度设计------------------------------------------10 4.5鞍座构造设计------------------------------------------11 4.5.1容器总质量与支座反力计算---------------------------11 4.5.2鞍座选型-----------------------------------------12 4.5.3拟定鞍座安装位置-----------------------------------13 五．应力校核--------------------------------------------------------------13 5.1筒体轴向应力验算------------------------------------13 5.1.1轴向弯矩-------------------------------------------13 5.1.2轴向应力-------------------------------------------14 5.1.3轴向应力校核---------------------------------------15 5.2鞍座处切向剪应力------------------------------------155.3验算筒体在支座横截面上周向应力----------------------16 5.4鞍座尺寸校核------------------------------------------17 六．设计成果汇总表---------------------------------------18 七．参照文献---------------------------------------------20三．概述压力容器用途十分广泛。

它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济各个部门都起着重要作用设备。

压力容器普通由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大某些构成容器本体。

此外，还配有安全装置、表计及完全不同生产工艺作用内件。

3.1容器分类1.按压力容器设计压力（p）划分为低压、中压、高压和超高压四个压力级别：(1)低压(代号L) 0.1MPa≤p<1.6MPa(2)中压(代号M) 1.6MPa≤p<10.0MPa(3)高压(代号H) 10.0MPa≤p<100.0MPa(4)超高压(代号U) p≥100.0MPa。

2.按工艺过程中作用不同分为：（1）反映容器：用于完毕介质物理、化学反映容器。

（2）换热容器：用于完毕介质热量互换容器。

（3）分离容器：用于完毕介质质量互换、气体净化、固、液、气分离容器。

（4）贮运容器：用于盛装液体或气体物料、贮运介质或对压力起平衡缓冲作用容器。

3.依照容器压力高低，介质危害限度以及在生产过程中重要作用，综合地将容器分为三类。

属于下列状况之一者为一类容器:（1）非易燃或无毒介质低压容器；（2）易燃或有毒介质低压分离器换热容器。

属于下列状况之一者为二类容器：（1）中压容器；（2）剧毒介质低压容器；（3）易燃或有毒介质低压反映容器和储运容器；属于下列情形之一者为三类容器：（1）高压、超高压容器；（2）剧毒介质中压容器（3）易燃或有毒介质（4）中压废热锅炉或内径不不大于1米低压废热锅炉。

3.2压力容器构造特点普通承受内压容器，除球形容器外，大多是由筒体和封头构成。

筒体是圆筒形壳体，封头则有各种型式，高压容器多采用平板封头；中、低压容器封头除平板和半球型外，尚有半椭圆形封头，蝶形封头，锥形封头等。

3.3压力容器筒体构造型式圆柱形容器是最常用一种压力容器构造形式，具备构造简朴、易于制造、便于在内部装设附件等长处，被广泛用作反映器、换热器、分离器和中小容积储存容器。

圆筒形容器容积重要由圆柱形筒体(如下简称圆筒)提供。

圆筒可分为单层式和组合式两大类。

单层式长处是构造简朴。

但厚壁单层式圆筒也存在某些问题，重要体当前：①除整体锻造式厚壁圆筒外，还不能完全避免较薄弱深环焊接和纵焊缝，焊接缺陷检测和消除均较困难；且构造自身缺少制止裂纹迅速扩展能力；②大型锻件及厚钢板性能不及薄钢板，不同方向力学性能差别较大，韧脆转变温度较高，发生低应力脆性破坏也许性也较大；③加工设备规定高；为此，人们相继研制了各种组合式圆筒。

常用有如下几种：（1）多层包扎式这是当前世界上使用最广泛、制造和使用经验最为丰富组合式圆筒构造。

筒节由厚度为12～25mm内筒和厚度为4～12mm多层层板两某些构成，筒节通过深环焊缝组焊成完整圆筒。

为了避免裂纹沿厚度方向扩展，各层板之间纵焊缝应互相错开75°。

筒节长度视钢板宽度而定，层数则随所需厚度而定。

制造时，通过专用装置将层板逐级、同心地包扎在内筒上，并借纵焊缝焊接受缩力使层板和内筒、层板与层板之间互相贴紧，产生一定得预紧力。

每个筒节上均开有安全孔，这种小孔可使层间空隙中气体在工作时因温度升高而排出；当内筒浮现泄漏时，泄漏介质可通过小孔排出，起到报警作用。

多层包扎式圆筒制造工艺简朴，不需要大型复杂加工设备；与单层式圆筒相比安全可靠性高，层板间隙具备制止缺陷和裂纹向厚度方向扩展能力，减少了脆性破坏也许性，同步包扎预应力可有效改进圆筒应力分布；对介质适应性强，可依照介质特性选取适当内筒材料。

但多层包扎式圆筒制造工序多、周期长、效率低、刚板材料运用率低，特别是筒节间对接深环焊缝对容器制造质量和安全有明显影响。

这是由于：①无损检测困难，环焊缝两侧均有层板，无法使用超声检测，仅能依托射线检测；②焊缝部位存在很大焊接残存应力，且焊缝晶粒易变得粗大而韧性下降，因而焊缝质量较难保证；③环焊缝坡口切削工作量大，且焊接复杂。

(2)热套式采用厚钢板（30mm以上）卷焊成直径不同但可过盈配合筒节，然后将外层筒节加热到计算温度进行套合，冷却收缩后便得到紧密贴合厚壁筒节。

热套式圆筒需要有较精确过盈量，对卷筒精度规定很高，且套合或组装成整体容器后，需再进行热解决以消除套合预应力及深环焊缝焊接残存应力。

热套式圆筒除了具备包扎式圆筒大多数长处外，还具备工序少，周期短等长处。

（3）绕板式绕板式圆筒由内筒、绕板层和外筒三某些构成。

它是在多层包扎式圆筒基本上发展起来，两者内筒相似，所不同是多层绕板式圆筒是在内筒外面持续缠绕若干层3～5mm厚薄钢板而构成筒节，绕板层只有内外两道纵焊缝。

为了使绕板开始端与终结端能与圆筒形成光滑连接，普通需要有楔形过渡段。

外筒作为保护层，由两块半圆或三块“瓦片”制成。

绕板式构造机械化限度高，制造效率高，材料运用率也高（可达到90﹪以上）。

但由于薄卷板往往存在中间厚两边薄现象，卷制后筒节两端会浮现明显累积间隙，影响产品质量。

（4）整体多层包扎式整体多层包扎式是一种错开环焊缝和采用液压夹钳逐级包扎圆筒构造。

它一方面将内筒拼接到所需长度，两端焊上法兰或封头，然后在整个长度上逐级包扎层板，带全长度上包扎好并焊完磨平后再包扎第二层，直至所需厚度。

这种办法包扎时各层环焊缝可以互相错开，另每层层板纵焊缝也错开一种较大角度，是整个圆筒上避免浮现深环焊缝。

圆筒与封头或法兰间环焊缝改为一定角度斜面焊缝，承载面积增大，具备高可靠性。

（5）绕带式绕带式是一种以钢带缠绕在内筒外面获得所需厚度圆筒办法，重要有型槽绕带式和扁平钢带倾角错绕式两种构造形式。

①型槽绕带式是用特制型槽钢带螺旋缠绕在特制内筒上，内筒外表面上预先加工有与钢带相齿合螺旋状凹槽。

缠绕时，钢带先经电加热，再进行螺旋缠绕，绕制后依次用空气和水进行冷却，使其收缩产生预紧力，可保证每层钢带贴紧；各层钢带之间靠凹槽和凸肩互相齿合，缠绕层能承受一某些由内压引起轴向力。

这种构造圆筒具备较高安全性，机械化限度高，材料损耗少，且由于存在预紧力，在内压作用下，筒壁应力分布较均匀。

但钢带需由钢厂专门轧制，尺寸公差规定严，技术规定高；为保证邻层钢带能互相齿合，需采用精度较高专用缠绕机床。

②扁平钢带倾角错绕式 这是中华人民共和国首创一种新型绕带式圆筒。

内筒厚度约占总厚度61～41，采用简朴“预应力冷绕”和“压棍预弯贴紧”技术，以相对于容器环向15°～30°倾角在薄内筒外交错缠绕扁平钢带。

钢带宽约80～160mm 、厚约4～16mm ，其始末两端分别与底封头和端部法兰相焊接。

大量实验研究和长期使用实践证明，与其她类型厚壁圆筒相比，扁平钢带倾角错绕式圆筒构造具备设计灵活、制造以便、可靠性高、在线安全监控容易等长处。

四．总体构造设计4.1设计技术参数：容器内径Di=1800mm容器长度（不涉及封头）L=5000mm设计压力P=0.25MPa设计温度t=100°C物料腐蚀轻微，密度为1500kg/m 34.2容器材料选取此设计选用A3R 型号钢板，查《化工容器及设备》【1】附录二，可知：① 在设计温度t=100℃，圆筒厚度在6～16mm 时：MPa b 380=σ，MPa s 240=σ，许用应力：[]MPa t 127=σ② 在设计温度t=100℃，圆筒厚度在17～36mm 时：MPa b 380=σ。