卧式容器设计教材
卧式容器设计
目录第一章绪论 (2)1.1设计任务 (2)1.2设计思想 (2)1.3设计特点 (2)第二章储罐简介 (3)2.1储罐的用途 (3)2.2储罐的分类 (3)第三章材料及结构的选择与论证 (4)3.1材料选择 (4)3.2结构选择与论证 (4)3.2.1.封头的选择 (4)3.2.2.法兰的选择 (4)3.3.液面计的选择 (5)3.4.鞍座的选择 (5)第四章结构设计 (6)4.1壁厚的确定 (6)4.2 封头厚度设计 (7)4.2.1 计算封头厚度 (7)4.3储罐零部件的选取 (8)4.3.1储罐支座 (8)4.3.2人孔的选择 (10)4.3.3接管和法兰的选择 (13)第五章强度校核 (14)5.1筒体强度校核 (14)5.2封头强度校核 (14)5.3鞍座受载分析和强度校核 (15)5.3.1双鞍座的筒体的轴向应力 (15)5.3.2筒体的轴向弯矩的计算 (16)5.3.3圆筒轴向应力计算及校核 (17)5.3.3切向剪应力的计算及校核 (18)5.3.4圆筒周向应力的计算和校核 (19)5.3.5 鞍座腹板应力校核 (20)5.4容器开孔补强 (20)5.4.1补强设计方法判别 (21)5.4.2有效补强范围 (21)5.4.3有效补强面积 (22)5.4.4补强面积 (22)参考文献 (23)第一章绪论1.1设计任务针对化工厂中的储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，绘制总装配图，并编写设计说明书。
1.2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，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。
1.3设计特点容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管等组成。
常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。
本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。
卧式压力容器课程设计
安徽理工大学课程设计（论文）任务书机械院（部）过控教研室2012年6月目录一．计划任务书--------------------------------------------------------------1二．目录-----------------------------------------------------------------------2三．概述-----------------------------------------------------------------------4 3.1容器的分类---------------------------------------------4 3.2压力容器的结构特点-------------------------------------5 3.3压力容器筒体的结构型式---------------------------------5 四．总体结构设计-----------------------------------------------------------9 4.1设计技术参数-------------------------------------------9 4.2容器材料的选择-----------------------------------------9 4.3筒体壁厚设计------------------------------------------10 4.4封头厚度设计------------------------------------------10 4.5鞍座结构设计------------------------------------------11 4.5.1容器总质量与支座反力计算---------------------------11 4.5.2鞍座的选型-----------------------------------------12 4.5.3确定鞍座安装位置-----------------------------------13 五．应力校核--------------------------------------------------------------13 5.1筒体的轴向应力验算------------------------------------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鞍座处的切向剪应力------------------------------------155.3验算筒体在支座横截面上的周向应力----------------------16 5.4鞍座尺寸校核------------------------------------------17 六．设计结果汇总表---------------------------------------18 七．参考文献---------------------------------------------20三．概述压力容器的用途十分广泛。
丙烯卧式容器课程设计
丙烯卧式容器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握丙烯卧式容器的结构特点、材料性能及其应用领域；2. 使学生了解丙烯卧式容器在化工、医药等行业的存储作用及重要性；3. 帮助学生理解丙烯卧式容器的设计原理，包括容器壁厚、承压能力等关键参数的计算。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识，分析丙烯卧式容器在实际工程中的应用能力；2. 提高学生运用CAD等软件进行丙烯卧式容器结构设计的实践操作能力；3. 培养学生团队协作、沟通交流的能力，学会在项目中进行有效分工与合作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学工程领域的兴趣，激发学生探索未知、创新实践的精神；2. 引导学生关注环境保护，认识到化学工业在可持续发展中的责任与担当；3. 培养学生严谨、务实的科学态度，树立正确的价值观，为未来从事相关行业奠定基础。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，以丙烯卧式容器为主题，注重理论联系实际，旨在提高学生的专业知识、实践技能和综合素质。
通过本课程的学习，使学生能够在掌握丙烯卧式容器相关知识的基础上，具备一定的工程设计能力和创新思维。
二、教学内容1. 丙烯卧式容器概述：介绍丙烯卧式容器的基本概念、分类及在化工行业的应用。
相关教材章节：第一章第二节2. 丙烯材料性能：讲解丙烯的物理性能、化学性能及力学性能，分析其作为容器材料的优势。
相关教材章节：第二章第一节3. 容器结构设计：阐述丙烯卧式容器结构设计原理，包括容器壁厚、底部设计、支承方式等。
相关教材章节：第三章第一节、第二节4. 容器强度计算：介绍丙烯卧式容器强度计算方法，包括内压、外压、热应力等计算。
相关教材章节：第四章第一节、第二节5. 容器安全评定：分析丙烯卧式容器在使用过程中可能出现的安全问题，介绍安全评定方法及预防措施。
相关教材章节：第五章第一节6. CAD软件在容器设计中的应用：教授学生运用CAD软件进行丙烯卧式容器结构设计的方法和技巧。
相关教材章节：第六章第一节7. 实践教学：组织学生进行丙烯卧式容器设计实践，提高学生动手能力和团队协作能力。
自-过程设备设计卧式压力容器说明书
河北工程大学装备制造学院课程设计说明书（2０13/20１4学年第二学期)课程名称 : 过程装备课程设计 题 目 : 10M 3液氨储罐设计专业班级 ： 过程装备与控制工程 11０2 班 学生姓名 ： 陈欣元 学 号 ： 25 指导教师 : 段滋华、张喜亮、崔好选、付全荣、刘 涛 设计时间 ： 2０14年6月2３日—２0１4年7月4日课程设计任务书摘要过程装备与控制工程专业设有两个专业方向:化工设备与机械、环保机械,具有良好的就业市场。
培养目标:培养具备机械工程及自动化控制、化学工程和管理工程等方面的知识,能在石油化工、环保、能源、轻工、机械、食品及劳动安全等部门从事工程设计、技术开发、生产技术、经营管理、以及工程科学研究等方面工作的高级工程技术人才。
本专业设有两个专业方向:化工设备与机械、环保机械，具有良好的就业市场。
培养目标:培养具备机械工程及自动化控制、化学工程和管理工程等方面的知识,能在石油化工、环保、能源、轻工、机械、食品及劳动安全等部门从事工程设计、技术开发、生产技术、经营管理、以及工程科学。
目录第一章工艺设计1.1储量*＊******＊＊**＊**＊***＊***＊＊＊*****＊*****＊*** 8１.２备的选型及轮廓尺寸****＊*＊****＊**＊＊*＊*＊＊****** 8第二章机械设计2.１结构设计2．１．1筒体及封头设计材料的选择＊*******＊＊***＊＊＊＊**********＊*****＊ 9筒体壁厚的设计计算******＊***＊＊＊*＊***＊＊****＊* 9封头壁厚的设计计算**＊****＊＊＊＊＊*******＊****** 92．1.2接管及接管法兰设计接管尺寸选择＊＊****＊*******＊********＊***＊＊**＊11管口表及连接标准*＊*＊*******＊******＊＊＊**＊＊＊*＊１3接管法兰的选择 *＊******＊**＊****＊*****＊＊**＊** 13紧固件的选择*＊*＊*＊*****＊*******＊＊*****＊＊＊** 1４2．1.３人孔的结构设计密封面的选择*＊＊＊********＊****＊*****＊******** 21人孔的设计**＊********＊*******＊**＊*＊***＊****＊ 212．1.4 核算开孔补强＊＊****＊****＊**＊**＊**＊*＊*＊****** 242.１．5支座的设计支座的选择***＊**＊**＊*＊****＊******＊**＊*＊****** 2７支座的位置******＊***＊*＊****＊**＊************＊** 29２.1．6液面计及安全阀选择＊＊****＊*****＊****＊******＊*＊30２．1.7总体布局*****＊＊********＊***＊＊**＊**＊*******＊＊* 30２．1.８焊接接头设计*＊*****＊****＊＊**＊***＊＊***＊*＊***** 3０２．2强度校核**＊**＊＊**********＊****＊**＊************* 32小结*＊**＊***＊****＊*＊＊******＊***＊*＊*＊*＊＊＊*****＊*＊** ３81．设备工艺设计１.1存储量盛装液化气体的压力容器设计存储量t V W ρφ=式中：Ｗ——储存量，t;φ——装载系数；V ——压力容器容积;t ρ——设计温度下的饱和溶液的密度，3m t；根据设计条件t V W ρφ==0.85×1０×0．566３×100０=481３．５㎏ 设计压力Ｐ设计=１.１P=2．019,pa 10p M 6.0M pa <≤属于中压容器[5］。
卧式容器压力容器设计工程师培训教材
卧式容器和压力容器的工程应用
石油和石化
描述卧式容器和压力容器在 石油和石化行业中的广泛应 用。
化工
介绍卧式容器和压力容器在 化工领域的重要性和实际应 用。
能源
强调卧式容器和压力容器在 能源行业中的关键角色和应 用范围。
卧式容器和压力容器的设计流程
1
需求分析
了解客户需求和规范要求，确保设计满
草图设计
2
足实际需求。
通过草图设计，考虑结构布局和强度计
算。
3
详细设计
进行详细设计，包括材料选型和结构优
制造和测试
4
化。
制造卧式容器和压力容器，并进行各项 测试和质量控制。
卧式容器和压力容器设计的常见问题 和挑战
1 安全性考虑
讨论设计过程中的安全性风险和相应 的解决方案。
2 法规和标准
指出卧式容器和压力容器设计中需要 遵循的法规和标准。
3 维修和检查
阐述维护卧式容器和压力容器所需的维修和检查工作。
常用的设计软件和工具
AutoCAD
介绍AutoCAD在卧式容器和 压力容器设计中的应用。
ANSYS
探讨ANSYS在进行结构分析 和强度优化方面的实用性。
SOLIDWORKS
说明SOLIDWORKS在三维建模 和设计验证方面的优势。
卧式容器的设计原理和特点
1 设计原理
探讨卧式容器设计的基本原理，如荷载分析 和结构稳定性。
2 特点
介绍卧式容器的独特器的设计原理和特点
1 设计原理
详细说明压力容器设计所需考虑的因 素，如材料选择和强度计算。
2 特点
探索压力容器的关键特点，如安全性 和耐腐蚀性。
卧式容器压力容器设计工 程师培训教材
卧式容器设计课件
目录第一章绪论 (2)1.1设计任务 (2)1.2设计思想 (2)1.3设计特点 (2)第二章储罐简介 (3)2.1储罐的用途 (3)2.2储罐的分类 (3)第三章材料及结构的选择与论证 (4)3.1材料选择 (4)3.2结构选择与论证 (4)3.2.1.封头的选择 (4)3.2.2.法兰的选择 (4)3.3.液面计的选择 (5)3.4.鞍座的选择 (5)第四章结构设计 (6)4.1壁厚的确定 (6)4.2 封头厚度设计 (7)4.2.1 计算封头厚度 (7)4.3储罐零部件的选取 (8)4.3.1储罐支座 (8)4.3.2人孔的选择 (10)4.3.3接管和法兰的选择 (13)第五章强度校核 (14)5.1筒体强度校核 (14)5.2封头强度校核 (14)5.3鞍座受载分析和强度校核 (15)5.3.1双鞍座的筒体的轴向应力 (15)5.3.2筒体的轴向弯矩的计算 (16)5.3.3圆筒轴向应力计算及校核 (17)5.3.3切向剪应力的计算及校核 (18)5.3.4圆筒周向应力的计算和校核 (19)5.3.5 鞍座腹板应力校核 (20)5.4容器开孔补强 (20)5.4.1补强设计方法判别 (21)5.4.2有效补强范围 (21)5.4.3有效补强面积 (22)5.4.4补强面积 (22)参考文献 (23)第一章绪论1.1设计任务针对化工厂中的储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，绘制总装配图，并编写设计说明书。
1.2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，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。
1.3设计特点容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管等组成。
常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。
本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。
课程设计----卧式储罐焊接结构和工艺设计
1结构计算本次设计的容器为卧式压力容器，其容积为3100m ，工作压力为MPa 2.3，工作温度为C 50︒，存放有腐蚀介质，结构设计为筒体和椭圆封头。
1.1筒体长度的计算设筒体直径为D ，筒体长度为H=4D ， 选用标准椭圆封头， 则其体积可表示为:由此可求得mm 2.3169=D 。
取=i D 3200mm由以上尺寸将筒体分为4段式，其中每一段的长度为m 2.3，筒体为两瓣组焊而成。
1.2容器壁厚的计算计算压力Mpa P P c 2.3== 板材厚度偏mm C 11= 腐蚀余量mm C 12=所用钢材为1Cr18Ni9Ti ，[]tσ为材料的许用应力[]Mpa 131t=σ作为本材料的许用应力。
双面含或相当于双面焊的全焊透对接焊缝 100%无损检测 φ=1.0 局部无损检测 φ=0.85 不做无损检测 φ=0.70单面焊的对接焊缝，沿焊缝根部有紧贴的垫板 100%无损检测 φ=0.9 局部无损检测 φ=0.8 单面焊的环向对接焊缝（无垫板）100D 3==πV局部无损检测 φ=0.7 不做无损检测 φ=0.6此容器选择焊接方法为双面全焊透，100%无损检测，因此焊缝系数选择为1。
筒体壁厚计算公式为：=1δ[]mm C C P D P ctic 56.41112.31131232002.3221=++-⨯⨯⨯=++-Φσ取壁厚为42mm--1.3封头厚度计算椭圆封头壁厚计算公式为：[]mm C C p D Kp S ctic 32.411120.35.01131232002.315.02211=++⨯-⨯⨯⨯⨯=++-=φσ；实际厚度为：42=S 错误！未找到引用源。
1.4标准件的选择1.4.1椭圆封头的选取以内径为公称直径选取封头，由计算得到的封头的设计内径为D=3800mm ，根据JB/T 4712—92椭圆封头标准选取椭圆封头如下图：封头结构示意图（图1）其参数见下表：公称直径Di 厚度δ高度h1 高度h2 容积3200 42 850 50 4.69表（一）1.4.2支座的选择：卧式容器用支座支撑。
《卧式容器设计》PPT课件
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卧式容器设计
一、鞍座结构及载荷分析
（一）总体结构
支座形式及特点 化工厂的贮槽、换热器等设备一般都是两端 具有成型封头的卧式圆筒形容器。卧式容器 由支座来承担它的重量及固定在某一位置上。 常用卧式容器支座形式主要有鞍式支座、圈 座和支腿三种，如图所示。 支腿的优点是结构简单，但反力给壳体造成 很大的局部应力，用于较轻的小型设备。
圈座用于大直径薄壁容器。
鞍式支座，通常用于 较重的大设备。对于卧 式容器，除了考虑操作压力引起的薄膜应力 外，还要考虑容器重量在壳体上引起的弯曲， 所以即使选用标准鞍座后，还要对容器进行 强度和稳定性的校核。
4
卧式容器设计
一、鞍座结构及载荷分析
双鞍座的优点： 置于鞍座上的圆筒形容器与梁相似，当尺寸和载荷一 定时，多支点在梁内产生的应力较小，支座数目似乎 应该多些好。 但容器采用两个以上的鞍座时，支承面水平高度不等、 壳体不直和不圆等微小差异以及容器不同部位在受力 挠曲的相对变形不同，使支座反力难以为各支点平均 分摊，导致壳体应力趋大，因此一般情况采用双支座。 双鞍座位置设置的原则： 采用双支座时，支座位置的选择一方面要考虑到利用 封头的加强效应，另一方面又要考虑到不使壳体中因 荷重引起的弯曲应力过大，所以按下述原则确定支座 的位置：
L
9
卧式容器设计
一、鞍座结构及载荷分析
(二) 载荷分析
(1)均布载荷q、支座反力F 假如容器总重量为2F，则作用在外伸梁 上(梁全长仍为L)单位长度的均布载荷为：
对于平封头，H＝0，则 由静力平衡条件，对称配置的双鞍座中 每个支座的反力就是F，或写成：
10
卧式容器设计
卧式容器设计培训教
3 2 8
当P为正压或外压时，σ分别为拉应力或压应力
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二、筒体的应力计算与校核
(一)筒体的轴向应力 2.支座截面上筒体的最大轴向应力 如果筒体横截面上既无 扁塌区域 加强圈又不被封头加强， 该截面在轴向弯矩作用下， 筒体的上半部分截面发生 变形，使该部分截面实际 上成为不能承受纵向弯矩 的“无效截面”，而剩下的下半部分截面才是承受 弯矩的“有效截面”，这种情况称为“扁塌效应”。
3 17
N
3 18
6
一、双鞍座结构及载荷分析
1.均布载荷q和支座反力F 对于平封头，H=0
2F q L
2.竖直剪力V和力偶M 封头和封头中的介质重量 液体静压向外推力构成的力偶
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一、鞍座结构及载荷分析
2.竖直剪力V和力偶M
V
M
2 Hq 3
ห้องสมุดไป่ตู้
3 19 3 20
q 2 ( Ri H 2 ) 4
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二、筒体的应力计算与校核
(二)筒体的切向剪应力
剪力在支座截面处为最大，该剪力在筒体中引起切 向剪应力，有下列三种情况： 1.筒体有加强圈，但未被封头加强，筒体不存在扁塌效 应，在水平中心线处有最大值。
9
一、鞍座结构及载荷分析
2 Ri2 H 2 1 2 L C1 4H 41 ÷ 3 L
式中
可由右图查的。M1为正 值表示上半筒体受压缩， 下半筒体受拉伸
图3-17 系数C1
10
一、鞍座结构及载荷分析
筒体在支座截面处的弯矩为：
q 2 A M 2 ( Ri2 H 2 ) HqA qA( ) 4 3 2 A Ri2 H 2 1 FA A R L 2 AL FA 1 [1 C3 i C2 ] 4H L A C2 1 3 L 4H 式中：C2 1 3 L Ri2 H 2 C3 2Ri L
50m3卧式课程设计
50m3卧式课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解50m³卧式容器的基本结构及其在工程实践中的应用。
2. 学生能掌握卧式容器设计的基本原理，包括材料选择、力学分析、容积计算等。
3. 学生能掌握相关公式和计算方法，如卧式容器壁厚、焊缝强度计算等。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，独立完成50m³卧式容器的初步设计。
2. 学生能够利用专业软件或手工绘图，展示卧式容器的设计方案。
3. 学生通过小组合作，能够进行卧式容器设计的讨论、分析和评价。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工设备设计的兴趣，激发创新意识。
2. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与交流能力。
3. 增强学生的环保意识，使其在设计过程中充分考虑安全和环保要求。
课程性质：本课程为专业实践课，结合理论知识，以实际工程案例为背景，培养学生实际操作能力。
学生特点：学生处于高年级阶段，具备一定的专业知识基础，具有较强的逻辑思维能力和实践操作能力。
教学要求：教师需引导学生将理论知识与实践相结合，注重培养学生的动手能力和解决问题能力。
通过课程学习，使学生达到课程目标，为将来从事相关工作奠定基础。
教学过程中，注重分解课程目标为具体学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 卧式容器概述：介绍卧式容器的基本结构、分类及在化工、石油、食品等行业中的应用。
2. 卧式容器设计原理：- 材料选择：讲解不同材料在卧式容器中的应用及优缺点。
- 力学分析：介绍卧式容器在运行过程中所承受的载荷及其力学性能要求。
- 容积计算：阐述卧式容器容积的计算方法及注意事项。
3. 卧式容器设计计算：- 壁厚计算：介绍卧式容器壁厚的计算公式及参数选择。
- 焊缝强度计算：分析卧式容器焊缝强度计算的方法和步骤。
- 结构设计：讲解卧式容器结构设计中需要考虑的因素及设计要求。
4. 设计案例分析：分析实际工程中50m³卧式容器的设计案例，使学生了解设计过程及实际应用。
卧式容器设计培训教材(PPT28张)
对于半球形封头， Ri=H,M=0 对于平封头，H=0, q 2 2 M (R H ) i 4
图 3 1 6 双 鞍 座 卧 式 容 器 的 受 载 分 析
8
一、鞍座结构及载荷分析
(二)内力分析 1.弯矩 最大弯矩发生在梁跨度中央的截面和支座截面上。
q 2 2 L L L L ( Ri H 2 ) Hq ( ) F ( A) q ( )( ) 3 21 4 3 2 2 2 4 2F 以q 代入得 4 L H 3 2 2 FL 1 2 Ri H 4 A M1 N mm 3 22 F (C1 L A) 4 1 4 H L 3 L M1
式中K为考虑扁塌效应使断面模数减少的系数。 式中M2为负值。 对于筒体有加强的情况，K1=K2=1.0
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二、筒体的应力计算与校核
(一)筒体的轴向应力 3.筒体轴向应力的校核
σ1 σ3 σ4
σ1
σ2
图3-21 筒体的轴向应力示意图 筒体上最大轴向应力为 1 ～ 4 ，其位置如上。 计算得到的 轴向拉应力不得超过材料的许用应力 [ ] t ，压应力不得超过 t 轴向许用临界应力和材料的 [ ] 。
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N
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一、双鞍座结构及载荷分析
1.均布载荷q和支座反力F 对于平封头，H=0
2F q L
2.竖直剪力V和力偶M 封头和封头中的介质重量 液体静压向外推力构成的力偶
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一、鞍座结构及载荷分析
2.竖直剪力V和力偶M
V
M
2 Hq 3
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q 2 ( Ri H 2 ) 4
A<0.5Ra(Ra为筒体平均半径)。
卧式容器
卧式容器第一节 概述卧式容器的设计，除按常规计算圆筒、封头外，还应验算支座处的局部应力。
此局部应力的计算取决于支座的结构型式。
卧室容器的支座型式有鞍式支座、圈座和支腿式支座。
一般对于大直径的薄壁容器和真空操作的卧式容器或支承点多于两个时可采用圈座。
支腿式支座结构虽简单，但由于支承反力集中于局部壳体上，故只适用于较轻的小型卧式容器。
对于较重的大设备，通常采用鞍式支座。
目前应用的鞍式支座，大多是双鞍座式。
从受力情况来分析，支座越多其容器内产生的应力越小，但由于地基不均匀的沉陷、基础水平度的误差或筒体不直、不圆等因素造成支座反力分布不均，反而使局部应力增大，因此一般都采用双支座。
对于此类卧式容器，其受力分析和强度设计都以齐克（L.P.Zick ）提出的理论为基础，即将卧式容器当作受均布载荷的双支点的外伸简支梁来分析的，但这种近似分析所求得的各项应力与通过实验测定的各应力值并不完全相同，所以在应力计算式中进行了修正，并按应力的性质对各应力值进行了控制。
我国及其他不少国家都以此理论为依据制订卧式容器的设计规范。
第二节 卧式容器计算一、设计规范1、GB150《钢制压力容器》——国家标准适用范围：（1）鞍式支座（或圈座）支承的薄壁容器；（2）几何形状对称、载荷均布的容器；（3）承受非交变性载荷作用的容器；（4）两支座，且鞍座形心到封头切线之间的距离A ≤0.2L ；（5）鞍座包角θ在120°≤θ≤150°范围内。
2、HGJ16《钢制化工容器强度计算规定》——化工部标准适用范围：三鞍座卧式容器的设计和计算。
二、受力分析1、受力分析图、弯矩图和剪力图（见图1）2、外载荷（1） 设计压力p （内压或外压）（2）（2）均布载荷q容器的质量作用于假想的简支梁（即卧式容器）上，容器质量包括容器自身质量、充满水或所容介质的质量、所有附件及保温层等质量。
简支梁的长度为筒体L 加上两个封头的折算长度，封头折算长度2/3h i ；得单位长度载荷q 。
5.3 卧式储罐设计——【过程设备设计】
5.3.2.7 三支座卧式储罐的强度校核简介
12
5.3 卧式储罐设计
5.3.2.1 设计载荷
过程设备设计
①长期载荷——设计压力，内压或外压（真空）；储罐
的质量载荷，除自身质量外，还包括储罐所容纳的物
设
料质量，保温层、梯子平台、接管等附加质量载荷。
计 ②短期载荷——雪载荷、风载荷、地震载荷，水压试验
第五章 储运设备
过程设备设计
第一节 概述 第二节 储罐的结构 第三节 卧式储罐设计 第四节 移动式压力容器
1
5.3 卧式储罐设计
本章重点
5.3 卧式储罐设计
过程设备设计 过程设备设计
教学重点： 卧式储罐的设计计算。
教学难点： 卧式储罐的设计计算。
本章计算 重点
本章计算 难点
2
5.3 卧式储罐设计
11
5.3 卧式储罐设计
5.3.2 设计计算
过程设备设计
5.3.2.1 设计载荷
5.3.2.2 载荷分析
5.3.2.3 弯矩和剪力 5.3.2.4 圆筒应力计算及校核 5.3.2.5 鞍座设计
圆筒轴向应力及校核 圆筒和封头切应力及校核 支座截面处圆筒体的周向应力
5.3.2.6 有附加载荷作用时卧式储罐的强度校核
9
5.3 卧式储罐设计
过程设备设计
鞍座
A型（轻型） B型（重型）—BⅠ～BⅤ
筋板、底板和垫
区别 板的尺寸不同或 数量不同
螺栓孔形状
F型（固定支座） S型（滑动支座）
除螺栓孔外，F型与S型各部分的尺寸相同。 在一台储罐上，F型和S型总是配对使用，其中滑动支座的地脚 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，以保证储罐在温度变化时，鞍座能在基础面上自由滑 动。
钢制卧式容器课程设计
钢制卧式容器课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握钢制卧式容器的结构、性能、设计原理和应用范围。
通过本课程的学习，学生应能：1.描述钢制卧式容器的基本结构，包括壳体、封头、支撑结构等。
2.解释钢制卧式容器的工作原理，包括压力、温度、介质等对其性能的影响。
3.应用相关设计规范和计算方法，进行钢制卧式容器的基本设计。
4.分析钢制卧式容器在实际应用中可能遇到的问题，并提出解决方案。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.钢制卧式容器的基本结构：介绍壳体、封头、支撑结构等的主要作用和设计要求。
2.钢制卧式容器的工作原理：讲解压力、温度、介质等对容器性能的影响，以及相关的安全规范。
3.钢制卧式容器的设计方法：介绍设计流程、计算方法、设计规范等。
4.钢制卧式容器的应用案例：分析实际应用中遇到的问题，探讨解决方案。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法：1.讲授法：讲解基本概念、设计原理和规范。
2.讨论法：学生针对实际案例进行讨论，培养分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法：分析典型应用案例，加深学生对理论知识的理解。
4.实验法：安排实验室实践，让学生亲手操作，提高实际操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，作为学生学习的主要参考。
2.参考书：提供相关领域的经典著作和最新研究成果，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、视频等，生动形象地展示容器的设计和应用。
4.实验设备：准备相关的实验设备，让学生能够在实践中学习和验证理论知识。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，我们将采用以下评估方式：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的表现等。
2.作业：布置适量作业，评估学生的理论知识掌握和应用能力。
3.考试：定期进行理论考试，评估学生对知识的全面理解和运用能力。
第五章-2 卧式储罐
若四类应力中有任何一个不符合 许用要求，则需要做相应调整。
5.2.2 设计计算
过程设备设计
调整鞍座位置 调整鞍座形式
调整方法
设置加强件、加强板或加强圈 增加圆筒或封头厚度
调整方法和顺序，见课本238页
16
5.2.2 设计计算
过程设备设计
一、卧罐的载荷分析 1.压力： 内压或外压 2.储罐重量：圆筒+封头+附件的总重量 3.物料重量：正常操作时=物料重量 水压试验时=充水重量 4.其他载荷：环境影响下的载荷，如风载、雪载、地震载等
a.当A＞0.5Ri 时：
⎛ ⎜ L − 2A 2 ⎞ ⎛ V = F − q⎜ A + H ⎟ = F ⎜ 4 3 ⎠ ⎜ ⎝ L+ H ⎜ 3 ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠
（5-5a） b.当A≤0.5Ri 时：
27
V =F
保守做法 （5-5b）
5.2.2 设计计算
过程设备设计
三、圆筒应力计算和强度校核
（5-6） （5-7）
σ2 =
M1
πR δ e
2 i
பைடு நூலகம்
跨距中点处圆筒截面由内压引起的轴向应力
pRi σ = 2δ e
'
跨距中点处圆筒截面总的轴向应力
pRi σ =− 2 + πRi δ e 2δ e
' 1
M1
pRi σ2 = 2 + πRi δ e 2δ e
'
M1
33
5.2.2 设计计算
过程设备设计
M2 24
（d） 弯矩图
图5-3 双鞍座卧式储罐受力分析
5.2.2 设计计算
过程设备设计
【毕业设计】双鞍座支撑的内压卧式容器设计- 化工装备技术专业
目录一、设计方案的分析与拟定 (1)二、设计任务书 (2)三、计算步骤与内容 (4)§1设计条件§2、压力容器圆筒和封头设计计算 (5)2.1、圆筒厚度的计算2.2、封头厚度的计算§3、压力容器支座的选型与计算 (6)3.1、圆筒、封头、附件、充液质量计算3.2、鞍座反力计算§4、压力容器圆筒轴向弯矩设计 (8)§5、压力容器圆筒轴向应力设计计算 (13)§6、压力容器圆筒、封头切向应力设计计算 (14)§7、压力容器圆筒周向应力设计计算 (15)§8压力容器鞍座有效断面平均应力设计计算 (16)§9 典型零部件的选用 (23)参考文献 (26)设计方案的分析和拟定熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全可行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。
准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。
✓据设计任务书的要求，双鞍座卧式储罐有筒体、两端封头，支座、人孔、手孔以及安全附件工艺接管等构成。
根据任务书要求以及卧式压力容器的类型及承载能力为工程实际中的运行我们选取鞍式支座，鞍式支座也应用最广泛。
✓在阅读了设计任务书后,按以下内容和步骤进行设计✓总体结构设计。
根据工艺的要求，并考虑到制造安装和维护检修的方便来确定各部分结构形式。
◆决定并选择支座类型及有关零部件。
◆绘图，包括总装配图、零件图等◆编制技术要求，提出制造、装配、校核和压力试验等方面的要求。
毕业设计任务书（第四组）机械系过程装备专业班级学号姓名课题名称：双鞍座支撑的内压卧式容器设计一、设计目的综合运用、巩固及扩展所学专业知识，熟悉压力容器设计的基本方法与步骤，提高查阅相关专业标准及手册的能力，为学生毕业后从事专业工作打下扎实的基础。
卧式容器讲稿
JB/T4731-2005 <<钢制卧式容器>>1.适用范围JB/T 4731适用于设计压力不大于35MPa，在均布载荷作用下，由两个对称的鞍式支座支承的常压及受压卧式容器，它不适用于：——直接火焰加热及受核辐射作用的卧式容器；——经常搬运的卧式容器；——带夹套的卧式容器；一一作疲劳分析的卧式容器：卧式容器设计是先根据操作压力(内压、外压)确定壁厚，再依据自重、风、地震及其他附加载荷来校核轴向、剪切、周向应力及稳定性，卧式容器设计还包括支座位置的确定及支座本身的设计。
13设计的一般规定3.5设计载荷（a）.长期载荷设计压力——内压、外压；液体静压力；容器质量载荷——自身质量，容器所容纳的物料质量，保温层、梯子平台、接管等附件质量载荷。
(b).短期载荷风载、地震载荷(一般取地震载荷)，水压试验充水重。
关于风载荷的考虑：卧式容器高度较低，风载荷与地震载荷相比较小。
另外，卧式容器支座在轴线方向的承载能力远小于垂直轴线方向的承载能力，故仅校核鞍座轴线方向的外载荷。
而卧式容器在筒体轴线方向的风载荷一般小于垂直轴线方向的风载2荷，故本标准对风载荷予以忽略。
但对于平坦，开阔且风载荷较大的地方，对垂直卧式容器筒体方向的风载荷引起的的地脚螺栓载荷应考虑予以校核。
(c).附加载荷在JB/T 4731的附录A中增加有卧式容器上的附加载荷。
这是考虑卧式容器上设有立式设备，如换热器、精馏柱、除氧头、液下泵、搅抖器等附属设备(高度均小于10m)时，它对卧式容器圆筒体产生附加弯矩及支座反力。
实质上，附加载荷也是一种长期载荷。
3.6 厚度附加量CC=C1+C2C1----钢材厚度负偏差，mm;C2----腐蚀裕量，mm.钢板或钢管的厚度负偏差按相应钢材标准的规定。
当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm,且不超过名义厚度的0.6%时，在计算中负偏差可忽略不计。
33．6．1 腐蚀裕量C2为防止容器元件由于腐蚀、机械磨损而导致厚度削弱减薄,应考虑腐蚀裕量.具体规定如下：a）对有腐蚀或磨损的元件，应根据预期的设计寿命和介质对金属材料的腐蚀速率确定腐蚀裕量；b）卧式容器各元件受到的腐蚀程度不同时，可采用不同的腐蚀裕量；c）碳素钢或低合金钢卧式容器，腐蚀裕量不小于1mm。
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二、筒体的应力计算与校核
(一)筒体的轴向应力 2.支座截面上筒体的最大轴向应力 在截面最高点：
3M W 2 2p 2R teiK 1 M R 2 i2te M P a 329
在截面最低点： 4M W 2 2p 2R teiK 2 M R 2i2te M P a 330 式中K为考虑扁塌效应使断面模数减少的系数。 式中M2为负值。 对于筒体有加强的情况，K1=K2=1.0
2.支座截面上筒体的最大轴向应力
如果筒体横截面上既无
扁塌区域
加强圈又不被封头加强，
该截面在轴向弯矩作用下，
筒体的上半部分截面发生
变形，使该部分截面实际
上成为不能承受纵向弯矩
的“无效截面”，而剩下的下半部分截面才是承受
弯矩的“有效截面”，这种情况称为“扁塌效应”。
14
二、筒体的应力计算与校核
(一)筒体的轴向应力 2.支座截面上筒体的最大轴向应力
(二)筒体的切向剪应力
剪力在支座截面处为最大，该剪力在筒体中引起切 向剪应力，有下列三种情况： 1.筒体有加强圈，但未被封头加强，筒体不存在扁塌效
应，在水平中心线处有最大值。
max
K3VR Rite
K3F L2A Rite L4H
MPa
3 331
18
二、筒体的应力计算与校核
(二)筒体的切向剪应力
16
二、筒体的应力计算与校核
(一)筒体的轴向应力
3.筒体轴向应力的校核
σ1
σ1
σ3
σ4
σ2
图3-21 筒体的轴向应力示意图
筒体上最大轴向应力为 1 ～ 4 ，其位置如上。 计算得到的
轴向拉应力不得超过材料的许用应力 []t ，压应力不得超过
轴向许用临界应力和材料的 [ ]t 。
17
二、筒体的应力计算与校核
图3-17 系数C1
10
一、鞍座结构及载荷分析
筒体在支座截面处的弯矩为：
M2
q 4
(Ri2
H
2
)
2 3
HqA
qA(
A) 2
FA1
1
A L
Ri2 H 2 2AL
1 4 H
FA C2
[1
A L
C3
Ri A
C2]
3 L
式中：C2
1
4 3
H L
C3
Ri2 H 2 2Ri L
图3-18 系数C2
2.筒体被封头加强，筒体上无加强圈，最大剪应力
位于 2 2 的支座角点处。
2 20
最大剪应力为
max
ห้องสมุดไป่ตู้
K3F Rite
MPa
332
在封头中的最大剪应力为
max
K4F Rithe
MPa
333
图 3-22(b) 筒 体 的 切 向 应 力 b
式中：t h e 为凸形封头的有效厚度，mm
19
二、筒体的应力计算与校核
2、当鞍座邻近封头时，则封头对支座处筒体有加强 刚性的作用。因此，在满足A≤0.2L时，尽量使 A<0.5Ra(Ra为筒体平均半径)。
4
一、双鞍座结构及载荷分析
3、卧式容器由于温度和 载荷变化等原因使容器 产生了轴向移动，如果 支座都是固定式的，由 于自由伸缩受阻使容器 器壁中可能引起过大的 附加应力，所以双鞍座 式中的一个鞍座为固定 支座，另一个为活动支 座。
(二)筒体的切向剪应力 3.筒体未被加强，又无加强圈。此有效截面的
范围为 2 2
2
6
对应的弧度内。最大切向
应力在 2 2 角点处。 2 20
卧式容器设计 一、双鞍座结构及载荷分析 二、筒体的应力计算与校核 三、鞍座设计
1
一、双鞍座结构及载荷分析
2
一、双鞍座结构及载荷分析
3
一、双鞍座结构及载荷分析
支座位置的确定原则： 1、鞍座中心线至圆筒体端部的距离A≤0.2L。
其中，L为圆筒体长度(两封头切线间距离)， A为鞍座中心线至圆筒体端部的距离。
2
3 17 3 18
6
一、双鞍座结构及载荷分析
1.均布载荷q和支座反力F 对于平封头，H=0
q 2F L
2.竖直剪力V和力偶M 封头和封头中的介质重量 液体静压向外推力构成的力偶
7
一、鞍座结构及载荷分析
2.竖直剪力V和力偶M
V 2 Hq 3
M
q 4
( Ri2
H 2)
3 19 3 20
A)
q(
L )( L ) 24
以q
L
2F 4
H
代入得
3
3 21
M1
FL 4
1
2 Ri2 1 4
H H
2
4A L
F
(C1L
A)
3L
N mm 3 22
9
一、鞍座结构及载荷分析
式中
C1
1
2
Ri2 L2
H
2
41 4 H ÷
3 L
可由右图查的。M1为正 值表示上半筒体受压缩， 下半筒体受拉伸
图 3-15 滚 动 支 座
5
一、双鞍座结构及载荷分析
(一)载荷分析
置于双鞍座上的卧式容器所受的外力包括：载荷和
支座反力，载荷除了操作内压或外压外，主要是容器
（包括容器自重，附件和保温层重簦），内部物料或水
压实验充水的重量。
1.均布载荷q和支座反力F
对于凸形封头
q
L
2F 4
H
3
N mm
q L 4 H F 3 N
计算支座处筒体的轴向弯曲正应力时，分两种情 况进行。 鞍座平面上筒体有加强圈或已被封头加强(A<0.5Ri)。 则该截面的抗弯断面模数为 Ri2te 。 鞍座平面上筒体没有受到任何加强，由于扁塌效应 筒体截面仅有一部分能有效的承受弯矩，此时的截 面的抗弯断面模数为 KRi2te 。式中的K为考虑扁塌 效应是断面模数减少的系数。
N ×mm 3 23 图3-19 系数C3
11
二、筒体的应力计算与校核
对于卧式容器除了考虑由操作压力引起的薄膜 应力外，还要考虑容器质量导致筒体横截面上 的纵向弯矩和剪力。跨中截面和支座截面是容 器可能发生失效的危险截面。为此必须进行强 度或稳定性较核。
12
二、筒体的应力计算与校核
(一)筒体的轴向应力
1.鞍座跨中截面上筒体上的最大轴向应力
轴向最高点 轴向最低点
1M W 1 1p 2R tei M R i2 1 te M P a 327 2M W 1 1p 2R teiM R i2 1 te M P a 328
当P为正压或外压时，σ分别为拉应力或压应力
13
二、筒体的应力计算与校核
(一)筒体的轴向应力
对于半球形封头， Ri=H,M=0 对于平封头，H=0,
M
q 4
(Ri2
H2)
图 3 - 1 6 双 鞍 座 卧 式 容 器 的 受 载 分 析
8
一、鞍座结构及载荷分析
(二)内力分析 1.弯矩 最大弯矩发生在梁跨度中央的截面和支座截面上。
M1
q 4
( Ri2
H
2)
2 3
Hq( L ) 2
F(L 2