卧式容器的设计合理性分析
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。
卧室储罐课设详解
1.设备工艺设计1.1盛装液化石油气体的压力容器设计存储量存储量：t V Wρφ=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==0.9Χ32Χ1.30245=37.51056t1.2设备的初步选型及轮廓尺寸1.2.1设备的初步选型（1）封头选型：目前我国普遍采用常温压力储罐一般有两种形式，球形贮罐和圆筒形贮罐。
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，比椭圆开封头节约，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。
（2）筒体选择：因为圆筒形贮罐加工制造安装简单，安装费用少，但金属耗量大占地面积大，所以在总贮量小于5003m ,单罐容积小于1003m 时选用卧式贮槽比较经济。
1.2.2设备的轮廓尺寸确定粗略计算内径： 32324πm L D i =一般63—=D L ，取4=DL得m D i 167704281.2=，圆整得：mm 21001.2==m D i选用EHA 椭圆封头，查《EHA 椭圆形封头内表面积及容积表》可得： 深度mm H525=，内表面积20443.5m A =，容积33508.1m V =封根据3封2封筒32242m V L D V V V i g =+=+=πmm D V V L i g 8458422封=-=π，圆整得:mm L 8500=32封2封筒计142.323508.125.81.24242m V L D V V V i =⨯+⨯⨯=+=+=ππ误差%443.03232-142.32%100计==⨯-g g V V V 3计工m 9278.28142.329.0=⨯==V V φL/D=8500/2100=4.0476,在范围内所以，筒体的公称直径mm D i 2100=,长度mm L8500=2设备的机械设计2.1 设计条件的确定2.1.1设计温度的确定根据《固定式压力容器安全技术检测规程》液氯储罐的工作温度-20℃—45℃，设计温度要大于最高工作温度，故选取设计温度t=50℃， 2.1.2设计压力的确定根据《固定式压力容器安全技术检测规程》 （1） 由上得液氯储罐的设计温度t=50℃，由本次的《化工设备机械基础》课程设计指导书查得，该温度下液氯的绝对饱和蒸汽压为1.303MPa 。
卧式容器鞍座布置几个问题讨论
卧式容器常用于石油化工行业中，作为反应器、储罐等设备。
石油化工
制药行业中，卧式容器可用于药品生产过程中的反应、储存等环节。
制药行业
食品行业中，卧式容器可用于加工、储存食品原料等。
食品行业
卧式容器在工程中的应用领域
工程实例1
某石油化工企业，卧式容器作为反应器使用，采用鞍座布置方式进行固定，取得了良好的效果。
卧式容器的特点是结构简单、占地面积小、易于清洗和维护，同时由于其水平放置，容易产生流体介质水平方向的冲击和振动。
卧式容器的定义与特点
卧式容器由于其结构特点，需要使用鞍座进行支撑和固定，以防止容器在流体介质冲击和振动下发生位移和变形。
鞍座的布置需要考虑容器承受的载荷和应力分布，同时要保证容器的稳定性和安全性，因此鞍座布置的设计是卧式容器设计的重要环节。
安全措施
制定并执行安全操作规程，确保操作人员的安全及设备的稳定运行。
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02
卧式容器鞍座布置的优化设计
总结词
合理、经济、安全
详细描述
卧式容器鞍座数量的确定应综合考虑多方面因素。首先，要保证容器的支撑和固定效果，避免容器在运输和储存过程中发生晃动或滑动，因此需要合理布置鞍座的位置和数量。其次，应考虑鞍座的承载能力，确保其能够承受容器和装载物的重量以及其他附加载荷，同时要满足经济性要求，即尽量降低制造成本和维护成本。最后，应考虑鞍座的安全性，确保其不会对容器和装载物造成损伤或潜在的安全隐患。
工程实例2
某制药企业，卧式容器作为储罐使用，采用鞍座布置方式进行固定，确保了容器的稳定性。
卧式容器鞍座布置的工程实例
工程应用中的维护与保养策略
定期检查
对卧式容器进行定期检查，确保容器及附件的正常运行。
浅谈埋地卧式容器的设计
内表面的 ，另一方面是容器外填埋层介质产生的 ，。
由于设
部覆盖层中，腐蚀过程不易
，所以埋地
容器的防腐设计尤为重要。目前的防腐设计主要是采用防
涂
极防护相结合的方法。为
地容器的使用
命,要求设备表面防腐涂层必须具有较高耐电压性能、与
金属表 良好的结合性，同时应根据涂层的质量、有效保
护年限及外界设计条件 素合理
由上述公式就能得出埋地容器的壁厚，经过圆整得到名
义壁厚。实践证明，运用这种方法计算得到的壁厚8值是安 的。
0.2稳定性校核
地容器的受力分析可看到，埋地容器除了承受内压
外，还承受容器 的 压力，这个压力会使罐体变形失
稳，所以埋地容器除了要进行强度计算外，还应进行稳定性
校核。
埋地容器的许用外压力为[P],设计外压力为PY,稳定
题,国内目
应的标准作为参考，多数设计是凭经
据教
成。
地卧 器在地下要承
受 的压力、地下水的 以及
不 素的影
响，因此在设计过程中，除了要
地卧 器
的设计
，还要对埋地卧式容器进行 性核算和抗
计算等。
要求，接管应定位在设备的顶部，要伸出外部覆盖层。对各
的 -2015)》[];
要 《承压设 要求，达到合格。
(NB/T 47013
(5) 容器 的 性能，如强度、刚度、韧性、耐疲劳
性；
(6) 高温和低温对容器材料力学性能的影响等。
3埋地卧式容器的设计
321 度设计
•受力分析
埋地卧式容器的罐体所承受的作用力包括:罐内介质产
生的内压P4、罐体四周砂土给予的外压P1、地下水对其产
生的向
。根据 矩理论:筒体 与直 比很
卧式容器设计
L
8
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：
9
卧式容器设计
一、鞍座结构及载荷分析
卧式容器设计 前言
卧式容器广泛应用在石油化工、医药、食品等工业
领域，卧式是相对于立式而言的，其筒体轴线一般 为水平。设计所卧式容器设计的特点
卧式压力容器的设计由于其支承方式的特点决 定了其设计的特殊性，按JB/T4731-2005 《钢制卧式容器》，其设计步骤为： 1）卧式容器设计是先根据操作压力(内压、外 压或常压)确定壁厚； 2）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；
(二) 载荷分析
(2)竖直剪力V 和力偶M 封头本身和封头中物料的重量为 (2/3H)q，此重力作用在封头(含物 料)的重心上。对于半球形封头，可 算出重心的位置e=3/8H，e为封头 重心到封头切线的距离。 按照力线平移法则，此重力可用一 个作用在梁端点的横向剪力V和一个 附加力偶m1来代替，即：
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。
3
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：
卧式储罐设计
1.1材料选择纯液氨腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,但由于压力较大,可以考虑20R、16MnR.这两种钢种。
如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板， 16MnR 钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济。
所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。
1.2结构选择与论证1.2.1 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，比椭圆开封头节约，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。
1.2.2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，因为多支承在粱内产生的应力较小。
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。
因此采用多支座不仅体现不出理论上的优越论反而会造成容器受力不均匀程度的增加，给容器的运行安全带来不利的影响。
所以一台卧式容器支座一般情况不宜多于二个。
圈座一般对于大直径薄壁容器和真空操作的容器。
腿式支座简称支腿，因这种支座在与容器壳壁连接处会造成严重的局部应力，故只适合用于小型设备（DN≤1600，L≤≤5m）。
综上考虑在此选择双个鞍式支座作为储罐的支座。
1.3法兰型式法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。
卧式容器有限元分析及其结构优化设计
截 面 的 边 缘 结 构 壳 体 ，受 载 条 件 比较 复 杂 ，很
难 得 到 适 用 的 结 果 ，所 以 ，对 于 复 杂 的 问 题 ，
可 以 利 用 有 限 元 法 借 助 计 算 机 技 术 进 行 数 值 模 拟 。
虽然 对 于卧 式 压 力 容 器 的计 算 和 校 核 ，机 械
Ｋ ｅｙｗｏｒｄｓ： ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖｅｓｓｅｌ；ｓｔｒｕ ｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｏ 引言
目前 ，一 般 钢 制 压 力 容 器 设 计 所 依 据 的标 准 为 ＧＢ １５０．１～１５０．４—２０１１常规 设计 标准 ，适 用 于 内压 圆筒 和 外 压 球 壳 、外 压 圆 筒 和 外 压 球 壳 、封 头 、开孔 和 开 孔 补 强 以及 法 兰 计 算 ，解 决 了压 力 容器 的强 度 问题 ，但 是 对 于 大 型 储 罐 则 无 法 解 决 其 刚度 问题 … 。标 准 ＪＢ ４７３２－ １９９５用 于钢 制压 力 容器 的分 析设 计 ］，提 供 了 以 弹性 应 力 分 析 和 塑 性失 效 为 准 则 、弹 塑 性 失 效 为 基 准 的设 计 方 法 ， 但是 ＪＢ ４７３２－ １９９５很 少 有人 用 ，原 因之 一 是 内容 比较 深 ，计算 较 繁 琐 ；另 外 ，采 用 ＪＢ ４７３２－ １９９５ 是有 资质 要 求 的 ，所 以多 数 企 业 采 用 常 规 设 计 标 准 ＧＢ １５０＿２０１１。多数 化 工容 器 由旋 转 曲面 组 成 ， 设计上认 为容器 壁 厚与 内径 之 比小 于 ０．１则 属 于旋 转薄壳 ，应按 照旋 转薄膜 理 论解 决 此类 问题 ，薄 壳 无力矩理论 应用 的条件 是必须满 足壳体 的几何 形 状 、 材料和载荷的连续性 ，同时必须保证壳体有 自由边 界 Ｊ。圆柱壳 与平盖 的连接 边 缘及 边缘 力 的计算 用解析法计 算较复杂 ，尤 其 是 对 于 非轴对 称 具有 变
卧式容器设计..
(2)竖直剪力V 和力偶M 封头本身和封头中物料的重量为 (2/3H)q，此重力作用在封头(含物 料)的重心上。对于半球形封头，可 算出重心的位置e=3/8H，e为封头 重心到封头切线的距离。 按照力线平移法则，此重力可用一 个作用在梁端点的横向剪力V和一个 附加力偶m1来代替，即：
当鞍座邻近封头时，则封头对支座处简体有加强作用。 为了充分利用这一加强效应，在满足A≤0.2L下应尽 量使A≤0.5Ri(筒体内半径)。
注意这里的L为两封头切线之间的距离。 鞍座包角 的大小对鞍座筒体上的应力有直接关系， 一般采用120o、135o、150o三种。 双鞍座中一个鞍座为固定支座，另一个鞍座应为活动 支座。
21
卧式容器设计
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 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)。由整个圆筒截面 承受弯矩，不存在扁塌效应。则该 截面的抗弯断面模数为 Ri2te 。
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。
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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：
卧式容器(JB4731-2005)
式常压容器；强度计算中增加周向应力考虑鞍座垫板增强作用；鞍座
设计考虑地震载荷；制造技术条件；附录A有集中载荷时强度计算。
《钢制卧式容器》JB/T 47312005
二 内容说明（下面按标准中章节顺序号） 1。范围 本标准适用于设计压力不大于35MPa 是指 ---。-------------------------。-------------------------。--------------------------。--------------------
《钢制卧式容器》JB/T 47312005
2）地震及地震影响系数 考虑地震主要是为校核鞍座的强度。（请参见JB/T4731 P44 2节）
1）σ9 增加垫板起加强作用，此时由垫板承受部分Fs力（使鞍座腹板分开的）， 即分母改为 Hsbo+brδre
这里有几点说明：
-地震力不考虑垂直地震力，取水平地震力； -地震力对鞍座的作用，其作用力取筒体轴线方向，因鞍座该方向抗弯性差； -卧式容器按放位置一般不高，风载相对地震较小，计算中没考虑，但对于按放
σ8 是当有外加强圈时加强圈外表面处的应力，
当有内加强圈时加强圈内表面处的应力。 见 JB4735 图7—7
《钢制卧式容器》JB/T 47312005
《钢制卧式容器》JB/T 47312005
卧式容器的合理设计
一般的调节步骤：使A≤0.5Ra→增设鞍座垫板-→增加鞍座包角→增设加强圈。 1）A≤0.5Ra时封头对筒体有加强作用。 -M2抗弯断面为整圆。
对筒体的周向压缩力见图22.5.4-1a在边角处仍需考虑，即为F/4而产生的压缩应
力。第二项为周向弯矩产生的。当垫板起加强作用时，要考虑垫板的加强作用。 关于L/Ra>8时，抗弯有效断面长L=4Ra，W=2/3Raδe L/Ra<8时，抗弯有效断面长L=L/2 , W=Lδe/12
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。
卧式容器
7、强度计算
各项应力并进行校核。
计算步骤 (1)先按GB150设计压力(内压、外压、常压)或最小壁厚选取原则，求出圆筒体 、封头等壁厚。 (2计算 1 ~ 9， ， h， sa 各项应力并进行校核。
进行强度或稳定性校核，需要确定危险工况、危险截面上的最大应力的 位置与大小。
筒体的轴向应力
应根据操作和非操作时(指无操作压力装满物料或无试验压力装满水的情 、 况)等不同工况，找出危险工况下可能产生的最大应力。
、
对于正压操作的容器，在盛满物料而未升压时，其压应力最大值，故取这种工况 对稳定性应进行校核。又如对有加强的筒体M-M截面)，当个截面都要校核。
中
华
人
民
共
和
国
行
业
标
准
NB/T47042-2014（JB/T4731)
修改说明
标准修订 的 主要内容
卧式容器
——1.范围
不再局限于钢制， 增加有色金属，
与GB150.1一致
新增
新增
与GB150有区别， 但与原标准相比， 更明确
应 考 虑 比 GB150.1 增加
需 要 时 考 虑
更加明确材料、 使用温度
鞍座卧式容器的合理化设计 一个设计，首先要满足工艺及结构强度要求，同时又要结构合理、节省材料 。在初定结构参数后要审查各应力是否合理或超标，依应力情况可调整各结构 参数。
卧式容器的合理设计一般的调节步骤：使A≤0.5Ra→增设鞍座垫板-→增加鞍 座包角→增设加强圈。 1）A≤0.5Ra时封头对筒体有加强作用。 -M2抗弯断面为整圆。 -筒体被封头加强时，τ公式中 的k3比无加强圈时为小。 -周向应力σ6 ，σ‘6公式中k6 当 A /Ra ≤0.5 时 k6= k7/4 1 ＞A/Ra≥0.5 时 k6= （1.5A/ Ra-0.5）k7
卧式压力容器优化设计方法
卧式压力容器优化设计方法【摘要】本文就卧式压力容器优化设计方法进行了探讨，结合了具体的实例，系统分析了卧式压力容器的优化设计方法，并对比了优化方案，以期能获得理想的结构设计方案。
【关键词】卧式压力容器；壳体厚度；优化设计0 引言压力容器是专用的轻化工设备，其设计除了具有一般通用机械设计的共性之外，更要考虑生产和使用过程的安全性（如易燃、易爆、腐蚀等），使得优化设计参数增加及难度增大。
对于卧式压力容器来说，壳体的厚度并不是决定于内压强度的。
本文就卧式压力容器优化设计方法进行了探讨，旨在为优化卧式压力容器而提供参考借鉴。
1 容器概述介质为油气、污油、H2S，最高工作压力为0.2MPa，最高工作温度为200℃。
该容器的设计标准和现场自然条件见表1，容器主要受压元件标准椭圆形左、右封头，以及圆筒设计压力均为0.38MPa，设计温度为220℃，材料为Q245R（GB 712—2008），腐蚀裕量为3mm，焊接接头参数为1。
2 问题的提出查看容器的计算书可以发现，壳体的内压计算厚度仅为5.8mm，而原设计方案壳体的有效厚度为10.7mm，故壳体的最大允许工作压力（0.70MPa）远远高于设计压力（0.38MPa），壳体总体应力水平很低。
很明显，原设计方案中，壳体的厚度不是由内压，而是由容器某些位置（如支座截面处或最大弯矩截面处）的局部应力（表2中符号说明见JB/T4731—2005《钢制卧式容器》）决定的。
问题由此产生，能否通过优化结构设计，达到减薄壳体厚度的目的呢？当壳体的轴向应力、周向应力或剪应力不满足许用值时，通常采用增加壳体厚度；改变鞍座型式；设置加强圈三种方法来解决：原设计方案采用的是通过增加壳体厚度，降低壳体总的应力水平达到解决问题的目的，这也是目前大多数设计人员普遍采用的方法。
采用这种方法虽然简单易行，但得到的壳体厚度往往较大，材料的性能得不到有效的发挥和利用，不是优化的设计方案。
2.1 结构设计优化1）改变鞍座的型式鞍座的型式通常选用行业标准JB/T4712.1—2007《容器支座第1部分：鞍式支座》，其中有轻型和重型两大类，轻型（A型）为焊制，120°包角，有垫板；重型（B型）按型式（焊制或弯制）、包角（120°或150°）及有无垫板分为BⅠ、BⅡ、BⅢ、BⅣ、BⅤ等五种。
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 。
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。
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。
卧式容器合理设计
19 9 4
年 第
2
期
卧 式 容 器 合 理 设 计
徐冠 南
( 南 京 化 学 工 业 ( 集 团 ) 公 司磷 肥 厂
210048 )
摘
A
,
要
通 过 应 力 今析 指 出 卧 式 容器 合 理 设 计 应 全 面 考 虑 容 器 的 长 径 比
。 。
L /
D
、
鞍 座位 呈
必 要 时 应 增 设加 强 圈
, 。 。
奈
.
.
.
.
,
今 今令 宁
,
温 差 才能满 足 三 效 蒸 发 系 统 的 运 行 要 求 一 个较 好的 解决办法 是在第 一效采取适 当加压
,
效 蒸发装 置 的蒸 汽 用 量 可 见 在 大 型 装 置 中
,
三 效 系 统 的 节 能效 果 是 比 较 显 著 的 加 压 蒸
的 方 式 提 高 料 浆 温 度 并 同 时 提 高蒸 汽 压 力 便可 展 宽 总 传热 温 差 如 果 不采 用 加 压 方
, 。
卧 式 容 器 的 合 理 设 计谈 几 点粗浅 见 解
1
。
轴 向弯 曲 力矩 和 设 计 压 力两 部 分 引起 的 轴 向
应 力组 成
。
受 力分 析 简述
要 做 到 卧式 容 器 的 合 理 设 计 必 须 对 其 各
。
由前 图可 知 卧 式容 器 同承 受均 布 载 荷 两 支 点 的 外 伸 梁一 样 须 校 核 危 险截 面 的 承
(
3
, ,
. ,
4k g
蒸 汽 同单 效 相 比 可节 约 蒸 汽
卧式容器设计
卧式容器设计张哲峰蒋润华（中国石油工程建设公司新疆设计分公司、第一建设分公司）摘要：本文通过一个具体事例，对卧式容器中内压圆筒容器的受力、计算、分析，及其双鞍式支座的受力、计算、分析，描述了内压圆筒容器的整个设计计算过程，计算过程描述比较详细，可为以后的相关设计人员提供参考。
关键词：卧式容器内压圆筒容器设计计算分析1 主要设计参数设计压力p= 1.298Mpa 设计温度t= 190 ℃壳体内径Di =3600mm 筒体长度L0 =6320mm焊缝系数φ=0.85 腐蚀裕量C2 =2mm物料密度ρ=908.8KG/m3 设备充装系数ψ0 = 0.9鞍座JB/T 4712-2007 BⅠ3600-S δ4 =22 Q345R/Q345R2 计算圆筒、封头材质及厚度2.1 材质判断根据常规容器的常规经验，一般情况下，容器内部H2S含量偏高的话可选用Q245R 钢板，H2S含量不高或没有的话可选用Q345R钢板，同时通过厚度计算，判断选用比较经济的钢材。
2.2 厚度计算（1）采用Q345R板材时由GB150补充文件“关于《固定式压力容器安全技术监察规程》的实施意见”中钢板的许用应力表，利用插值法求得Q345R钢材厚度在16-36温度在190℃时的许用应力为[σ[t=172.6 Mpa。
0.4[σ]t φ = 0.4×172.6×0.85 = 58.684 MpaP c = 1.298 Mpa< 0.4[σ]t ψ = 58.684Mpa,按照GB150-1998中式（5-1）计算圆筒厚度：计算厚度1.2983600162[]2172.60.85 1.298c i t c P D mm P δσφ⋅⨯===-⨯⨯-最小厚度σmin = 2D i /1000 = 7.2 mm由于最小厚度小于计算厚度，故设计厚度为σd =σ+C 2 =16+2 = 18 mm由《石油化工设备设计便查手册》中查得厚度为8-25的钢板的厚度负偏差为C 1 = 0.8，故名义厚度为：σn =σd +C 1 = 18+0.8 = 18.8 mm ，圆整至20 mm（2）采用Q245R 板材时由GB150补充文件“关于《固定式压力容器安全技术监察规程》的实施意见”中钢板的许用应力表，利用插值法求得Q245R 钢材厚度在16-36温度在190℃时的许用应力为[σ]t =125.8 Mpa 。
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ｄ ｏ ｃ ｕ ｍ ｅ ｎ ｔ ［ １ ］ ＆ Ｅ ２ ］ ， ｂ ｕ ｔ ｉ ｔ ｉ ｓ ｎ ｏ ｔ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｄ ｈ ｏ ｗ ｔ ｏ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｉ ｆ ｕｒ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ｙ ｏ ｕ ｔ ． Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｈ ｔ ｅ ａ ｎ ｌ ａ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｒ
２ ０ １ ３年 第 １ １ 期（ 总第 １ ９ １ 期）
应 用 能源技术
２ １
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９— ３ ２ ３ ０ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ １ ． ０ ０ ６
卧 式容 器 的设计 合理 性 分析
吕春晓 。 刘江歌
ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ，ｉ ｔ ｉ ｓ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｆ ｏ ｒ ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｖ ｅ ｓ ｓ ｅ ｌ ｈ ｏ ｗ ｔ ｏ ｄ ｏ ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｎ ｉ ｆ ｇ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ｙ ｏ ｕ ｔ ．Ｉ ｔ ｉ ｓ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｄ ｏｒ ｆ ｈｅ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ｃ ｌｃ ａ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｆ ａ ｂ ｉ ｒ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｅ ｓ ｉ ｔ ｎ ｇ ，ｉ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ，ａ ｎ ｄ ｓ ａ ｄ ｄ ｌ ｅ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｔ ｒ ｔ ｙ ｐ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ
１ 设 计 分 析
卧式容 器按 受压情 况可分 为 内压 卧式容 器和
外压 卧 式 容 器 。卧 式 容 器 通 常 采 用 鞍 座 进 行 支 撑， 当容器 尺寸较 小时 ， 支撑处 因支撑 而附 加到容
备 的形状 、 尺寸 以及 安装 方式不 可 能能完全 相 同 ，
这 就需 要设计 人员在 展开 设计 的时候 就要 充分 考 虑各 种 容器 如 何 设 计 才 能 保 证 最 优 化 地 进 行 设 计， 本 文仅 就 卧式 容 器 的鞍 座 位置 、 加强圈、 鞍 座
（ １ ． 海洋石 油工程 股份 有 限公 司 ， Ｇ Ｄ Ｉ Ｖ ３ ０ ０ ４ ５ １ ； ２ ．渤 海工程技 术服 务 中心 ， 天津 ３ ０ ０ ４ ５ １ ）
摘 要： 卧式容器作为一种常规化工设备 ， 为了在保证强度的基础上进行优化设计 ， 其结构 布置的合理性就显得 尤为重要。文献［ １ ］ 和文献［ ２ ］ 重点针对卧式容器结构强度计算、 制造检 验验 收和鞍 座 型式做 了相 关说 明 ， 而 并未说 明如何 布 置 更加 合理 。 该 文通过 鞍 座位 置 、 加 强 圈 和鞍 座等 对容 器受 力影响进 行分析 ， 总结 了合理 设 计 卧式 容 器 的要领 ， 以期 为今 后 的设 计 工作
ｈｅ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｈ ｏ ｉｚ ｒ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｖ ｅ ｓ ｓ ｅ ｌ ，ｗ ｅ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｈｅ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｓ ｓ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｌｙ ａ ｓ ｉ ｓ ，
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ａｓ ａ ｋｉ ｎｄ ｏ ｆ ｒ ｏ ｕｔ ｉ ｎ ｅ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ，ｔ ｏ ｄ ｏ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｕ ｍ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ａ ｓ ｓ ｕ ｉｎ ｒ ｇ ｈｅ ｔ
合理 性提供 卧式容 器 ； 应 力计算 ； 合理 性分析 中图分 类号 ： Ｔ Ｈ ４ ９—１ 文献标 志码 ： Ｂ
文 章编号 ： １ ０ ０ ９— ３ ２ ３ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ｌ ｌ 一 ０ ｏ ２ １ — ０ ５
Ｔｈ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｒａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｉ ｔ ｙ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ Ｈｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ Ｖｅ ｓ ｓ ｅ ｌ
Ｌ Ｖ Ｃ ｈ ｕ ｎ—ｘ ｉ ａ ｏ ．Ｌ Ｉ Ｕ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ—ｇ ｅ
（ １ ． Ｏｆ ｆ ｓ ｈ ｏ ｒ ｅ Ｏｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ Ｏ． ， Ｌ Ｔ Ｄ． ２ ． Ｂ ｏ ｈ ａ ｉ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ Ｔ Ｉ ＡＮ Ｊ Ｉ Ｎ ３ ０ ０ ４ ５ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
０ 引 言
目前 ， 普通 压 力 容器 一 般 都是 采 用 传 统 的方 法进 行设 计 ， 它是从 基本 的薄膜 应力 出发 ， 同时将 其 他应力 对容 器 安全 性 的影 响 ， 包括 在 较 大 的安 全 系数 之 中。然 而 由于工 艺 要 求 的不 同 ， 各 种设
设 计 的几个 环节 加 以归 纳 。