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卧式压力容器结构设计
概述
压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完全不同生产工艺作用的内件。压力容器的设计压力（p）划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级：
(1)低压(代号L) 0.1MPa≤p1.6MPa
(2)中压(代号M) 1.6MPa≤p10.0MPa
(3)高压(代号H) 10.0MPa≤p100.0MPa
(4)超高压(代号U) p≥100.0MPa。
按工艺过程中的作用不同分为：
反应容器：用于完成介质的物理、化学反应的容器。
换热容器：用于完成介质的热量交换的容器。
分离容器：用于完成介质的质量交换、气体净化、固、液、气分离的容器。
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的容器。～，采用简单的“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。大量的实验研究和长期使用实践证明，与其他类型厚壁圆筒相比，扁平钢带倾角错绕式圆筒结构具有设计灵活、制造方便、可靠性高、在线安全监控容易等优点。
四．总体结构设计
4.1设计技术参数：
容器内径Di=1800mm
容器长度（不包括封头）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/m3
4.2容器材料的选择
此设计选用A3R型号的钢板，查《化工容器及设备》【1】附录二，可知：
在设计温度t=100℃，圆筒的厚度在6～16mm时：
，，许用应力：
在设计温度t=100℃，圆筒的厚度在17～36mm时：
。，许用应力：
4.3筒体壁厚设计
1.已知参数:
①筒体内径：Di=1800mm，
②设计温度t=100°C
③采用双面对接焊，局部无损检测：
④计算压力：
⑤圆筒的厚度在6～16mm时，许用应力：
⑥取钢板厚度负偏差：
⑦腐蚀裕量：
2.筒体壁厚设计
计算壁厚
设计壁厚
名义厚度 ，圆整为6mm。
有效厚度
对于碳素钢、低合金钢制的容器，规定不包括腐蚀裕量的最小厚度应不小于3mm，若加上2mm的腐蚀裕量，名义厚度至少应取5mm。由钢材标准规格，名义厚度取为6mm。
3．检查
，没有变化，故取名义厚度6mm合适。
4.4封头厚度设计
1.选用标准椭圆形封头，长短轴比值为2，标准椭圆形封头计算公式
选自《过程设备设计》【2】
式中：
——形状系数，对标准椭圆形封头；
——焊封系数。
2.封头厚度设计
计算壁厚
设计壁厚
名义厚度 ，圆整为6mm。
有效厚度
3. 校核
封头的最小厚度：0.15%×Di=0.15%×1800=2.7mmn，
故取名义厚度满足要求。
4.参考JB1154-73,取封头的直边高度：，
标准椭圆形封头的曲面高度：
4.5鞍座结构设计
4.5.1容器总质量与支座反力计算
容器总质量为：
①筒体的质量：
Di=1800mm，, L=5000mm的筒节
所以：
②封头的质量：
Di=1800mm，的 椭圆形
查JB-T4746-2002钢制压力容器用封头，
所以
③容器充满液态介质时液态介质的质量：
筒体的总容积：
查《JB-T4746-2002钢制压力容器用封头
容器的总容积：
所以：
④附件质量（估计）：
取
⑤容器的总质量：
⑥作用于每个支座的重力，即支座反力为：
4.5.2鞍座的选型
根据《JB/T4712-1992鞍式支座》【4】选轻型带垫板，120℃包角，焊制，四块筋板。
标记为：JB/T 4712-92 ，鞍座A1800-F，鞍座材料Q235-A-F.
4.5.3确定鞍座安装位置
安装在双支座上的卧式设备其情况与双支点梁相似。若梁的全长为L，支座最合理位置应该是梁的外伸长度,这时跨间的最大弯矩与支座截面处的弯矩相等，故对于双支点卧式设备，从理论上讲，应取。但是，由于封头的刚性大于筒体的刚性，封头对筒体有局部加强作用，若支座靠近封头，则可充分利用封头的加强效应，此时最好取（为筒体与封头的内径），且不大于.
因为：且
所以取：A=450mm
简图如下
五．应力校核
5.1筒体的轴向应力验算
5.1.1轴向弯矩
筒体长L=5000mm，A=450mm，封头凸出部分高H=450mm，
则 ，
根据《化工容器及设备》式6-68、6-69、6-71计算系数，，值：
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