過程設備設計總結課-儲罐_ppt課件

1、過程設備設計（過程設備設計（） 鐘鐘 月月 華華 yuerzhong163 yuerzhong163 : 105853430 : 105853430 TelTel程設備設計過程設備設計第第5 5章章 儲存設備儲存設備第第6 6章章 換熱設備換熱設備第第7 7章章 塔設備塔設備第第8 8章章 反應設備反應設備復習：（課后思考題）復習：（課后思考題）1.1. 設計雙鞍座臥式容器時，支座位置應該按照那些原則確定？試設計雙鞍座臥式容器時，支座位置應該按照那些原則確定？試說明理由。說明理由。2.2. 雙鞍座臥式容器受力分析與外伸梁承受均布載荷有何相同和

2、不雙鞍座臥式容器受力分析與外伸梁承受均布載荷有何相同和不同，試用剪力圖和彎矩圖比較。同，試用剪力圖和彎矩圖比較。3. “3. “扁塌扁塌現象的原因是什么？如何防止這一現象出現？現象的原因是什么？如何防止這一現象出現？4.4. 雙鞍座臥式容器設計中應計算那些應力？如何產生的？雙鞍座臥式容器設計中應計算那些應力？如何產生的？5. 5. 鞍座包角對臥式容器筒體應力和鞍座自身強度有何影響？鞍座包角對臥式容器筒體應力和鞍座自身強度有何影響？6. 6. 在什么情況下應對臥式容器進行加強圈加強？在什么情況下應對臥式容器進行加強圈加強？7. 7. 球形儲罐有哪些特點？設計球罐時應考慮那些載荷？各種罐球形儲罐有

3、哪些特點？設計球罐時應考慮那些載荷？各種罐體型式有何特點？體型式有何特點？8.8. 球形儲灌采用赤道正切柱式支座時，應遵循那些準則？球形儲灌采用赤道正切柱式支座時，應遵循那些準則？9. 9. 液化氣體存儲設備設計時如何考慮環(huán)境對它的影響？液化氣體存儲設備設計時如何考慮環(huán)境對它的影響？第第5 5章章 儲存設備儲存設備儲存設備設計應考慮的因素：儲存設備設計應考慮的因素： 工藝條件介質性質、容量大小、溫度、壓力等）工藝條件介質性質、容量大小、溫度、壓力等） 資料資料 場地條件和施工條件場地條件和施工條件 液化氣體的充裝量液化氣體的充裝量介質性質：介質性質：1.可燃性可燃性2. 飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓與

4、容器體積無關。高黏度或與容器體積無關。高黏度或者高冰點，考慮加熱或者保溫，保持流動性。者高冰點，考慮加熱或者保溫，保持流動性。3. 密度密度 重力載荷，影響載荷分析和應力重力載荷，影響載荷分析和應力大小大小4. 腐蝕性腐蝕性設備選材的首要依據設備選材的首要依據5.毒性毒性影響設備制造管理和安全附件配置影響設備制造管理和安全附件配置6. 化學反應活性化學反應活性場地：場地：1.環(huán)境溫度環(huán)境溫度影響飽和蒸氣壓、熱損影響飽和蒸氣壓、熱損失。決定保溫措施失。決定保溫措施2. 室內、外室內、外載荷的影響風載荷、載荷的影響風載荷、地震載荷和雪載荷）地震載荷和雪載荷）3. 地基地基影響振動頻率影響振動頻率

5、與基礎的設計密切相與基礎的設計密切相關關液化氣體：液化氣體：1.介質特性介質特性2. 場地的特性場地的特性3. 介質的膨脹性、介質的膨脹性、 壓縮性壓縮性4. 腐蝕性腐蝕性充裝量充裝量是指裝量系數是指裝量系數與儲罐實際容與儲罐實際容積和設計溫度積和設計溫度下介質的飽和下介質的飽和液體密度的乘液體密度的乘積積失穩(wěn)失穩(wěn)校核校核)95. 0(9 . 0tVW溫度溫度過低過低復習：（課后思考題）復習：（課后思考題）1.1. 設計雙鞍座臥式容器時，支設計雙鞍座臥式容器時，支座位置應該按照那些原則確定？座位置應該按照那些原則確定？試說明理由。試說明理由。 根據根據JB4731JB4731規(guī)定，取規(guī)定，取A

6、 A小于小于等于等于0.2L0.2L，最大不得超過，最大不得超過0.25L0.25L，否則容器外伸端將使，否則容器外伸端將使支座界面的應力過大。因為當支座界面的應力過大。因為當A A0.207L0.207L時，雙支座跨距中時，雙支座跨距中間截面的最大彎距和支座截面間截面的最大彎距和支座截面處的彎距絕對值相等，使兩個處的彎距絕對值相等，使兩個截面保持等強度。考慮到除彎截面保持等強度。考慮到除彎距以外的載荷，所以常取外圓距以外的載荷，所以常取外圓筒的彎距較小。所以取筒的彎距較小。所以取A A小于小于等于等于0.2L0.2L。 當當A A滿足小于等于滿足小于等于0.2L0.2L時，最時，最好使好使A

7、 A小于等于小于等于0.5Rm0.5RmRmRm為為圓筒的平均半徑）。這是因為圓筒的平均半徑）。這是因為支座靠近封頭可充分利用封頭支座靠近封頭可充分利用封頭對支座處圓筒的加強作用。對支座處圓筒的加強作用。雙鞍座臥式儲罐雙鞍座臥式儲罐內力分析內力分析1. 彎矩彎矩 支座截面處支座截面處 跨中截面處跨中截面處2. 剪力剪力 支座截面處支座截面處 復習：（課后思考題）復習：（課后思考題）2.2. 雙鞍座臥式容器受力分析與雙鞍座臥式容器受力分析與外伸梁承受均布載荷有何相外伸梁承受均布載荷有何相同和不同，試用剪力圖和彎同和不同，試用剪力圖和彎矩圖比較。矩圖比較。 外伸梁的剪力和彎矩圖與此外伸梁的剪力和彎

8、矩圖與此圖類似，只是在兩端沒有剪圖類似，只是在兩端沒有剪力和彎矩作用，兩端的剪力力和彎矩作用，兩端的剪力和彎矩均為零和彎矩均為零) 5360(12162 筒體有效承載范圍：筒體有效承載范圍：復習：（課后思考題）復習：（課后思考題）3. “3. “扁塌扁塌現象的原因是什么？現象的原因是什么？如何防止這一現象出現？如何防止這一現象出現？ 如果圓筒上不設置加強圈，且如果圓筒上不設置加強圈，且支座的設置位置支座的設置位置A A0.50.5時，由時，由于支座處截面受剪力作用而產于支座處截面受剪力作用而產生周向彎距，在周向彎距的作生周向彎距，在周向彎距的作用下，導致支座處圓筒的上半用下，導致支座處圓筒的上

9、半部發(fā)生變形，產生所謂部發(fā)生變形，產生所謂“扁塌扁塌現象?，F象。 可以設置加強圈，或者使支可以設置加強圈，或者使支座靠近封頭布置，利用加強圈座靠近封頭布置，利用加強圈或封頭的加強作用?；蚍忸^的加強作用。 問：非支座附件圓筒的的力學模型是什么？問：非支座附件圓筒的的力學模型是什么？ 誰的理論？誰的理論？復習：（課后思考題）復習：（課后思考題） 4. 4. 雙鞍座臥式容器設計雙鞍座臥式容器設計中應計算那些應力？如何中應計算那些應力？如何產生的？產生的？ 圓筒上的軸向應力。圓筒上的軸向應力。由軸向彎矩引起。由軸向彎矩引起。 支座截面處圓筒和支座截面處圓筒和封頭上的切向切應力和封封頭上的切向切應力和封

10、頭的附加拉伸應力。由橫頭的附加拉伸應力。由橫向剪力引起。向剪力引起。 支座截面處圓筒的支座截面處圓筒的周向彎曲應力。由截面上周向彎曲應力。由截面上切向切應力引起。切向切應力引起。 支座截面處圓筒的支座截面處圓筒的周向壓縮應力。通過鞍座周向壓縮應力。通過鞍座作用于圓筒上的載荷所導作用于圓筒上的載荷所導致的。致的。1壓縮應力壓縮應力3拉伸應力拉伸應力2拉伸應力拉伸應力4壓縮應力壓縮應力軸向應力軸向應力1 4 ）校核）校核軸向彎矩軸向彎矩M1 M2 ）計算）計算 圓筒上的軸向應力圓筒上的軸向應力圓筒中間界面和圓筒中間界面和支座處圓筒支座處圓筒的軸向應力：的軸向應力：1 4) 5360(12162 1

11、壓縮應力壓縮應力4壓縮應力壓縮應力3拉伸應力拉伸應力2拉伸應力拉伸應力復習：（課后思考題）復習：（課后思考題）5. 5. 鞍座包角對臥式容器筒體應鞍座包角對臥式容器筒體應力和鞍座自身強度有何影響？力和鞍座自身強度有何影響？ 鞍座包角的大小不僅影響鞍鞍座包角的大小不僅影響鞍座處圓筒截面上的應力分布，座處圓筒截面上的應力分布，而且也影響臥式儲罐的穩(wěn)定而且也影響臥式儲罐的穩(wěn)定性和儲罐支座系統(tǒng)的重心性和儲罐支座系統(tǒng)的重心高低。包角小，鞍座重量輕，高低。包角小，鞍座重量輕，但重心高，且鞍座處圓筒上但重心高，且鞍座處圓筒上的應力較大。的應力較大。軸向應力校核注意事項軸向應力校核注意事項l應校核危險工況下可

12、能產生的最大應力。l不同工況操作、液壓試驗下，儲罐的載荷和應力情況不同。l內壓容器，K1= K2=1，且M1 M2時，只需校核跨中截面的軸向應力，Lmax為操作工況下的2， Ymax為非操作工況下的1 。l K1 K2時，則需校核跨中截面和支座截面的軸向應力。計算示例計算示例切向切應力切向切應力eieieiRVKKRVKRV319. 0319. 02sinsinmax333時，1、支座截面有加強圈、支座截面有加強圈未被封頭加強未被封頭加強799. 0958. 0171. 0150135120cossinsin)cossin(sin333max、時、時KKRVKRVeiei2、支座截面無加強圈、

13、支座截面無加強圈未被封頭加強未被封頭加強485. 0645. 0880. 0150135120)cossin()cossin(sin)cossin()cossin(sin333max、時、時KKRFKRFeiei3、支座被封頭加強、支座被封頭加強5.1297.0344.0401.0150135120)cossinsin(834244hhehihKKRFK平封頭：、時、4、封頭中的附加拉伸應力、封頭中的附加拉伸應力heihKPD2橢圓形封頭：485. 0645. 0880. 0150135120)cossin()cossin(sin)cossin()cossin(sin333max、時、時KKR

14、FKRFeiei封頭中的切向切應力考慮：附加拉伸應力是怎么產生的？考慮：附加拉伸應力是怎么產生的？切向切力在水平方向的分力切向切力在水平方向的分力切向切應力校核切向切應力校核圓筒圓筒t=0.8t封頭封頭h+ h 1.25t計算示例計算示例周向彎曲應力周向彎曲應力切向切應力切向切應力周向彎矩周向彎矩周向彎曲應力周向彎曲應力支座反力支座反力周向壓縮力周向壓縮力周向彎曲應力周向彎曲應力疊加疊加周向應力周向應力強度校核強度校核周向彎矩周向彎矩周向壓縮應力周向壓縮應力計算示例計算示例復習：（課后思考題）復習：（課后思考題） 6. 6. 在什么情況下應對臥式在什么情況下應對臥式容器進行加強圈加強？容器進行

15、加強圈加強？ 如臥式儲罐支座因結構原如臥式儲罐支座因結構原因不能設置在靠近封頭處因不能設置在靠近封頭處A0.5RiA0.5Ri），且圓筒不），且圓筒不足以承受周向彎距時，就足以承受周向彎距時，就需在支座截面處的圓筒上需在支座截面處的圓筒上設置加強圈，以便與圓筒設置加強圈，以便與圓筒一起承載。一起承載。計算示例計算示例臥臥式式儲儲罐罐計計算算程程序序復習：（課后思考題）復習：（課后思考題）7. 7. 球形儲罐有哪些特點？設球形儲罐有哪些特點？設計球罐時應考慮那些載荷？計球罐時應考慮那些載荷？各種罐體型式有何特點？各種罐體型式有何特點？ 球形儲罐應力分布均勻。球形儲罐應力分布均勻。 設計時要考慮壓

16、力載荷、設計時要考慮壓力載荷、重量載荷、風載荷、雪載荷、重量載荷、風載荷、雪載荷、地震載荷和環(huán)境溫度變化引地震載荷和環(huán)境溫度變化引起的載荷。起的載荷。 純桔瓣式的特點是球殼拼純桔瓣式的特點是球殼拼裝焊縫較規(guī)則，施焊組裝比裝焊縫較規(guī)則，施焊組裝比較容易，加快組裝進度并可較容易，加快組裝進度并可對其實施自動焊。但是球瓣對其實施自動焊。但是球瓣在各帶位置尺寸大小不一，在各帶位置尺寸大小不一，只能在本帶內或上，下對稱只能在本帶內或上，下對稱的帶間互換；下料成型復雜，的帶間互換；下料成型復雜，板材利用率低，板材較小，板材利用率低，板材較小，不易設計人孔和接管。且不不易設計人孔和接管。且不易錯開焊縫。易錯

17、開焊縫。 足球瓣式，由于每塊的尺足球瓣式，由于每塊的尺寸相同，下料規(guī)格化，材料寸相同，下料規(guī)格化，材料利用率好，互換性好，組裝利用率好，互換性好，組裝焊縫短。但是焊縫排布比較焊縫短。但是焊縫排布比較困難，組裝困難，且此類罐困難，組裝困難，且此類罐的適用容積較小。的適用容積較小。 混合式罐體基本結合了前混合式罐體基本結合了前面兩種的有點，現在的應用面兩種的有點，現在的應用比較廣泛。比較廣泛。 復習：（課后思考題）復習：（課后思考題）8.8. 球形儲灌采用赤道正切柱式球形儲灌采用赤道正切柱式支座時，應遵循那些準則？支座時，應遵循那些準則？ 支柱在球殼赤道帶等距離支柱在球殼赤道帶等距離布置，支柱中心

18、線和球殼相布置，支柱中心線和球殼相切或相割而焊接起來。若相切或相割而焊接起來。若相割，支柱中心線和球殼交點割，支柱中心線和球殼交點同球心連線與赤道平面的夾同球心連線與赤道平面的夾角為角為10102020。為了能承。為了能承受風載荷和地震載荷，保證受風載荷和地震載荷，保證穩(wěn)定性，還必須在支柱間設穩(wěn)定性，還必須在支柱間設置連接拉桿。置連接拉桿。 復習：（課后思考題）復習：（課后思考題）9. 9. 液化氣體存儲設備設計時液化氣體存儲設備設計時如何考慮環(huán)境對它的影響？如何考慮環(huán)境對它的影響？ 不僅要考慮環(huán)境溫度、風不僅要考慮環(huán)境溫度、風載荷、雪載荷和地震載荷，載荷、雪載荷和地震載荷，還要注意液化氣體的

19、膨脹性還要注意液化氣體的膨脹性和壓縮性。和壓縮性。純桔瓣式罐體純桔瓣式罐體純純桔桔瓣瓣式式罐罐體體 拼裝焊縫較規(guī)則，施焊組裝拼裝焊縫較規(guī)則，施焊組裝容易可采用自動焊）。容易可采用自動焊）。特特點點 （1拼裝焊縫較規(guī)則，施焊組裝容易（拼裝焊縫較規(guī)則，施焊組裝容易（ 可采用可采用 自動焊）。自動焊）。 （2支柱可錯開焊縫布置在赤道帶球瓣的中間，支柱可錯開焊縫布置在赤道帶球瓣的中間， 應力狀態(tài)均勻。應力狀態(tài)均勻。 （3可采用大瓣片設計，減少環(huán)帶和焊縫數量?？刹捎么蟀昶O計，減少環(huán)帶和焊縫數量。優(yōu)優(yōu)點點 （1球瓣在各帶位置尺寸大小不一，只能在本帶球瓣在各帶位置尺寸大小不一，只能在本帶 或上下對稱的帶之

20、間互換?；蛏舷聦ΨQ的帶之間互換。 （2下料及成型較復雜，板材利用率低。下料及成型較復雜，板材利用率低。 （3極板尺寸小，不便于布置焊縫、人孔和接管。極板尺寸小，不便于布置焊縫、人孔和接管。缺缺點點足球瓣式罐體足球瓣式罐體該結構形式通常用于該結構形式通常用于容積小于容積小于120m3的球罐的球罐足足球球瓣瓣式式罐罐體體 各瓣片大小相同各瓣片大小相同特特點點 （1下料成型方便，材料利用率高，瓣片下料成型方便，材料利用率高，瓣片 互換性好?；Q性好。 （2組裝焊縫長度短，便于焊接和檢驗。組裝焊縫長度短，便于焊接和檢驗。 優(yōu)優(yōu)點點 （1焊縫數量多，布置復雜，施工組裝困難。焊縫數量多，布置復雜，施工組裝困難。 （2對球瓣的制造精度要求高。對球瓣的制造精度要求高。缺缺點點混合式罐體混合式罐體混混合合式式罐罐體體 赤道帶赤道帶桔瓣式桔瓣式 溫帶溫帶桔瓣式桔瓣式 極板極板足球瓣式每極三塊）足球瓣式每極三塊）特特點點 （1桔瓣式為主，極板尺寸較大，制造方便，桔瓣式為主，極板尺寸較大，制造方便， 材料利用率高。材料利用率高。 （2球殼板數量少，焊縫尺寸短，便于制作球殼板數量少，焊縫尺寸短，便于制作 大型儲罐。大型儲罐。 （3極板尺寸大，便于布置人孔和接管。極板尺寸