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1、化工非标设备设计计算2023/2/4第1页，本讲稿共12页2023/2/4化工(非标)设备设计计算Q设计参数的确定设计压力设计温度（金属平均壁温）焊接接头系数腐蚀裕度各受压元件材料试验压力（塔器、较高直立设备、直联设备）充装系数及液体比重（分离器、贮槽、塔器）现场自然条件其他（保温、附件等）第2页，本讲稿共12页2023/2/4化工(非标)设备设计方法容器类别（、类）a.按容规，根据最高工作压力、设计压力、设计温度、介质特性（状态）、容积综合考虑。b.多腔设备按各自腔独立划分，取高者为设备类别。但设计和制造要求按各腔分别处理。设计压力a.设计条件已有按设计条件。b.如无可自定：内压：无安全泄放
2、装置 P=1.051.1Pw 有安全阀并条件给出 P=1.05Pz 有安全阀条件不给出 Pz=1.051.1Pw，P=Pz 有爆破装置并条件给出，取1.05爆破值 有爆破装置条件不给出，按GB150计算 液化气体和混合液化石油气按容规规定选取 极度、高度危害介质，P0.1MPa 塔器，P0.1MPa外压：PPw真空：P=-0.1MPa计算压力第3页，本讲稿共12页2023/2/4化工(非标)设备设计方法设计温度a.设计条件已有按设计条件。b.如无可自定：当介质工作温度15，T=Tmin或T=Tw-5 当介质工作温度15，T=Tmax或T=Tw+20 安转在室外五保温容器，T=环境温度 设计温度
3、取整数（0,5）换热器管、壳程金属平均温度焊接接头系数 =1（100%RT）=0.85（局部RT）拼接封头按筒体 开孔补强处=1 卷制接管=1腐蚀裕度C2 按设计条件；如无：蒸汽、水C2=1，其他介质C2=13 多腔容器和换热器管板、换热管需特殊选取 不锈钢、有色金属、非金属一般取0。第4页，本讲稿共12页2023/2/4化工(非标)设备设计计算厚度关系厚度关系第5页，本讲稿共12页2023/2/4化工(非标)设备设计计算Q强度计算强度计算钢制压力容器容器受压元件强度计算依据：钢制压力容器容器受压元件强度计算依据：GB150-1998 GB150-1998钢制压力容器；钢制压力容器；GB151
4、-1999 GB151-1999管壳式换热器；管壳式换热器；JB/T4710-2005 JB/T4710-2005钢制塔式容器；钢制塔式容器；JB/T4731-2000 JB/T4731-2000钢制卧式容器；钢制卧式容器；GB12337-1998 GB12337-1998钢制球形储罐；钢制球形储罐；HG20582-1998 HG20582-1998钢制化工容器强度计算规定；钢制化工容器强度计算规定；按按SW6SW6进行。进行。第6页，本讲稿共12页2023/2/4化工(非标)设备设计计算筒体厚度计算筒体厚度计算u内压筒体计算内压筒体计算 圆筒强度计算，公式：圆筒强度计算，公式：适用范围适用范
5、围 u外压（真空）筒体计算外压（真空）筒体计算 圆筒刚度计算，按图表法进行。圆筒刚度计算，按图表法进行。关键外压计算长度的选取关键外压计算长度的选取u内压、外压双重存在时筒体计算内压、外压双重存在时筒体计算 既要计算强度又要考虑失稳既要计算强度又要考虑失稳 以内压确定厚度，外压校核（加强圈）以内压确定厚度，外压校核（加强圈）第7页，本讲稿共12页2023/2/4化工(非标)设备设计计算封头计算封头计算u标准椭圆封头（标准椭圆封头（K=1K=1，长轴，长轴/短轴短轴=2=2）内压计算公式：内压计算公式：u碟形封头碟形封头 内压计算公式：内压计算公式：标准碟形封头有二种标准碟形封头有二种.即：即：
6、Ri=1.0DiRi=1.0Di，r=0.15Di Mr=0.15Di M取取1.391.39 (JB/T4746-2002)Ri=1.0Di (JB/T4746-2002)Ri=1.0Di，r=0.10Di Mr=0.10Di M取取1.541.54u球冠形封头球冠形封头 内压计算公式：内压计算公式：以上外压均按图表法计算以上外压均按图表法计算第8页，本讲稿共12页2023/2/4化工(非标)设备设计计算锥壳设计计算锥壳设计计算uGB150GB150计算适用于半顶角计算适用于半顶角6060的轴对称无折边或有折边锥壳。的轴对称无折边或有折边锥壳。u斜锥壳按斜锥壳按HG20582HG20582计
7、算。计算。u锥壳与筒体的连接焊缝必须全焊透。锥壳与筒体的连接焊缝必须全焊透。u正锥壳按正锥壳按GB150GB150常规设计时，需满足：常规设计时，需满足：1.1.锥壳大端锥壳大端 当半顶角当半顶角30,30,可采用无折边；可采用无折边；30,30,大端应折边；大端应折边；2.2.锥壳小端锥壳小端 当半顶角当半顶角45,45,可采用无折边；可采用无折边；45,45,小端应折边；小端应折边；u正锥壳折边锥体尽量按标准选用。正锥壳折边锥体尽量按标准选用。标准折边封头标准折边封头JB/T4746-2002JB/T4746-2002：CHA CHA 半顶角半顶角=30=30大端折边大端折边 CHB CH
8、B 半顶角半顶角=45=45大端折边大端折边 CHC CHC 半顶角半顶角=45=45大端、小端均折边大端、小端均折边u斜锥壳按非标设计。斜锥壳按非标设计。u无折边正锥壳计算公式无折边正锥壳计算公式 锥壳厚度：锥壳厚度：第9页，本讲稿共12页2023/2/4化工(非标)设备设计计算 锥壳大端厚度：锥壳大端厚度：锥壳小端厚度锥壳小端厚度：折边正锥壳计算公式折边正锥壳计算公式 过渡段厚度：过渡段厚度：锥壳厚度：锥壳厚度：取上述大者作为折边锥壳厚度取上述大者作为折边锥壳厚度。作为支撑线的加强截面计算作为支撑线的加强截面计算 用作加强参与计量惯性矩的截面长度用作加强参与计量惯性矩的截面长度L L：L=
9、L=当多余金属计算出的有效惯性矩当多余金属计算出的有效惯性矩IsIs所需惯性矩所需惯性矩I I时可支撑线。时可支撑线。第10页，本讲稿共12页2023/2/4化工(非标)设备设计计算开孔及开孔补强开孔及开孔补强l开孔形状：圆形、椭圆形或长圆形（长轴开孔形状：圆形、椭圆形或长圆形（长轴/短轴短轴22）l开孔范围：圆筒上开孔范围：圆筒上 Di 1500 d 1/2Di Di 1500 d 1/2Di且且d 520d 520 Di Di 1500 d 1/3Di 1500 d 1/3Di且且d 1000d 1000 封头上封头上 d 1/2Di d 1/2Di 锥壳上锥壳上 d 1/3Di d 1/
10、3Di（开孔处筒体内直径）（开孔处筒体内直径）超过上述开孔范围但的超过上述开孔范围但的d/Dd/D0 0 0.80.8，属大开孔范围。，属大开孔范围。l开孔计算长度：圆筒和锥壳上为轴向长度开孔计算长度：圆筒和锥壳上为轴向长度 封头上为最大开孔长度封头上为最大开孔长度 l开孔补强处壳体计算厚度开孔补强处壳体计算厚度l开孔直径：开孔直径：d=di-2Cd=di-2Cl补强结构：补强圈补强补强结构：补强圈补强 整体补强（增厚壳体、厚壁管、整体补强锻件、密集补强焊接）整体补强（增厚壳体、厚壁管、整体补强锻件、密集补强焊接）1.Rm 1.Rm540MPa540MPa或鉻钼钢或鉻钼钢 2.2.低温容器低温
11、容器 3.3.补强圈厚度补强圈厚度1.5n1.5n 4.4.壳体厚度壳体厚度 38mm 38mm 5.P 5.P设设4.0MPa4.0MPa 6.T 6.T设设350350 7.7.极度、高度危害介质极度、高度危害介质 第11页，本讲稿共12页2023/2/4化工(非标)设备设计计算l有效补强范围和补强面积有效补强范围和补强面积 有效补强范围：有效补强范围：B B 补强面积：补强面积：A A1 1、A A2 2、A A3 3、A A4 4 l开孔补强计算方法：开孔补强计算方法：等面积法（等面积法（GB150GB150范围）、压力面积法（大开孔）、应力分析法范围）、压力面积法（大开孔）、应力分析法 A A1 1+A+A2 2+A+A3 3+A+A4 4 A A l多个开孔补强多个开孔补强 1.1.非排孔的多个开孔补强非排孔的多个开孔补强 当当11/311/3（d1+d2)1/2Ld1+d2)1/2L两孔中心距两孔中心距（d1+d2)1/2d1+d2)1/2时，采用联合补强时，采用联合补强 当当L L两孔中心距两孔中心距 11/3 11/3（d1+d2)1/2d1+d2)1/2，采用假想孔，不计，采用假想孔，不计A A2 2 2.2.排孔补强排孔补强 计算排孔削弱系数替代壳体厚度计算公式中的计算排孔削弱系数替代壳体厚度计算公式中的，作校核。，作校核。第12页，本讲稿共12页