2011级工程实验班-设备设计说明书
◆轴向应力σH?169MPa＜min1.5?σ?f,1.5?σ?n?171MPa
tt??◆径向应力σR?4.15MPa＜1.5?σ?f?250.5MPa
t◆环向应力σT?84.71MPa＜1.5?σ?f?250.5MPa
t◆组合应力?σH?σR?/2?86.58MPa＜?σ?f?167MPa
t?σH?σT?/2?126.86MPa＜?σ?tfⅳ．刚度校核 ◆J??167MPa
52.14VMo52.14?0.44?29913811Ⅰ??0.98＜1 234.65?201?10?36?0.3?69.3λEδoKⅠho综上所述法兰校核通过。
第3.5节 外头盖结构设计计算
3.5.1 外头盖筒体
筒体材料：S30408（GB24511） 钢板卷制圆筒
工作压力：0.1MPa 工作温度（入口/出口）：110/90℃ 公称直径：Di=900mm 焊接接头系数：Φ=0.85 腐蚀裕量：C2=0mm 钢板负偏差：C1=0.3mm 筒体材料设计温度下的许用应力：?σ?=103MPa（GB150-2011 表5）
t
1.设计压力：根据六合一上设计压力确定原则选择“内压容器，无安全泄放装置”，取设计压力为1.1倍的工作压力。即设计压力P=1.1×0.1=0.11MPa。 2.忽略液注静压力，则计算压力Pc=P=0.11MPa
3.设计温度：根据六合一设计温度确定原则，取壳程流体最高工作温度为设计温度。即设计温度t=110℃。 4.计算厚度：δ?PcDi0.11?900?0.52mm =t2?σ?φ-Pc2?112?0.85?0.11设计厚度：δd?δ?C2?0.52?0?0.52mm
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名义厚度：δn?δd?C1???0.52?0.3???2mm 注：?表示圆整
根据GB151-1999 5.3.2表9 圆筒厚度应不小于6mm，因此取δn?6mm。
3.5.2 凸型封头
1.选型：选择标准椭圆形封头 2.厚度计算
封头材料：S30408（GB24511） 钢板冲压成型
工作压力：0.1MPa 工作温度（入口/出口）：110/90℃ 公称直径：Di=900mm 焊接接头系数：Φ=0.85 腐蚀裕量：C2=0mm 钢板负偏差：C1=0.3mm 筒体材料设计温度下的许用应力：?σ?=103MPa（GB150-2011 表5）
t
1.设计压力：根据六合一上设计压力确定原则选择“内压容器，无安全泄放装置”，取设计压力为1.1倍的工作压力。即设计压力P=1.1×0.1=0.11MPa。 2.忽略液注静压力，则计算压力Pc=P=0.11MPa
3.设计温度：根据六合一设计温度确定原则，取壳程流体最高工作温度为设计温度。即设计温度t=110℃。 4.计算厚度：δh?0.11?900PcDi?0.52mm =t2?112?0.85?0.5?0.112?σ?φ-0.5Pc设计厚度：δhd?δ?C2?0.52?0?0.52mm 名义厚度：δhn?δhd?C1???0.52?0.3???6mm 注：?表示圆整
查GB/T25198—2010 附录J，EHA封头厚度减薄率为13%（600≤DN<1000，6≤δs<8），封头的最小厚度为 δnh(1?13%)?6?(1?13%)?5.22mm。
根据GB/T25198-2010 附录C查得EHA椭圆形封头的型号参数如下：
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表3-2 EHA封头参数
DN?mm? 900
总深 H(mm) 内表面 A(mm2) 0.9487 容积 V(m3) 0.1113 封头质量 (kg) 250 44.0 3.5.3 外头盖侧法兰
选法兰材料为16Mn锻件，锻件级别为Ⅱ级。根据JB4721—92，选长颈对焊法兰，凸
面密封，考虑到壳程工作介质具有腐蚀性，选衬环法兰。由DN=800mmPN=1.0MPa查得以下法兰的参数：
表3-3 外头盖侧法兰参数（单位 mm）
法兰 螺柱 对接筒DN 体最小 d 规格 数量 D D1 D2 D3 D4 ? H h a a1 ?1 ? 2 R厚 度 14 12 26 12 23 M20 36 10 800 1040 1000 965 955 952 46 110 42 法兰的质量151.1kg，衬环质量20.6kg。
图3.4 衬环凸面密封外头盖侧法兰
筒体的厚度为6mm，法兰不满足要求。而满足修正条件的筒体的最小厚度为8mm，因此要按对法兰进行校。
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（1）设计条件
设计压力：pc?1.0MPa（按管箱法兰工称压力） 设计温度t=110℃。 （2）垫片
选用非金属软垫片800—1.0 RSB NB/T47024-2012 垫片系数m=2 比压y=13.73MPa。垫片规格φ954×φ910×3 ①垫片基本密封宽度bo
N?N21952?910bo???10.5mm?21mm 222②垫片有效密封宽度b
当bo＞6.4mm时，b?2.53bo?8.20mm。 ③垫片压降力作用中心圆直径DG
DG?D4?2b?952?2?8.2?935.6mm（D4垫片接触的外径） ④垫片压紧力
ⅰ.预紧状态下需要最小垫片压紧力
Fa?3.14DGby?3.14?935.6?8.20?13.73?330753N ⅱ.操作状态下需要最小垫片压紧力
Fp?6.28DGbmp.6?8.2?2?0.11?9636N c?6.28?935(3)螺栓
①材料:40MnB GB/T3077，设计温度许用应力?σ?tb?17M5Pa, 室温许用应力。 ?σ?b?19M6Pa②螺栓规格 M20,螺栓根径d?17.294mm,数量36。 ③螺栓载荷
ⅰ预紧状态下需要的最小螺栓载荷Wa
Wa?Fa?330753N
ⅱ操作状态下需要的最小螺栓载荷Wp
内压引起的总轴向力F?0.785DG?pc?0.785?835.62?0.11?60292N
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Wp?F?Fp?60292?9036?69328N ④螺栓面积
ⅰ预紧状态下需要的最小螺栓面积
Aa?Wa330753??1688mm2 ?σ?b196ⅱ操作状态下需要的最小螺栓面积
Ap?Wp?σ?tb?69328?396mm2 175ⅲ需要的螺栓面积
Am?maxAa,Ap?max?1688,396??1688mm2 ⅳ实际使用的螺栓总截面积
πd2Ab?n??36?0.785?17.2942?8452mm2
4??⑤螺栓设计载荷
ⅰ预紧状态下螺栓设计载荷
A?Ab?σ?b?1688?8452?196?993720N W?FG?m22ⅱ操作状态下螺栓设计载荷
W?Wp?69328N?mm （4）法兰
①材料：16MnⅡ NB/T 47008,设计温度下许用应力?σ?f?167MPa，室温许用应力
t?σ?f?178MPa。
②法兰厚度δf?50mm，现按整体式法兰对外头盖侧法兰进行校核。 Ⅰ.法兰力臂
ⅰ.螺栓中心至FD作用位置处的径向距离 LD?LA?0.5δ1?24?0.5?26?37mmⅱ.螺栓中心至FG作用位置处的径向距离
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