辽宁石油化工大学教案

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1、辽宁石油化工大学教案课程名称：过程设备设计教学单位：化机系主讲教师：王莲职称：副教授课程性质：必修总学时：40总学分：2.5授课班级：总人数：课程授课学期：2006—2007第一学期所用教材及编者：过程设备设计主要参考书及编者：JB/T4731《钢制卧式容器》GB151《管壳式换热器》JB/T4710《钢制塔式容器》第一章储存设备【课时安排】1、前言5分钟2、基本概念45分钟3、基本结构100分钟4、设计计算250分钟总计400分钟【掌握内容】1、基本概念：储存设备、介质特性、饱和蒸气压、充装量、卧罐“扁塌”等

2、。2、卧式储罐基本结构。3、卧式储罐载荷分析及受力计算。4、各种应力的校核。5、球罐的结构。【熟悉内容】1、卧式储罐载荷分析的假设条件。2、鞍座截面的假设条件。【了解内容】1、球罐的发展历史。2、球罐校核的基本步骤。【教学难点】1、筒体的应力分析。2、应力的校核。【教学目标】1、掌握储存设备相关基本概念和结构。2、能对重要概念进行辨析。3、能按规范设计计算卧式设备。1.1概述【教学内容】一.储存设备二.储存介质的性质三.场地的条件四.储罐的充装量五.设计温度、设计压力【授课时间】30分钟【教学重点】基本概念的建

3、立1【教学难点】储罐与中间罐的区别【教学目标】了解储存设备设计参数的选取【教学手段】课堂讲授，辅以设备挂图。【教学过程】储存设备（简称：储罐）：主要是指用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备。设计储存设备，必须满足各种给定的工艺要求，即介质的性质、工况、容量、环境等条件。介质特性：可燃性、饱和蒸气压、密度、腐蚀性、毒性程度、化学反应活性（如聚合趋势）等。饱和蒸气压：在一定温度下的密闭容器中，当达到气液两相平衡时气液分界面上的蒸气压，它随温度而变化，但与容积的大小无关。注意：1、储存的介质为具有高粘度或高

4、冰点的液体时，为保持其流动性，需要对设备进行加热或保温，使其保持便于输送的状态。2、介质的密度直接影响载荷的分析与罐体应力的大小。3、介质的特性是设备材料选择的首要依据，它将直接影响制造工艺与设备造价等。4、设备安装在室外时，必须考虑风载荷、地震载荷和雪载荷等。5、盛装液化气体时，应注意液化气体的膨胀性和压缩性。罐内压力变化程度与液化气体的膨胀系数和温度变化量成正比，而与压缩系数成反比。充装量：是指装量系数与储罐实际容积和设计温度下介质的饱和液体密度的乘积。装量系数不得大于0.95，一般取0.9。月平均最低气温

5、：是指当月各天的最低气温相加后除以当月天数。储罐的最低设计温度：可按该地区实测的10年逐月平均最低气温的最小值。储罐与中间罐的区别：1.介质的停留时间；2.设计参数的选取。1.2卧罐【教学内容】一.卧罐基本结构二.卧罐的载荷分析及应力计算2三.筒体应力的校核四.鞍座强度的校核【授课时间】270分钟【教学重点】应力的分析、应力的校核【教学难点】应力的构成、分类、计算、位置【教学目标】能按规范设计计算卧式设备【教学手段】课堂讲授，辅以设备挂图。【教学过程】1.2.1基本结构一、地面卧罐卧罐的基本结构如图⒌1所示，主

6、要由圆筒、封头和支座三部分组成。封头：采用JB／T4737《椭圆形封头》中的标淮椭圆形封头。支座：采用JB／T4712《鞍式支座》中鞍式支座［图1.1（a）］或圈座［图1.1（b）］。（b）（a）鞍式支座；（b）圈座图1.1地面卧式储罐的基本结构1.鞍式支座a.普遍使用双鞍座支承，若采用多鞍座支承，难于保证各鞍座均匀受3力。即各支座很难保持在同一水平面上，由于地基的不均匀下沉，多支座罐体在支座处的支反力并不能均匀分配，故一般卧罐最好采用双鞍座支承。b.由材料力学知，对于双支座上受均布载荷的简支梁，若梁的全长为L

7、，则当外伸端长度A＝0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等，考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷，而且支座截面处应力较为复杂，故取A≤0.2L，A值最大不得超过0.25L。此外，封头的抗弯刚度大于圆筒的抗弯刚度，故封头对于圆筒的抗弯刚度具有局部的加强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。即满足A≤0.2L时，最好使A≤0.5Ra（Ra为圆筒的平均半径，Ra＝Ri＋δi／2，δi为圆筒名义厚度）。c.为防止卧式储罐因操作温度与安装温度不同引起的热膨

8、胀，以及由于圆筒及物料重量使圆筒弯曲等原因对卧罐引起附加应力，设计时只允许将其中一个支座固定，而另一个应允许为可沿轴向移动。活动支座的基础螺栓孔应沿圆筒轴向开成长圆孔。固定支座通常设置在卧式储罐配管较多的一侧，活动支座则应设置在没有配管或配管较少的另一端。d.鞍座包角θ大小不仅直接影响鞍座处圆简截面上的应力分布，而且也影响卧罐的稳定性与罐体-支座系统的重心高低。鞍座包角小，则鞍座重量轻