摘 要

迄今为止，单层高压容器采用锻焊结构和板焊接结构。多层高压容器是包装式、缠绕式、热套式等。具有材料利用率高、，被广泛采用。对于高压容器，如果采用单层结构，钢板的厚度对于缸盖密封来说是比较大的，板的厚度甚至不能购买。只有采用锻造才能提高加工成本。多层装订容器结构可避免板厚的限制，多层容器锥体和板层采用板厚可控制在25毫米的一般压力下，增加板数量可满足筒体强度的要求。

本篇论文设计多层包扎式高压汽水罐，设计压力为37Mpa，设计温度为50℃，介质为空气和水。按照JB4732标准进行应力分析设计。设计内容包括结构设计、强度计算、有限元应力分析、施工图设计等。本课题包含机械原理、机械设计、过程装备成套技术等专业知识。论文的主要研究内容：

1）多层包扎高压汽水罐结构设计；2）多层包扎高压汽水罐强度计算；3）多层包扎高压汽水罐的有限元应力分析；4）多层包扎高压汽水罐全套施工图纸。

关键词：多层包扎 高压容器 结构设计

Multi layer high pressure steam water tank

ABSTRACT

At present, the structure of high pressure vessel can be divided into single layer and multilayer two forms. The single layer high-pressure vessel adopts forging welding type and plate welding structure, and multi-layer high-pressure container adopts the structure of bandaging, winding, winding, winding and hot sleeve. The multi-layer bandaging container has the advantages of high material utilization, safety and reliability, and is adopted by PU. For high-pressure containers if the use of Single-layer structure, the general cylinder head with a relatively large thickness of steel plate, can not even purchase to the thickness of the plate, only the use of forgings processing, increased costs; multilayer binding container structure can avoid the thickness of the plate, Multi-layer container inner barrel and plate layer are all used to control the thickness of the plate in 25mm and increase the layer number to meet the requirements of the cylinder strength.
This paper designs multilayer bandaged high-pressure steam tank, design pressure is 37MPA, design temperature is 50 ℃, medium is air and water. Stress analysis Design according to JB4732 standard. The design content includes structure design, strength calculation, finite element stress analysis, construction drawing design and so on. The subject includes mechanical principle, mechanical design, process equipment, complete sets of technical expertise.The research process of this thesis is as follows:
1） multi-layer bandage high-pressure soda can structure design; 2） The strength calculation of multi-layer bandaging high pressure soda can;3） The finite element stress analysis of multi-layer bandaged high-pressure soda-water tank;4） multi-layer bandage high-pressure soda cans full set of construction drawings;

Keywords: multilayer ；high pressure vessel ；structure design

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 概述 3

1.1选题的目的及意义 3

1.2 该课题的研究现状 3

1.3 多层包扎高压汽水罐简图 4

1.6 有限元计算模型的简化说明 6

第二章 多层包扎高压汽水罐结构设计 9

2.1、壁厚计算 9

2.1.1、上、下封头壁厚计算 9

2.1.2 筒体壁厚计算 9

2.1.3 接管壁厚计算 11

2.4.2 牵制环校核 19

2.4.2.1密封垫密封力的轴向分力计算 19

2.4.2.2牵制环强度校核 20

2.4.3 人孔螺柱强度校核 21

2.4.3.1螺柱载荷计算 21

2.4.3.2螺柱受力面积计算 21

2.4.3.3螺柱强度校核 21

2.4.4 出气口c螺纹剪切力强度校核 21

2.4.4.1 螺纹承受载荷计算 22

2.4.4.2 螺纹剪切力强度校核 22

第三章 多层包扎高压汽水罐应力分析评定 23

3.1.5 有限元模型的验证 24

3.1.6结论 26

3.2筒体接管应力强度评定 26

3.2.1有限元模型结构简图 26

3.2.2网格划分 26

3.2.3 27

3.2.4 29

3.2.5 有限元模型的验证 30

3.2.6结论 32

3.3、下封头部件应力强度评定 33

3.3.1有限元模型结构简图 33

3.3.2网格划分 34

3.3.3有限元模型边界条件 35

3.3.4应力强度评定 37

3.3.5 有限元模型的验证 39

3.3.6结论 40

3.4、吊耳应力强度计算 41

3.4.1有限元模型结构简图 41

3.4.2网格划分 41

3.4.3 42

3.4.4应力强度评定 43

3.4.5 有限元模型的验证 45

3.4.6 吊耳强度计算 46

3.4.7结论 47

第四章 经济评价 48

第五章 结论与展望 49

参考文献 50

第一章 概述

1.1选题的目的及意义

随着中国石油和化学工业近几十年的高速发展，工业产能逐步提高，产品技术不断提高，规模庞大，高压容器设备不断朝着参数化发展的趋势发展。目前在合成，尿素，煤气化设备等安装在高压设计参数上，。但中国的多层包装设计和制造技术在国外相对比较落后，。

现在已经有了不同结构的压力容器，如单层，多层等。多层结合压力容器具有安全性高，原料利用率高等显着优点，近年来得到广泛应用。国内外自二十世纪七十年代以来，，压力容器的设计和制造工艺提出了更高更严格的要求，为此，必须给多层压力容器设计给予高度关注。

1.2 该课题的研究现状

自1931年以来，美国公司采用绕线层板自圆锥截面的多层容器结构，经过不断的努力和探索，结构的研究取得了很大进展，并开发出多种多层结构形式的压力容器。于1931年首次提出的，它也是美国和世界上使用最广泛，经验最丰富的多层压力容器结构。 1956年在成功开发。虽然容器由于会产生一定的预应力管，复杂设备制造，，层数和层板不限于高压，使用大直径的容器;缺陷是生产周期长，，收紧层板不易控制，夹层间隙检查更困难，特别是集装箱制造质量和焊缝深度和对接焊缝的安全性的影响，效果更显着。
在多层压力容器的制造过程中研究了多层压力容器的预应力。在内筒和层流板上可产生一定的预应力，圆筒壁的应力分布比单筒的应力分布更均匀，从而改善其应力状态，提高其承载能力。 1975年（现中国石油大学），上海锅炉厂多层高压容器外壳板组。泰迪陈应力测定试验，1978年对，假设每层纵向焊缝的尺寸大致相同，并且表明每层上板，的近似条件下均匀分布，是由纵向焊缝横向收缩层板推导出来的，环向预应力钢筒，是根据制造工艺的特点推导出的，由于收缩纵向焊缝层板，环向预应力钢筒。根据以上分析的相关参数，表明多层组合型和多层容器等多层夹紧型与制造过程中纵向焊缝的水平收缩率有效地成正比预应力和层状板。通过合理设计层板，以及合理使用预应力和多层容器的设计，为制造容器结构奠定了一定的基础。

1.3 多层包扎高压汽水罐简图

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