论文总字数：18008字

摘 要

随着化工设备朝大型化趋势发展，目前广泛使用的双鞍座卧式容器已越来越不能满足使用需求，三鞍座卧式容器应运而生。本文首先对目前国内外卧式容器的发展现状进行介绍，以及介绍三鞍座卧式容器相比较双鞍座卧式容器的优势，然后根据所给定的工艺条件对三鞍座蓄热器进行结构设计与强度计算，并比较在同样工艺以及结构条件下，三鞍座卧式容器相对于双鞍座卧式容器的应力有所改善。最后讨论在给定厚度与鞍座位置的情况下，长径比L/D=12时，用三鞍座较为合适。并对三鞍座卧式容器的发展进行总结与展望。 

关键词：三鞍座 卧式容器 强度计算

Abstract

With the tendency of vessel capacity becoming large , the horizontal vessels with double-saddle can't meet the needs of use. The three-saddle horizontal vessels came into being. In the present dissertation, firstly based on the development of domestic and foreign were introduced, and the advantages horizontal vessels with three saddles compared with the horizontal vessels with double saddles ,then structure design and strength calculation ,according to the given process conditions of the three-saddle regenerator. In comparison with the same process conditions and structural conditions, the stress of the horizontal container with three saddles relative to the double saddle horizontal container is improved. Finally, under the same design calculation and stresses assessment,when L/D=12,the three saddle horizontal vessel is better than the two saddle horizontal vessel. The development trend of three saddle horizontal vessels is summarized and prospected.

Key Words: three - saddle; horizontal vessel; Strength calculation;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

第二章 卧式压力容器三鞍座设计方法综述 2

2.1 引言 2

2.2 研究意义 2

2.3 国内外相关标准 2

2.3.1 国内标准 2

2.2.2 国外标准 2

2.4分析方法 3

2.4.1Zick法 3

2.4.2 EN13445欧洲协调标准方法 3

第三章 三鞍座卧式容器结构设计 5

3.1 设计参数 5

3.2 筒体设计 5

3.3 封头选型 5

3.4 鞍座布置与选型 6

3.4.1鞍座的布置 6

3.4.2鞍座的选型 6

3.5人孔设计 8

3.5.1 标准人孔选型 8

第四章 强度设计与稳定性校核 10

4.1 强度设计 10

4.1.1筒体强度设计 10

4.1.2 封头强度设计 11

4.1.3 人孔开孔补强 12

4.2稳定性校核 12

4.2.1鞍座反力的计算 13

4.2.2圆筒轴向应力计算和校核 14

4.2.3 圆筒切向剪应力及封头应力计算 15

第五章 三鞍座与双鞍座卧式容器应力比较 18

5.1鞍座反力的计算 19

5.1.1双鞍座卧式容器的支座反力 19

5.1.2三鞍座卧式容器的支座反力 19

5.2圆筒的最大弯矩比较 19

5.2.1.双鞍座卧式容器的弯矩计算 19

5.2.1.三鞍座卧式容器的弯矩计算 20

5.3筒体轴向应力比较 21

5.3.1.双鞍座轴向应力 21

5.3.2三鞍座轴向应力 22

5.4圆筒切向剪应力及封头应力比较 22

5.5鞍座处圆筒周向应力比较 23

5.6腹板水平拉应力比较 23

5.6.1 双鞍座腹板水平拉应力 23

5.6.2 三鞍座腹板水平拉应力 24

5.7总结 24

第六章 不同长径比卧式容器满水工况下受力分析 26

6.1 分析方案 26

6.2 卧式容器应力分析 27

6.2.1 双鞍座卧式容器应力分析 27

6.2.2 三鞍座卧式容器应力分析 28

第七章 产品经济核算 30

7.1 经济核算 30

7.2 成本校核 30

总结与展望 31

参考文献 32

致谢 34

第一章 绪论

随着化工设备朝大型化趋势发展，双鞍座卧式容器越来越不符合经济性与安全性的要求[1]。在大型化设备上，仍然采用双鞍座，会产生诸多弊端[2]。筒体跨距过大，必然影响卧式容器的安全性。此时，若采用多鞍座支撑则能有效改善中间截面的挠度，避免筒体发生过度的变形和较大的应力，并且能抑制容器的振动，良好的改善了化工设备的安全性[3]。

由于多鞍座尤其是三鞍座卧式容器起步较晚，国内外至今没有统一的三鞍座卧式容器设计标准[3]。目前通行的设计方法是基于Zick双鞍座理论为基础的设计方法以及欧洲协调标准EN13445中提供的多鞍座卧式容器的设计方法。这两种方法均没有给出完善的结论说明，在多大的长径比之下，使用三鞍座卧式容器相较于双鞍座更为合理[4]。本文对此问题进行了简单对比设计计算，选用了满水工况。在此工况下，卧式容器受力最为复杂 ，也最危险。所以次工况下的结果较为典型，也各有说服力。

三鞍座容器相较于双鞍座容器虽然只是增加了一个鞍座，随之而来却增加极大的困难。并且多鞍座卧式容器的设计没有广泛适用的设计标准[5]，更增加了三鞍座卧式容器的设计难度。随着三鞍座卧式容器的需求量越来越大，完善三鞍座卧式容器设计理论已迫在眉睫。值得欣慰的是，近几十年来，三鞍座卧式容器的理论研究已经取得了相当丰硕的成果，这些成就为三鞍座卧式容器在未来更广泛的使用，满足不断扩大的生产与制造需求，奠定了良好的基础。

第二章 卧式压力容器三鞍座设计方法综述

2.1 引言

由于生产的需求不断地扩大，双鞍座卧式容器显露出许多弊端 [6]。出于安全方面的考虑，设计上一般采用加厚筒体壁厚，这将造成制造上的成本。采用三鞍座卧式容器则会改善受力[7]，但是三鞍座卧式容器目前并没有统一的设计标准，本文将对已有成果作进一步的研究与总结。

2.2 研究意义

随着生产需求的不断扩大，小型设备已不能满足生产的要求 [8]。尤其是最近几年，越来越多的的大型化设备在我国投入使用[9]。双鞍座卧式容器已越来越不能迎合过程装备大型化的趋势，对此最可行的方案是增加鞍座数目，以满足压力容器大型化对鞍座产生的更高要求。如何能够在安全可靠与经济高效两者之间取得平衡一直是近年来我国相关领域学者潜心钻研的课题 [10]。在近年来诸多斐然成就映衬下，表明多鞍座压力容器的安全性，经济性方面的研究是值得的。

2.3 国内外相关标准

2.3.1 国内标准

GB 150—2011《压力容器》

HG/T20582-2011 《化工容器强度计算标准》

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