氨合成塔外壳分析计算案例

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1、第30页共66页五环科技股份有限公司呼伦贝尔金新化工有限公司呼伦贝尔金新化工5080工程详细工程设计2版05035-R04501-RR氨合成塔外壳第1页共27页设备专业计算书计算题目：压力容器机械强度计算和应力分析编制校核审核审定日期Q/CWCEC05-A20-01附录C第30页共66页目录1设计主要数据表32工具和技术33筒体端部应力分析43.1几何模型4图1.几何模型4图2.有限元模型5图3.有限元模型(A-A剖面/局部)63.2力学模型6图4.载荷与约束图73.3计算结果和评定8图5.应力评定截面（路径）位置图83

2、.4数值结果104支座应力分析134.1几何模型13图6.几何模型13图7.有限元模型144.2力学模型15图8.支座结构载荷与约束图154.3计算结果和评定16图9.应力评定截面（路径）位置图16图10.应力强度分布图174.4数值结果195管口B作为吊耳计算26第30页共66页1设计主要数据表数据类别数据名称数值备注基本数据容器类别第三类物料名称合成气腐蚀裕量mm1.5焊接接头系数1.0设计载荷设计压力MPaG16.0设计温度℃筒体端部300底封头和支座300底部锻件4602工具和技术lJB4732-95《钢制压力容

3、器-分析设计标准》（使用其应力分析准则）lGB150-1998《钢制压力容器》（用以确定材料的许用应力强度）lANSYS有限元分析软件v10.0lSW6-1998(B口兼作吊耳计算)第30页共66页筒体端部应力分析1.1几何模型结构由筒体端部、筒体、接管D组成。分析重点是接管D在筒体端部内壁沉孔较深需要的补强。几何模型见下图。图1.几何模型上图中具体尺寸如下：C=1.5!厚度附加量RO=3000/2RB=2770/2R=2500/2+C第30页共66页RS=R+5TS=136.4-C!已计入焊接接头系数0.95H1=64

4、0H3=50H2=1580-H1-H3H4=1110H=1200RF=160L=1340A=300RL=560/2+CRN=302/2+CTN=149-CRW=50GB1=25-CGH1=GB1/TAN(30)GH2=12GB2=GH2*TAN(30)GB=12.5-GB2NB=36!螺柱孔总数BR=(125-3+0.402)/2BH1=195BH2=20SIGMAB=257!40CrNiMoA许用应力(见力学模型)有限元模型见下图，其中圆周向截取2个螺柱孔。有限元模型中使用三维结构单元SOLID95。图1.有限元模型第

5、30页共66页为了得到靠近螺柱孔的接管截面上的应力，建立有限元模型时，沿螺柱孔中心人为剖分(纵切面)，见下图。第30页共66页图1.有限元模型(A-A剖面/局部)1.1力学模型结构给定以下约束：l筒体下端的轴向位移为0l接管中心截面给定对称约束，与此截面相对的另一纵切面限制垂直于该面的位移。结构给定以下载荷：l作用于内表面的压力16.0MPal作用于螺柱孔表面的螺栓力（垂直向上），保守地取螺柱力达到许用应力时的总力l作用于双锥垫片表面的压紧力，其总值的轴向分量等于压力总值与螺栓力的差lD口锻件端面的平衡内压的拉应力约束和

6、载荷见下图。第30页共66页图1.载荷与约束图第30页共66页1.1计算结果和评定应力校核截面。根据本结构应力分布情况，取3个截面（PATH1—PATH3）进行应力评定。图1.应力评定截面（路径）位置图第30页共66页(1)路径PATH1上的局部薄膜应力强度评定:材料温度Sm计算应力许用极限1.5KSm结论SA-336Gr.F11Cl.3300148.00212.00222.00合格(2)路径PATH2上的局部薄膜应力强度评定:材料温度Sm计算应力许用极限1.5KSm结论SA-336Gr.F11Cl.3300148.00

7、211.00222.00合格(3)路径PATH3上的局部薄膜应力强度评定:材料温度Sm计算应力许用极限1.5KSm结论SA-336Gr.F11Cl.3300148.00176.30222.00合格(4)路径PATH1上的局部薄膜加弯曲应力强度评定:材料温度Sm计算应力许用极限2.2Sm结论SA-336Gr.F11Cl.3300148.00276.40325.60合格[注]这些截面的弯曲应力含有二次成分，比照JB4732-1995附录J中2.6Sm，此处采用2.2Sm。下同。注](5)路径PATH2上的局部薄膜加弯曲应力强

8、度评定:材料温度Sm计算应力许用极限2.2Sm结论SA-336Gr.F11Cl.3300148.00268.50325.60合格(6)路径PATH3上的局部薄膜加弯曲应力强度评定:材料温度Sm计算应力许用极限2.2Sm结论SA-336Gr.F11Cl.3300148.00278.20325.60合格第30页共66页1