1,5.3.1 支座结构及布置,5.3.2 设计计算,,过程设备设计,5.3 卧式储罐设计,2,图5-19 卧式储罐的典型支座（鞍式支座）,应用：工程上多用,3,,过程设备设计,图5-19 卧式储罐的典型支座(圈座),应用：大直径的薄壁容器或真空容器因自身重量而可能造成严重挠曲变形时采用,4,过程设备设计,2.,5,⑵安装位置:①,②,∴一般 A≤0.2L，且最好A ≤0.5Ro,⑶固定方式:,,注意: 固定支座设置在配管较多的一侧；活动支座设置在没有配管或配管较少的一侧,6,⑷包角:1200、1500,,⑸选用:,利用标准选用支座,,JB/T 4712.1,① 鞍座结构:图5-20，由腹板、筋板和底板焊接而成，与筒体连接处，有带垫板和不带垫板两种结构,② 类型:,7,8,根据内压或外压设备的设计方法初步计算厚度,考虑支座安装位置、支座反力、包角及结构的影响，计及各种附加载荷,校核附加载荷下筒体轴向、周向应力和稳定性→确定实际的圆筒厚度,一、设计步骤：,注意:卧式储罐支座与罐体设计同时进行（因为支座受力与所支承储罐重量和支座本身的结构与尺寸有密切关系）,5.3.2 设计计算,,9,,给定设计条件：压力、温度、直径、长度、材料等,计算圆筒和封头厚度δn ，δh,设置鞍座位置A,计算容器质量、鞍座反力、轴向弯矩m 、F、M1、M 2,,计算轴向应力σ1 ~σ4,计算切向应力τ、τh,计算周向应力σ5-8 、 σ’6,计算鞍座应力σ9,,四类应力按此 顺序逐一符合要求， 则设计结束。
若四类应力中有任何一个不符合 许用要求，则需要做相应调整过程设备设计,卧式储罐的具体计算过程：,10,,调整方法,过程设备设计,11,a.长期载荷：设计压力(内压或外压)、储罐自重、物料重量\附件重量(保温层、梯子、平台和接管等),b.短期载荷：风载、雪载、地震载荷、水压试验水重,c.附加载荷：卧罐上高度不大于10m的附属设备(如除氧头、精馏塔、搅拌器等)受重力及地震影响产生的载荷,,过程设备设计,二、卧罐的载荷分析(外载),12,,简化过程,图5-21(b) 双鞍座卧式储罐受力分析受力分析,过程设备设计,,,,,,H,A,F,F,,,,,,,,,,,,,,A,,,,,,13,,,力学模型的简化,简化为长度L，受均布载荷q作用的外伸简支梁,图5-21 （c) 双鞍座卧式储罐受力分析双支点外伸梁,过程设备设计,14,当解除支座的约束后,梁上受到如下的外力作用(不包括p),1.均匀载荷q和支座反力F：,,,或,,,方法:材力→截面法,,,,,,15,过程设备设计,,图5-22 液体静压力及其合力,16,17,剪力,弯矩,,V,F,,M2,M1,过程设备设计,三、内力分析,梁弯矩图和剪力图如图5-21（d）（e）所示,18,,,,1.弯矩:,1)跨中截面：,,整理几何参数,简化得,(5-5),,正：上半部圆筒受压缩下半部圆筒受拉伸,19,2)支座处截面：,(5-6),,式中:,查图,负：上半部圆筒受拉伸下半部圆筒受压缩,20,2.剪力:,跨中截面剪力为0,不考虑; 支座处截面的最大剪力，通常在靠近圆筒纵向中心一侧的圆筒截面上。
a.当A＞0.5Ri 时：,(计及外伸圆筒和封头两部分重量的影响),b.当A≤0.5Ri 时：,(不计及外伸圆筒和封头两部分重量的影响),21,补充：,,由材力，单位弧度切向剪力为,,式中：,,,—横截面积 对中性轴的静矩—横截面对中性轴的惯性矩,,,,22,23,,,原因:由 引起,求解:取薄壁曲梁分析，假设变形后仍为圆环（推导从略）,取V=F,,数值:,,,,鞍座边角,,特点:,1)对称y轴且 发生在鞍座边角处2),大包角对筒体受力有利3)局部性:只在鞍座附近筒体截面有 ,其余截面上没有24,25,原因:a.,,,鞍 筒体径向反力 T,b.周向分布的切向剪力,假设:a.支座与壳体间无摩擦→支座反力都通过圆心,,b.T仅存在于局部区域，根据实验假设为,b.无加强圈：,,筒体最低点,,,,鞍座边角处,26,27,1.圆筒上的轴向应力,2.支座截面处圆筒和封头上的切向切应力和封头的附加拉伸应力,3.周向弯曲应力和周向压缩应力的强度校核,4.加强圈设计,28,⑴跨中：,,,29,30,⑵支座处筒体：,,扁塌效应:筒体无加强时(A>0.5Ri且无加强圈),在 支座处筒体上部截面发生变形→成为无效截面的现象,扁塌后的部分未能起到梁作用,使筒壁,,,（有效截面半圆心角 ),,,31,,“扁塌”现象引起的无效区,,无效截面积,,有效截面积,图5-24“扁塌”现象,,过程设备设计,,d,32,,,,,∴,(拉/压),(拉),,(负值),33,,补充: 注意危险工况,,,,,,34,⑴筒maxτ及位置＝f(筒加强形式)，分三种情况：,①有加强圈:筒刚↑无扁塌（整个圆筒截面承受剪力）,,,(5-12),,式中:,查表5-2,水平处,,,A,B,τ1最大值在A、B位置,35,②全无加强:A＞0.5Ri且无加强圈(仅有部分截面承受剪力),,,,（5-12）,式中:,查表5-2,,③被封头加强：A≤0.5Ri，筒刚↑τ↓，忽略外伸部分重量影响，V=F,（5-13）,式中:,查表5-2,36,比较:,,无加强 封加强 加强圈,,,,,校核：,,,37,⑵封头中切应力:一般情况,封头材料与筒体相同,,,所以不必对封头中τ另行校核。
A≤0.5Ri）,,⑶封头附加拉伸应力:原因:封头中切向切应力→水平分量,（A≤0.5Ri）,封头附加拉伸应力,作用范围:沿封头整个高度,数值:,①设封头为平封头→受载面积,简化：,,②凸型封头,（5-14）,38,校核:,作用在封头上的附加拉伸应力 和由内压所引起的拉伸应力 相叠加,,（5-15）,当封头承受外压时，不必计算,39,支座截面处圆筒的周向弯曲应力,支座截面处圆筒的周向压缩应力,+,,周向应力,,40,,,2处可能有,,最低点,鞍边角处,,式中：,,有效宽度,周向应力:,41,σ5,σ6,σ6’,β,θ,横截面最底点处σ5,鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力σ6’,鞍座边角处σ6,,42,注意：,,取值:,a.当鞍座板宽度不小于b2,且其包角达,,鞍座板起加强作用,于圆筒一起承受T、Mβ,,上述公式中,以,,仅由圆筒承受T、Mβ→代入,43,过程设备设计,4.加强圈设计,原因:,支座因结构原因而不能设置在靠近封头处 (A＞0.5Ri)，且筒体不足以承受周向弯矩Mβ时→需在支座截面处的筒体上设置加强圈→与筒体一起承载结构：,,图5-28,,44,在鞍座截面上的加强圈,靠近鞍座的 内加强圈,靠近鞍座的 外加强圈,图5-28 加强圈结构,过程设备设计,x,x,b1,d,δe,e,A,,,A,b1,b1,x,x,e,d,δe,A,,,x,x,x,,,,b1,b1,d,δe,,,45,鞍座边角处的圆筒周向应力,鞍座边角处加强圈内缘或 外缘表面的周向应力,过程设备设计,46,筒体截面最低点 ：式（5-16）,鞍座边角处 :式（5-17）、 （5-18）,过程设备设计,②靠近鞍座截面处设置加强圈时,,47,小结---筒体应力校核,,,,,,,※,φ,48,,五、鞍座强度校核,,1.,2.宽度b：,,,49,50,3.鞍座强度校核:(鞍座腹板承受水平推力F’),,式中：,51,52,53,5.3.2.6 有附加载荷作用时卧式储罐强度校核,5.3.2.7 三支座卧式储罐强度校核简介,5.4 移动式压力容器,。