汽水分离器的设计计算.pdf

第8期
汽水分离器的设计计算
刘光哲,顾婷婷
(中国石油辽阳石化分公司,辽宁辽阳11003)
[摘要]本文通过一个实例,对汽水分离器的设计计算过程进行了详细说明
关键词]压力容器;汽水分离器;设计;计算
1主要设计指标及要求
[o]~没有变化。因此,用16MnR作筒体的名义厚
根据设计任务书提供的技术参数:设计压度6mm合适
カ0.8Mpa,设计温度常温(取50℃),通径2.2.2封头厚度,标准椭圆形封头形状系数k=1.0
1000mm,容积2m3,介质为CO、H2O的混合物
计算厚度
确定压力容器类型:低压、轻度腐蚀。容器作
Pe
0.8×1000
用:分离容器;PV=1.6<10Mpa,属二类压力容
ゆ-0-5P。2x170x10-0.5x82.36mm
器。选用16MnR为圆筒材料。取腐蚀裕量C2=2,
设计厚度δ=8+C2=2.36+2-4.36mm,钢板
钢板负偏差C1=0。设备充装系数0.8,对接焊缝负偏差C1=0,考虑到钊板厚度系列,取名义厚度
采用双面全熔透焊接接头,无损检测比例100%,8。=6mm,校核:名义厚度8=6mm时,许用应力
即=1.00,许用应力[oj5°=170Mpa,暂设[o]没有变化。因此,16MnR封头的名义厚度
8n=6~16mm。
6mm合适(与筒体相同)。
2主要结构设计
2.3水压试验校核
2.1筒体和封头
对16MnR钢制容器进行液压试验时,液体温
选用标准椭圆形封头,假设封头壁厚
度不得低于5℃,卧置试压,其常温许用应力oj
在6~16mm范围,按JB/T4737,直边高度「J=170Mpa,o(o)=345Mpa
h2=40mm,椭圆封头容积
水压试验压力pr=1.25Pそ=125×08x1-IMpa
24+Dh2=244x12x04=0162m'2.3.1筒体应カ校核:筒体有效厚度8。=8.C
C2=6-2-0=4mm;应力校核时应计入液柱静压力
筒体长度
九,此时p=D,P水g~0.01Mpa;校核试验时圆筒的
4
Lo=元の(v-2Vh)=xX(2-2×0.162)
薄膜应力or
2.135m=2135mm
+8
≤0.90
两封头切线之间距离L=Lo+2h2=2135+2
40=2215mm
(+00300-1
2.2筒体和封头的厚度计算
2×6
=127Mpa≤0.90
2.,2.1筒体厚度,设6。=6~16mm,查《过程设备
310.5Mpa
设计》附录D表得:[o]0=170Mpa
因r≤0900,筒体水压试验应力校核满足要
求
计算厚度
aq9
0.8×1000
3.,2封头应力校核
2×170×1.00-0.8
=2.36mm
封头有效厚度8。-8m-Cr-C2=6-2-0=4mm;校
没计厚度8。-8+C2=2.36+2=4.36mm,钢板核试验时封头的薄膜应力or:
负偏差C1-0,考虑到钢板厚度系列,取名义厚度
8n=6mm,校核:名义厚度8=6mm时,许用应力
作者简介:刘光哲(1982-),男,辽宁辽阳人,大学本科,
助理工程师,在中国石油辽阳石化分公司工作。
石油和化工设备
18-■论文广场
2011年第14卷
(r+P, XD, 40.58
.)_(0.8+0.0)00005x6
圆筒受拉伸。
=67.7mpa
2x6
支座处截面上的弯矩
因「r≤0.9c、=310.5MPa,封头水压试验应力
2505032-250
校核满足要求。
FA 1
2A/
=-10621.7×250x
22152x250×2215
2.4气压试验校核
3x2215
气压试验所用气体,应为干燥洁净的空气
-4.08×10°Nmm
氮气或其他惰性气体,试验气体温度一般应不低
M2为负值,表示上半部圆筒受拉伸,下半部
于15℃。由于气压试验较液压试验危险,故试验
圆筒受压缩。
力比液压试验要低,容器上的对接接头应进行2.2筒体轴向应力计算
100%射线或超声波检测。
该设备是内压容器,因此,气压试验时,
由GB150-98(或《过程设备设计》表5-1)
sV]的取值要求同液压试验。
查得K1=K2=1.0,因为|M11》M21,?A≤
Rm/2=251.5mm,故最大轴向应力必定出现在跨中
气压试验乐かp=159.=415×08x1-092Mr
面,校核跨中面的应力。
应力校核:筒体有效厚度8
C-C2=6-2
由弯矩引起的轴向应力,最高点处:
0=4mm;校核试验时圆筒的薄膜应力σr:
2.88×10
()+6。)0.92×(00+6)
=-0.906Mpa
115.5Mpa
R
3.14×5032x4
2×6
因ァ≤0.80、(o2)=276Mpa,筒体气压试验应
最低点处σ=-1-0.906Mpa
力校核满足要求。
由于设计压力引起的轴向应力
2.5计算支座反力
pRn0.8×503
筒体质量m=π(D+8)8Lop×10-=3.14
e2×450.3Mpa
(1000+6)X6X2135×7850×10°=317.7水kg
轴向应力组合与校核
单个封头质量m2=F18np=1.21×10°×6×7850
轴向拉应力:02=0,+02'=50.3+0.906
10=57kg
=51.,206Mpa;许用轴向拉应力[oj=[o]0=170
附件质量m,(包括法兰、接管、压力表、安Mpa,02[o,合格。
全阀等),取近似值m3=60kg
轴向压应力:0=0'=-0.906MPa:轴向许用
充液质量m,(汽水混合物的密度小于水的密压缩应力:
度,故充液质量按水考虑)
、0.0946
0.094×4
=0.000752;
m=(xD,L+2V1)p×10°=(-x1000
500
2135+2×0.162)×1000×10°=1676kg
根据A偵,套查GB150-98内压容器设计的材料
保温层质量ms(本设各不保温)m=0;
温度线图,得B=110Mpa<[o],取许用压缩应力
lac=110mpa
≤[o]s,合格
设备最大质量m-m+m2+m+ma+ms=317.7+2×
27筒体和封头切向剪应力校核
57+60+1676+0-2167、7kg
支座反力F=mg/2=(21677×9.8)/2=10621.7N
因筒体被封头加强(即A头中的切向剪应力分别按下式计算。
2.6筒体轴向应力校核
2.7.1筒体切向剪应力:
2.6.1筒体轴向弯矩计算
K3F0.880×10621
筒体中间处截面的弯矩
max
503×4
=4.66Mpa;
2(R
tmx0.8[o