32mpa高压容器的结构设计及应力分析毕业论文(编辑修改稿)

32mpa高压容器的结构设计及应力分析毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

来看，由于结构设计不合理而导致的事故占有较大的比例。 正确合理的高压容器结构设计是使其安全使用的基本要求，同时对降低高压容器的成本也有一定的影响。 还有焊接工艺性的设计，高压容器发生事故很多的时候是在焊缝的位置。 6 完成毕业设计所必须具备的工作条件及解决的办法 具备的条件 老师的指导，过去所学到的理论知识，搜集到的资料，计算机，图书馆，网络资 第 X 页（共 41 页） 源等。 以前所学到的专业知识、所用的课本、搜集到的资料、老师提供的参考资料等， 还有图书馆和网络资源。 解决办法 在图 书馆查阅焊接设计的、设计手册和杂志等相关书籍，阅读国内外关于高压容器的设计与制造的书籍，借助网络资源，在学校图书馆网站和一些焊接论坛上查阅下载必要的资料，认真阅读，多与同学讨论，并在老师的指导下，认真思考、归纳总结，逐步解决在设计过程中遇到的理论性困难问题，及时补充学习所需要的各方面的知识。 熟练画图软件知识，经常向老师请教，多与同学交流学习，多跑图书馆，多上机查资料。 7 工作的主要阶段、进程与时间安排 工作的主要阶段、进度： 根据设计题目查阅相关资料，以了解设计过程、计算方法以及注意事项。 规划总体 设计方案，与进行确定。 根据设计方案，对各零件选择材料，初步计算出高压容器的结构参数。 进行详细计算，对主要零部件进行强度校核。 根据计算所得结论以高压容器工艺要求加以完善处理。 绘制装配草图以及零件草图。 绘制装配图以及零件图。 做毕业设计总结，复习设计过程准备答辩。 时间安排： 2020 年 11 月 8 日～ 12 日：领取任务书，查阅相关资料 2020 年 11 月 12 日～ 18 日：阅读并翻译与毕业设计相关的外文资料 2020 年 11 月 12 日～ 28 日：撰写开题报告 XI 2020 年 11 月 28 日～ 30 日：设计计算，绘草图， 写设计说明书草稿。 2020 年 12 月 1 日～ 10 日：初步完成设计说明书主体部分 2020 年 12 月 10 日～ 30 日：图纸绘制 2020 年 1 月 1 日～ 5 日：资料检查 2020 年 2 月 20 日～ 4 月 15 日：修订设计说明书 2020 年 4 月 16 日～ 4 月 30 日：修改并完善设计图（总装配图、零件工作图） 2020 年 5 月 7 日～ 5 月 20 日：撰写并打印设计说明书，准备答辩 指导教师审查意见 第 XII 页（共 41页） 中外文摘要 32Mpa 高压容器的结构设计及应力分析 学 生 ： xxxxxxx 指导老师 ： xxxxxxx [摘要 ] 本文介绍了高压容器的国内外研究现状和发展趋势，并对 高压容器的结构作了简单的介绍。 接着对 深冷高压容器的材料选择 进行了详细的分析 , 该高压容器主要包括内、外容器的筒体、封头及其各自结构的设计， 还对容器所用附件进行了设计，并运用 Auto CAD 软件绘制了容器装配图。 在进行附件设计时，选择合适的标准件，并针对最大应力分布区域，运用开孔补强设计对开孔接管处进行补强设计。 从 对高压容器强度与安全特性分析 验证了结构设计方案的可行性，最后 对 高压深冷容 器的制造、检验和焊接加工性进行分析 [关键词 ] 深冷 高压容器 容器 结构设计 开孔补强 安全特性分析 焊接加工性 第 0 页（共 41 页） The design of copious cooling flat strip winding high pressure vessel structure Student: xxxxxxx Guide teacher:Jxxxxxxx [Abstract] This Passage introduces the current research status of high pressure vessel at home and abroad and the development trend, and the high pressure vessel structure were simply introduced. Then the high pressure vessel cryogenic materials selection are analyzed in detail, and the high pressure vessel mainly includes the inside and outside of the cylinder .and their respective head of the design of the structure, but also to designing the accessories which the vessel use, protracting how to set up the vessel by Auto CAD software. When design these accessories aim at the area where the biggest stress distribution to do Reinforcement design. From analyzing the strength and security features of the high pressure vessel to prove the structure design is feasible. At the end of to analyze the high pressure copious cooling making、 inspection and seal machining. [Keyword]： Copious cooling high pressure vessel the structural design of container reinforcement of openings security feature analyzing seal machining 选题背景 第 1页（共 41页） 前言 1833 年法国巴黎大学教授 Lame 和 Clapeyron 得出了厚壁圆简平衡公式和应力分布公式，提出了 在圆简内施加压力时其内部的应力分布，从而为高压容器的发展奠定了理论基础。 1888 年法国学者 Lrchatlirt 首先提出利用压力这个因素来促进氢氮的反应及提高氨产量的著名原理及设想。 继而德国化学家 Haber 等继续进行了这方面的研究，并从设备上解决了问题。 并于 1910 年建立了一个中间工厂，第一次在 20MPa 操作压力下得到氨的工业产品。 几乎在同一时代，煤炭的液化亦采用了高压设备。 随着近代化工工业的迅速发展，高压容器获得愈来愈广泛的应用。 如合成氨工业中的高压设备压力为 15 60MPa。 合成甲醇工业中的高压设备 压力为 15 30MPa。 合成尿素工业中的高压设备压力为 20 MPa。 石油加氮工业中的高压设备压力为 8 70MPa。 乙烯气体在超过 100MPa 的超高压条件下进行聚合反应等，都是利用高压条件手化学平衡向有利于合成产品的方向进行这一原理，它可以提高化学反应速度，并大大减小了反应设备的容积。 从各方面的技术应用中表明，高压容器在现代工业中的应用必不可少 .而且是得到迅速发展的一个领域。 低温技术在宇航等工业上的开发和应用 ， 需要一些深冷低温高压贮液设备和单元操作设备 ， 如液氢、液氧高压容器 ， 其使用压力已高达 40MPa， 容积亦趋大型化而且 ， 低温容器所贮存的往往是易燃易爆和极易挥发的介质 ， 因此 ， 对低温容器结构的使用安全技术和制造技术的要求亦不断增加 ， 其矛盾越发突出。 如要设计一台 10m3的液氢容器 ， 内容器材料应选奥氏体不锈钢 ,当筒体内径为 1500 mm 时 ， 要求设计壁厚达 250 mm 以上 ， 要采用如此厚的不锈钢板卷焊技术来制造 ， 不仅制造困难 ， 造价昂贵 ,其使用安全性亦不足。 目前在工矿企业使用的压力容器中，低温压力容器占有一定的比重。 因该容器工作温度较低，容器材料的脆性相应增大，即使在工作压力较低的情况下，也极易造成低应力脆断，使 容器遭到不同程度的破坏。 因此，这种破坏是一种很难预测而危害性又很大的破坏。 通过近几年压力容器发生的事故来看，工作压力较低的低温容器占有一定的比例这主要是由于容器的工作压力较低不易引起人们的注意造成的。 随着科学的进步，目前国内外对低温容器的低应力脆断都在进行深入的研究，并取得了很大的32MPa高压容器的机构设计及应力分析 第 2 页（共 41 页） 进展。 32MPa 高压容器的结构设计及应力分析 1 选题背景 研究目的和意义 在现代科技高速发展的今天，随着石化工业的迅速发展 , 高温、高压容器得到越来越广泛的应用，这类容器要承受较高的压力、温度和介质的腐蚀 , 操作条件比 较苛刻，在高压容器应用的同时也暴露出更多的安全隐患。 高压容器设计时的材料选择、强度计算、结构的合理性等要求都比较高。 压力容器因其承受各种静、动载荷或交变载荷，还有附加的机械或温度载荷；其次，大多数容器容纳压缩气体或饱和液体，若容器破裂，导致介质突然卸压膨胀，瞬间释放出来的破坏能量极大，加上压力容器极大多数系焊接制造，容易产生各种焊接缺陷，一旦检验、操作失误容易发生爆炸破裂，容器内易爆、易燃、有毒的介质将向外泄漏，势必造成极具灾难性的后果。 因此，对压力容器要求很高的安全可靠性。 在设计压力容器时，对高压 容器进行合理的结构设计的目的和意义就是：保证高压容器的安全性和经济性。 在设计、制造及使用过程中都以安全为核心问题，在选用经济可靠的材料、经济的制造方法、低的操作和维护费用、长周期的安全运行的经济性的同时，更要使高压容器有足够的强度、刚度 (或稳定性 )、可靠的密封性能和一定的使用寿命等的安全性，即在充分保证足够安全的前提下尽可能做到经济。 在化学工业中使用的高压容器，其操作随工艺过程而异。 情况比较复杂。 它不仅承受高压 .而且具有高温 (如加氢反应器的设计温度高达 500 ℃ )和低温 (如液氮洗工艺的温度低至196 ℃ )，同时还往往伴有介质 (如氢、氮、一氧化碳与尿素等 )的强烈腐蚀。 所以对高压容器的设计、制造与检验应十分重视。 另外，由于压力容器大型化的发展趋势，容器的直径、壁厚、质量越来越大。 容器的使用条件日益苛刻。 因此在设计高压容器时 .必须从操作条件出发，对安全、选材、制造、检骏等各方面进行全面综合的比较和分析，以期做出一个操作安全、技术先进、经济合理的设计。 在高压容器的设计过程中。 一般应考虑下列问题： 选题背景 第 3页（共 41页） 高压容器的结构必须保证强度的可靠性和密封的严密性 为了保证强度的可靠性，便容器在确定压力 (或其他外部载荷 )作用下 ，不导致破坏或过量的塑性变形，就必须对容器的受力元件做详细的应力分析，结合选材、制造检验等做综合的考虑，然后定出合理的壳体结构和尺寸。 为了保证密封的严密性，使容器在操作时不产生泄漏，避免因而引起的着火或爆炸事故、就必须从结构简单、密封可靠、便于加工、装卸、检验等出发，慎重确定密封结构。 由于在一定压力下容器的壁厚随直径的加大而增加，直径和壁厚的增加又对选材、密封、制造、检验、运输等各方面带来许多困难。 因此，一般高压容器的结构在满足操作条件的前提下，当容积一定时，希望采用较大的长径比，并要求有效地利用高压空间。 高压容器的选材 高压容器所选用的材料应具有良好的综合机械性能和耐腐蚀性能，同时应遵守经济、节约和符合国情的原则。 所谓良好的综合机械性能即指强度高，塑性和韧性好，以及良好的制造和加工工艺性。 良好的耐腐蚀性是指材料耐操作介质腐蚀的程度，除了不应直接影响设备使用寿命外，同时还不应影响产品质量。 经济节约和符合国情可以降低设备成本，保证材料的来源和供应。 高压容器的制造和检验必须严格遵守各种技术条件和有关规程 不论在制造过程中还是在现场使用过程中都要执行严格的检查和试验。 这样，一方面可以及早发现缺陷，保证制 造质量。 另一方面可对容器的承载能力做验证，以确保容器的安全操作。 因此，在设计过程中必须正确选定制造检验技术条件作为制造检验的准绳。 同时必须使设计符合技术条件的各种要求。 高压容器的国内外研究现状和发展趋势 高压容器应用及发展 高压容器在化工与石油化学工业中有着愈来愈广泛的应用。 如合成氨工业中的高压设备压力为 15～ 60MPa；合成甲醇工业中的高压设备压力为 15～ 30MPa；合成尿素工业中的高压设备压力为 20MPa；石油加氢工业中的高压设备压力为 10～ 70MPa等。 这类合成反应装置不但压力高 ，而且也伴有高温，例如合成氨就常在 15～ 32MPa32MPa高压容器的机构设计及应力分析 第 4 页（共 41 页） 压力和 500℃ 高温下进行合成反应。 当前压力容器向大容量、高参数发展，如核电站一个 1500MW 压水堆压力壳，工作压力为 14～ 16MPa，工作温度为 250～ 330186。 C，容器内直径 7800mm，壁厚 317 mm，重。