卧式容器内挡板计算

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原始数据输入				重要计算结论的研讨				Table 1: Flat Plate Coefficients, from Ref. 1, Chapter 4, Procedure 4-6, Table 4-8
壳体、挡板及加强件所用材料		Q345R		1.不带加强件的挡板厚度的计算 ( 工况 1 )				Case 1: One short edge free,three edges simply supported,						Equations
1.设计条件				比值： a/b＝	0.707088563			uniformly decreasing load to the free edge.
名称	符号	数据输入	单位	a/b	β1	γ1	要求手动输入	a/b	0.25	0.5	0.75	1	1.5
设计内压力	P	0	MPa	0.75	0.16	0.033		Coefficient
设计温度	T	175	℃	1	0.2	0.04		β₁	0.05	0.11	0.16	0.2	0.28
壳体内径	D_i	1200	mm	0.70708856	0.15313417	0.03179848		γ₁	0.013	0.026	0.033	0.04	0.05
壳体名义厚度	t	10	mm					a/b	2	2.5	3	3.5	4
钢板厚度负偏差	C₂	0.3	mm	挡板名义厚度		8	mm
腐蚀裕量	C₂	1.5	mm	挡板所需最小厚度		5.85	mm	Coefficient
介质最大比重	S_g	0.6		厚度校核结论：		OK !		β₁	0.32	0.35	0.36	0.37	0.37
挡板最大深度	a	800	mm	挡板弯曲应力		47.63	MPa	γ₁	0.058	0.064	0.067	0.069	0.07
挡板名义厚度	t_bn	8	mm	挡板的许用弯曲应力		181.5	MPa	工况 2: 所有边简支，载荷均匀减少						计算公式
弓形挡板的缺口宽度	b	1131.4	mm	弯曲应力校核结论：		OK !
在设计温度下所选材料的物理、机械性能				挡板挠度		3.42	mm
屈服强度	F_y	275	MPa	挡板最大许用挠度		2.20	mm	a/b	0.25	0.5	0.75	1	1.5
弹性模量	E	1.910E+05	MPa	挠度校核结论：		NO !		Coefficient
热膨胀系数	α	1.225E-05	mm/mm/℃					β₂	0.024	0.08	0.12	0.16	0.26
								γ₂	0	0	0.01	0.02	0.04
								a/b	2	2.5	3	3.5	4
								Coefficient








								γ₂	0.056	0.063	0.067	0.069	0.07

								工况 3: 所有边简支，载荷均匀分布						计算公式
								a/b	1	1.25	1.5	1.75	2
								Coefficient
								β₃	0.287	0.376	0.452	0.569	0.61
								γ₃	0.0443	0.0616	0.077	0.1017	0.1106
								a/b	2.5	3	4	5	Infinity
								Coefficient
								β₃	0.65	0.713	0.741	0.748	0.75	* Assume p as a uniform load at center of plate
								γ₃	0.125	0.1336	0.14	0.1416	0.1422	** a _n ≥ b_n

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1. Introduction
According to References ( 1 ) (see below), "Procedure 4-6 of Chapter 4 'Special Design' ", this design
has been done. Furthermore, while being calculated, the unit conversions have been done, from the
previous English unit ( i.e. Inch unit ) to the Meteric unit ( i.e. SI system).
2. References
( 1 ) Pressure Vessel Design Manual ( Ed. 3, by Dennis Moss )
( 2 ) GB150.1~150.4-2011, Pressure Vessel
3. Flat Plate Coefficients, see Table 1
Table 1: Flat Plate Coefficients, from Ref. 1, Chapter 4, Procedure 4-6, Table 4-8
Case 1: One short edge free,three edges simply supported,						Equations
uniformly decreasing load to the free edge.
a/b	0.25	0.5	0.75	1	1.5
Coefficient
β₁	0.05	0.11	0.16	0.2	0.28
γ₁	0.013	0.026	0.033	0.04	0.05
a/b	2	2.5	3	3.5	4
Coefficient
β₁	0.32	0.35	0.36	0.37	0.37
γ₁	0.058	0.064	0.067	0.069	0.07
Case 2: All edges simply supported,						Equations
uniformly decreasing load.
a/b	0.25	0.5	0.75	1	1.5
Coefficient
β₂	0.024	0.08	0.12	0.16	0.26
γ₂	0	0	0.01	0.02	0.04
a/b	2	2.5	3	3.5	4
Coefficient
β₂	0.32	0.35	0.37	0.38	0.38
γ₂	0.056	0.063	0.067	0.069	0.07
Case 3: All edges simply supported, uniform load.						Equations
a/b	1	1.25	1.5	1.75	2
Coefficient
β₃	0.287	0.376	0.452	0.569	0.61
γ₃	0.0443	0.0616	0.077	0.1017	0.1106
a/b	2.5	3	4	5	Infinity
Coefficient
β₃	0.65	0.713	0.741	0.748	0.75	* Assume p as a uniform load at center of plate
γ₃	0.125	0.1336	0.14	0.1416	0.1422	** a_n ≥ b_n
4. Calculation Conditions
Description							Symbol	Imput Data	Unit
Design internal pressure							P	0	MPa
Design temperature							T	175	℃
Inside diameter for cylindrical shell							D_i	1200	mm
Nominal thickness for shell							t	10	mm
Mill Undertolerance for shell plate							C₁	0.3	mm
Corrosion allowance							C₂	1.5	mm
Maximum specific gravity of fluid							S_g	0.6
Maximum depth for baffle							a	800	mm
Nominal thickness for baffle							t_bn	8	mm
Maxi. allowable deflection for panels of baffle, δ_ba＝Min.( t_be/2, b/360 )							δ_ba	2.20	mm
Effective thickness ( t_be ) for baffle , t_be＝t_bn－2(C₁＋C₂)							t_be	4.4	mm
Width of segmental baffle cut ( see Fig. 2 )							b	1131.4	mm
Materials for shell & baffle							Q345R
Physical and mechanical properties for materials at design temperature
Yield strength							F_y	275	MPa
Allowable bending stress, F_b＝0.66F_y							F_b	181.50	MPa
Modulus of elasticity							E	1.910E+05	MPa
Thermal coefficient of expansion							α	1.225E-05	mm/mm/℃
5. Checking baffle thickness without stiffener and checking it :
Maximum uniform pressure, p＝9.8×10^-6aS_g＝						0.0047	MPa
Ratio, a/b＝	0.70709	, From Table 1,Case 1 :			β₁＝	0.15313		, γ₁＝	0.03179848
Calculating thick. ( t_b) for baffle :			Required minimum thickness ( t_b* ) for baffle :
	2.25	mm	t_b*＝ t_b＋2(C₁＋C₂)＝				5.85	mm
			Checking condition for baffle thickness :					t_bn ≥ t*_b＝	5.85
Conclusion :	OK ! Baffle does not need to be strengthened further .
6.1The layout of baffle without stiffener for horizontal vessel, see Fig. 1 and Fig. 2.












6. Calculating bending stress ( σ_b) and deflection ( δ) for the baffle and checking it :

	47.63	MPa	Checking condition for bending stress : σ_b ≤ F_b
			Conclusion :		OK !
6.2 Calculating deflection ( δ) for the baffle and checking it :
	3.42	mm	Checking condition for deflection : δ ≤ δ_ba
			Conclusion :		No !
7. Check thermal expansion of baffle
Vessel mean radius, R_m＝( D_i＋t )/2＝				605	mm
Effective thickness for shell, t _e＝t – C₁-C₂＝				8.2	mm
Differential temperature , △T＝T – 21.1＝				153.9	℃
Vessel radial expansion due to pressure,△₁＝ 0.85PR_m/( t_eE)＝						0.000E+00			mm
Vessel radial expansion due to temperature , △₂＝R_mα△T＝						1.1406	mm		mm
Thermal expansion of baffle , △₃＝0.5bα△T＝						1.0665	mm		mm
Maximum allowable expansion , △_a＝0.06in.＝						1.524			mm
Total expansions , △₄＝△₁＋△₂ – △₃＝						0.0741			mm
Checking condition : △₄ ≤ △_a
Conclusion :	OK !

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1. 简介
本设计和计算是根据下述参考书目（1）中第4章 “特殊设计”中的“程序4-6”进行的。另外，计算时做了单
位换算，即将原英制单位转换为公制单位。
2. 参考书目：
( 1 ) 压力容器设计手册，第3版，Dennis Moss 编著
( 2 ) GB150.1~150.4-2011, 压力容器
3. 平板系数，见表1
表 1: 平板系数, 摘自参考书目（1）中第4章 “特殊设计”中的“程序4-6”之表 4-8
工况 1: 一个短边自由，另外三边简支，载荷均匀减少至自由边						计算公式

a/b	0.25	0.5	0.75	1	1.5
系数
β₁	0.05	0.11	0.16	0.2	0.28
γ₁	0.013	0.026	0.033	0.04	0.05
a/b	2	2.5	3	3.5	4
系数
β₁	0.32	0.35	0.36	0.37	0.37
γ₁	0.058	0.064	0.067	0.069	0.07
工况 2: 所有边简支，载荷均匀减少						计算公式

a/b	0.25	0.5	0.75	1	1.5
系数
β₂	0.024	0.08	0.12	0.16	0.26
γ₂	0	0	0.01	0.02	0.04
a/b	2	2.5	3	3.5	4
系数
β₂	0.32	0.35	0.37	0.38	0.38
γ₂	0.056	0.063	0.067	0.069	0.07
工况 3: 所有边简支，载荷均匀分布						计算公式
a/b	1	1.25	1.5	1.75	2
系数
β₃	0.287	0.376	0.452	0.569	0.61
γ₃	0.0443	0.0616	0.077	0.1017	0.1106
a/b	2.5	3	4	5	Infinity
系数
β₃	0.65	0.713	0.741	0.748	0.75	* 设定P作为均布载荷作用在板的中心
γ₃	0.125	0.1336	0.14	0.1416	0.1422	** a_n ≥ b_n
4. 计算条件
说明							符号	数据输入	单位
设计内压力							P	0	MPa
设计温度							T	175	℃
壳体内直径							D_i	1200	mm
壳体名义厚度							t	10	mm
壳体板材厚度负偏差							C₁	0.3	mm
腐蚀裕量							C₂	1.5	mm
介质最大比重							S_g	0.6
挡板最大深度							a	800	mm
挡板名义厚度							t_bn	8	mm
挡板有效厚度 ( t_be ) , t_be＝t_bn－2(C₁＋C₂)							t_be	4.4	mm
挡板的最大许用挠度 , δ_ba＝Min.( t_be/2, b/360 )							δ_ba	2.20	mm
弓形挡板的缺口宽度							b	1131.4	mm
壳体和挡板的材料							Q345R
设计温度下所用材料的物理机械性能
屈服强度							F_y	275	MPa
许用弯曲应力 , F_b＝0.66F_y							F_b	181.50	MPa
弹性模量							E	1.910E+05	MPa
热膨胀系数							α	1.225E-05	mm/mm/℃
5. 挡板未被加强时的厚度校核 :
最大均匀液柱静压力, p＝9.8×10^-6aS_g＝						0.0047	MPa
比值 , a/b＝	0.70709	, 根据表1中之工况1 :			β₁＝	0.15313		, γ₁＝	0.03179848
挡板计算厚度 ( t_b) :			挡板所需的最小厚度 ( t_b* ) :
	2.25	mm	t_b*＝ t_b＋2(C₁＋C₂)＝				5.85	mm
			挡板厚度校核条件 :					t_bn ≥ t*_b＝	5.85
结论：	挡板不需要加强即可！
卧式容器不带加强件的内挡板的排布，见图1和图2。












6. 挡板的弯曲应力和挠度计算及校核：

	47.63	MPa	弯曲应力校核条件 : σ_b ≤ F_b
			结论：		安全 !

	3.42	mm	挠度校核条件 : δ ≤ δ_ba
			结论：		不安全 !
7. 挡板的热膨胀检查
容器的平均半径， R_m＝( D_i＋t )/2＝				605	mm
壳体的有效厚度， t _e＝t – C₁-C₂＝				8.2	mm
温度差 , △T＝T – 21.1＝				153.9	℃
由压力引起的容器径向热膨胀量， △₁＝0.85PR_m/( t_eE) ＝						0.000E+00			mm
由温度引起的容器径向热膨胀量 , △₂＝R_mα△T ＝						1.1406			mm
挡板的热膨胀量 , △₃＝0.5bα△T ＝						1.0665			mm
最大许用热膨胀值 , △_a＝0.06in. ＝						1.524			mm
总膨胀量 , △₄＝△₁＋△₂ – △₃＝						0.0741			mm
校核条件 : △₄ ≤ △_a
结论：	合格 !

卧罐内挡板计算 A1 A2

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