卧式容器设计河北省培训班

*,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,卧式容器设计,一、双鞍座结构及载荷分析,二、筒体的应力计算与校核,三、鞍座设计,1,一、双鞍座结构及载荷分析,2,一、双鞍座结构及载荷分析,3,一、双鞍座结构及载荷分析,支座位置确实定原那么：,1、鞍座中心线至圆筒体端部的距离A0.2L。,其中，L为圆筒体长度(两封头切线间距离)，,A为鞍座中心线至圆筒体端部的距离。,2、当鞍座邻近封头时，那么封头对支座处筒体有加强,刚性的作用。因此，在满足A0.2L时，尽量使,A0.5Ra(Ra为筒体平均半径)。,4,一、双鞍座结构及载荷分析,3、卧式容器由于温度和载荷变化等原因使容器产生了轴向移动，如果支座都是固定式的，由于自由伸缩受阻使容器器壁中可能引起过大的附加应力，所以双鞍座式中的一个鞍座为固定支座，另一个为活动支座。,5,一、双鞍座结构及载荷分析,(一)载荷分析,置于双鞍座上的卧式容器所受的外力包括：载荷和,支座反力，载荷除了操作内压或外压外，主要是容器,包括容器自重，附件和保温层重簦，内部物料或水,压实验充水的重量。,1.均布载荷q和支座反力F,对于凸形封头,6,一、双鞍座结构及载荷分析,1.均布载荷q和支座反力F,对于平封头，H=0,2.竖直剪力V和力偶M,封头和封头中的介质重量,液体静压向外推力构成的力偶,7,一、鞍座结构及载荷分析,2.竖直剪力V和力偶M,对于半球形封头，R,i,=H,M=0,对于平封头，H=0,8,一、鞍座结构及载荷分析,9,一、鞍座结构及载荷分析,式中,可由右图查的。M1为正值表示上半筒体受压缩，下半筒体受拉伸,-,(,),+,-,+,=,L,H,L,H,R,C,i,3,4,1,4,2,1,2,2,2,1,图3-17 系数C1,10,一、鞍座结构及载荷分析,筒体在支座截面处的弯矩为：,(,),(,),L,R,H,R,C,L,H,C,mm,N,C,A,R,C,L,A,C,FA,L,H,AL,H,R,L,A,FA,A,qA,HqA,H,R,q,M,i,i,i,i,i,2,3,4,1,23,3,1,3,4,1,2,1,1,),2,(,3,2,),(,4,2,2,3,2,2,3,2,2,2,2,2,2,-,=,+,=,-,-,+,-,=,+,-,+,-,-,-,=,-,-,-,=,式中：,图3-18 系数C,2,图3-19 系数C,3,11,二、筒体的应力计算与校核,对于卧式容器除了考虑由操作压力引起的薄膜,应力外，还要考虑容器质量导致筒体横截面上,的纵向弯矩和剪力。跨中截面和支座截面是容,器可能发生失效的危险截面。为此必须进行强,度或稳定性较核。,12,二、筒体的应力计算与校核,(一)筒体的轴向应力,1.鞍座跨中截面上筒体上的最大轴向应力,轴向最高点,轴向最低点,当P为正压或外压时，分别为拉应力或压应力,13,二、筒体的应力计算与校核,(一)筒体的轴向应力,2.支座截面上筒体的最大轴向应力,如果筒体横截面上既无,加强圈又不被封头加强，,该截面在轴向弯矩作用下，,筒体的上半局部截面发生,变形，使该局部截面实际,上成为不能承受纵向弯矩,的“无效截面，而剩下的下半局部截面才是承受,弯矩的“有效截面，这种情况称为“扁塌效应。,14,二、筒体的应力计算与校核,(一)筒体的轴向应力,2.支座截面上筒体的最大轴向应力,计算支座处筒体的轴向弯曲正应力时，分两种情,况进行。,鞍座平面上筒体有加强圈或已被封头加强(A0.5Ri)。,那么该截面的抗弯断面模数为 。,鞍座平面上筒体没有受到任何加强，由于扁塌效应,筒体截面仅有一局部能有效的承受弯矩，此时的截,面的抗弯断面模数为 。式中的K为考虑扁塌,效应是断面模数减少的系数。,15,二、筒体的应力计算与校核,(一)筒体的轴向应力,2.支座截面上筒体的最大轴向应力,在截面最高点：,在截面最低点：,式中K为考虑扁塌效应使断面模数减少的系数。,式中M,2,为负值。,对于筒体有加强的情况，K,1,=K,2,=1.0,16,二、筒体的应力计算与校核,(一)筒体的轴向应力,3.筒体轴向应力的校核,筒体上最大轴向应力为 ，其位置如上。计算得到的,轴向拉应力不得超过材料的许用应力 ，压应力不得超过,轴向许用临界应力和材料的 。,1,4,1,2,3,图3-21 筒体的轴向应力示意图,17,二、筒体的应力计算与校核,(二)筒体的切向剪应力,剪力在支座截面处为最大，该剪力在筒体中引起切,向剪应力，有以下三种情况：,1.筒体有加强圈，但未被封头加强，筒体不存在扁塌效应，在水平中心线处有最大值。,18,二、筒体的应力计算与校核,(二)筒体的切向剪应力,2.筒体被封头加强，筒体上无加强圈，最大剪应力,位于 的支座角点处。,最大剪应力为,在封头中的最大剪应力为,式中：为凸形封头的有效厚度，mm,19,二、筒体的应力计算与校核,(二)筒体的切向剪应力,3.筒体未被加强，又无加强圈。此有效截面的,范围为 对应的弧度内。最大切向,应力在 角点处。,20,二、筒体的应力计算与校核,21,二、筒体的应力计算与校核,(二)筒体的切向剪应力,4.切向剪应力的校核,封头中的剪应力，不得超过,式中，为操作压力在封头中引起的最大拉应力,K为椭圆形封头的形状系数,22,二、筒体的应力计算与校核,(三)筒体的周向应力,周向弯矩在鞍座边角处有最大值，理论最大,周向弯矩为,最大合成周向压缩应力为,式中l为鞍座处筒体承受周向弯矩的有效宽度。,23,二、筒体的应力计算与校核,(三)筒体的周向应力,在支座截面筒体最低处有最大周向压缩力，为,式中K,5,为系数,b为支座宽度，mm,T,e,为筒体有效厚度，mm,b,2,=圆筒的有效宽度，,b,2,=1.56 Rtte,24,三、鞍座设计,增大鞍座的包角可以使筒体中的应力降低，但,使鞍座变得笨重，过分的减小,包角，使容器容易从鞍座上倾,倒，所以一般=120150度。,鞍座宽度b的大小，一边决定于,设备给与支座的载荷大小，另,一边要考虑支座处筒体内周向,应力不超过允许值。,25,二、筒体的应力计算与校核,26,二、筒体的应力计算与校核,截面内的平均应力,式中b0对钢制鞍座取腹板厚度，对混凝土鞍座那么,为鞍座宽度b,mm,Hs为计算高度，取鞍座实际高度与Ri/3中较小值。,为鞍座材料的许用应力，MPa,在大多数情况下，鞍座宽度,27,卧式容器的合理设计,一般的调节步骤：使A0.5Ra增设鞍座垫板-增加鞍座包角增设加强圈。,1A0.5Ra时封头对筒体有加强作用。,-M2抗弯断面为整圆。,-筒体被封头加强时，公式中 的k3比无加强圈时为小。,-周向应力6，6公式中k6,当 A/Ra 0.5 时 k6=k7/4,1 A/Ra0.5 时 k6=1.5A/Ra-0.5k7,A/Ra1 时 k6=k7,2增设鞍座垫板,垫板对5，6，9都有影响，特别是6。但增设鞍座垫板后6不会下降。,3增大包角使k3k8值均下降。,4设加强圈是调整6的最有效的方法，特别是大型薄壁卧式容器。,28,