外压容器设计壁厚初值的估算.pdf

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1、第28卷第5期化工机械263外压容器设计壁厚初值的估算翟建华’郭彦书王泰升(河北科技大学)摘要通过时真空厦外压设备设计方法厦GB150-98给出的常甩工程材料机械性能的分析，对真空设备茼体壁厚的初值估算进行丁研究，得到其初值估算式为：／Oo=．1r(1／)埘。还对钢制真空设备在相同材料厦温度下所能承受外、内压力的能力进行丁比较，得出一般情况下设备的径厚比为100—114时，善内压承找能力是外压承拽能力的10—25倍，并培出丁工程常甩材料的壁犀估算圉，本姑论可直接应甩于I程设计。关键词外压容器设计壁厚筒体壁厚的初值怙算真空设备中

2、围分类号'r~o53．2Ol文献标识码A文章编号o254-6o94(2OO1)05-o263-03外压容器设计是化工设备设计的一大分支，2外压设备的设计分析在化工、石化等实际生产中应用非常广泛。但是，外压简体可以分为长圆筒和短圆筒两类。短由于材料弹性模量在设计过程中预先不能确定，圆筒的承载能力较长圆筒强，二者可以临界长度在使用算图进行设计试算时，过程往往非常繁锁，L界定。如果≤，则为短圆筒；反之，为长圆计算精度也不高。本文针对实际工程中存在的这筒。实际设计中，一般使之处于短圆筒范围，因此一问题，通过对设计方法进行研究，探索出一

3、种简其承载能力较临界圆筒(长度为)强。亦即临便可行的壁厚估算法，以达到减小设计工作量，简界圆筒的许用外压力[P]，是实际设计圆筒所能化计算过程的目的。同时，还可对外压设备设计承受的许用外压力的较小值。于是真空圆筒形设有更深刻的理解。备的临界许用压力可表示为：[P】=p仃／m=[2／m1外压设备的设计过程(1一)]E(3jD。)，若许用外压力【P]=0．1一般外压设备的技术应遵循以下步骤_lJ：MPa，则有：a．预先韧设一个假定的设备壁厚值a，确定$JD。=K(1／E)(1)设备的实际长度。式中m——稳定系数，m=3；b．计算临

4、界长度确定是否需要加设加——泊松比⋯；强圈。置——厚径系数。c．依据／D。和L／D。，查相应设计算图，求泊松比和厚径系数置取值范围为：对钢制取临界应变E=A，然后再查相应所选材料及设设备，=0．3，K=0．51489；铝制设备，=0．34，K计温度下的算图曲线，求出参数B=2a√3。=O、51001；铜制设备，=0．325，K=0．51192；钛d．由[P]=／D。计算许用压力，并比较制设备L，=0．35，K=O．5287(其中对[p]与P，如果【p]≥p且相差小，则本次预设壁厚Ti0．3Mo0．8Ni，K=O、50731)。

5、可行；否则，重复以上步骤，进行重新设计，直至符另外。如果预先知道钢制外压设备的厚径比，合要求为止。还可以得到与之等厚径比条件下，其所能承受的e．如果使用加强圈，则还要进行加强圈的设当量最大内压力[P]k。可以近似地把它表示为计计算。如下形式：·翟建华，男，1964年5月生，副教授。河北省石家庄市，050018。化工机械2001正[P]=2[d](a／D。)MPa(2)15CrMoR、15MnVR等材料的承载能力明显强于其式中[]——设计温度下材料的许用应力，他材料；从图2可以发现，提高材料的强度，可以MPa；增加其承受内压的当

6、量压力值，但其外压承载能r筒体的焊缝系数，本文取=力提高不明显；当≤200℃时，[P]；近似于恒定0．8；值，当7'／>300℃时，[P]j值明显减小。真空设备a／D一筒体的厚径比。承受内压的能力是其外压承载能力的lO～25倍，这样，如果已确定了简体的材料及设计温度，即[P]ilipJ-10～25。3结论则可以由式(1)求出真空设备所需的厚径比(即可以算出筒体的有效厚度a)，并作为设计的基础3．1运用本文方法确定真空和外压设备设计的值，利用上述的设计步骤进行实际工程设计。由计算厚度a，可以有效地减少设计计算工作量，式(2)可以

7、确定其所能承受的当量最大内压力(该提高计算精度，简化计算过程。当设备处于弹性式在[P]i≤5MPa时，误差小于5％)。本文就工失稳状态时，本方法较为准确；当设备处于塑性失程中常用8种材料的相应数值示于图1、2，设计稳状态对，8为非常接近设备实际壁厚的优化者可根据自己的实际情况从中选取。值。3．2筒体承受外压的能力远小于内压。对钢制真空设备讲，在相同材料和厚径比的条件下，其内压承载能力是外压承载能力的IO～25倍。3．3通常情况下，真空设备D／a=100～114。相同设计温度下，提高材料的强度，其a／D。略小，其外压承载能力提高

8、不明显，但其内压承载能力则相应提高。所以，采用高强度钢不能达到提温睦℃高其外压承载能力的目的，这正是其与内压设备图1常用8种钢制材料真空条件下的的区别之所在。设计温度与厚径比的关系3．4真空设备的设计温度不宜高于300℃，否则将造成材料浪费。参考文献i原石油工业部．钢制石油化