内压薄壁容器的设计计算

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1、内压薄壁容器的设计计算1一、内压薄壁容器1、容器：容器是制浆造纸生产中所用的各种设备外部壳体的总称。一般由筒体（壳体）、封头（端盖）、法兰、支座、接口管、人孔、手孔、视镜等组成。1-端盖2-进料管3-推料螺旋4-壳体5-仪表接孔6-手孔7-备用排气管8-传动链条9-出料管10支座11-进汽管12-轴承22、容器的分类（1）按受力情况：内部介质的压力大于外界压力，称为内压容器。反之称为外压容器。常压容器：压力p<0.07MPa内压容器：0.0710MPa；高压容器外压容器3（2）按壁厚分为薄壁容器、厚壁容器按

2、照容器的外径（Do）和内径（Di）的比值K=Do/Di薄壁容器：K<1.2厚壁容器：K>1.2厚壁容器多用于高温、高压条件，制浆造纸应用较多的是薄壁容器。4（3）按照容器的形状方形或矩形：由平板焊接而成，制造简单，但承压能力低，用于小型常压贮槽。球形：节省材料，承压能力强，但制造困难，设备内件安装不方便，一般用作贮罐。圆筒形：主体为圆柱形筒体，加各种形式的封头（半球形、椭圆形、锥形、碟形、平盖板）。制造容易，设备内件安装方便，承压能力强，应用广泛。5（4）按容器所用的材料金属材料：低碳钢、低合金钢、不锈钢、复合钢板、铜、铝等；非金属材料：聚氯乙烯、玻璃钢、陶瓷、石墨、橡

3、胶等；可用作容器的构件或衬里等。内压薄壁容器：容器的外径和内径之比K<1.2的内压容器，称为内压薄壁容器。内压薄壁容器的设计主要是根据操作条件和制造工艺来确定筒体的结构和壁厚。对于已有容器可以进行强度校核或最大允许操作压力的验算。6二、内压圆筒体的强度计算制浆造纸过程中，圆筒形容器主要有：立式蒸煮锅、塔式连蒸设备、横管连蒸设备、烘缸（焊接）、加压溶气气浮的溶气罐、氧漂白塔。氧漂的通常工艺条件：浆浓：10-14%；反应温度：90-120℃；氧压：≥0.4Mpa；氧用量：2-3%。7氧漂白塔的结构中浓氧漂白塔为带压的升流式漂白塔，氧漂白塔塔体为圆筒形容器。升流式氧漂白塔外形

4、1－塔体2－进浆口3－纸浆分散器4－卸料器5－喷浆管8氧漂白塔的强度设计计算中浓纸浆氧漂白是在一定压力下进行的，工艺上一般要求塔顶表压力在0.4MPa以上，因此氧漂白塔属于压力容器。在设计氧漂白塔时，除了工艺设计以外，还要进行强度设计计算，以保证氧漂白塔在运行时具有可靠性和安全性。氧漂白塔的强度设计计算，主要是圆筒体部分的壁厚计算。9圆筒形容器，半径为R（直径为D）径向应力：周向应力：周向应力是径向应力的2倍，因此在设计圆筒形容器时注意：（1）径向（轴向）焊缝的强度应高于环向焊缝。（2）在筒身上开椭圆形人孔，其短轴应在轴线方向。10强度理论第一强度理论最大拉应力理论：第

5、二强度理论最大拉应变理论：第三强度理论最大剪应力理论：第四强度理论最大形状改变比能理论：11（一）运用第一强度理论计算氧漂白塔塔体部分壁厚把氧漂白塔塔体部分看为内压圆筒体。根据第一强度理论，内压圆筒体的强度条件为：(7-2)式中P－设计压力，MPaS－内压圆筒体壁厚，mmD－压力容器的壁厚中间面直径，mm－容器所用材料的许用应力，MPa，许用应力的数值，可查有关手册；考虑到圆筒体焊缝处强度的降低，设计时引入焊缝系数（≤1）,则式(7-2)就成为：(7-3)若以圆筒体内径Di(D=Di+S)表示,则式(7-3)就可改写为：12(7-4)若考虑到介质对圆筒的腐蚀作用，以及钢

6、板厚度的不均匀和制造过程中的损耗等原因，在最后确定所计算的壁厚时,要增加一壁厚附加量C。则按第一强度理论设计计算内压圆筒体的壁厚为：（7-5）式中Di－圆筒体内径，mmSc－考虑了腐蚀裕度时圆筒体设计壁厚，mm－焊缝系数C－壁厚附加量，mm其他符号意义同式（7-2）。13（二）运用第四强度理论计算氧漂白塔圆筒体部分壁厚如根据第四强度理论，圆筒体的强度条件为：（7－6）把，代入上式，并且也作如运用第一强度理论时一样的运算，就可得：（7－7）比较式（7-5）和式（7-7），分母右边第一项相差0.3。也就是说，按式（7-7）计算的圆筒壁厚Sc要小于按式（7-5）计算的Sc。在

7、工程设计中，目前常用式（7-5）进行设计计算，即采用第一强度理论推出的设计公式。14（三）设计公式中各参数的确定1.设计压力最大允许工作压力是指压力容器在工作过程中可能产生的最高表压力，由工艺过程的技术指标确定，一般设计压力P就取略高于最大允许工作压力。如氧漂白塔使用了安全阀，就取设计压力为最大工作压力的1.05～1.10倍。对一般反应容器，当操作压力由于化学反应等原因会突然上升时，按其升压速度的快慢，取最大允许工作压力的1.15～1.30倍作为设计压力。152.设计温度温度在计算公式中没有直接反应出来，但它对选择材料及选取许用应力有直接