夾套容器強度計算方法比較

劉松琴 趙新愛 王國清

壓力容器

夾套容器強度計算方法比較

劉松琴*趙新愛 王國清

（石家莊工大化工設(shè)備有限公司)

對夾套容器設(shè)計中的幾種強度計算作了詳細對比。結(jié)果表明，利用蜂窩錐體、蜂窩短管和半管夾套結(jié)構(gòu)，可以大大減小筒體壁厚。對比結(jié)果為實際生產(chǎn)提供了設(shè)計依據(jù)。

夾套容器 螺旋導流板 蜂窩夾套 強度計算 壓力容器

0 前言

夾套容器是將作為一個完整壓力室的夾套連接在容器筒體、封頭外部形成的多腔壓力容器，在石油、化工、天然氣等行業(yè)中被廣泛應用。它由容器和夾套兩部分組成：容器一般由筒體、封頭等組成；對于不同形式的夾套，由不同的受壓元件構(gòu)成。使用夾套容器的目的是加熱或冷卻容器及其內(nèi)部介質(zhì)。夾套容器也可作為密封絕熱室使用。

對于夾套容器，當容器設(shè)計壓力較低，而夾套設(shè)計壓力較高時，容器筒體承受較高的外壓。這時，其外壓校核按GB150《鋼制壓力容器》外壓圓筒的計算方法校核，其所需的壁厚較大。外壓容器的破壞主要是失穩(wěn)，而設(shè)備的抗失穩(wěn)能力又主要取決于殼體的幾何尺寸，即直徑、長度和壁厚，其中長度和直徑起著決定性作用。因此，通過提高材料的強度來提高設(shè)備的抗失穩(wěn)能力是不合理的，而通過改變夾套結(jié)構(gòu)來達到器壁減厚的目的，是比較經(jīng)濟的。本文針對計算過程中幾種方法，對夾套容器設(shè)計中的幾種強度計算作了詳細對比。

1 設(shè)計條件

容器筒體直徑D1=1500mm，材質(zhì)0Cr18N i9，普通夾套D2=1 600mm，材質(zhì)Q 345R，容器筒體設(shè)計壓力-0.1MPa，夾套設(shè)計壓力2.5MPa，腐蝕裕量筒體為0、夾套為1mm。容器筒體內(nèi)設(shè)計溫度150℃，夾套內(nèi)設(shè)計溫度226℃。

2 強度計算方法比較

2.1普通夾套型

普通夾套型壓力容器按GB150《鋼制壓力容器》外壓圓筒來計算，所用計算軟件為SW 6-1998，計算結(jié)果 （過程略）為：筒體壁厚S1=43mm，夾套壁厚S2=18mm。

2.2螺旋導流板型

在夾套內(nèi)設(shè)置螺旋導流板，不但能為夾套內(nèi)的流體導流，更好地加熱或冷卻容器內(nèi)的物料，而且容器筒體因外壓計算長度減小而使計算壁厚減小。

筒體按GB150《鋼制壓力容器》外壓圓筒來計算，所用計算軟件為SW 6-1998，計算結(jié)果 （過程略）為：筒體壁厚S1=36mm，夾套壁厚S2=18mm。

2.3蜂窩錐體型

2.3.1蜂窩夾套的結(jié)構(gòu)

蜂窩夾套的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.3.2蜂窩夾套結(jié)構(gòu)容器的計算

計算參數(shù)：

圖1 蜂窩夾套結(jié)構(gòu)

本設(shè)備夾套取腐蝕裕量等C2=1mm，由

取夾套壁厚S2=10mm。校核過程略。

2.4蜂窩短管型

2.4.1蜂窩短管結(jié)構(gòu)

蜂窩短管結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 蜂窩短管結(jié)構(gòu)

2.4.2蜂窩夾套結(jié)構(gòu)容器的計算

計算參數(shù)：

2.5.2半管夾套的結(jié)構(gòu)

半管夾套的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 半管夾套結(jié)構(gòu)

2.5.3半管夾套結(jié)構(gòu)容器的計算

計算參數(shù)：

校核過程略。

幾種夾套形式強度計算方法的結(jié)果比較如表1所示。

表1 幾種強度計算方法結(jié)果比較

3 結(jié)論

從表1可看出，利用蜂窩錐體、蜂窩短管和半管夾套結(jié)構(gòu)，可以大大減小筒體壁厚。但筆者認為，實際操作中，存在焊接、沖深邊緣區(qū)域等諸多加工因素的影響，需加以綜合考慮，再確定合適的壁厚。

[1]HG/T 20569—1994.機械攪拌設(shè)備[S].

[2]GB 150—1998.鋼制壓力容器[S].

[3]杜海英，尹俠，雍兆銘.蜂窩夾套薄膜蒸發(fā)器的失效隱患及其防護[J].化工機械，2009（1）：50-53.

TQ 05

2010-10-15）

* 劉松琴，女，1976年生，工程師。石家莊市，050031。