簡體脫水塔設(shè)計(jì)計(jì)劃書-文庫吧
2025-04-29 02:56 本頁面
【正文】 而且還因開孔引起的應(yīng)力集中以及接管和容器壁的連接造成開孔邊緣的局部的高應(yīng)力，這種高應(yīng)力通?？蛇_(dá)到容器筒體一次總體薄膜應(yīng)力的3倍，某些場合甚至?xí)_(dá)到5~6倍，再加上接管有時還會受到各種外加載荷的使用而產(chǎn)生的應(yīng)力以及溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力，使得開孔接管處的局部應(yīng)力進(jìn)一步提高。又由于材質(zhì)和制造缺陷等各種因素的綜合作用，開孔接管附近就成為壓力容器的破壞源—主要是疲勞破壞和脆性裂口。因此，壓力容器設(shè)計(jì)必須充分考慮開孔的補(bǔ)強(qiáng)問題。容器開孔后，在開孔邊緣的附近區(qū)域，其應(yīng)力會達(dá)到很高的數(shù)值。這種局部的應(yīng)力增加，稱為應(yīng)力集中。開孔邊緣處的最大應(yīng)力叫峰值應(yīng)力。因峰值應(yīng)力比平均應(yīng)力高出數(shù)倍，很多破壞都從開孔邊緣開始。為了降低峰值應(yīng)力，需要在孔口邊緣考慮補(bǔ)強(qiáng)，即用在開孔邊緣附近增加金屬截面的方法來分擔(dān)這里的高應(yīng)力。(1) 開孔補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu) 實(shí)驗(yàn)得知，開孔應(yīng)力集中的程度和孔口形狀有關(guān)，圓孔的應(yīng)力集中程度最低，因此容器筒體與封頭上一般開圓孔?？紤]焊接方便，廣泛采用的是把補(bǔ)強(qiáng)圈放在外面的單面補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈材料一般與容器材料相同，其厚度一般也與容器壁厚度相等。補(bǔ)強(qiáng)圈與器壁要很好焊接。當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)圈厚度超過8mm時，一般采用全焊透結(jié)構(gòu)，使其與器壁同時受力，否則不起補(bǔ)強(qiáng)作用。為了檢驗(yàn)焊縫的緊密性，補(bǔ)強(qiáng)圈上有一個M10的小螺栓孔。從這里通入壓縮空氣，并在補(bǔ)強(qiáng)圈與器壁的聯(lián)結(jié)焊縫處涂抹肥皂水，如果焊縫有缺陷，就會在有缺陷處吹起肥皂泡。當(dāng)筒體上開排孔或封頭上開孔較多時，宜采用整體補(bǔ)強(qiáng)。所謂整體補(bǔ)強(qiáng)就是增加整個筒壁或封頭的壁厚以降低峰值應(yīng)力，使之達(dá)到許可程度。(2) 允許開孔的范圍 當(dāng)采用局部補(bǔ)強(qiáng)時，筒體及封頭開孔的最大直徑，不允許超過以下數(shù)值：①筒體內(nèi)徑Di≤1500mm，開孔最大直徑d≤Di/2，且d≤500mm；②筒體內(nèi)徑Di1500mm，開孔最大直徑d≤Di/3，且d≤1000mm；③凸形封頭和球殼的開孔最大直徑d≤Di/2；④錐形封頭開孔的最大直徑d≤Dk/3，Dk是開孔中心處的錐體內(nèi)直徑。在橢圓形或碟形封頭過渡部分開孔時，應(yīng)盡量將孔開設(shè)在封頭中心部位附近，當(dāng)需要靠近封頭的邊緣時。若開孔超出上述規(guī)定，則補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)需做特殊考慮，必要時還應(yīng)作驗(yàn)證性水壓實(shí)驗(yàn)，以校核其可靠性。(3) 允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大孔徑 并不是容器上所有的開孔都需要補(bǔ)強(qiáng)。因?yàn)樵谟?jì)算壁厚時考慮了焊縫系數(shù)而使壁厚有所增加，又因?yàn)殇摪寰哂幸欢ㄒ?guī)格，實(shí)際選用鋼板厚度大于計(jì)算所需壁厚，同時由于容器材料有所增加，又因?yàn)殇摪寰哂幸欢ǖ乃苄詢洌试S承受不是十分過大的局部應(yīng)力，所以當(dāng)孔徑不超過一定數(shù)值時，可不進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大孔徑如下：①兩相鄰開孔中心的間距（曲面間距以弧長計(jì)算）應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍；②殼體名義厚度大于12mm時，接管公稱直徑小于或等于80mm；當(dāng)殼體名義厚度小于或等于12mm時，接管直徑小于或等于50mm。圓筒厚度的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一臺真空脫水塔，內(nèi)經(jīng)取Di=1000mm，筒體總長度L=7000 mm封頭采取橢圓形封頭，封頭直徑h為1000mm，曲面深度hi為258mm，工作溫度為150℃。 設(shè)計(jì)壓力：P= 設(shè)計(jì)溫度：T=150℃ 壓力容器的內(nèi)經(jīng)：Di=1000mm 筒體總長度L=7000mm 封頭直徑：h=1000mm 曲面深度hi=258mm外壓容器筒體的材料：0Cr18NI10Ti假設(shè)筒體名義厚度負(fù)偏差δn=12mm查表310鋼板的厚度負(fù)偏差 C1=考慮到精餾塔內(nèi)有腐蝕，查表313得C2=3mm則筒體的有效厚度 δe=δnC=δn(C1C2)==則外直徑D0=Di+2δn=1000+212=1024mmL=7000mm 20用內(nèi)插法插圖：根據(jù)圖136，所以所用材料為0Cr18NI10Ti鋼，查圖，在設(shè)計(jì)溫度T=150℃下E= 所以許用外壓力 = = =因＞且接近，故假定璧厚符合計(jì)算要求。故確定筒體璧厚為13mm。假設(shè)風(fēng)頭名義厚度=6mm因?yàn)? =3mm按δe=δnC得δe=δn（C1+C2）==封頭高度hi=258mm故： ho=hi+δn=258+6=264mm由查表133知K1=R0=K0D0=1026=又因?yàn)椋翰閳D47得系數(shù)B=40所以許用外壓力因，且接近Pc，故假定封頭璧厚符合要求。 故確定橢圓封頭璧厚為6mm。 前面計(jì)算的筒體名義厚度為13mm，綜合考慮須將筒體的厚度減小， 裝置一些剛性構(gòu)件來加強(qiáng)筒體以及提高其臨界壓力，單獨(dú)增加璧厚的方法更家經(jīng)濟(jì)合理，因此，將筒體的名義厚度減至=8mm。此時需要增加加強(qiáng)圈。由公式得，加強(qiáng)圈的最大間距為：查圖47得：已知： 穩(wěn)定系數(shù)：m=3 =所以=1773mm計(jì)算加強(qiáng)圈數(shù)目n 設(shè)置n個加強(qiáng)圈，將筒體分為n+故n=3加強(qiáng)圈的間距為：選└40404
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