Mathcad在压力容器设计中的应用.pdf

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1、第52卷第3期化　工　设　备　与　管　道Vol.52No.32015年6月PROCESSEQUIPMENT&PIPINGJun.2015Mathcad在压力容器设计中的应用蒋小文 叶日新（中国寰球工程公司，北京100012）摘要：介绍了Mathcad在压力容器设计中的两个应用实例：大型、超高塔设备的吊装计算以及设备法兰基于定性分析的优化设计。以期对该工程计算软件在压力容器设计中的应用、推广起到抛砖引玉的作用，同时也为广大的工程设计从业人员更精细、高效并且最优化地设计压力容器产品提供有益的参考。关键词：Mathcad；压力容器；吊装计算；设备法兰；优化设计中文分

2、类号：TQ050.2；TH49文献标识码：A文章编号：1009-3281（2015）03-0014-006压力容器是广泛应用于各行各业，且受监管部计算结果，而无须去考虑中间计算过程，即采用了门监管的特种设备，其安全可靠、正确合理、经济高WYSIWYG（WhatYouSeeIsWhatYouGet，所见即效地设计，一方面对生产装置的安全、稳定、长周期所得）语言。该软件具有代数运算、线性及非线性方运行起着至关重要的作用；另一方面也是压力容器程（组）求解与优化、常微分方程求解、偏微分方程行业广大设计人员履行质量、安全环保责任的体现。求解、统计、信号及图像处理等多方面

3、功能；并提供然而，随着近年来大型石油化工、新型煤化工装置建了丰富的接口可以调用第三方软件功能，利于自行扩设规模的不断扩大，压力容器已趋于大型化和高参展和利用别的软件扩展功能。应该说，Mathcad是集[1]数化，操作环境和载荷形式日益苛刻而复杂，新材编程、数值计算、图形（像）显示、文档记录于一体料、新结构不断采用，使得压力容器设计，特别是在的一款工程计算软件。其在教学、科研、工程技术等一些零部件、结构强度计算方面，面临一些新的课题。领域中承担着复杂的数学计算、图形显示和文档处理本文尝试采用工程计算软件Mathcad来解决采用传统任务，是工程技术人员不可多得的有

4、力设计辅助工具。电子表格（Excel）无法胜任压力容器设计中的一些2Mathcad在压力容器设计中的应用举例特殊计算、优化设计以及设计验证问题。Mathcad在诸如结构、土木工程，机械工程，电1Mathcad简介气工程以及化工工艺工程设计计算中已经得到了普四大数学软件（Maple，Matlab，Mathcad，遍应用，但是在压力容器设计上的应用却未见相关文Mathematica）之一的Mathcad最早是美国Mathsoft献。为此，本文介绍了Mathcad在压力容器设计中的公司于1986年推出的一个功能很强的交互式应用数两个应用实例：大型、超高塔设备的吊装计

5、算以及设学软件，早期版本运行于Dos环境，4.0版后运行于备法兰基于定性分析的优化设计。Windows环境，以后陆续推出了5.0、6.0、7.0、8.0、2.1大型、超高塔设备的吊装计算2000及2001版本。2006年5月美国PTC公司收购石油化工装置、新型煤化工装置建设规模的不Mathsoft公司，之后陆续发布了PTCMathCAD12、断扩大，使得塔设备越来越向大型化方向发展。目前，13、14、15以及PTCMathCADPrime1.0、2.0、3.0，已经见诸报道的最大直径的塔已达12.35m，最大高目前最新版本是MathCADPrime3.0。收稿

6、日期：2014-08-26Mathcad是一种交互式数值计算系统，当输入一作者简介：蒋小文（1978—），男，江西吉安人，工程师。主要从个数学公式、方程组、矩阵等，计算机将直接给出事石油化工设备设计与相关技术工作。2015年6月蒋小文，等.Mathcad在压力容器设计中的应用·15·度的塔已达125m，最重单台塔的质量已达近4000t。接液化项目合成气净化装置解吸塔的吊装计算。此类大型塔设备在设计计算时，除了需要核算在操作解吸塔的设计条件见表1，设备外形图及壁厚见工况、停车工况、水试工况及安装工况下塔体的强度、图1。该塔的特点是：低压（壁厚较薄），超高（总刚度

7、以及稳定性外，塔体在整个吊装过程中的受力情高超过100m），材料为不锈钢。由于该煤制油项目况也应引起重视，并核算可能出现的危险应力，将其大件设备多，业主出于提高整体施工效率，同时减少控制在许用值之内，从而确保设备安全稳妥地安装就高空作业危险性和难度的考虑，与施工单位共同制定位。文献[2]对大型塔器吊装设计应注意的典型工程了该解吸塔整体吊装的技术方案。此类型的塔设备整问题作了比较详细的介绍，以下从吊装过程塔体的受体吊装，笔者还是头一次遇到，因此其吊装计算就需力分析和应力计算角度出发，介绍某400kt/a煤炭间更为慎重仔细。表1解吸塔设计条件Table1Desig

8、nconditionsofreabso