工业装置中旋压封头卧式和立式容器内液位-体积关系求解.pdf

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1、第28卷第2期北京建筑工程学院学报Vol_28No．22012年6月JournalofBeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitectureJun．2012文章编号：1004—6011(2012)02—0072—04工业装置中旋压封头卧式和立式容器内液位一体积关系求解张俊宏，李利军，季丽娜，吕大昭(1．中国昆仑工程公司，北京100037；2．北京建筑工程学院理学院，北京100044)摘要：以半球形封头卧式容器为例，运用二重积分理论为依据，介绍了工业装置中旋压封头卧式容器内不同液位及对应液体体积的函数关系式求解方法；以碟形封头

2、立式容器为例，以定积分理论为依据，介绍了旋压封头立式容器内不同液位及对应液体体积的函数关系式求解方法．这些液位一体积函数关系式可以用来指导容器的设计、实际生产和操作．关键词：旋压封头；卧式容器；立式容器；体积；液位中图分类号：TQ011文献标志码：AVolume．1evelFunctionsDerivationofHorizontalandVerticalVesselwithSpinningHeadinIndustrialUnitZhangJunhong，LiLijun，jiLina，LODazhao(1．ChinaKunlunContracting＆Engineeri

3、ngCorporation，Beijing100037；2．SchoolofScience，BUCEABeijing100044)Abstract：Volumefunctionsofgeneralhorizontalandverticalvesselwithspinningheadatgivenlevelwerederivedbasedoncalculusprinciple．Typicalhorizontalvesselwithhemisphericalheadandverticalvesselwithdishedheadwererepresentedforthepre

4、cisefunctionsderivationrespectively．Thesefunctionscouldbeusedforvesseldesign，productionandoperation．Keywords：spinninghead；horizontalvessel；verticalvessel；volume；level工业生产装置中有许多具有旋压封头的卧式或置中较为典型的两种旋压封头，即内径为基准的半立式反应器、贮罐(槽)等容器类设备．在实际工程球形封头和以内径为基准的碟形封头为例，推导计设计、生产操作中，常常需要知道不同液位下容器内算半球形封头卧式容器和碟

5、形封头立式容器中不同物料的体积．对于具有旋压封头的圆筒形容器，体液位对应的“液体一体积”计算方法，以此来指导实积与液位的函数关系为非线性，现行压力容器封头际生产．国家标准GB／T25l98—20l0中也仅能查到封头的总容积¨．通常对于这类容器，“液位一体积”的关1旋压封头卧式容器“液位一体积"函系曲线通过对容器的体积标定而获得．而现场的体数关系式推导积标定往往需要相当大的工作量以完成标尺设置、临时管线设置、标定液体的注入与排出等步骤．对于旋压封头卧式容器而言，可以把总的“液位对于旋压成形的封头，其空间形状可以看作是一体积”分解为卧式筒体部分和旋压封头部分求解．封头中心线

6、切面上的二维曲线绕某一坐标轴旋转而本文选取最有代表性的半球形封头卧式容器，来求成的旋转体．本文以微积分理论为依据，以工业装取容器内“液位一体积”函数关系式．计算模型如图收稿日期：2012—05一l1作者简介：张俊宏(1978一)，男，注册化工工程师，硕士，研究方向：工程设计及经营管理第2期张俊宏等：工业装置中旋压封头卧式和立式容器内液位一体积关系求解——731和图2所示．图中h为容器内液位高度，为半_2r【4h-2Di(Dih-h2)I／2．I．arcsin吲球形封头内半径．1．2封头部分求解如图2所示，对于半球形封头，其直角坐标系内的方程可表示为：+y+Z2=R根据重

7、积分理论，积分区域D(即XOZ截面)是连续、有界的闭区域，单个半球形封头体积可表示为：Vh=ydtr=dxdz图l半球形封头卧式容器计算模型图(简体部分}考虑到液位h应为自变量，上式可转换为：J-Ri‘J圳-z2，：(一21／2运用参数方程求解方法，并用R=D／2代人可求得单个半球形封头内液体的体积为：^=(3D一2h)对于一般半球形封头卧式容器，当容器内液位高度为h时，容器内液体总体积可表示为：==譬[(Dih-h2+图2半球形封头卧式容器计算模型图(封头部分)arcsiln—一+手】J+c3Di-2hJ㈩1．1简体部分求解可以看出，容