技术论文初稿.doc

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1、圆形截面容器虽然较矩形截面容器有很多的优越性，同样受内压的容器，圆形截面容器的筒体仅承受薄膜应力，而矩形截面容器的壁板不仅承受薄膜应力，同时还承受弯曲应力。在实际生产中有时由于生产工艺要求有时需要使用矩形截面容器，由于截面上所有部位的薄膜应力均相等，而最大弯曲应力只存在于截面的边缘处，在矩形容器设计时，为减小容器壁板的厚度，往往通过设置加强筋的方法来达到受力部件所需的强度和刚度。已知条件内壁外形尺寸6600mm×2600mm×2210mm介质密度ρ1.45×10-3Kg/mm3操作温度60℃设计温度80℃重力加速度g9.81×103mm/s2最高液位距顶部距离3

2、00mm底板及壁板材质Q235-B+橡胶壁板厚度δ110mm底板厚度δ214mm腐蚀裕量1mm加强方案的确定：由于该容器的高度仅为其长度的约1/3，若采用横向和纵向联合加固型，在建立模型时，纵、横向各承受一半的力，则在计算纵、横向加强筋所需的抗弯截面系数时两者相差较大，因此在此选用纵向加强方案，为保证容器刚度，在最后也可以象征性的增加横向加强筋。矩形截面容器的设计规范有GB150-2011《压力容器》，NB/T47003.1-2009《钢制焊接常压容器（含标准释义）》，《化工设备设计全书之化工容器》等压力容器规范中只有横向加强的设计，现以其它两种文献分别进行设计

3、比较。按NB/T47003.1-2009《钢制焊接常压容器（含标准释义）》并参照GB150-2011《压力容器》顶边加固件的计算顶边加固件实际惯性矩应不小于IC,T式中：IC,T——顶边加固件所需惯性矩，mm4Hc——顶边加固件承受储液压力的高度，mm，在此取1910mmLc——顶边加固件承受储液压力的高度，mm，在此取680mmEt——材料在设计温度下的弹性模量，Pa，查有关文献得197GPa因此顶边加固件最小惯性矩为：=17973.14mm4=1.8cm4在此选用∠80×80×10座位顶部加强件，其惯性矩为88.43cm4。加固柱最大间距：式中：LP,max

4、——加固柱最大间距，mmδw,e——壁板有效厚度，mm，在此取10mm[σ]t——设计温度下矩形板材料的许用应力，Pa，查有关文献取126MPaα——系数，在此预选取加固柱间距为680mm，查NB/T47003.1-2009钢制焊接常压容器68页中的图8-7α，β计算图（四边简支，三角形载荷）得α=0.059Pc——计算压力，Pa将上述数据代入的加固柱最大间距为：=1143.89mm为减小加强筋的型号，在此选取加强筋间距680mm。加固柱所需截面系数ZP按下式计算（按三角形荷载，两端简支算）式中：H——加固件承受储液压力的高度，mm，在此取1910mm[σ]t—

5、—设计温度下矩形板材料的许用应力，Pa，查有关文献取126MPa因此加固柱所需截面系数为：=23007.5mm3=23cm3注：上式在计算时忽略了材料所受的薄膜应力，因该设备为常压容器，液柱产生的薄膜应力较小，为0.03MPa。上式只考虑加强筋与壁板简单的组合，若按实际的组合抗弯截面系数计算，则所需组合抗弯截面系数为：=34340.808mm3=34.34cm3有效宽度的计算计算组合惯性矩时，侧板起加强作用的有效宽度Ls按以下取值：a)按下式计算W：式中：δ——侧板有效厚度，mm，在此取10mmΔ——系数，，查相关文献，对于Q235-B材质取483——在设计温度

6、下的材料屈服点，MPa，因未找到Q235-B高温下的屈服值，在此参考20#的屈服值并取为210MPa。则W值为：b)取加强件两侧间距之和的一半；为680mm取a)和b)得到的两个值得小值。由此Ls取333mm预选[6.3槽钢（方向惯性矩Ix=50.8cm4，截面积A=8.451cm2）作为加强件来计算组合截面的惯性矩及抗弯截面系数。组合截面的形心位置计算：根据平行移轴公式计算组合截面的惯性矩：0.739=1.239-0.52.911=3.15+1-1.239因此组合截面的抗弯截面系数为：23.64cm3<34.34cm3因此[6.3不满足要求，现重新选取[8进行

7、计算，按上述进行计算后抗弯截面系数为：35.32cm3。35.32cm3>34.34cm3因此[8满足要求。根据有关文献，加强筋的计算可按下列简化方法进行：设单元矩形平壁上荷载的一半由一个加强筋承受（不计及平壁），再计算每一个加强筋的抗弯截面系数（看成两端简支梁）=17157.04mm3=17.157cm3根据计算决定的ZP，可以求取加强筋的横截面尺寸。对矩形断面，推荐厚度和高度的比值等于1/5。筋的计算厚度按下式决定：为尽量接近所需的抗弯截面系数，在此最终选取加强筋的尺寸为16mm（厚度）×80.5mm（高度），该矩形截面的抗弯截面系数为：17.281cm3。