浮头法兰的合理设计
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t 法兰上的两个方向的力矩 , 由 FD , FtG , FtT 产生的
力矩的绝对值一般大于由 Ftr L r 产生的反向力矩 ,
t t t 即法兰净力矩 M tP = ( FD L D + FTL T + F GL G) t Ftr L r 。所以增大 L r 则可平衡掉较多的由 FD 等产
生的力矩 ,从而使法兰所受净力矩 ( M tP) 减小 , 故 对法兰设计有利 ,即 L r ↑ 可使 M tP ↓。 相反在 ps ( 正压) 作用下 ,作用于法兰上的两 个方向的力矩 ,由 Frs L r 产生的力矩值一般大于由
t 在 pt 作用下 ,作用于法兰上的力 FD , FtG , FtT 对法兰产生的力矩方向是逆时针的 。为了减小法 兰所受力矩 ,故一般应将 Ftr 作用位置设于法兰形
受的净力矩 , 如图 2 所示 。否则也会因两部分力 矩相叠加 ,导致法兰力矩大增 ,对设计不利 。 需要明确的是 : 在 pt ( 正压 ) 作用时 , 作用于
循环的发生 , 可以设计出一定的结果 。因为浮 头法兰需经受管程设计压力 ( pt ) 和壳程设计压力
( ps) 两种工况 , 所以软件中分别按两种工况进行
〔 2〕
浙江工业大学 ( 现名) 化工机械专业 ,高级工程师 。长期从事 压力容器设计标准工作 ,为 G B150 等十项标准的主要编制人 之一 。专长压力容器强度设计 , 在法兰 、 管板 、 凸缘 、 开孔补 强及应力分类等专题上 ,提出合理设计方法并指出国外同类 方法中的错误 ,发表系列论文 50 余篇 。
FD , FT 产 生 的 反 向 力 矩 , 即 法 兰 净 力 矩 M P = Fr L r - [ FD ( L D - L G) + FT ( L T - L G) ] 。所以增大 L r ,则会导致法兰所受净力矩 M s P 增大 。
s s s s s s
2 浮头法兰设计现状
法兰厚度回代到另一工况进行校核计算时 , 可能 出现强度尚不能满足要求的情况 。其原因是随着 法兰厚度的加厚 ,当封头焊入法兰的深度 ( l ) 保持 不变时 ,由于封头水平力 Fr 对法兰形心的作用力 臂 L r 也随之增大 ,故使 Fr L r 增加 ,导致法兰力矩 Mp 增大 ,使法兰的计算厚度需进一步加厚 。因此
1 前言
浮头式换热器的浮头法兰设计是一项费事的 工作 。浮头法兰设计主要是法兰厚度的设计存在 困难 。通常需在假设厚度的基础上经反复叠代试 算才能完成 。 浮头法兰的厚度受控于强度和结构两个方 面 。强度方面包括法兰在管程压力和壳程压力单 独作用下的厚度计算 , 并应分别考虑预紧和操作 两种情况 ,其中较复杂的是球冠形封头与法兰连 接位置的确定 , 其位置得当与否对法兰设计结果 有很大的影响 ( 可使法兰厚度相差一倍之多) 。此 外该种法兰的厚度尚受结构要求的限制 。总之 , 设计时既要保证封头与法兰的连接焊缝尺寸又要 确保浮头盖内侧有足够的 “横跨流通面积” 。 上述影响法兰设计厚度的各个因素在不同的 设计条件下 ,均可成为控制因素且互相影响 ,为此 使浮头法兰的设计复杂化 。
计算 ,而后取其大值作为最终设计结果 。然而这 种作法存在问题 , 即当按某工况的 “大值” 确定的
第 23 卷第 4 期 桑如苞 . 浮头法兰的合理设计
・5 ・
311 L r 对法兰力矩的影响 L r 的存在 ,使 Fr ( 封头薄膜力的水平分量 ) 对
法兰环形心产生力矩 M r , M r = Fr L r 。在 pt 作用 时 ( 相当于法兰受内压) 和在 ps 作用时 ( 相当于法 兰受外压)ห้องสมุดไป่ตู้, M r 对法兰的作用方向相反 。 a) pt 作用时的情况
收稿日期 :2002202226
) ,男 , 浙江绍兴人 。1964 年毕业于 作者简介 : 桑如苞 (1945 —
浮头法兰的设计通常应用 SW6 软件进行计 算 。老版 SW6 软件在浮头法兰设计中存在经常
1〕 发生死循环的问题〔 ,使设计难于进行 。 ( ) 新版 98 版 SW6 软件进行了改造 , 可免于死
油化工设备技术 ,2002 ,23 ( 4 ) ・ 4・ 静设备 石 Petro2Chemical Equipment Technology
浮头法兰的合理设计
桑如苞
( 中国石化工程建设公司 ,北京 100101)
摘 要 : 浮头式换热器的浮头法兰是一种特殊法兰 ,不能采取一般法兰的 “分工况独立计算法兰厚度 ,尔 后取其大值” 的方法进行设计 。同时 ,浮头法兰设计中涉及一重要参数 L r , 能否适当地确定 L r , 是浮头法兰 设计成败的关键 。文中介绍了该种法兰的合理设计原理及方法 ,并附以实例 。实例表明 ,用这种方法设计的 浮头法兰厚度仅约为用 SW6 ( 经校正 ,使之全面满足强度要求) 软件计算厚度的 1/ 2 ,体现出合理设计的价值 。 关键词 : 浮头式换热器 ; 浮头法兰 ; 设计原理 ; 设计方法 中图分类号 :TE969 文献标识码 :B 文章编号 :100628805 (2002) 0420004206
3〕 现行 SW6〔 软件在浮头法兰的设计上存在不安全 的隐患 ,并且由于固定封头埋入法兰的深度 ,可导 致浮头法兰设计结果极不合理 , 甚至不能得到设 计结果 。
浮头法兰的合理设计与法兰所受力矩的大小 密切相关 ,其中 L r 起着重要的作用 , 对法兰操作 力矩 ( 无论 ps 或 pt 工况) 具有很大的影响 。 3 浮头法兰的合理设计原理 欲使浮头法兰厚度得到较经济合理的设计结 果 ,其关键是控制合适的 L r ( 封头中面与法兰的 连接点至法兰环形心的垂直距离) ,其对法兰操作 力矩有至关重要的影响 。以下先就 L r 对法兰操 作力矩的影响进行分析 ,尔后讨论最佳 L r 的确定 ( L r 对法兰预紧力矩不发生影响) 。
力矩的绝对值一般大于由 Ftr L r 产生的反向力矩 ,
t t t 即法兰净力矩 M tP = ( FD L D + FTL T + F GL G) t Ftr L r 。所以增大 L r 则可平衡掉较多的由 FD 等产
生的力矩 ,从而使法兰所受净力矩 ( M tP) 减小 , 故 对法兰设计有利 ,即 L r ↑ 可使 M tP ↓。 相反在 ps ( 正压) 作用下 ,作用于法兰上的两 个方向的力矩 ,由 Frs L r 产生的力矩值一般大于由
t 在 pt 作用下 ,作用于法兰上的力 FD , FtG , FtT 对法兰产生的力矩方向是逆时针的 。为了减小法 兰所受力矩 ,故一般应将 Ftr 作用位置设于法兰形
受的净力矩 , 如图 2 所示 。否则也会因两部分力 矩相叠加 ,导致法兰力矩大增 ,对设计不利 。 需要明确的是 : 在 pt ( 正压 ) 作用时 , 作用于
循环的发生 , 可以设计出一定的结果 。因为浮 头法兰需经受管程设计压力 ( pt ) 和壳程设计压力
( ps) 两种工况 , 所以软件中分别按两种工况进行
〔 2〕
浙江工业大学 ( 现名) 化工机械专业 ,高级工程师 。长期从事 压力容器设计标准工作 ,为 G B150 等十项标准的主要编制人 之一 。专长压力容器强度设计 , 在法兰 、 管板 、 凸缘 、 开孔补 强及应力分类等专题上 ,提出合理设计方法并指出国外同类 方法中的错误 ,发表系列论文 50 余篇 。
FD , FT 产 生 的 反 向 力 矩 , 即 法 兰 净 力 矩 M P = Fr L r - [ FD ( L D - L G) + FT ( L T - L G) ] 。所以增大 L r ,则会导致法兰所受净力矩 M s P 增大 。
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2 浮头法兰设计现状
法兰厚度回代到另一工况进行校核计算时 , 可能 出现强度尚不能满足要求的情况 。其原因是随着 法兰厚度的加厚 ,当封头焊入法兰的深度 ( l ) 保持 不变时 ,由于封头水平力 Fr 对法兰形心的作用力 臂 L r 也随之增大 ,故使 Fr L r 增加 ,导致法兰力矩 Mp 增大 ,使法兰的计算厚度需进一步加厚 。因此
1 前言
浮头式换热器的浮头法兰设计是一项费事的 工作 。浮头法兰设计主要是法兰厚度的设计存在 困难 。通常需在假设厚度的基础上经反复叠代试 算才能完成 。 浮头法兰的厚度受控于强度和结构两个方 面 。强度方面包括法兰在管程压力和壳程压力单 独作用下的厚度计算 , 并应分别考虑预紧和操作 两种情况 ,其中较复杂的是球冠形封头与法兰连 接位置的确定 , 其位置得当与否对法兰设计结果 有很大的影响 ( 可使法兰厚度相差一倍之多) 。此 外该种法兰的厚度尚受结构要求的限制 。总之 , 设计时既要保证封头与法兰的连接焊缝尺寸又要 确保浮头盖内侧有足够的 “横跨流通面积” 。 上述影响法兰设计厚度的各个因素在不同的 设计条件下 ,均可成为控制因素且互相影响 ,为此 使浮头法兰的设计复杂化 。
计算 ,而后取其大值作为最终设计结果 。然而这 种作法存在问题 , 即当按某工况的 “大值” 确定的
第 23 卷第 4 期 桑如苞 . 浮头法兰的合理设计
・5 ・
311 L r 对法兰力矩的影响 L r 的存在 ,使 Fr ( 封头薄膜力的水平分量 ) 对
法兰环形心产生力矩 M r , M r = Fr L r 。在 pt 作用 时 ( 相当于法兰受内压) 和在 ps 作用时 ( 相当于法 兰受外压)ห้องสมุดไป่ตู้, M r 对法兰的作用方向相反 。 a) pt 作用时的情况
收稿日期 :2002202226
) ,男 , 浙江绍兴人 。1964 年毕业于 作者简介 : 桑如苞 (1945 —
浮头法兰的设计通常应用 SW6 软件进行计 算 。老版 SW6 软件在浮头法兰设计中存在经常
1〕 发生死循环的问题〔 ,使设计难于进行 。 ( ) 新版 98 版 SW6 软件进行了改造 , 可免于死
油化工设备技术 ,2002 ,23 ( 4 ) ・ 4・ 静设备 石 Petro2Chemical Equipment Technology
浮头法兰的合理设计
桑如苞
( 中国石化工程建设公司 ,北京 100101)
摘 要 : 浮头式换热器的浮头法兰是一种特殊法兰 ,不能采取一般法兰的 “分工况独立计算法兰厚度 ,尔 后取其大值” 的方法进行设计 。同时 ,浮头法兰设计中涉及一重要参数 L r , 能否适当地确定 L r , 是浮头法兰 设计成败的关键 。文中介绍了该种法兰的合理设计原理及方法 ,并附以实例 。实例表明 ,用这种方法设计的 浮头法兰厚度仅约为用 SW6 ( 经校正 ,使之全面满足强度要求) 软件计算厚度的 1/ 2 ,体现出合理设计的价值 。 关键词 : 浮头式换热器 ; 浮头法兰 ; 设计原理 ; 设计方法 中图分类号 :TE969 文献标识码 :B 文章编号 :100628805 (2002) 0420004206
3〕 现行 SW6〔 软件在浮头法兰的设计上存在不安全 的隐患 ,并且由于固定封头埋入法兰的深度 ,可导 致浮头法兰设计结果极不合理 , 甚至不能得到设 计结果 。
浮头法兰的合理设计与法兰所受力矩的大小 密切相关 ,其中 L r 起着重要的作用 , 对法兰操作 力矩 ( 无论 ps 或 pt 工况) 具有很大的影响 。 3 浮头法兰的合理设计原理 欲使浮头法兰厚度得到较经济合理的设计结 果 ,其关键是控制合适的 L r ( 封头中面与法兰的 连接点至法兰环形心的垂直距离) ,其对法兰操作 力矩有至关重要的影响 。以下先就 L r 对法兰操 作力矩的影响进行分析 ,尔后讨论最佳 L r 的确定 ( L r 对法兰预紧力矩不发生影响) 。