外压容器的设计计算

外压容器的设计计算

哈尔滨市化工学校 徐　毅 李喜华

在外压容器设计时,筒体的壁厚计算按文献

〔1〕和〔3〕应采用图算法。图算法要先假设筒体

的壁厚,通过查图表后计算使P≤〔P〕且较接

近,则所设壁厚可用;否则应重新假设,直至满足

为止。为简化设计计算,本文将外压容器的解析法

与图算法结合,使外压容器的壁厚的假设一次完

成。

1　壁厚的计算

按文献〔2〕外压容器壁厚的计算公式

S≥D0(

m pL

2.6ED0

)0.4+C(1)

式中S———外压容器筒体的壁厚,mm;D0———外压容器的外径,mm;L———外压容器的计算长度, mm;C———壁厚附加量,　mm;m———稳定系数,　m=3;P———设计压力,　MPa;E———材料在设计温度时的弹性模量,　MPa;

设壁厚为S,计算步骤如下:

1.计算壁厚S0=S-C,算出所要设计筒体的L/D0和D0/S0值;

2.按文献〔2〕在图6-10(文献〔2〕)的左侧纵坐标上找到L/D0值,由此点引水平线向右与相应D0/S0线相交。若L/D0>50,则按L/D0=50查图,由交点沿铅垂方向向下求得横坐标系数A(即ε);

3.根据筒体材料选用相应的材料温度线。文献〔2〕中的图6-12、6-13、6-14,在图的下方横坐标找到由2求得的系数A,若A在材料温度线的右方,则由此点沿铅垂上移,与材料温度线相交,再将此点沿水平方向向右求得纵坐标系数B;

4.按系数B用式〔P〕=BS0/D0〔2〕求得许用外压〔P〕;

5.比较设计外压P与许用外压〔P〕,若P≤〔P〕,则所假设的壁厚可用。

6.根据钢板规格,最后确定所用钢板厚度。2　计算实例

设计氨合成塔的内筒,已知筒体外径D0= 410mm,计算长度L=4m,材料为oCr18Ni19Ti,弹性模量E=1.58×105MPa,壁温为480℃,壁厚附加量C=0.8m m,所受外压P=0.5MPa,试确定其壁厚。

由(1)式得:　S≥D0(m pL

2.6ED0

)0.4+C=410 (

3×0.5×4×103

2.6×1.58×105×410

)0.4+0.8=7.6mm

假设壁厚S=7.6mm,计算S0=S-C=7.6-0.8 =6.8mm,L/D0=4/0.41=9.75D0/S0=410/6.8 =60.28

按文献〔2〕在图6-10查得A=0.00032

按文献〔2〕在图6-14查得B=34MPa

　按文献〔2〕式〔P〕=BS0/D0=34×6.8/410 =0.57MPa

比较P<〔P〕,即0.5MPa<0.57MPa,即假设壁厚可用。

按文献〔4〕,最后确定所用钢板厚度为8mm。3　结语

筒体的壁厚计算是外压容器设计中重要的内容,但按文献〔1〕和〔3〕进行设计计算时,一般至少要试算3～5次,若运用本文的方法可使筒体的壁厚计算一次成功。

参考文献

1　钢制石油化工压力容器设计规定,全国压力容器标准化技术委员会,　1993

2　余国琼.化工容器的设备.化学工业出版社,　1980 3　全国压力容器标准化技术委员会.G B150-89钢制压力容器.学苑出版社,　1989

4　《化工设备设计手册》.上海人民出版社,　1993

(编辑　毛丽青)

・

7

1

・

《机械工程师》　1997.

2