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开孔补强设计
开孔补强设计
HefeiUniversity
《化工机械与设施》过程查核之三
——典型化工设施部件机械设计
题目:
4MPa反响釜开孔补强部件设计
系别:
化学资料与工程系
班级:
09化工(4)
姓名:
梅源
学号:
03
队别:
Team36
教师:
胡科研
日期:
2011-12-11
目录
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
1序言及观点
........................................
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开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强的适应范围和方法..........................
知足开孔条件时,可采纳的三种补强方法..............
开孔补强的目的....................................
补强构造(补强元件种类)............................
增强管补强......................................
整体锻件补强....................................
增强圈的补强....................................
壳体开孔的相关规定................................
同意不补强时开的最大孔直径......................
壳体上同意开的最大孔直径dmax.....................
等面积补强计算方法................................
各国压力容器规范主要采纳的准则(补强准则的种类)..
等面积补强的原则................................
等面积补强计算方法..............................
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开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
2工艺设计
..........................................
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开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
设计要求..........................................
连续釜式反响器工艺设计............................
单段连续釜式反响器..............................
反响器直径和高度的计算..........................
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开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
3机械设计..........................................
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开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
手孔的开孔补强计算................................
计算能否需要补强................................
计算开孔失掉的面积A.............................
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开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
计算有效补强面积A0..............................
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进料口的开孔补强计算..............................
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计算能否需要补强................................
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4
补强构造图........................................
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5
总结..............................................
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6
参照文件..........................................
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开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
序言及观点
在平时的压力容器设计工作中,常常会碰到压力容器开孔补强问题。压力容
器开孔此后,不单整体强度遇到削弱,并且还因开孔惹起的应力集中造成开孔边
缘局部的高应力,加上接收上有时还有其余的外载荷所产生的应力及热应力,而
容器械料、以及开孔构造在制造和焊接过程中又不行防止地会形成缺点和剩余应
力,开孔和接收周边就成为压力容器的单薄部位,于是开孔周边就常常成为压力
容器的损坏源一一主假如疲惫损坏和脆性裂口。所以,依据GBl50-1998Ⅸ钢制压
力容器》的规定,在压力容器设计过程中一定充分考虑开孔的补强问题。
开孔补强的适应范围和方法
当其内径Di≤1500mm时,开孔最大直径d≤1/2Di,且d≤520mm;当其内径D≥1500mm时,开孔最大直径d≤l/3Di,且d≤1000mm;
凸形封头或球壳的开孔最大直径d≤1/2Di;
锥壳(或锥形封头)的开孔最大直径d≤1/3Di,Di为开孔中心处的锥壳内直径;
在椭圆形或碟形封头过渡部分开孔时,其孔的中心线宜垂直于封头表面。
知足开孔条件时,可采纳的三种补强方法
补强圈补强
补强圈补强构造简单,制造方便,有必定的补强成效。但和其余补强构造对比,补强区
较为分别,补强成效不好,补强后的应力集中系数比较大。因为补强圈并未和壳体、接收形
成整体,所以其抗疲惫性很差,一般常用于静压、常温下的中低压容器。关于缺口敏感性较
高的低合金高强度钢制容器,采纳此种补强构造时尤需谨慎,高温、高压或承受变载荷的容
器,则不宜采纳此种补强形式。基于补强圈搭接构造会惹起较大的局部应力,且高强度钢的
淬硬性强,易产生焊接裂纹,故在高出GBl50—1998对其合用条件范围时,宜采纳整锻件补
强或整体加厚壳体补强。
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
整锻件补强(包含用全焊透焊缝连结的厚壁管补强)
采纳整锻件补强,全部补强地区集中在应力集中区,能有效地降低应力集中系数,故补
强成效好。因为补强件和壳体、
接收之间的焊接采纳对接焊缝,焊接质量可保证,
并使焊缝
及热影响区走开最大应力点的地点,故抗疲惫性能好。常用于
oS≥500MPa的容器开孔及在
低温、高温或受交变载荷的大直径容器开孔。弊端是锻件供给困难,制造繁琐,成本较高,
只在重要的设施中使用。采纳厚壁管补强,接收的加厚部分处于最大的应为地区内,
比补强
圈更能有效地降低应力集中系数。
这类形式构造简单,制造与查验都很方便,
但一定保证全
焊透焊接。关于低合金高强度钢,
因为它比一般低碳钢有较高的缺口敏感性,
所以一般都采
用厚壁管补强型式。
(3)整体加厚壳体补强
整体加厚壳体补强构造是以增添整个简体或封头的壁厚来降低开孔周边的应力,其开孔
补强计算可按等面积补强法进行计算。依据理论和实验剖析,开孔后的应力集中现象有显然
的局部性。当简体上开设排孔或封头上开孔许多时,一般采纳整体加厚壳体补强。
开孔补强的目的
降低开孔接收处的应力峰值
tt
因为容器的强度条件max,所以应力峰值降低,设计时降低,n降
pcDi
2
t
低.
pc
补强构造(补强元件种类)
增强管补强
构造:以下列图1即在开孔处焊接一段加厚的接收
特色:,构造简单
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
合用范围:低合金钢,高压设施
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
整体锻件补强
构造:以下列图2
特色:
长处:对焊,易探伤
抗疲惫性能好
弊端:成本高,加工难
合用范围:高压重要设施
增强圈的补强
①构造:以下列图3
②特色:
长处:简单,易加工,使用经验丰富
弊端:抗疲惫性能差,热应力大,K大
s540MPa
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
.③合用范围:
38
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
壳体开孔的相关规定
同意不补强时开的最大孔直径
Pc≤
②开孔中心距A>=两孔直径和的2倍.
A
2(1
2)
③接收外径d0≤89mm
开孔补强设计
开孔补强设计
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④接收最小壁厚min知足表内要求.
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
壳体上同意开的最大孔直径dmax
Di
1500时,dmax
Di且
520mm
2
Di
1500时,dmax
Di且
1000mm
(1)圆筒
3
dmax
Di
(2)
2
凸形封头与球壳的
dmax
Di
(3)
3
(Di为开孔中心处的锥壳内径)
锥壳或锥形封头的
注:椭圆,碟形过分段部分开孔时
,孔中心线垂直于封头表面.
等面积补强计算方法
各国压力容器规范主要采纳的准则(补强准则
的种类)
因为补强的目的是降低开孔接收处的应力值,对这个应力值限制在什么范围内,就出现
了各样补强准则.
等面积补强准则
极限剖析法
平定性理论
其余方法:实验屈吃法、实验应力法等
等面积补强的原则
在补强区(在周边开孔处周边处)所加补强资料的截面积A0应与开孔而失掉的截面积A
=A
其含义:在于补强壳壁的均匀强度,用开孔等面积的外加金属来补强被削弱的壳壁强
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
度.
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
等面积补强计算方法
判断能否要补强计算
知足不另行补强的最大开孔直径的条件者,不补强
计算开孔失掉的面积A.
3)确立补强区的有效范围
B2d
有效宽度B取大值Bd2n2nt
h1
ntd
h
dnt
外伸长度
2
内伸长度
有效高度h取小值
,.
(4)计算有效补强面积
A0
A0A1A2
A3A4
A1——壳体承受内压或外压所需设计厚度以外的的剩余金属面积
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
A1
(
B
d)(
e
)
2(
nt
c)(
e
)(1
fr)
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
A2——接收承受内压或外压所需的设计厚度
d以外的剩余金属面积
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
A2
2h1(
nt
d
c)fr
2h2(
nt
cc2
)fr
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
此中e(d)计算设计厚度
c厚度附带量cc1c2
fr强度削弱系数
A3——补强区焊缝面积
A3
(1
底
高)2
2
A4——补强区内另加的补强面积(增强圈面积)
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
(5)判断
当A0
A1
A2
A3
A时,不用补强。
当A0
A1
A2
A3
A时,需补强。
(6)补强圈面积A4的计算
ì当[
]补
[
]壳,A4
A(A1A2
A3)
í当[
]补
[
]壳,A4
AA0
?当[
]补
A4
[]补(A
A1)
[]壳,
[]壳
7)补强圈的设计
补强圈的外径D有效宽度B
如B308则可知:补强圈D0300
í厚度'
A4
'
(Dd)
,采纳补强圈不适合,该用其余方法补强。
工艺设计
设计要求
4MP
夹套:
设计温度
体内:<200?C
夹套:250?C
介质
体内:聚乙烯
夹套内:蒸汽
搅拌形式
桨式
操作容器
3
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
采纳资料16MnR
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
连续釜式反响器工艺设计
单段连续釜式反响器
VRFA,0xA
V
rA
(1)
此中F,—每秒钟所办理的物料摩尔数,
kmol/s。
A0
关于一级反响:(-γA)=kCA=kCA,O(1—xA)
FA,0xA
V0CA,0CA
VR
KCA2
则有效反响体积:
kCA,01xA
3
此中V0—每秒所办理的物料体积,m/s
kC2
kC2
1
x
A
2
关于二级反响:(-γA)=
A
A,0
,代入式(1)中
V0xA
V0CA,0CA
则有效反响体积为:
VR=
kCA,01
xA
2
kCA2
此中xA—转变率,其余符号同前。
反响器直径和高度的计算
在已知搅拌器的操作容积后,第一要选择罐体适合的长径比(H/Di),以确立罐体直径
和高度。选择罐体长径比主要考虑以下双方面要素:
1、长径比对搅拌功率的影响:在转速不变的状况下,PD5(此中D—搅拌器直径,P
—搅拌功率),P随釜体直径的增大,而增添好多,减小长径比只好无谓地消耗一些搅拌功
率。所以一般状况下,长经比应选择大一些。
2、长径比对传热的影响:当容积一准时,H/Di越高,越有益于传热。长径比确实定通
-1
表2-1罐体长径比经验表
种类罐体物料种类H/Di
开孔补强设计
开孔补强设计
开孔补强设计
一般搅拌罐液—固或液—液相物料1~
开孔补强设计
开孔补强设计
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