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為什么臥式容器最好用雙鞍座?

時間:2025-5-4 閱讀:253
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臥式容器按受壓情況分為內(nèi)壓臥式容器和外壓臥式容器。臥式容器用支座支承。當容器尺寸較小時,支承處因支承而附加到容器上的載荷相對較小,可以忽略不計;但是當容器直徑較大時,由于設備自重以及風載、地震載荷所引起的外加載荷和容器操作壓力相比不能忽略,其載荷必須計入。

因此臥式容器設計都是根據(jù)操作壓力(內(nèi)壓或外壓) ,按照一般壓力容器設計的要求決定壁厚( 一般由周向應力控制強度,周向穩(wěn)定性控制剛度) ,然后計及各附加載荷并校核器壁在附加載荷下的周向、軸向的強度和穩(wěn)定性,使該容器在各種操作條件下,既能保證周向強度及剛度,又能保證軸向強度和剛度。

臥式容器目前適用的設計規(guī)范是NP/T 47042-2014《臥式容器》。該標準適用于設計壓力不大于35 MPa ,在均布載荷作用下,由兩個位置對稱的鞍式支座支承的臥式容器。

臥式容器設計還包括臥式支座設計。臥式容器的支座主要有鞍式支座[5 - 1( a)] 、圈式支座[5- 1( b) ]和腿式支座(或支承式支座) [ 5- 1( c)] 三種。目前適用的支座設計規(guī)范為NB/T 47065-2018《容器支座》。

各類臥式容器,包括儲槽、換熱器等,通常采用鞍式支座。鞍座的結(jié)構(gòu)與尺寸,除特殊情況需另外設計外, 一般可根據(jù)設備的公稱直徑選用標準形式支座。因為對于臥式容器,除了考慮操作壓力引起的薄膜應力外,還要考慮容器重量在殼體上引起的彎曲應力,所以即使選用標準鞍座后,還要對容器進行強度和穩(wěn)定性的校核。

置于雙鞍座上的臥式容器其受力情況和雙支點的梁相似,多支點的梁在梁內(nèi)的彎曲應力較小,但是要求各支點嚴格保持在同一水平面上,這對于各類大型臥式容器則很難達到。由于地基的不均勻沉降, 多支座容器在支座處的支座反力不能均勻分配,故一般臥式容器最好采用雙支座。

采用雙支座時,支座位置的選擇一方面要考慮利用封頭的加強效應,另一方面又要考慮不使殼體中因荷重引起的彎曲應力過大,所以按下述原則確定支座的位置。

① 由材料力學可知,對于雙支座上受均布載荷的簡支梁,若梁的全長為L,則當外伸端長度A = 0.207L 時,雙支座跨距中間的最大彎矩和支座截面處的彎矩絕對值相等,為此雙支座跨距中間的截面和支座處截面上盡可能保持等強度,考慮到在支座截面處尚有除彎矩以外的其他載荷,故對于臥式容器通常取A0.2L A 為封頭切線至支座中心線的距離,L 為兩封頭切線間的距離) ,否則由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應力過大。

② 由于封頭的抗彎剛度大于筒體的抗彎剛度,故封頭對于筒體的抗彎有局部的加強作用。若支座鄰近封頭, 則可充分利用封頭對支座處筒體截面的加強作用。因此,在滿足A0.2 L 下應盡量使A0.5Ri ( Ri為筒體的內(nèi)半徑) 。

鞍座包角的大小對鞍座處筒體上的應力有直接影響, 一般采用120°、135°、150°三種。

為了防止熱膨脹以及由于筒體及物料重量使筒體彎曲等原因?qū)εP式容器引起附加應力,雙支座中只允許將一個支座固定,另一個為可移動的?;顒又ё幕A(chǔ)螺栓孔應開成長圓孔,長軸沿筒體的軸線方向;為使活動支座靈活地移動,有時可采用滾動支座。

對于雙鞍座上臥式容器的應力進行精確的理論分析十分復雜,目前國內(nèi)外有關(guān)容器設計規(guī)范大多采用Zick 1951 年在實驗研究的基礎(chǔ)上提出的近似分析和計算方法。

圈式支座一般適用于大直徑的薄壁容器和真空操作的薄壁容器。除常溫常壓下操作的容器外,至少應有一個圈座是滑動支承結(jié)構(gòu)。

支腿的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,但其支反力給殼體造成很大的局部應力,因而只用于較輕的小型設備。


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