夹套容器强度计算方法比较

刘松琴 赵新爱 王国清

压力容器

夹套容器强度计算方法比较

刘松琴*赵新爱 王国清

（石家庄工大化工设备有限公司)

对夹套容器设计中的几种强度计算作了详细对比。结果表明，利用蜂窝锥体、蜂窝短管和半管夹套结构，可以大大减小筒体壁厚。对比结果为实际生产提供了设计依据。

夹套容器 螺旋导流板 蜂窝夹套 强度计算 压力容器

0 前言

夹套容器是将作为一个完整压力室的夹套连接在容器筒体、封头外部形成的多腔压力容器，在石油、化工、天然气等行业中被广泛应用。它由容器和夹套两部分组成：容器一般由筒体、封头等组成；对于不同形式的夹套，由不同的受压元件构成。使用夹套容器的目的是加热或冷却容器及其内部介质。夹套容器也可作为密封绝热室使用。

对于夹套容器，当容器设计压力较低，而夹套设计压力较高时，容器筒体承受较高的外压。这时，其外压校核按GB150《钢制压力容器》外压圆筒的计算方法校核，其所需的壁厚较大。外压容器的破坏主要是失稳，而设备的抗失稳能力又主要取决于壳体的几何尺寸，即直径、长度和壁厚，其中长度和直径起着决定性作用。因此，通过提高材料的强度来提高设备的抗失稳能力是不合理的，而通过改变夹套结构来达到器壁减厚的目的，是比较经济的。本文针对计算过程中几种方法，对夹套容器设计中的几种强度计算作了详细对比。

1 设计条件

容器筒体直径D1=1500mm，材质0Cr18N i9，普通夹套D2=1 600mm，材质Q 345R，容器筒体设计压力-0.1MPa，夹套设计压力2.5MPa，腐蚀裕量筒体为0、夹套为1mm。容器筒体内设计温度150℃，夹套内设计温度226℃。

2 强度计算方法比较

2.1普通夹套型

普通夹套型压力容器按GB150《钢制压力容器》外压圆筒来计算，所用计算软件为SW 6-1998，计算结果 （过程略）为：筒体壁厚S1=43mm，夹套壁厚S2=18mm。

2.2螺旋导流板型

在夹套内设置螺旋导流板，不但能为夹套内的流体导流，更好地加热或冷却容器内的物料，而且容器筒体因外压计算长度减小而使计算壁厚减小。

筒体按GB150《钢制压力容器》外压圆筒来计算，所用计算软件为SW 6-1998，计算结果 （过程略）为：筒体壁厚S1=36mm，夹套壁厚S2=18mm。

2.3蜂窝锥体型

2.3.1蜂窝夹套的结构

蜂窝夹套的结构如图1所示。

2.3.2蜂窝夹套结构容器的计算

计算参数：

图1 蜂窝夹套结构

本设备夹套取腐蚀裕量等C2=1mm，由

取夹套壁厚S2=10mm。校核过程略。

2.4蜂窝短管型

2.4.1蜂窝短管结构

蜂窝短管结构如图2所示。

图2 蜂窝短管结构

2.4.2蜂窝夹套结构容器的计算

计算参数：

2.5.2半管夹套的结构

半管夹套的结构如图3所示。

图3 半管夹套结构

2.5.3半管夹套结构容器的计算

计算参数：

校核过程略。

几种夹套形式强度计算方法的结果比较如表1所示。

表1 几种强度计算方法结果比较

3 结论

从表1可看出，利用蜂窝锥体、蜂窝短管和半管夹套结构，可以大大减小筒体壁厚。但笔者认为，实际操作中，存在焊接、冲深边缘区域等诸多加工因素的影响，需加以综合考虑，再确定合适的壁厚。

[1]HG/T 20569—1994.机械搅拌设备[S].

[2]GB 150—1998.钢制压力容器[S].

[3]杜海英，尹侠，雍兆铭.蜂窝夹套薄膜蒸发器的失效隐患及其防护[J].化工机械，2009（1）：50-53.

TQ 05

2010-10-15）

* 刘松琴，女，1976年生，工程师。石家庄市，050031。