大型矩形容器的设计

刘佩铭

（中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院，吉林吉林 132002）

大型矩形容器的设计

刘佩铭

（中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院，吉林吉林 132002）

介绍了较大型矩形容器F型和G型，结合实例针对F和G型矩形容器进行设计计算，并比较了两类容器的特点。

矩形容器；加固件；强度校核；刚度校核

化工装置中容器常见的形状为圆筒形，但也经常因盛装介质、空间位置、改造等原因会遇到较大型矩形容器的设计，对较大矩型容器的设计计算现标准为 NB/T47003.1—2009《钢制焊接常压容器》，装置中常见较大型矩形容器的设计主要有F和G两种类型，F型是采用内部增设拉杆加固结构，G型是带双向水平联杆垂直加固型并且在内部垂直加固柱之间设置一排或两排不等距的联杆。这两种类型的主要区别为内部加固件，加固件结构不同计算得出不同的壁厚，现以具体实例针对壁板和加固件的计算比较两种结构的设计不同之处。

1 设计参数

循环水槽规格 10 000×6 000×3 000，容积为 180m3，设计压力为大气压，设计温度为50℃，材料选用 Q235B，许用应力[σ]t为137MPa，腐蚀裕量3mm，钢板负偏差0.8mm，介质密度为1.0×106kg/mm3，上述设计参数完全符合 NB/T47003.1—2009《钢制焊接常压容器》中F、G型较大型矩形容器的设计条件。

2 壁板强度计算

2.1 F型壁板计算

F型矩形容器壁板强度计算的力学模型为四边简支，容器壁板仅承受液体静压力，按照设计参数水槽内部设有两层等距圆钢拉杆作为加固件，两层等距圆钢将壁板分为三段。

各层拉杆加撑后壁板厚度及拉杆直径见下表；

1层 2层 3层hi（mm） 1 000 2 000 3 000δi（mm） 6.03 8.52 10.44δi+C（mm） 9.83 12.32 14.24δi，n（圆整后）mm 12 14 16

2.2 G型壁板计算

G型矩形容器壁板强度计算的力学模型为四边简支，有内部联杆和垂直加固件，容器壁板仅承受液体静压力，此设备按设置二层联杆计算壁板厚度。

2.2.1 壁板厚度计算

按设置二层联杆进行设计，二层联杆也将筒壁高度上分成三段，联杆之间的水平距离L设为 1 000mm，各段壁板的计算厚度公式按：

上式中的αi通过 B/A 查得，A取L值 1 000，B取为各段高 度H，高度分别是1350mm、2250mm、3000mm。按NB/T47003.1中图8-7查表分别得出αi

各段壁板厚度计算结果见下表；

第一段第二段第三段B/A（mm） 1.35 2.25 3.0αi（mm） 0.034 0.052 0.058δi（mm） 4.47 7.14 8.71δi+C（mm） 8.27 10.94 12.51δin（圆整后）mm 10 12 14

3 内部加固计算

3.1 F型矩形容器内部加固计算

F型矩形容器内部设有圆钢拉杆作为加固件，拉杆的水平间距a近似等于垂直间距h，水平间距和垂直间距均为等距，取a=h=1000mm，拉杆直径计算为：

通过上式计算经圆整后2层拉杆尺寸分别为20mm 和22mm。

3.2 G型矩形容器内部加固计算

G型矩形容器的加固是由水平联杆和垂直加固件两部分组成的。此设备3m高，选择中间加二层不等距联杆设计，及高度分为三段，第一段H1=0.45H=0.45×3000=1350 mm，第二段H2=0.3H=0.3×3 000=900mm，第三段H3=0.25H= 0.25×3 000=750mm，垂直加固柱的水平间距 L 选择 1 000mm。3.2.1 垂直加固柱

垂直加固柱需要进行截面系数核算，设计所采用的截面系数应不小于计算所需的截面系数。

垂直加固柱所需的截面系数Zp按下式：

根据所需的截面系数 4.18cm3，加固柱通常型钢，查机械手册75×75×5角钢的截面系数为7.32cm3，本设备选择75×75×5角钢做为加固柱。

3.2.2 水平扁钢二层联杆强度计算

强度计算需校核由联杆自身引起的拉应力σtw、弯曲应力σnw和液体静压力作用于第一层联杆引起的拉应力σtp，扁钢取厚度8mm，宽度为75mm。

4 结论

从上述壁板和内部加固件计算得出，F型矩形容器壁板重10.6t，内部加固件重 250kg；G 型矩形容器壁板重 8.8t，内部加固件重990kg。当选择较厚的壁板时，内部的加固件较轻，反之，当选用较薄的壁板时，内部加固件较重，设计中应综合材料采购、焊接等经济性进行选择矩形容器类型。

[1] NB/T47003.1-2009，钢制焊接常压容器[S].

Design of Large Rectangular Container

Liu Pei-ming

This paper introduces the large rectangular container type F and G type，and combined with examples for F and G rectangular containers design calculations，and compare the two characteristics.

rectangular container；fasteners；strength check；stiffness check

TE953

A

1003-6490（2017）06-0101-02

2017-04-25

刘佩铭（1982—），男，吉林吉林人，工程师，主要研究方向为化工机械。