在催化劑制備罐設計的過程中,使用的橢圓封頭的開孔的接管結構會對其結構受力產(chǎn)生不會程度的影響,遇到較大的管道載荷,經(jīng)過管道載荷和內(nèi)壓共同的作用下,橢圓封頭開孔接管結構不連續(xù)引起的彎曲應力具有一次應力和二次應力的性質(zhì)。
在對其應力大小進行分析的過程中,我們目前可采用有限元分析方法,對橢圓封頭開孔接管結構局部的實際力學行為進行分析研究,以彈性應力分析和塑性失效準則、彈塑性失效準則為基礎,對局部應力強度進行了安全評定。根據(jù)三維橢圓封頭軸向開孔接管的結構特點和載荷特性,計算采用三維力學模型。網(wǎng)格劃分采用20節(jié)點六面體單元,并對接管與封頭過渡區(qū)域網(wǎng)格加密,共109196個節(jié)點,24865個單元。
利用這種分析方法能夠?qū)ζ湓谕廨d荷和內(nèi)壓共同作用以及內(nèi)壓作用下進行了分別計算,從而計算出橢圓封頭開孔接管局部不連續(xù)處的應力分布狀態(tài)。在應力處沿封頭壁厚方向選取路徑進行線性化處理,并將兩種工況作用下的應力分類結果進行比較。
經(jīng)過對比可知,在管道外載荷和內(nèi)壓共同作用下,橢圓封頭開孔接管結構局部不連續(xù)引起的彎曲應力具有一次應力和二次應力的性質(zhì),并且隨著管道外載荷的增大,一次應力成分占的比例越大。
經(jīng)過以上對橢圓封頭局部應力的分析我們可以看出來,該方法能夠有效的對結構受力狀態(tài)進行分析,避免了應力分類的盲目,以塑性失效準則、彈塑性失效準則為基礎的分析設計,是與工程力學緊密結合的產(chǎn)物,它不僅解決了壓力容器常規(guī)設計中無法解決的問題,也是容器設計觀念與方法上的一個飛躍。
橢圓封頭作為一種常用的壓力容器,它的構造是相對簡單的,但是在進行設計的過程中,還是需要對各項參數(shù)進行的把握,從而提高橢圓封頭的使用壽命以及性能。 在橢圓封頭中, 它的主要參數(shù)有以下幾種:
1)設計壓力:是指在相應設計溫度下用以確定容器殼壁計算壁厚及其元件尺寸壓力。壓力容器的設計壓力不得低于工作壓力,裝有安全泄放裝置的壓力容器,其設計壓力不得低于安全閥的開啟壓力或片的壓力。
2)工作壓力:是指容器頂部在正常工作過程中可能產(chǎn)生的表壓力。
3)工作壓力:是指容器在滿足工藝要求的條件下,所產(chǎn)生的表壓力。
4)試驗壓力:是指容器在壓力試驗時,容器頂部的壓力。
5)設計溫度:是指容器在正常工作情況下,設定的元件的金屬溫度,標志在銘牌上的設計溫度應是殼體設計溫度的值或值。
6)試驗溫度:是指壓力容器在壓力試驗時,殼體的金屬溫度。
7)計算厚度:是指壓力容器各部分元件按公式計算出的厚度。
封頭部的曲率 設計上的封頭板厚 筒體的板厚為20mm時的封頭設計板厚;
半球形(HH) R=D×0.5 筒體板的板厚的 1/2 10mm;
2:1 楕圓形(EH) R=D×0.9(近似値) 和筒體板的板厚相同 20mm;
10% 碟 型 封頭(DHB) R=D 筒體板的板厚×1.54 31mm;
平 蓋(平板) R= 大 筒體板的板厚的8倍 160mm。