卧式容器计算

卧式容器计算1.卧式容器的强度计算1.1支座反力按下式计算：F=堕2式中：F一每个支座的反力，N；m—容器质量（包括容器自身质量、充满水或充满介质的质量、所有附件质量及隔热层等质量），Kg；g一重力加速度，取g=9.81m/s21.2圆筒轴向应力1.2.1圆筒轴向弯矩计算圆筒轴向最大弯矩位于圆筒中间截面或鞍座平面上。圆筒中间横截面上的轴向弯矩，按下式计算:1+2（纺*）4A

— 圆筒中间横截面上的轴向弯矩，按下式计算:1+4h・ L3L式中：M1—圆筒中间处的轴向弯矩，N•mm；F—每个支座的反力，N；L—封头切线间的距离，mm；R一圆筒的平均半径，R=R+5/2h一封头曲面深度，mm；A—鞍座底板中心线全封头切线的距离，mm鞍座平面上的轴向弯矩，按下式计算:M=—鞍座平面上的轴向弯矩，按下式计算:M=—FA2R2—h2

ai

2AL44h1+—衬3L式中：M2—支座处圆筒的轴向弯矩，N•mm；F一每个支座的反力，N；A—鞍座底板中心线全封头切线的距离，mm；L—封头切线间的距离，mm；R—圆筒的平均半径，R=R+8/2a ainh—封头曲面深度，mm；1.2.2圆筒轴向应力计算1.2.2.1圆筒中间横截面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力，按下面两式计算:1） 最高点处：b]=P^8a-314R8e ae式中：b1—圆筒中间处横截面内最高点的轴向应力，MPa；p—计算压力，MPa；R一圆筒的平均半径，R=R+8/2a ain8—圆筒有效厚度，mm；A—鞍座底板中心线全封头切线的距离，mm；M—圆筒中间处的轴向弯矩，N-mm；2） 最低点处：b2=pR+3]M28由上面可得：e ae1.2.2.2鞍座平面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力，按下面两式计算：1）当圆筒在鞍座平面上或靠近鞍座处有加强圈或被封头加强（即A<RJ2）时，轴向应力七位于横截面最高点处；当圆筒未被加强时，七位于靠近水平中心线处：b=PcR-M2328 3.14%R28式中：b3一支座处圆筒横截面内最高点出的轴向应力，MPa；p—计算压力，MPa；R一圆筒的平均半径，R=R+8/2a ain8—圆筒有效厚度，mm；M2—支座处圆筒的轴向弯矩，N•mm；%—系数，由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-1查得:K=1）在横截面最低点处的轴向应力C:4"4=Pga+314KR&由上面可得:e 1ae1.2.3圆筒轴向应力的校核对于操作状态下应满足下条件：1）计算得到七〜气，取出最大拉应力（最大正值）:式中：8—焊缝接头系数，此处取。=b］一设计温度下壳体材料的许用应力，MPa；2）计算得到七〜b4，取出最大压应力（最小负值）:minb,b,b,b}|<bl1 2 3 4’ac式中：Uc—设计温度下壳体材料的轴向许用压缩应力，取lb］、B中较小者，MPa；对于操作状态下应满足下条件:1）充满水未加压时计算得到七〜b4，取出最大压应力（最小负值）:|min*b,b,b,b［〈b］式中：L］a-常温下容器壳体材料的轴向许用压缩应力，取0.9R^气o2）、B0中较小者，MPa；2）加压状态下计算得到七〜气，取出最大拉应力（最大正值）:mair,b,b,b}<0.98R（R ）T1T2T3T4 elP0.2式中：8—焊缝接头系数，此处取8=Rt气」一圆筒材料在试验温度下的屈服强度或0.2%规定非比例延伸强度，MPa；1.3切向剪应力

1.3.1圆筒切向剪应力计算在圆筒支座处横截面上的剪应力，按下面两式计算。1） 圆筒未被封头加强（即A>R/2）时：圆筒在鞍座平面上由加强圈I如图7-7b）］,其最大剪应力T位于截面的水平中心线处A、B点见图7-4a）］；在鞍座平面上无加强圈或靠近鞍座处有加强圈见图7-7c）］，其最大剪应力T位于靠近鞍座边角处C、D点见图7-4b）］。KFT=—3—RKFT=—3—R5aeL+4h3i式中：T一圆筒切向剪应力，MPa；K3—系数，由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-2查得:K=F—每个支座的反力，N；R一圆筒的平均半径，R=R+5/25—圆筒有效厚度，mm；L—封头切线间的距离，mm；A—鞍座底板中心线全封头切线的距离，mm；h一封头曲面深度，mm；2） 圆筒被封头加强（即A<R./2）时，其最大剪应力T位于圆筒上靠近鞍座边角处C、D点见图7-4b）］。1.3.2封头切向剪应力计算圆筒被封头加强（即A<Ra/2）时，封头的最大剪应力t巧按下式计算:T=K4Fh R5he式中：th一封头切向剪应力，MPa；K4—系数，由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-2查得:K4=F—每个支座的反力，N；R—圆筒的平均半径，R=R+6/2，mm；5h—封头有效厚度，mm；1.3.3切向剪应力的校核圆筒的切向剪应力不应超过设计温度下材料许用应力的0.8倍，即匚＜0.8卜］。封头的切向剪应力，应满足下式的要求：th-1.25卜］-。上式中：U—设计温度下壳体材料的许用应力，MPa；气一由内压在封头中引起的应力（封头受外压，可不计算。「。椭圆形封头按下式计算：。h=k料he上式中：K一椭圆形封头形状系数，K」2+［巳］6L"2*力p—计算压力，MPa；D—筒体内直径，mm；6h—封头有效厚度，mm；h—封头曲面深度，mm；1.4圆筒圆周应力1.4.1无加强圈圆筒1.4.1.1无垫板或垫板不起加强作用时，其周向应力见图7-7a）］，按下式计算:kKF1）在横截面的最低点处：。5=一e2式中：。5一支座处圆筒横截面最低点的周向应力，MPa；k—系数。当容器不焊在支座上时，取k=1；当容器焊在支座上时，取

K5—系数，由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-3查得:K5=F一每个支座的反力，N；&一圆筒的有效厚度，mm；，mm；已一圆筒的有效宽度，取气=b+1.56JR书"，mm；2)在鞍座边角处：F 3KF当L/R>8当L/R>8时:当L/R<8时:45b 252e2 e__F_12KFR

b6=—4Sb—L&2一e2 e式中：气一无加强圈时鞍座边缘处的圆筒周向应力，MPa；F一每个支座的反力，N；5—圆筒的有效厚度，mm；b2—圆筒的有效宽度，取b2=b+L56Jrb,mm；K6—系数，由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-3查得:K=R—圆筒的平均半径，R=R+5/2，mm；L一封头切线间距离，mm；1.4.1.2垫板起加强作用时，其周向应力见图7-7a)］，按下面两式计算。kKF1)在横截面的最低点处：b5=—(5+&力ere2式中：七一支座处圆筒横截面最低点的周向应力，MPa；k—系数。当容器不焊在支座上时，取k=1；当容器焊在支座上时，取K=0.1；K5—系数，由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-3查得:K=F一每个支座的反力，N；5—圆筒的有效厚度，mm；8—鞍座垫板有效厚度，mm；b2—圆筒的有效宽度，取b2=b+L56JR8 ,mm；2）在鞍座边角上：F_ 3KF4(8+8)b—2(82+82)ere2 e re当L/R<8时：b-F-12KFR当a时：6 4(8+8)b L(82+8a2)ere2 e re式中：b6一无加强圈时鞍座边缘处的圆筒周向应力，MPa；F一每个支座的反力，N；8—圆筒的有效厚度，mm；8—鞍座垫板有效厚度，mm；b2—圆筒的有效宽度，取b2=b+L56Jrb,mm；K6—系数，由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-3查得:K=R—圆筒的平均半径，R=R+8/2，mm；L一封头切线间距离，mm；3）鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力见图7-7a）］，按下面两式计算:当L/R>8时：b'=-*-桨TOC\o"1-5"\h\z6 48b 282e2 eF 12KFR当l/r<8时：b6=-48b一e2 e式中：b6一无加强圈时鞍垫板边缘处的圆筒周向应力，MPa；F一每个支座的反力，N；8—圆筒的有效厚度，mm；\o"CurrentDocument"b2—圆筒的有效宽度，取b2=b+L56Jr8 ,mm；K6—系数，由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-3查得:气=R—圆筒的平均半径，R=R+6/2,mm；a ainL—封头切线间距离，mm；1.4.2有加强圈的圆筒1.4.2.1当加强圈位于鞍座平面见图7-7b）、图7-8〕，在鞍座边角处的圆筒的周向应力按下式计算：©=-—8一+ _专——一7AI式中：©7—加强圈与圆筒组合截面上圆筒内表面或外表面的最大周向应力，MPa；K8—系数。由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-3查得:K=F一每个支座的反力，N；A0一一个支座的所有加强圈与圆筒起加强作用有效段的组合截面积之和，mm2；C4—系数。由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-3查得:。广K7—系数。由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-3查得:K7=R—圆筒的平均半径，R=R+6/2，mm；a aine一对内加强圈，为加强圈与圆筒组合截面形心距圆筒外表面之距离，mm；对外加强圈，为加强圈与圆筒组合截面形心距圆筒内表面之距离，mm；系数C、C、K、K值由表7-4查取。4 5 7 81.4.2.2当加强圈靠近鞍座平面时见图7-7c）、图7-9〕，在横截面最低点的周向应力©:5kKF1）对无垫板或垫板不起加强作用的，按式©5=--^计算。e2式中：©5一支座处圆筒横截面最低点的周向应力，MPa；k—系数。当容器不焊在支座上时，取k=1；当容器焊在支座上时，取k=0.1；K5—系数，由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-3查得:K5=F一每个支座的反力，N；&一圆筒的有效厚度，mm；b一圆筒的有效宽度，取b2=b+L56JR8,mm；2)对垫板起加强作用的，按式b=rJF计算。5 (o+o)b式中：^5一支座处圆筒横截面最低点的周向应力，MPa；k—系数。当容器不焊在支座上时，取k=1；当容器焊在支座上时，取k=0.1；K5—系数，由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-3查得:K=F一每个支座的反力，N；0—圆筒的有效厚度，mm；0—鞍座垫板有效厚度，mm；b2—圆筒的有效宽度，取b2=b+L56JR8 ,mm；1.4.3周向应力校核周向应力应满足下列条件：b|<b]b|<1.25b]6b'|<1.25b]b|<1.25b]7b1<1.25b]2.鞍座设计2.1腹板水平分力及强度校核支座腹板的水平分力F按下式计算：Fs=%F式中：%9一系数，由JB/T4731-2005钢制卧式容器表7-3查得:K=F一每个支座的反力，N；鞍座腹板有效截面内的水平方向平均拉应力按下面两式计算。F当无垫板或垫板不起加强作用时：。9=Hbs0式中：%一鞍座腹板水品方向上的平均拉应力，MPa；F当垫板起加强作用是：b= ?s9Hb+bo式中：b9一鞍座腹板水品方向上的平均拉应力，MPa；F一支座腹板的水平分力，N；sH一计算高度，取鞍座垫板地面全底板地面距离和R/3两者中的较小值，mm；b0一鞍座腹板厚度，mm；b一鞍座垫板有效宽度，取b=b，mm；5一鞍座垫板有效厚度，mm；应力应按下式校核：b<2lb］，许用应力lb］按5.4选取。9 3sa Sa2.2鞍座压缩应力及强度校核2.2.1当地震载荷引起的水平地震力小于或等于鞍座底板与基础间静摩擦力(F^<mgl)时，在轴向弯矩及垂直载荷作用下，支座腹板与筋板组合截面内产生的压应力按下式计算：b=-F-FH一fhsaA 2Z A(L-2A)2.2.2当地震载荷引起的水平地震力大于底板与基础的静摩擦力(F^〉mgl)时，支座腹板与筋板组合截面内产生的压应力按下式计算：

__F_（F-Ff）H_FH°sa——l-—EZ'—A（^L-2A）式中：。一由水平地震力引起的支座腹板与筋板组合截面的压应力，MPa；F一每个支座的反力，N；Asa一腹板与筋板（小端）组合截面积，mm2；f一鞍座底板对钢基础垫板的动摩擦系数，f=0.15oH一圆筒最低表面至基础表面的距离，即鞍座高度，mm；Z一腹板与筋板（小端）组合截面的抗弯截面系数，mm3；「一考虑地震影响时，卧式容器产生的水平地震力，F^=amg，n；H一圆筒中心至基础表面的距离，mm；L一封头切线间距离，mm；A-鞍座底板中心线全封头切线的距离，mm；a1—水平地震影响系数，按表7-6选取；2.2.