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试验研究
带隔板大直径常压容器的结构分析与实验研究
浙汇大学朱维波刘K鸣林兴华
摘要:带附板大直係常床容器通常用于盛装两种物料,当一-侧装满物料、另·侧全空情况ド,隔板
变形比较人,如果筒体壁厚和隔板厚度较薄时,可能影响该类容器的正常T作。木文通过?个典刑
的实例,用有限元分析与现场实验相结合的方法进行结构分析与实验研究
关键词:隔板;人直径常压容器;实验研究;有限元分析
中图分类号:TY051文献标识竹:A文草编与:1001-4837(2003)02-(000-03
Structure Analysis and Experiment Study of atmospheric-pressure
Large-diameter Vessel with Compartment Plates
Zhejiang University ZELU Wei-bo LIU Fei-ming LN Xing-hua
Abstract: In general, a low-pressure large-diameter vessel with compartment plates was filled with two dif
ferent kinds of liquid material. But in the condition that one side of the vessel was filled with liquid material
and the other side of it was completely empty, and the thickness of the cylinder and the compartment plates
was thin, one compartment plate s deformation was very large, which will result in the natural use of the ves-
sel. In order to know about the deformation of it, a representative example was studied by spot experiments and
structure analysis that was conducted by finite element analysis. The result was suggested to do something to
make the structure rigid. And the FE A result of the suggested strengthen project was obviously effective
Key words: compartment plates; large-diameter atmospheric-pressure vessel; experiment study; finite ele-
ment analvsis
1前
通常的结构分析某于小变形和小应变分析假定
带S形隔板的人直径常压容器(见图1)?般州上。但出于带隔板大直径常压容器谷积人,受压后
米盛放两种不同的液态化原料或产品。比较采用应变可能不大,但总位移较大,结构分析付要考虑由
炳个谷器盛装炳种不同的物料,可节省容器材料、减于人位移而引起的作用在容器的载荷方向与人小的
少地面积,叨显节约投资费用。因此该类容器逐改变,即人变形效应。容器内隔板与筒体及中间
渐广泛应用于化T.、石油、制药等领域。该类容器在定管的人角度焊接相连,受压变形后相连的角度发
常压下使用,当隔板两側都装有物料时·股不用考生:了变化。正因为这些无法用理论公式确定的因
虑其强度及刚度问题,使比较安全;但在隔板-側素,按常压设计的该类容器在-侧装满物料、-侧未
装满了物料、另一?側全空时,隔板-側受外压容易失装情況下,采川有限元分析让算与现场实验相结合
稳变形,一定条件下影响整个容器的安全に作,即出的方法,对该类结构进行结构分析与实验研究分
现带隔板人径常压容器需考虑其强度和刚度的情必要。
CPVT
带隔板大直径常压容器的结构分析与实验研究
Vol20.No22003
显的变形
(4)当单侧进水高度超过5mN,发现受背压侧
隔板的弯出半径被拉人,受内压侧隔板弯曲半径被
缩小,対筒壁来讲,受背斥侧一端的筒壁有明显的外
棱角出现,受内压侧·端的筒壁有明显的内棱角出
现。具体的变形见示意图3(虚线为变形后的位置
箭头表示压力作用);
(5)经现场水压试验观察,按常规设计的筒体和
图1带S形板的大直径容器
隔板的壁厚偏溥,水压试验时变形铰大。
20m
图2带S形隔板的大直径容器的几何尺」
2带S形隔板大直径常容器实例及实验结
Mommmm
果
图3实测的容器变形示意图
2.1分析实例
3有限元分
木文分析实例一一带S形隔板大直径平底罐。
3.1材料性能参数的确定
它川来盛放两种不同的药品原料,出S形隔板分隔
整个罐采用的材料为304L。出于现场水压试
格放,以免?相互.接触污染。按常压容器设计的必底
冷中水排空后附板基本恢复原形,所以对其斓性不
罐,主要儿何尺寸如表1。具体结构见图1,图2。
考虑。因此分析只要材料的炳个参数即可:材料的
罐的材料均为304L,内盛的物料密度为1220kg/mT。弾性模量E=2.0×105MPa,材料的泊桑比=0.3
表1平底罐主要儿何人寸(mm)
3.2有限元讪算模型
根据有限元分析选取模型的原则,选取筒体、中
筒体部分
筒体内直径D1=5000筒体高度I=
6000简体厚1=6
心固定管利和炳侧隔板的纽合体即可。考虑到筒体
管和隔板的壁厚?对其他的儿何人寸非常小,而且
隔板分=9,板上都与球冠封头相州,下部变形位移相对比较人,应考虑该容器的人变形效应。
与底板相焊。
颅及这因素,选用 ANSYS软件提供的薄壳单元
中心周定管规格250×10,上部与封 SHEL63,应用该单元的大变形效果项,用儿何非线
中心固定管头相烨,下部与底板相烨两側从上到
下与两块隔板焊接固定
性分析方法。
因选取的模型比较大,采用通过控制単元尺寸
2.2实例的现场水压试验结粜
的人.划分网格,再检查所划分的网格形状合格否,
容器制造完毕,作现场单侧水压试验。情况如然后确定计算模型的方法比较有效。最后得到的计
算模型共划分15000个 SHELL63薄壳单元,不同部
(1)当单侧进水尚度在3m时,没发现隔板有叨分的壁厚出该单元的 Real Constants参数控制。
显的变形
3.3载荷及边界条件
(2)当单侧进水高度在.3.5m时,发现隔板有可
根据容器一侧装满物料、另一侧空置时变形最
儿的变形
大情况,模拟此情况来确定载荷。对受斥侧来说,只
(3)当单侧进水高度在.4.5m时,发现隔板有明体的我荷有以下二:项组成:当?边的物料抽空时需