先计算S3/S2和轴向排孔削弱系数v1(其中排孔节距S3系指圆筒外表面的展开尺寸);查-8找出S3/S2和v1的交点,过此交点水平左移,在图的左方纵坐标上得到v2值;取v1和v2中的较小值替代代入=pDi/(2<>t-p)校核厚度。在计算中我们发现v2的计算难点便是S3的计算。根据上述S3的定义由旋转体知识可知S3即为所示AB段椭园弧长,因此可应用定积分原理对其进行计算。
坐标系AB段椭园弧长首先建立示坐标系,其椭圆方程为:x2a2+y2b2=1(1)设B点坐标(x0、y0)于是x20a2+y20a2=1(2)a-x0)2+y20=AB(3)a、b、AB可根据Di、S1、S2求得,代入(2)、(3),求出x0、y0由曲线弧长的定积分公式:S3=ax01+(y2)2dx(4)由(1)、(4)即可求出S3,再按照GB150-1998规定的步骤即可求得排孔削弱系数。
排孔削弱系数的近似计算对排孔削弱系数S3的精确计算比较繁琐,但AB弦却易求,下面我们应用不等式原理论述以AB代替AB在工程上的合理性。由校核公式=pDi/(2<>tv-p)知v取小值是安全的;由钢规定P80页对角向排孔削弱系数计算图知:在v1一定时,v2随S3/S2的减小而减小。故S3取小值安全而AB设计院承接的益阳地区氮肥厂50000t/a合成氨节能改扩建工程中的氨回收塔即为作者本人设计。由于工艺的需要,须在塔壁共开12个460的孔(以插入12个冷却水箱),塔内径为1600mm,设计压力为2.63MPa,设计温度40,设备材质为16MnR.断面开孔形式,轴向开孔形式同。
已知S2=1600mm;S1=800mm;d=460mm<>t=163MPaa、采用近似计算以AB代替AB,即有S3=AB=8002+4002=894S3/S2=894/1600=0.559查GB150-1998对角向排孔削弱系数计算图得v2=0.50v1=(S2-d)/S2=(1600-460)/1600=0.731取v1、v2小值,即v2=0.50代入下式=pDi/(2<>tv2-p)=2.63%1600/(2%163%0.50-2.63)=26mm考虑厚度负偏差及腐蚀裕量名=30mm考虑到壁厚较厚,下面作精确计算。
b、采用精确计算由知a=OA=8002+8002=1131,b=800其椭圆方程为:x2/11312+y2/8002=1设B点坐标为(x0,y0)则:X20/11312+y20/8002=1(1131-xo)2+yo2=AB解二元方程得:x0=566,y0=693GB150-1998P80页图得v2=0.525,取v1、v2小值代入=pDi/(2<>tv2-p)=2.63%1600/(2%0.525-2.63)(25mm取名=28mm(其厚度负偏差为0.9mm)该设备其筒体壁厚名义厚度为28mm,已于1997年投产运行,至今运行状况良好。
结论对于多孔开孔补强中对角向排孔削弱系数的计算,一般情况下先采用近似方法以AB代替AB测算,若)16mm则即可采用近似计算,如果压力较高,算出的值>16mm,对设备的重量,加工以及造价影响较大时,要采用精确计算,以求得最经济可靠的设计壁厚。