蜂窝夹套计算
夹套与蜂窝夹套的特点
夹套与蜂窝夹套的特点整体夹套常用的整体夹套形式有圆筒型和U型两种。
圆筒型夹套仅在圆筒部分有夹套，传热面积较小，适用于换热量要求不大的场合。
U型夹套是圆筒部分和下封头都包有夹套，传热面积大。
整体夹套特点载热介质流过夹套时，其流动横截面积为夹套与筒体的环形面积，流道面积大、流速底、传热性能差。
根据压力容器要求进行计算整体夹套，内胆需要根据设计要求进行内压和外压计算，以计算厚的压力作为加工设备的设计厚度。
假设夹套内设计压力为0.33MPa，内胆设计压力为-0.1Mpa。
在计算内胆厚度时的设计压力为0.33MPa+0.1MP=0.43MPa的设计压力进行计算，内胆计算相对来说比较厚度。
总结特点：1、流道面积大、流速底、传热性能差。
2、相对成本较高。
3、加工要求高。
蜂窝夹套是以整体夹套为基础，采取折边或短管等加强措施，提高筒体的刚度和夹套的承压能力，减少流道面积，从而减薄筒体厚度，强化传热效果。
蜂窝夹套传热特点：在相同流量状态下流通截面面积较小，流体在腔内流速显著增加（比一般的整体夹套高3~10倍），并且流体在与蜂窝点多次相碰撞后形成局部小涡流，此时大量的蜂窝在夹套内起着干扰流体流动的作用，流体在流经蜂窝点时就要呗扰流，不断改变流体流动方向和流动速度，形成紊流，破坏或减薄了原来的层流层，使冷热交换加速，从而大大增加了其传热效果。
根据压力容器要求进行计算蜂窝夹套，只需要计算内胆的设计压力。
假设夹套内设计压力为0.33MPa，内胆设计压力为-0.1Mpa。
在计算内胆厚度时的设计压力为-0.1Mpa的设计压力进行计算，内胆相对来说只考虑筒体的负压即可。
为什么不考虑蜂窝夹套压力呢，因为蜂窝夹套在计算时只需要计算四个蜂窝点直接的容积，蜂窝点之间不能满足容规要求的最小容积，所以可以将夹套压力忽略不计。
蜂窝夹套传热特点：1、流道面积小、流速高、传热性能好2、相对成本低3、加工要求高150《容规》的适用范围（第一章总则第2条）同时具备三个条件1、最高工作压力（PW）大于等于0.1MPa（不含液体静压力）2、内直径（非园形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m，且容积（v）大于等于0.025m³3、盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。
冶金化工设备第四部分搅拌反应器Microsoft PowerPoint 演示文稿
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表4-1
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4.1.1 立式机械搅拌反应器 4.1.1.1立式机械搅拌反应器的槽(罐)体 4.1.1.1.1罐体的结构 罐体的 作用：装被搅拌的物料 形状：常用的为立式圆筒形 其结构如图4-5所示。
图4-5
• 它主要由顶盖、圆筒、罐底和一些部件（如连接底座、进出料液 管、检测部件和换热部件等）组成 • （1）顶盖 • 常压和加压下采用 • 平盖 • 椭圆形盖 • （2）罐底 • 三种形式： 平底 只适用于常压 • 椭圆形底 • 锥形底
• 容器内构件，便于清洗，不占用有效容积。 • 夹套的概念：所谓夹套就是在容器的外侧，用焊接或法兰连接的 方式装设各种形状的钢结构，使其与容器外壁形成密闭的空间。 在此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容器内的物料。 • 夹套的主要结构形式有： • 整体夹套、型钢夹套、半圆夹套和蜂窝夹套等。其适 用的温度和压力范围见表4-2
• 4）蜂窝夹套 • 它是以整体夹套为基础，采取折边或短管等加强措施制成的。 • 它可以提高筒体的刚度和夹套的承压能力，减少流道面积，从 而减薄筒体厚度，强化传热效果。 • 结构型式： • 折边式和拉撑式 • 折边式蜂窝夹套： • 夹套向内折边与筒体贴合好再进行焊接的结构。如图 • 4-22所示。 • 拉撑式蜂窝夹套： • 用冲压的小锥体 • 或钢管做拉撑体 • 做成的蜂窝夹套。 • 图4-23为短管支撑式 • 蜂窝夹套，蜂窝在筒体上 • 呈正方形或三角形布置。
图4-4 图4-3 图4-3
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②在搅拌轴上可装设一层、两层或更多层搅拌器。 ③在罐体上可根据需要装设换热部件和搅拌附件等。 （2）按罐体结构及材料可分为 碳钢、不锈钢、碳钢衬橡胶、碳钢衬搪瓷、碳钢 衬塑料、碳钢衬环氧玻璃钢、碳钢衬铸石、碳钢衬瓷砖（块）、 碳钢衬不透性石墨、碳钢衬不锈钢及碳钢衬钛等十一类 （3）按操作压力可分为 常压与加压两类 （4）按搅拌器型式可分为 浆式搅拌罐（反应器）、涡轮式搅拌罐、推进 式搅拌罐、锚式搅拌罐、框式搅拌罐、挂链式 搅拌罐等 结构组成 机械搅拌反应器主要由 搅拌装置、轴封和搅拌装置 三部分组成，其构成形式如 下：
蜂窝夹套计算 夹套0.45
设计单位
上海瑞派机械有限公司 简图
Hale Waihona Puke 0.05 MPa 95 ℃ S31603 5.0 mm 0.5 mm 5.0 mm 5.0 mm 137.0 Mpa 134.9 MPa 0.063 MPa 0.45 MPa 152 ℃ 06Cr19Ni10 2.30 mm 0.00 mm 137.0 MPa 134.9 MPa 0.560 MPa HG/T20569-2013
D2 90° S2 S1 D1
[σ ]1 [σ ]1t
[σ ]2 [σ ]2t
do 20.0 满足 80 mm
r1 20.0 do/to m
tp
L 700
D1 1300
L(夹套总长)
D2 1340 mm 0.25 1.0
r1
d0
δ t=tp360/π D1 δ =30*min(1,4(L/D1)1/2[(S1-C)/D1]1/4) f5=π [1+1.3(1.8+2.3do/to)/ln(to/do)]/2 f6=π {1+1.3[1.3+m/2+(1+1.3m)do/to]/ln(to/do)}/2 内筒许用外应力 [P1] [σ ]1t(S1-C)2f5{1-[P1D1/2[σ ]1t(S1-C)]2}/tptT [P1]≥PT1 夹套许用内应力 [P2] [σ ]2t(S2-C')2f6/tptT 0.56 [P2]≥PT2 21.36 δ t≤δ 满足
结论:内筒壁厚满足外压要求;蜂窝夹套壁厚和蜂窝锥体壁厚满足内压要求. 封 头 蜂 窝 夹 套 校 核 计 算 封头蜂窝夹套结构的tp、tT与筒体的tp、tT相同，不再计算。
7 ° °
蜂窝夹套计算
蜂窝夹套 设计条件 设计压力 P1 设计温度 t1 筒 材料名称 体 名义厚度 S1 腐蚀裕度 C=C1+C2 最小厚度 Smin 封 头 许用应力 试验压力 PT1 设计压力 P2 蜂 设计温度 t2 窝 材料名称 夹 名义厚度 S2 套 腐蚀裕度 C'=C1'+C2' 许用应力 试验压力 PT2 计算标准 tp [σ ]2 [σ ]2
合格
夹套许用内应力 [P2] [σ ]2t(S2-C')2f6/tptT η 锥体理论壁厚 S2R 锥体计算壁厚 S2' η =1-π (do/to)2/4
1.19 [P2]≥PT2合格 0.93Fra bibliotekMpa
蜂 窝 锥 体 壁 厚 计 算 S2R=P2tptTη /[0.7π (do-S2)*min([σ ]1,[σ ]2) S2'=S2R+C' 0.39 S2'≤S2 0.34 mm 合格
r
1
δ =30*min(1,4(L/D1)
1/2
[(S1-C)/D1]
1/4
)
30.00
δ t≤δ
d0
满足
f5=π [1+1.3(1.8+2.3do/to)/ln(to/do)]/2 f6=π {1+1.3[1.3+m/2+(1+1.3m)do/to]/ln(to/do)}/2 内筒许用外应力 [P1] [σ ]1t(S1-C)2f5{1-[P1D1/2[σ ]1t(S1-C)]2}/tptT [P1]≥PT1
结论:内筒壁厚满足外压要求;蜂窝夹套壁厚和蜂窝锥体壁厚满足内压要求. 封 头 蜂 窝 夹 套 校 核 计 算 封头蜂窝夹套结构的tp、tT与筒体的tp、tT相同，不再计算。 正方形和三角形排列
蜂窝芯计算公式
蜂窝芯计算公式
蜂窝芯计算公式是用来计算蜂窝结构中单元数量的公式。
蜂窝结构类似于蜂巢，由许多六边形的单元组成。
蜂窝芯计算公式可以帮助我们计算出蜂窝结构中有多少个单元，从而帮助我们更好地理解和设计蜂窝结构的应用。
具体地，蜂窝芯计算公式如下：
N = 1 + 3S(S-1)
其中，N表示蜂窝结构中单元的数量，S表示蜂窝结构的边长。
例如，一个边长为3的蜂窝结构中单元的数量为19，可以通过代入公式中的值得出：
N = 1 + 3×3(3-1) = 19
蜂窝芯计算公式的推导过程相对较为复杂，不过可以通过几何推理和代数运算得到。
该公式在蜂窝结构的应用中具有重要的意义，例如在材料科学、建筑学等领域的设计中都有广泛的应用。
- 1 -。
反应釜设计分解
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桨叶与轴的固定方法
焊接法：制造方便，强度不大， 拆卸困难，用于直径小容器。 螺钉连接法：轴是圆形时，易 产生滑动，拆卸方便，适用于 功率小的场合。 螺钉连接法：轴是方的，克服 浆叶与之滑动。 键固定法：克服以上缺点，广 泛采用。
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(2)推进式搅拌器
特点：
a.轴向流搅拌器
螺旋形蛇管
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同心圆蛇管式
31
三、 搅拌器
搅拌器的作用：加强介质的混合或分散，提供适宜的流 动状态，加快反应速度，达到搅拌过程。
1、搅拌器的类型和流型
常用的有：桨式、涡轮式、推进式、锚式、框式、螺带 式、螺杆式等。 有三种基本流型：
轴向流 径向流 混合流
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搅拌器的三种基本流型
径向流式流体从轴向 进入叶轮，从径向流 出。常用于低粘度乳 浊液、悬浊液、固-液的搅拌。
强时间搅度用的拌、有密器稳机封转定载，速性热在等计体搅选算，拌择按冷轴。前却穿述介过
方质封搅法通头拌进常处器行用要通。冷有常却密用水封可或装拆盐置连水即接。轴固 传封定热。在面搅积拌要轴满上足。工艺所需
传电热机量、的减要速求器。重量不大时
可利用机架支精承选p在pt 封头上
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反应釜
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1、釜体的尺寸
(1) 长径比（H1/D1)的确定
确定长径比时应考虑：
①③长反径应比过对程搅对拌长功径率 比的影要响求：用 N于∝发d酵j5，过长程径的比发越酵大罐，，即为D使1 或通 d入j 越的小空，气所与需发搅酵拌液功充率分也接越触小，。
②需长有径足比够对的传液热深的，影因响此：要长求径长比 大径，比可大以。使传热表面到釜中心 的距离较小，釜内温度梯度小， 有利于传热。
蜂窝夹套上耳式支座的应力分析与优化
力值 却最 大 。 ４ ２ 筋板下 底边 长度 ｚ对 蜂窝夹 套变形 的影 响 ， ， 耳座实 际承受 载荷 可按下式 近似 计算 ：
４ ３ 垫板 厚 度 ６ 、 板 厚度 艿 对 蜂 窝夹 套 变形 ． ，筋
的 影 响
同样 以焊缝 边缘 问距 为 １０ ｍ， 座尺 寸 除 ０ｒ 耳 ａ
— —
５ １ 改变 耳 座 各 参 数 的 尺 寸 ， 耳座 的应 力 影 ． 对 响较大 ， 而对 蜂 窝夹套 变形 的影 响却很小 。 然 ５ ２ 适 当增 加 焊 缝 边 缘 问 距 可 有 效 降 低 对 蜂 ．
窝 夹 套 变 形 的 影 响 ， 般 以 １ ０／ ／ 右 较 为 一 ／１ 左 ５ １ ７
焊接形 成 密 闭空 间 。有 限元模 型如 图 ３所示 。
有 限 元 模 型 建 立 后 ， 据 该 结 构 在 工 程 实 际 根
中 的应 用 情况 为其 指定 位移 边 界和 载荷 。局 部模
型 在 法 向位 于 圆 周 方 向 的 面 上 对 称 约 束 ， 法 向 在
位 于轴 向的两 端 面上 一 端施 加 轴 向 约束 ， 一端 另
施 加 轴 向 端 面 拉 应 力 （ 括 将 自重 转 化 为 面 载 包
荷 与 内压 引 起 轴 向平 衡 面 载 荷 的叠 加 ， 值 为 该 ２ ． ６ ａ ， 耳 座底 板 的底 面施 加 全 方 位 约束 。 ４ ９ ＭＰ ） 在
图 ４ 蜂 窝 夹套 的 变 形 图
这 样 的约束 方式 与 该局 部模 型 在容 器 中 的实 际 约
垫板 两种 标准 型耳 座计 算蜂 窝夹 套 的应力 水平 和
变形 ， 析结果 列 于表 １中。 分
蜂窝夹套绘制方法
蜂窝夹套绘制方法说实话蜂窝夹套绘制方法这事，我一开始也是瞎摸索。
我最早就是拿着纸和笔，想着先把它的大致形状画出来。
我就琢磨着，蜂窝夹套不是像一堆六边形蜂窝组合在一起嘛，那我就从一个六边形开始画呗。
我先画了个很正的六边形，然后我就想当然地在旁边挨着再画一个，可结果画着画着就发现，这形状歪歪扭扭的，根本不是那种紧密排列的蜂窝样子。
这我才意识到，画单个六边形不难，但是要让它们完美地组合起来可不容易。
我试过测量角度，就像咱们初中几何里学的那样，每个六边形内角是120度。
我觉得我掌握这个角度就能画好。
可是实际操作起来，因为我画的时候手会不自觉地抖动，或者比划的距离有偏差，最后画出来的蜂窝夹套还是不整齐。
后来我想了个点子，我找了个六边形的小物件，像那种六边形的小积木块。
我把它放在纸上，用铅笔沿着边描，这样第一个六边形就画得特别标准。
但是新的问题又出现了，按照这个方法画后面的六边形的时候，很难找准它们之间的连接点，画着画着又乱了。
再后来我就学聪明了点。
我先画好一条横线，把这条横线作为一排六边形底部的那条边。
然后我通过计算每个六边形的边长，在横线上隔相等的距离做标记。
就好像我们在种树，每个树坑之间要有相同的间距一样。
有了这些标记点，我先画好一排六边形，然后再根据前面的规律慢慢往上画下一排。
这个方法相比之前靠谱多了，但也有个缺点，就是特别费时间，而且只要有一个标记点算错了或者画歪了，那整个蜂窝夹套就全乱套了。
我还有一次尝试用那种方格纸，想借助方格来控制六边形的大小和间距。
但是方格纸的格子有时候会干扰我的视线，而且方格也不是正好符合六边形边长的，所以效果也不是很理想。
到现在我觉得最靠谱的方法，还是在掌握好六边形角度和边长计算的基础上，用轻点的铅笔画，这样就算有偏差还能修改。
其实绘制蜂窝夹套没有特别完美的方法，都得经过反复练习。
我不确定有没有什么超级简单的法子，反正我还在摸索中呢。
短管直径对短管蜂窝夹套传热性能的影响
模型编号 短管规格2"""" 内径!"" 外径&""
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流场模型 选 择 78OE 软 件 进 行 干 燥 机 短 管 蜂 窝 夹 套 的
能源短缺是当前国际社会普遍关注的问题之 一我国实施节约与开发并举把节约放在首位的
能源发展战略 干燥设备在化工制药食品及冶 金等领域应用广泛 其夹套工作时需要消耗大量
收 稿 日 期 '"')7!!7'+ 作 者 简 介 沈 航 宇 !11+7 男 江 苏 靖 江 人 在 读 硕 士 研 究 生 研 究 方 向 为 流 体 机 械 的 结 构 优 化
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石油化工设备 <#AK,I"#:LIMN #O2L<:#$A
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文章编号 !"""#$%%&'"'$(")""*+"#
短管直径对短管蜂窝夹套传热京工业大学 机械与动力工程学院 江苏 南京 '!!+!%
浅析矩形蜂窝短管夹套容器的设计计算
2 . 3 受磷槽主要技术条件 受磷槽主要设计条件和计算参数如表1、表 2 所
刀、〇
表 1 受磷槽主要技术条件
名称 盛装介质 设计压力P 设计温度 主要材质 外形尺寸 容器内 黄鱗/ 水 常压 90°C
Q 235 - B
夹套 蒸 汽 / 热水
O .IM P a
100°C
Q 235- B
116Technology
工程技术
浅木脈 i 蜂窝短管夹套容器的设m i#
谢 刚
中 国 化 学 工 程 第 七 建 设 有 限 公 司 四 川 成 都 610100
摘要矩形容器在石袖化工、 电气及机械行业中应用广泛， 釆取不同的结构形式， 计算模型及结果会有较大 羞异。本文以西昌某黄磷生产装置中e 建成的受磷槽为例， 简要分析了矩形蜂窝短管夹套容器的受 力情况， 并提出了此类结构壁板厚度的计算方I 关键词矩形容器夹套蜂窝短管
图 4 计算程序
NB/T 47003.1 - 2 0 0 9 中关于矩形容器的计算方法也
只考虑由弯曲应力引起的失效。 当矩形容器带夹套时，夹套覆盖范围内的容器内 壁板不仅承受着由容器内压引起的拉应力或压应力， 还承受着由夹套内压力引起的压应力。此时容器可能 强度满足要求、 应力低于材料的屈服强度， 但壳体可能 因为不能保持原有形状而产生失稳现象。为保证容器 内壁有足够的刚度，内壁板厚度往往较厚才能满足要 求。当釆用蜂窝短管结构时， 可以将夹套壁板和容器内 壁板等效于拉撑结构计算模型，蜂窝夹套支撑区可简 化为周边固支的平板，并按平板上下表面的最大弯曲 应力作为壁厚设计计算依据，按照拉撑结构计算公式 算出夹套壁板和容器内壁板厚度。 受 磷 槽 受 力 模 型 根 据 NB/T 47003.1-2009中 C 型(垂直加固)进行计算， 本文仅分析壁板的计算方法， 顶板及底板的计算可直接按相关方法计算。 2 . 2 计算 步 骤 先 以 容 器 内 的 压 力 P 1 按 NB/T 47003.1-2009 中“ 矩形容器的计算方法” 对容器内壁板进行强度或刚 度 进 行 计 算 ，再 以 夹 套 压 力 P2 按 GB150.3- 2 0 1 1 中 “ 拉撑结构计算方法” 计算容器内壁板和夹套壁板的厚 度 。对于容器内壁板厚度取两次计算厚度中的较大值, 计算程序如图4 所示。
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S2
S1 D1
90°
D2
Байду номын сангаас
tp
结构尺寸 tp/tT t0=(tptT)1/2 δ t=tp360/π D1
D1 1400
50.0 1.0
15.0 满足 50 mm
8.0 do/to m
1500
1432 mm 0.30 1.0 4 °
δ =30*min(1,4(L/D1)
1/2
[(S1-C)/D1]
1/4
)
30.00
δ t≤δ
满足 5.79 5.79
L(夹套总长)
D2 °
r
1
f5=π [1+1.3(1.8+2.3do/to)/ln(to/do)]/2 f6=π {1+1.3[1.3+m/2+(1+1.3m)do/to]/ln(to/do)}/2 内筒许用外应力 [P1] [σ ]1t(S1-C)2f5{1-[P1D1/2[σ ]1t(S1-C)]2}/tptT [P1]≥PT1
过程设备设计计算
蜂窝夹套 设计条件 设计压力 P1 设计温度 t1 筒 材料名称 体 名义厚度 S1 腐蚀裕度 C=C1+C2 最小厚度 Smin 封 头 许用应力 试验压力 PT1 设计压力 P2 蜂 设计温度 t2 窝 材料名称 夹 名义厚度 S2 套 腐蚀裕度 C'=C1'+C2' 许用应力 试验压力 PT2 计算标准 tp [σ ]2 [σ ]2
结论:内筒壁厚满足外压要求;蜂窝夹套壁厚和蜂窝锥体壁厚满足内压要求. 封 头 蜂 窝 夹 套 校 核 计 算 封头蜂窝夹套结构的tp、tT与筒体的tp、tT相同，不再计算。 正方形和三角形排列
d0
4.96 Mpa 合格
夹套许用内应力 [P2] [σ ]2t(S2-C')2f6/tptT η 锥体理论壁厚 S2R 锥体计算壁厚 S2' η =1-π (do/to)2/4
1.19 [P2]≥PT2
合格 0.93
Mpa
蜂 窝 锥 体 壁 厚 计 算 S2R=P2tptTη /[0.7π (do-S2)*min([σ ]1,[σ ]2) S2'=S2R+C' 0.39 S2'≤S2 0.34 mm 合格
t
设计单位 简图 0.40 MPa 150 ℃ 00Cr17Ni14Mo2 6.0 mm 1.1 mm 筒体 封头 [σ ]1 [σ ]1t 4.0 mm 4.0 mm 118.0 Mpa 117.0 MPa 0.50 MPa 0.50 MPa 150 ℃ 0Cr18Ni9 2.00 mm 0.05 mm 137.0 MPa 135.0 MPa 0.63 MPa HG/T20569-94 《机械搅拌设备》 筒 体 和 蜂 窝 夹 套 校 核 计 算 tT r1 do L 50.0