关于夹套容器设计的探讨
浅谈夹套容器设计应注意的问题
２ 应 力 分 析
２ １ 需 考 虑 的局部 应力 ．
２ ℃ ， ｔ ｔ ２ ℃ 时 ， 夹 套 的 介 质 温 度 较 低 且 Ｏ 即 ｏ ０ ＞ ＞ 或
一
夹套 容 器 壳体 的 应 力 主 要 是 由两 种 载 荷 引起 的 ；
是 由压力 引起 的薄 膜 应 力 ， 是 由 于 夹套 和 内 筒温 二
１ 设 计 技 术 参 数 的 确 定
夹 套 的腐 蚀 裕 量根 据 夹 套 内 介 质 的腐 蚀 性 选 取 ， 内筒被 夹 套包 围部分 的腐 蚀 裕 量应 为夹 套 内介 质 与 内 简 介 质二 者腐 蚀 裕 量 之 和 ， 夹 套 部 分 的腐 蚀 裕 量 为 无 容器 内筒 内介质 的腐 蚀 裕 量 。
和 压 力 引 起 的 应 力 ， 论 是 环 向 应 力 还 是 轴 向 应 力 都 无
循 环次 数 ； ３ 温度 变化 的有 效 次数 ；４ 夹 套 与 内筒 的 （） （）
平 均 线 膨 胀 系 数 与 温 度 差 之 和 （。 ａ）ｘ ａ 一 ｚ ／ Ｔ＞ Ｏ ０ ６ｒ ｎ ． ８ ｎ ｒ
明显增 大 ， 轴 向应 力 尤 为 突 出 ， 为 局 部 高 应 力 区 。 而 成 在夹 肩 与夹 套 连 接 部 分 ， 向应 力 和 轴 向应 力 均 发 生 环 突变 ， 由拉 应 力 状 态 度 为 压 应 力 状 态 。对 常 用 夹 套 即 容 器 在 内筒 和 夹 套 的某 一 部 位 有 接 管 或 人 孔 连 接 （ 即 内筒 接 管穿 过 夹 套 ） ， 内筒 与夹 套 间 存 在 温 度 ， 时 且 此
计 算压 力 是在 相 应 设 计 温度 下 ， 以确 定 壳 体 各 用
部 位厚 度 的压 力 ， 中包 括 液柱 静压 力 。对 夹套 容 器 ， 其 应根 据工 作 压力 和 操作 状 况 的不 同 而取 值 。 当容器 内 筒压 力 高 于夹 套 内 压 力 ， 均 为 正 压 （ Ｐ ＞ Ｐ ＞ ０ 且 即 。 ） 时， 则无 论操 作 状 况 如何 ， 内筒及 夹 套分 别 以不 低 于各
半圆管夹套容器设计计算方法
Jiu Quan Pharmaceutical Factory Jiuquan , 735000
One new equipment - medium cycle stirred vessel was introduced in detail in t his article. At t he mean time , t he comparison of t his equip2 ment and traditional mechanical stirred equipment was carried out . Keywords : fined chemical industry , mechanical agitation , medium cycle agitation
( 2)
以上方法比 HG/ T2065《9 机械搅拌设备》中推荐
方法显得简化了不少 , 可操作性也较好 , 但对于半圆
管夹套的无缝钢管规格限制是其明显的不足之处 。
笔者认为通过应力分析 , 完全可以将半圆管夹套压
力 Pj 所引起的轴向弯曲应力用一个简单的公式求 出 。以下是参照 J IS B8279 - 199《3 压力容器的夹套》
司 , 是美国名副其实的管业大王 。该项目加工生产的 420mm 及以下的口径弯管可广泛应用于石油化工 、化工 、电力 、医药 等项目的建设中 ,具有广阔的市场前景 。目前 ,已有扬子巴斯 夫一体化项目工程 、上海石化合资工程 、广东茂名乙烯改造及 多家电力建设项目等目标市场 。
该合作项目将推动国内弯管技术水平的提高 , 全部投资 将可以投产 6 年之后回收 。
夹套容器内筒设计参数的选取 - 工 况 被夹套包围的内筒部分的设计
夹套容器内筒设计参数的选取
工况内筒工
作压力
夹套工
作压力
被夹套包围的内筒部分的设计参数选取
1 常压正压
按常压容器考虑壁厚；以夹套设计压力作为外压计算压力；以夹套水压试验压力作为外压校核的计算压力，计算结果应分别合格。
但通常是外压校核难以通过，此时，如因内筒是敞开结构等原因，不能采取内筒保压者，可采取设加强圈结构或增加内筒壁厚等措施，一般采用前者
2 正压正压
如不能保证在任何情况下两侧同时受压，以内筒设计压力作为计算压力，并确定壁厚；按夹套设计压力作为外压计算的计算压力；以夹套水压试验压力作为外压校核的计算压力，计算结果应分别合格。
但通常是外压校核难以通过，此时，可采取设加强圈结构或要求夹套试压时，内筒保压等措施。
如能保证任何情况下两侧同时受压，则以设计压差作为计算压力进行计算，并确定壁厚，当内筒压力比夹套压力大时，按内压计算；当内筒压力比夹套压力小时按外压计算；以夹套水压试验压力作为外压校核的计算压力。
计算结果应分别合格。
但通常是外压校核难以通过，此时，可采取设加强圈结构或要求夹套试压时内筒保压等措施
3 真空正压
以设计压差作为外压计算的计算压力，并确定壁厚；按夹套水压试验压力作为外压校核的计算压力，如不能通过，可采取设加强圈结构或夹套试压时内筒保压等措施
4 常压真空
按常压容器考虑壁厚；按设计压差作为外压计算的计算压力；按夹套水压试验压力作为外压校核的计算压力，如不能通过，可采取设加强圈结构或夹套试压时内筒保压等措施。
关于夹套容器设计的探讨
关于夹套容器设计的探讨摘要：夹套容器是将作为一个完整压力室的夹套连接在容器筒体、封头外部形成的多腔压力容器。
使用夹套的目的一般是加热或冷却容器及其内部介质，也可作为容器的密封绝热室。
它在石油、天然气、化工装置上得到广泛应用。
本文对夹套容器的设计进行了深入探讨。
关键词：夹套容器；设计要点；压力试验1夹套容器型式与结构1.1型式夹套容器按夹套容器的程度分为：全夹套容器即容器筒体与上下封头全部带有夹套；局部夹套容器即容器筒体上下封头局部带有夹套。
1.2结构夹套容器的结构较简单，由容器和夹套两大部分组成。
它的夹套安装在容器的外部，夹套与容器壁之间形成密封的压力空间，载热体(力口热介质)或载冷体(冷却介质)在此压力空间通过容器壁加热或冷却容器内的物质。
不同型式的夹套由不同的受压元件构成，一般包含夹套筒体、夹套与容器间的封闭件以及椭圆形或锥形夹套封头3个受压元件。
但通道式夹套则是由钢管构成，没有夹套筒体。
夹套封闭件有圆形、平环形、锥形及角钢形4种结构形式，通常推荐采用锥形和平环形封闭件，而这2种结构又有多种形式。
例如，锥型封闭件锥角a又可分为30°或45°，锥封闭件可作成与夹套简体有一圆弧过渡的整体制件，也可作成与夹套焊接。
显然，有圆弧过渡的锥形封闭件比无圆弧过渡的锥形封闭件适用范围广，前者可用于a≤60°的圆柱形夹套和u形夹套，而后者仅用于a≤30°的圆柱形夹套。
2结构设计要点夹套容器的最大检查孔不应超过50mm。
为防止容器进口处外壁受到夹套蒸气或其他介质的冲蚀，应在容器外壁正对夹套介质入口处设置防冲板，并将其焊接于容器外壁上。
由于容器和夹套间的空间距离一般约50mm，故不宜设置人口挡板。
当容器内为极度或高度危害介质时，对容器焊缝和连接夹套的焊缝应做100％射线检查，且应进行焊后热处理。
笔者设计的夹套容器常采用带圆弧过渡的锥形封闭件，锥角a一般取45°，当厚度δ=6～10mm时，过渡部分圆弧半径一般取30～40mm。
夹套容器的设计要点
３ 结语
（ １） ６Ｍ５０ － ３４０／３２０ － Ⅱ － ＢＸ 氢氮气压缩机组电动机噪声较大 且声音异常， 主机振动和噪声均较 大 ， 一 、二 级 连 杆 大 头 瓦 快 速 失 效 的根本原因是轴系的扭转振动。
（ ２） 在 轴 系 上 加 装 配 重 体 ， 使轴系运行时带着配重体一起转 动， 以适度增大轴系的转动惯量， 改变轴系的固有频率， 可有效消 减轴系的扭转振动， 从而大幅度 减小机组的振动和噪声， 提高连
缝应进行 １００％射线探伤检查， 且 容器与封闭件焊接后再进行热处 理； 对于容器有热处理要求的， 应该将容器与封闭件焊接完毕再 进行热处理。
ｅ、在夹套容器设计中， 常采 用带圆弧过渡的封口锥， 锥角一 般 取 ４５°， 过 渡 部 分 圆 弧 半 径 为 Ｒ３０～４０ ｍｍ （ 当 δ＝６～１０ ｍｍ） ； 对 于封口环结构则很少采用； 为了 减少夹套封闭件制造难度， 也可 以在容器筒体与夹套筒体间采用 法兰连接， 但相应制造成本也增 加了。
（ ２） 容器为真空 和夹套内都 为内压
容器设计压力按无夹套真空 容 器 选 取 Ｐ１＝０．１ＭＰａ （ 外 压 ） ， 夹 套设计压力按内压容器选取。在 正常操作情况下， 容器计算外压 力 为 ＰＣ１＝ Ｐ２ ＋０．１ （ 有 夹 套 包 容 ） 和 ＰＣ１＝ ０．１ＭＰａ （ 无夹套包容） ； 夹 套计算压力为 ＰＣ２ ＝ Ｐ２
夹套容器的设计
43夹套容器是一种通过间壁进行热量交换的设备，因它的传热系数较小，传热面又受容器的限制，所以适用于传热量不太大的场合。
夹套容器的结构较简单，夹套安装在容器的外部，夹套与容器壁之间形成密封的压力空间，冷介质或热介质在此压力空间内实现传热。
本文以1Mt/a乙烯及配套项目中的阻聚剂TBC进料罐为例，对夹套容器的设计进行讨论和总结。
1 设计条件阻聚剂TBC进料罐内筒介质为阻聚剂TBC、甲苯，夹套介质为凝液，主要设计参数见表1。
表1 TBC进料罐的设计参数项目内筒夹套设计压力/MPa 0.5/FV 0.6工作压力/MPa 0.300.57设计温度/℃70180工作温度/℃55160内径/mm 21002300长度/mm 47004350腐蚀裕量/mm 2.02.0材料S30408+Q345RQ345R2 结构设计及优化2.1 夹套型式的选取根据夹套的结构夹套容器可分为整体夹套容器、半管夹套容器、蜂窝夹套容器和通道式夹套容器。
半管夹套容器焊接工作量比制作整体夹套容器大的多，筒体较薄时易造成焊接变形，适合压力较高的场合。
蜂窝夹套容器以整体夹套为基础，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，但不宜用于接管较多的场合。
通道式夹套容器用于局部加热或冷却。
根据上述各种夹套型式适用范围及使用特点，TBC进料罐采用整体U型夹套容器（见图1），其圆筒部分和下封头都包有夹套，相比其他夹套型式传热面积大、制造简单、经济性好。
图1 TBC进料罐采用的夹套容器2.2 夹套连接方式的确定整体夹套容器根据夹套连接方式分为可拆卸式和不可拆卸式。
可拆卸式即内筒与夹套用法兰连接，适于夹套内载热介质易结垢、需经常清洗的场合，一般为低压及直径较小的设备。
TBC进料罐夹套内介质为凝液，不易结垢，而且直径较大，故采用不可拆卸式。
不可拆卸式是由夹套封闭件将内筒和夹套筒连接起来的，夹套封闭件与夹套筒为整体结构或全焊透结构。
外压容器设计有关问题探讨
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表# 项目 工作压力 （ *+,） 设计压力 （ *+,） 工作温度 （6） 设计温度 （6） 介质 液压试验压力 （ *+,） 材料 规格尺寸 （ ??） 设计壁厚 （ ??） 带夹套反应釜基本参数 釜内 $ 2 $"! ( $"# 3 ( $"4 !$$ !%$ 聚合物 $"! $$78#49:#;*<! $ !4$$ @ )$$$ 上 封 头 #; 、 上 筒 体 #; 、 （ A#!$$ 处 有 下 筒 体 !; 加强圈） 、 下封头 )! 夹套内 $"% $"5 !%$ !%$ 导热油 $"1 #5*=> $ !0$$ @ #$$$ 筒体 #! 、 封头 #!
浅谈夹套容器结构设计
浅谈夹套容器结构设计
罗淑琦1，罗永和2
（. 中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林石化工程设计有限公司； .中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林机械制造分公司）
摘 要：合理设计容器夹套结构，能够提高设备的工作效率，降低设备的制造难度，缩短设备的制造工期。
《 关键词：夹套容器；设计；结构
1.1 整体夹套强度设计 整体夹套强度设计可按 GB 0—0《压力容
器》第 部分 []：设计中的外压圆筒部分进行计算。 1.2 整体夹套封口结构设计
整体夹套封口结构一般可设计为如图 所示结 构。图 a 封口结构为夹套筒体直接翻边而成，结构 简单且容易成形，但受夹套筒体厚度影响，一般在
型钢夹套有半管夹套、角钢夹套和 L 形夹套，见图 。 型钢夹套一般沿筒体圆周方向螺旋布置，也可按筒体
[ ] HG/T 0—, 机械搅拌设备 [S]. [ ] HG/ T 0—0, 钢制化工容器强度计算规定 [S].
轴线方向直线布置。
39
部设置一个或两个排气孔，排气孔可简单设置为螺塞 在辊床上按夹套形状一次成形，制造工艺相对简单。
结构。当传热介质为气体时，可不设排气孔。在夹套 该形夹套可根据工艺条件设计厚度，可以承受较大的
最低点设排净孔，规格根据夹套排放液体量确定。
内压和外力。L 形夹套传热效率高，使用范围广。
2 容器型钢夹套设计
在夹套容器使用越来越广的条件下，合理地设计 夹套结构，满足容器使用的工艺要求和现场施工要求，
接管封口结构见图 。图 a 为夹套翻边结构， 在夹套厚度≤ mm 的情况下优先选用，翻边圆直 径 d 可按 HG/T 0—《机械搅拌设备》选择。 当夹套厚度＞ mm 时，可选择图 b 圆筒封口结构， 圆筒厚度按 HG/T 0—《机械搅拌设备》计算， 圆筒内径应满足套管内侧及接管的焊接要求，一般 d 略大于接管法兰外径。
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关于夹套容器设计的探讨
摘要：夹套容器是将作为一个完整压力室的夹套连接在容器筒体、封头外部形成的多腔压力容器。
使用夹套的目的一般是加热或冷却容器及其内部介质，也可作为容器的密封绝热室。
它在石油、天然气、化工装置上得到广泛应用。
本文对夹套容器的设计进行了深入探讨。
关键词：夹套容器；设计要点；压力试验
1夹套容器型式与结构
1.1型式
夹套容器按夹套容器的程度分为：全夹套容器即容器筒体与上下封头全部带有夹套；局部夹套容器即容器筒体上下封头局部带有夹套。
1.2结构
夹套容器的结构较简单，由容器和夹套两大部分组成。
它的夹套安装在容器的外部，夹套与容器壁之间形成密封的压力空间，载热体(力口热介质)或载冷体(冷却介质)在此压力空间通过容器壁加热或冷却容器内的物质。
不同型式的夹套由不同的受压元件构成，一般包含夹套筒体、夹套与容器间
的封闭件以及椭圆形或锥形夹套封头3个受压元件。
但通道式夹套则是由钢管构成，没有夹套筒体。
夹套封闭件有圆形、平环形、锥形及角钢形4种结构形式，通常推荐采用锥形和平环形封闭件，而这2种结构又有多种形式。
例如，锥型封闭件锥角a又可分为30°或45°，锥封闭件可作成与夹套简体有一圆弧过渡的整体制件，也可作成与夹套焊接。
显然，有圆弧过渡的锥形封闭件比无圆弧过渡的锥形封闭件适用范围广，前者可用于a≤60°的圆柱形夹套和u形夹套，而后者仅用于a≤30°的圆柱形夹套。
2结构设计要点
夹套容器的最大检查孔不应超过50mm。
为防止容器进口处外壁受到夹套蒸气或其他介质的冲蚀，应在容器外壁正对夹套介质入口处设置防冲板，并将其焊接于容器外壁上。
由于容器和夹套间的空间距离一般约50mm，故不宜设置人口挡板。
当容器内为极度或高度危害介质时，对容器焊缝和连接夹套的焊缝应做100％射线检查，且应进行焊后热处理。
笔者设计的夹套容器常采用带圆弧过渡的锥形封闭件，锥角a一般取45°，当厚度δ=6～10mm时，过渡部分圆弧半径一般取30～40mm。
设计中很少采用平环形封闭件和圆
环形封闭件。
为了减少夹套封闭件的制造难度，也可在容器简体与夹套筒体间采用法兰连接。
3设计计算
从夹套容器的结构可以知道，夹套容器的设计计算一般应当包含容器筒体及封头、夹套筒体及封头(如果有夹套封头)以及夹套封闭件等受压元件的计算。
3.1设计数据选取
3.1.1设计压力
计算带夹套部分的容器时，应考虑在正常操作情况下可能出现的内外压力差。
在确定夹套容器带夹套部分的设计压力时应考虑3个设计压力，即容器内设计压力、夹套设计压力及根据容器受到的内外设计压力差定出的设计压力。
容器内设计压力和夹套设计压力很明确且易确定，关键是容器受到的内外设计压力差应如何考虑。
笔者认为，在正常操作情况下，若容器内外设计压力始终同时存在，则内外设计压力差可能有3种情况：
当p1>p2时：
△p=p1－p2>0(1)
当p1=p2时：
△p=p1－p2=0(2)
当P10，p2>0。
一般情况下，夹套容器p1、p2均大于0时，式(1)和式(2)所表示的情况对于设计计算一般都不会起作用，因为按这两种情况计算确定的容器壁厚都小于按p1计算确定的容器壁厚。
式(3)表示按外压计算确定容器壁厚，这时容器壁厚按内压p1和设计压力差△p公式分别计算后取二者中之大值。
如果容器设计压力p1和夹套设计压力p2在某些情况下不能同时存在，则设计计算时应按照p1=0考虑，这时容器受到外压p2的作用，按外压计算确定容器壁厚。
但是对于容器内直径较大或夹套设计压力p2较大的情况，则一般不按照p=0时的情况来计算，因为这样设计将会使容器壁较厚，增大钢材耗费量和投资，此时应在设计图样中要求，在任何情况下均保持一定内外压差容器的壁厚应按此压差进行计算。
当p2=0时，按内压容器计算。
3.1.2设计温度
在确定夹套容器的容器设计温度时，一定要注意其设计温度是指在容器内设计压力为P1，夹套内设计压力P2或两者压力差△P分别作用时，容器可能达到的最高温度，即以其相应的三种设计压力情况。
确定其最高设计温度。
3.1.3腐蚀裕量
对于夹套容器腐蚀裕量的选取，除应遵守有关设计规范
外还应注意以下两点：①夹套包容的容器筒体和封头应按双面腐蚀选取腐蚀裕量。
②由于容器外壁与夹套内壁接触的是同一介质，受到的情况基本相同，因此，当容器和夹套为同一钢号时，容器外壁和夹套内壁所取的腐蚀数值应相同，在有的夹套设计图样中往往会忽视这一点。
3.2筒体及封头计算
根据容器在结构上被夹套全部包容和部分包容的不同，容器简体、封头计算可分为以下2种类型：①容器筒体、封头被夹套全部包容。
容器筒体、封头应分别按容器内设计压力和内外设计压力差进行计算，其壁厚按计算结果中之大者取值。
②容器简体被夹套部分包容。
对于容器未被包容部分，仅按容器内的设计压力计算确定其壁厚。
对筒体被夹套包容的部分，则按类型①的方法确定其壁厚’这样计算出来的结果，简体很可能是变壁厚，上封头与下封头的壁厚也不相同，笔者认为，当容器筒体内直径不大，擘厚较薄，容器、夹套和筒体长度相差不大时，可以取成等壁厚，以减少材料规格并方便制造。
计算夹套筒体、封头时，首先根据容器的内直径确定夹套的内直径，一般按下列尺寸确定：当容器直径Dil。