中外主要压力容器标准外压球壳的计算及数值计算稳定性分析

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- 类是壳体外表面承受的压力高于大气压力，且大于内表面所受的压力，如深海操作设备的封头、带夹套换热器的管箱内层壳体等；另-类是壳体表面承受大气压，而内部在真空状态下操作，如真空操作的储罐封头。在承受均布外压时，有两种可能的失效形式：- 种是因强度不足，发生压缩屈服失效；另-种是因刚度不足，发生失稳破坏。对于壁厚与直径比很小的薄壁回转壳，失稳时器壁的压缩应力通常低于材料的比例极限，发生的是弹性失稳 [1]。

通过 实际工程 实例，对 GB 150.1～150.4-2011、JB 4732-1995(2005年 确 认 )、ASME vm-1(2010)、ASME Ⅷ .2(2010)、EN 13445.3(2009) 和 rOCT14249中关于外压球壳的计算进行分析比较，并用有限元方法进行数值计算，结果表明GB 150、JB4732、ASMEⅧ .1、ASMEⅧ-2中外压球壳的计算方法偏于保守，与EN 13445.3和FOCT 14249中相关计算方法有-定的差距，建议在下次进行压力容器标准修订时，将弹性范围内的临界应力与超过弹性极限的临界应力综合考虑 。另外，本文还对椭遭头上面布置加强筋的结构，用数值计算的方法进行了进-步的分析与讨论，为实际工程应用提供参考。

1各国标准中外压球壳的计算方法1.1 GB 150.1～150.4- 201 1131GB 150.1-150.4-2011规定，对于外压球壳的计算，在工程上普遍采用图算法。承受外压时采用以下程序：(1)确定外压应变系数初定球壳厚度 和球壳的外半径R，计算系数A：0.125)(2)确定外压应力系数按所用材料，查表确定对应的外压应力系数曲线图，由 值查得 B值；若 值超出设计温度曲线的最大值，则取对应温度曲线右端点的纵坐标值为 值；若 值小于设计温度曲线的最小值，表明此时属于弹性失稳，弹性模量保持不变，则按下式计算 值：B：-2A.-Et(2)j(3)确定许用外压力 [ ]根据 值计算许用外压力：收稿日期：2012.07.13基金项目：上海市教育发展基金资助项 目 (LM201246)。

作者简介：苏文献 (1967-)，男，山东栖霞人，博士，副教授。

主要从事化工装备结构与强度、数值计算、复合材料方面的研究。

2013年2月 苏文献，等.中外主要压力容器标准外压球壳的计算及数值计算稳定性分析34[56[7的计算及数值计算屈曲和弹塑性分析 J]化工机械，2010，37(6)：794-798。

The American Society ofMechanical Engineers.ASME，Boilerand Pressure Vessel Code：Section Ⅷ，Division 1[S.NewYork：American Society ofMechanical Engineers，2010。

The American Society ofMechanical Engineers.ASME，Boilerand Pressure Vessel Code：Section Ⅷ，Division 2[S.NewYork：American Society ofMechanical Engineers，2010。

EN 13445-3：2009，Unfired Pressure Vessels Part3：Design[S]。

[8 栾春远 .压力容器 ANSYS分析与强度计算 [M.北京：中国水利水电出版社，2008：27-30。

[10 余伟炜 ，高炳军 ，陈洪军 ，等 .ANSYS在机械与化工装备中的应用 [M].北京 ：中国水利水电，2007：84-113。

[11] 李金科，张贤福，刘韫砚 .外压圆筒的计算及数值计算稳定性分析析 [J].压力容器，201 l，28(7)：35-39。

[12 田琳静，杨国政，魏峰，等 .挥氨塔改造中薄壁椭遭头的加强及其外压稳定性分析 J].压力容器，201 1，28(9)：22-25Methods of Calculation and Numerical Stability Analysis of Spherical ShelSubj ected to External Pressure in Worldwide Pressure Vessel StandardsSU W en-xian，LIU Lei-min，SONG You-li，JIN Jing(InstituteofChemicalMachinery＆ProcessEquipmentUniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai 200093.China)Abstract： Through the calculation of practical engineering examples and eigenvalue analysis by using numerical method，thecalculation methods for spherical shell subjected to external pressure provided in worldwide pressure vessel standards werecompared.It has been shown that compared with EN13445-3 and r OCT14249，the method provided in GB150，JB4732，ASMEVIII-1 and ASME VIII-2 is conservative.Besides，in this paper，the structural layout of strengthener on eliptical head was analyzedand discussed。

Key words：external pressure；spherical shell；numerical calculation；stability(上接第5页)[25] 于才渊，李富贵 ，王喜忠 .搅拌流化床喷雾造粒过程实验研究 [J].化学工程 ，2001，29(6)：34-37。

[26] Anuar M S，Tasirin S M .Efects of Impeler Speed，Atomisingair flow rate and fluidising temperature in agitated fluidised bedgranulation of cocoa-milk powders[J.International Journal ofFood Engineering，2005，1(3)：14-3 1。

[27] 李怡森 .丙烯气相聚合流化创应器 [J].合成树脂及塑料 ，1988(3)：40-46。

Research and Application Progress of Agitated Fluidized BedBO Ji-ye，ZHANG Yong-jun ，HAN Ying ，WANG Jia-jun ，FENG Lian.fang。

(1.NanjingResearchInstituteofYangziPetrochemicalCo.，Ltd，SINOPEC，Nanjing 210048，China，"2.StateKeyLabofChemicalEngineering，Department ofChemical andBiologicalEngineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China)Abstract：Mechanical agitation was lntroduced to conventional fluidized bed to improve fluidization.enhance heat transfer andavoid cohesion or agglomeration of particles，which makes agitated fluidized bed(AFB)wide prospect of application in the fields ofdrying，granulation an d polymerization industries.Operational variables such as impeler speed，type of impeller have great efects onfluidization performan ce an d heat tran sfer process.CFD simulation cai1 be used to provide theoretical basis for scale-up design andprocess intensifcation of agitated fluidized bed。

Key words：Agitation；Fluidized bed；Particle；Computational Fluid Dynamics(CFD)