李妍姝

（山西大同大学煤炭工程学院，山西 大同，037000）

化工用压力容器的设计与应力分析

李妍姝

（山西大同大学煤炭工程学院，山西 大同，037000）

本文首先根据使用要求设计了压力容器的结构，包括罐体、封头、内部物料架、加强圈以及外部支座，其次根据设计参数进行CAD三维建模，最后将CAD模型转化为CAE模型进行有限元分析，根据有限元分析改进了封头，并确定了加强圈的数目。

压力容器，封头设计，加强圈，有限元分析

化工处理中常用类似液氨的腐蚀性液体作为处理介质，但是当温度发生变化后，液氨会迅速气化，增大处理罐内的压强，因此在化工处理单元常用耐腐蚀的封闭压力容器。本文要求压力容器所受应力小于所选材料许用应力，并满足变形量小于2mm的设计要求。

1 结构设计

1.1 物料架设计

物料架是压力容器的内部组成部分，根据物料不同及物料箱的形状不同，可以设计不同类型的回转式物料架。若采用梯形式物料箱，则可采用图1中的物料架，其由三块钢板构成，钢板之间由钢管相连；若采用圆形式物料箱，则可采用图2中的物料架，在回转板上设计多个圆柱形通孔用来固定圆形物料箱。挖空回转板可减轻物料架的重量并减小转动惯量。

1.2 壁厚设计

圆柱壳理论壁厚的计算式[1]：

1.3 封头及其开孔设计

常用封头包括：椭圆形封头、碟形封头、球冠形封头以及半圆形封头等。其中,椭圆形封头和筒体在内压作用和外压作用时可以在连接部分相互抵消径向位移，减小应力，并且椭圆形封头弯曲半径连续与筒体连接没有突变，不产生应力集中，因此本文选用椭圆形封头。……