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1、第52卷第3期化 工 設 備 與 管 道Vol.52No.32015年6月PROCESSEQUIPMENT&PIPINGJun.2015管口載荷對臥式換熱器鞍座及地腳螺栓的影響李莉，張運強，馮少華（中國寰球工程公司，北京100012）摘要：對軸向管口的管口載荷和地震參數(shù)對小直徑臥式換熱器的鞍座和地腳螺栓的影響進行了分析，并為類似工況下設備的設計和計算提供了參考。關鍵詞：管口載荷；鞍座；地腳螺栓；臥式換熱器中文分類號：TQ050.2；TH123文獻標識碼：A文章編號：1009-3281（2015）03-0043-004管殼式換
2、熱器是化工及石油化工生產裝置中應2模型分析用最為廣泛的工藝設備之一。據(jù)統(tǒng)計，換熱設備在化工及石油化工生產裝置中各類工藝設備所占投資比本分析進行以下假設：[1]例大約在35%~40％。換熱器按支撐形式可分為立（1）分析過程基于設備為剛體，受力后不考慮式換熱器和臥式換熱器。臥式換熱器是比較常見的換設備變形。熱器形式。該類換熱器在設計時不僅要滿足換熱器的（2）未考慮地腳螺栓的不均勻系數(shù)。結構要求，也要滿足臥式設備的要求。（3）設備重量mg均勻作用到設備上。為了達到不同的換熱效果，換熱器的各種結構（4）以下公式符號都默認圖所示方向為
3、正方向。參數(shù)也復雜多變。目前一些化工裝置中為了滿足工藝設備模型如圖1所示。要求，設計出一些直徑較小的換熱器，管程設有與外本文中使用符號的定義（其他與JB/T4731—[3]部設備直接相連的大直徑的軸向進出口，這就導致由2005《鋼制臥式容器》一致的符號未列出）：于熱膨脹等因素產生了較大的管口載荷。通常在進行Mx，My，Mz，Mx'，My'，Mz'——管口載荷，N·mm；設計時，一般只是校核該載荷對接管強度及筒體本身Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z，F(xiàn)x'，F(xiàn)y'，F(xiàn)z'——管口載荷，N；的影響，而忽略了該載荷對設備鞍座及地腳螺栓的F1，F(xiàn)2
4、——鞍座處的支點反力，N；影響。在JB/T4731—2005中也沒有確切給出鞍座在F——max（F1，F(xiàn)2）；外載荷作用下的計算的方法。本文通過分析管口載L——設備總長，mm；荷對鞍座和地腳螺栓的影響，得出了分析這些載荷L1——鞍座間距，mm；的必要性。n'——承受垂直于軸向拉應力的地腳螺栓個數(shù)；n"——承受軸向拉應力的地腳螺栓個數(shù)；1鞍式支座及地腳螺栓承受的載荷n1'——承受垂直于軸向剪應力的地腳螺栓個數(shù)；臥式換熱器的鞍座所承受的載荷有很多，如風n1"——承受軸向剪應力的地腳螺栓個數(shù)。載荷、地震載荷、設備自重、設備內介質的
5、溫度變化如圖1所示，該換熱器中除了軸向兩個較大管引起的圓筒體伸縮時產生的載荷、管口載荷等?？谕猓跉こ桃泊嬖趦蓚€管口，因為其尺寸及受力管口載荷是管系在地震、風載、振動、自重、比較小，本文中沒有考慮S1，S2兩管口載荷的影響。水擊等外界因素作用下，以及在熱膨脹（或冷縮）受承受T1，T2兩管口載荷后，受力模型簡化如圖2所示。[2]到設備約束的情況下，在接管處的容器壁上產生徑收稿日期：2014-08-15向力、橫向力和彎矩。本文著重分析加入管口載荷后，作者簡介：李莉（1981—），女，河北南皮人，工程師。主要從事各載荷對鞍座及地腳
6、螺栓的影響。石油化工設備設計與相關技術工作。·44·化 工 設 備 與 管 道第52卷第3期vvsaGK0sa為合格。S2L3.2腹板水平力及強度校核T1T2一般標準鞍座的墊板均不起加強作用，故而S1本文僅考慮墊板不起加強作用時的腹板水平力。L1FsKF92圖1設備簡化模型vv9==G6@sa為合格。Hbs0Hbs03Fig.1Thesimplifiedmodelofequipment[5]3.3地腳螺栓強度校核Fy'Fy[3]按照JB/T4731—2005的要求，只計算傾覆力L矩對地腳螺栓的影響，因為該標準只考慮水平地震力
7、My'（mg/L）均布載荷Fz'Fz對地腳螺栓的影響，所以選取了最為危險的截面進行T1T2F1'F2MxMz'Mx'Mz分析。但是在本模型中，由于加入了管口在各個方向FxFx'（L-L1）/2L1的載荷，所以除了水平地震力外，還有其他方向的載荷的作用。故而在本文中對這兩個方向的載荷分別進圖2設備受力模型行了分析。地腳螺栓設置如圖3所示。Fig.2Thesimplifiedforcemodelofequipment3公式推導3.1鞍座壓縮應力校核由于T1，T2管口載荷的作用，使得作用在鞍座上的力與一般的臥式換熱器的受力不同。需
8、根據(jù)材料ll力學對該模型進行力學分析，得出作用到鞍座上的作[4]用力F。（1）鞍座上的作用力F1，F(xiàn)2F1+F2+Fy'+Fy-mg=0（1）2l##+mg^^LL-1hhFLy+L1mg#L1FL11+-L82L^^LL+hh2FL-L（2）1y1l圖3地腳螺栓設置---MMxx=082
