容器管嘴在CAESARII中的建模方法比较分析.pdfVIP

学兔兔 第2期(总第183期) 机 械 工 程 与 自动 化 NO．2 2014年04月 MECHANlCAL ENGINEERING ＆ AUT()MATI()N Apr． 文章编号：1672-6413(2014)02—0013—03 容器管嘴在CAESARII中的建模方法比较分析 苏红霞 (液化空气 (杭州)有限公司，浙江 杭州 31l112) 摘要：对一运行状况良好的容器管路系统，假设容器管嘴为刚性连接，或者运用局部应力计算公报WRC297 计算容器管嘴的刚度，或者用有限元分析方法FEA (Nozzle Pro／FE pipe)计算容器管嘴的刚度，分别在 CAESARII中建模。对容器管嘴的载荷进行分析比较。发现假设为刚性连接时载荷最为保守．采用WRC297 计算的刚度进行建模时载荷有所下降，而采用由FEA计算的刚度进行建模所得到的载荷是最为接近实际情 况的。由此提出了一种合理有效的容器管嘴局部应力分析方法，增加了CAESARI1中容器管嘴模拟的准确 性和可靠性。 关键词：CAESARII；容器管嘴；建模方法 中图分类号：TP391．77：TH138．8 4 文献标识码：A 0 引言 上的载荷进行分析研究，比较在CAESARII中的几种 管道系统受到由重力、压力等产生的持久性载荷， 不同的管嘴建模方法对于容器管嘴载荷的影响，从而 由风、地震、冰雪、阀门开关时的反冲力和压力升高引 找出CAESARII中合理有效的管嘴建模方法。 起的临时性载荷，以及由温差、风力引起的端点位移、 1 管道及容器的设计参数 摩擦力所产生的交变性载荷[1 。这些载荷将作用于连 管路和容器的布置图见图1，以管口a作为研究 接在管道上的容器管嘴上，引起容器壁弯曲等变形以 对象。管口a和所在容器的外形尺寸(外径×壁厚)分 及局部应力集中。当管道对其作用力过大时，会造成 别为 1 016×10， 2 362×6；管口所连接主管道尺寸 设备变形和局部应力过大，以及连接法兰的泄漏【2 ，导 为qbl 016×7；容器和管口的材料为SA一240 304，许用 致失效。通常采用 WRC107／297、PD55OO或有限元 应力值为137．9 MPa；管路的材料为A312 TP304L， 分析法FEA来进行局部应力分析以确保局部连接处 许用应力值为1l5．1 MPa。管路和容器运行时的最高 在设备运行时安全可靠。相应的标准规范对其允许受 操作温度为一105℃，设计压力为0．18 MPa。 力做了规定，ASME VIII DIV．2清楚详细地提供了管 口和容器上的许用应力规定，同时在JB4732[3 中也提 出了对于管口和容器上的许用应力的要求。为了评估 管口和容器连接处的应力，需要得到管道系统加载在 管嘴处的载荷。运用管道应力分析软件CAESARII 可以模拟容器和管道系统，并得到容器管嘴处的载荷。 但是，在CAESARII中采用不同的管嘴建模方法，将 会得到不同的载荷计算结果，而这些结果将直接影响 图 1 管路和容器布置图 管路的布置以及容器自身设计参数的确定。因此选择 在进行容器设计时，通常首先是不考虑外部管道 一 种合理有效的管嘴建模方法，对于准确评估容器和 加载在容器上的载荷的，仅需要根据容器压力、温度、 管口连接处的应力有重要的意义。 材料、介质等参数来设计容器的外形尺寸。在不考虑 本文以一实际运行情况良好、与低温压力管道相