阳国红

    (东富龙科技集团股份有限公司，上海 201108)

    在化工、食品和制药等行业中，为了达到某种工艺要求，物料在反应过程中常常伴有热效应，于是需要对内筒的介质进行加热或冷却，从而在容器外壁加上一层夹套。夹套压力容器是一种普遍应用的多腔类压力容器，其适用范围非常广泛[1]。

    夹套的形式也有多种多样，其中整体型夹套是应用最多的夹套形式。整体型夹套一般由筒体、封头和封闭件三部分组成，夹套焊接在罐体外侧，使其与罐体的外表面形成密闭的空间，在此空间内通入载热流体以加热或冷却物料，维持物料的温度在预定的范围内，从而达到工艺所需的要求。

    在整体型夹套容器中，封闭件的结构主要有环板形、锥体形和部分球形等，其中锥体形封闭件是比较普遍的结构，当锥体半顶角30°<θ≤60°时，采用有折边的锥体形式。在整体型夹套容器的设计时，对于夹套筒体和封头的设计，在很多标准以及专业书籍中都有详细的介绍，且都会作为主要受压元件进行强度计算，但封闭件的受力计算却常常被忽视，夹套容器的封闭件是连接容器和夹套的主要受压元件，对于压力容器来说，其重要程度不言而喻，如果忽视了其强度校核计算，往往会埋下很大的安全隐患。在夹套容器正常运行的过程中，各种受压或受力工况是比较复杂的，这些工况有的是单独作用，有的是同时作用。以下以折边锥体形夹套封闭件为例，分别对夹套在受内压工况、温差工况以及重力载荷工况下进行受力计算和分析探讨。

    1 夹套在受内压工况时折边锥体形封闭件的受力计算

    夹套在受内压工况时，对锥体形封闭件的强度校核有两种计算方法，一种可以参照GB/T150.1 ～ 150.4—2011《压力容器》[2]中锥形封头受内压时的计算方法，另一种可以参照HG/T 20569—1994《机械搅拌设备》[3]中带夹套容器的计算方法，但是在2013版的《机械搅拌设备》标准中考虑到原计算方法过于繁琐，于是将带夹套容器的计算方法删除了。另外，在有些标准资料中还引入了夹套连接处局部应力的概念，并且也有相应的计算方法参考。以下分别参照这些计算方法对封口锥进行强度校核计算和分析探讨。表1 为某工程案例已知的设计参数，折边锥体形夹套封闭件的结构示意图见图1 所示。

    图1 折边锥体形夹套封闭件的结构Fig.1 Structure of the toriconical jacket closure ......