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矩形固体料仓
NB/T47003.2-2009《固体料仓》对储存固体松散物料的钢制
焊接立式圆筒形料仓的设计算有明确的阐述,NB/T47003.1-2009
《钢制焊接常压容器》中对储存液体物料的钢制焊接矩形容器的设
计计算有详细的规定。但在某一大型项目中,有一储存褐煤的钢制
矩形锥体料仓。外形见图1,设计计算无具体的标准参照。下面就其
结构及受力状况进行分析,提出对该种设备的设计计算方法和依
据。
1工艺条件
所有的工艺参数包括设计温度,设计压力,料仓材质,磨蚀
及腐蚀裕量,充装介质的密度,颗粒度,安息角,介质与壳体
的磨擦系数及磨擦角等均由工艺专业提供。
2选材
设备的选材除应满足设计要求外,还要考虑其经济型。应尽量
考虑优选用价格低廉并且刚性较好的碳钢材料。
3设计计算
3.1锥形料仓的分段为使仓内料松散固体物料能够自动流出,
料仓无论横截面是圆形还是方形其底部均为锥体，并且锥体部分的半
顶角e的大小与物料与壳体的摩擦系数及摩擦角有决定性的关系。
半顶角e
一般由工艺提供。如图1,整个设备就是一个截面为矩形的锥形
容器
为了准确的计算风载荷及地震载荷,将料仓在高度方向等间距
截面划分,每一段就是一个小的矩形锥体。将每个截面及划分后的
锥体从上到下分别按顺序编号,如图1。并且在每个截面及竖向同等
间距设置加强筋。
设定料仓壳体的名义厚度及加强筋的规格,按照NB/T47003.2-
2009依次计算每段锥体的容积,操作质量,重心,地震力,地
震弯矩及任意截面处的最大弯矩等。
3.2分析液体及固体物料对容器壁的作用力固体料仓是储存固
体松散物料的容器,它是区别于储存气体液体的容器。气体充满于
所储存的容器内,以自身的压力对整个容器壁产生作用力。液体盛
装在容器内,以液柱静压力对不同高度的壁面产生不同的作用力。
而松散的固体物料在自然状态下有堆积形态,对物料面以下的容器壁
产生垂直压力,水平压力,在物料流动的情况下对壁面还产生摩擦
力。对于矩形容器的壁面其作用力也是如此。这里重点对固体松散
物料及液体介质对容器壳壁的作用力作分析及对比。
NB/T47003.2-2009《固体料仓》中固体物料对圆形容器的锥
体壁有垂直压应力pvi-i,水平压应力phi-i及法向压应力pni-i
三种作用力。固体物料对圆形容器直筒壁有垂直压应力pvi-i,水平
压应力phi-i及摩擦力Ffi-i。实际上固体物料对容器壳体的作
用力跟设备横截面的形状没有关系。固体物料对该料仓的斜壁板A
Bi-i2,
及直壁板在任意截面的作用力如图所示物料对斜壁板的法
向作用力pni-i以及对直壁板的水平压应力phi-i决定设备壳体的
材料和厚度以及加强筋的材料和规格是否满足强度及刚度要求。
而对于充装液体的矩形容器,任意截面介质的作用力就是其界
面以上部分液体的液柱静压力pghi-i,且对同一截面各个方向的力
都是一样的,其设计计算见NB/T47003.1-2009《钢制焊接常压
容器》第8章矩形容器。
3.3固体物料对矩形壳体作用力的计算及应力校核
如图三,将该料仓每个矩形截面的对角线作为该截面的当量直
径DHi-i,代替NB/T47003.2计算中的Dii-i及Dz|,计算任意
截面固体物料对斜壁板的垂直压应力pvi-i,
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