非圆形截面加强圈容器设计优化

所谓外加强圈加强是指筒体外壁用加强圈加强。加强圈可以用扁钢等型钢制造，也可以直接从钢板上切割。加强圈应完全围绕筒体并贴紧筒体。加强圈可以用连续焊或间断焊与筒体连接。焊缝必须有足够强度，以保证加强圈与筒体同时受力。如采用间断焊，加强圈两侧的间断焊缝可以互相错开，也可以并排布置。间断焊缝的间隙距离不得大于柱壳板厚的8倍，加强圈每侧焊缝总长度不得少于柱壳外表面周长的1/2。端盖也可以看作是一个加强构件。

1.加强圈间距

两加强圈中心线间的最大距离（图7-16）为

式中 L_s——加强圈中心线间距离（m）；

D₁——非圆形截面壳体内切圆直径（m）；

S——筒体壁厚（m）。

2.筒体有效段长度

在计算组合惯性矩I时，除了加强圈以外，还考虑一段壳体的长度，即能与加强圈共同抗弯矩作用的该段筒体称为筒体的有效段长度L_j（图7-17），它为加强圈中心线两侧各0.55的长度与加强圈实际间距L_s各一半中的较小值。，取两者中较小值。

组合截面惯性矩I按材料力学的方法计算。

图7-17 加强圈与筒体有效段的组合截面(www.xing528.com)

3.强度检验

前面分析了非圆形截面壳体的危险截面在最大流动半径处和最小流动半径处，所以最大应力可能在最大流动半径截面的壳体内侧（σ₁），也可能在最小流动半径截面的加强圈外侧（σ₂），它们为

式中 N_max、M_max——分别为最大流动半径r_max处的法向力和弯矩，由式（7-42）确定；

N_min、M_min——分别为最小流动半径r_min处的法向力和弯矩，由式（7-42）确定；

A——加强圈横截面积（m²）；

S——壳体厚度（m）；

L_s——加强圈实际距离，当各加强圈间距离不同时，取最大值（m）；

I——组合惯性矩（m⁴）；

e₁、e₂——组合截面形心轴线到内、外表面距离（图7-17）；

[σ_m]——壳体允许应力（N/m²），[σ_m]=1.5[σ]^t，其中[σ]^t是按压力容器设计规定选取的许用应力（N/m²）。