基于风险的超高压管式反应器端部结构过盈量设计方法

摘要

本发明公开了基于风险的超高压管式反应器端部结构过盈量设计方法，其特征是设计存在过盈量的由反应管与夹套组成的端部结构；首先通过理论公式计算出防止该端部结构泄漏，保证其密封的最小过盈量；其次利用有限元分析端部结构局部应力场应力水平随过盈量变化的关系，借助二者的关系确定端部结构由环向断裂失效模式向轴向断裂失效模式转变的临界过盈量；最后综合其他因素，在最小过盈量和临界过盈量之间选定合适的过盈量，完成超高压管式反应器端部结构过盈量的设计。本发明可用于超高压管式反应器端部过盈套合结构的设计，为端部结构中的重要参数——过盈量提供了基于风险的设计方法，预防端部结构泄漏失效和沿环向断裂失效。

主权项

基于风险的超高压管式反应器端部结构过盈量设计方法，其包括如下步骤：步骤1：根据工艺要求，明确反应管和夹套的材料、几何参数、载荷和温度设计条件；步骤2：分别计算反应管和夹套之间配合面的最小过盈量Δ_min和最大过盈量Δ_max1)根据双层圆筒过盈配合理论公式计算满足密封比压的最小过盈量Δ_min，所述最小过盈量Δ_min为Δ的最小值，其中：p_1，2≥2mP，m为系数，且4≤m≤6，P为夹套的设计压力，单位为MPa；Δ为D_1,2上的过盈量，单位为mm；E为反应管材料的弹性模量；$K=\frac{D}{d},K_1=\frac{D_{\mathrm{1,2}}}{d},K_2\frac{D}{D_{\mathrm{1,2}}};$D为夹套的外直径，单位为mm；D_1,2为反应管的外直径，单位为mm；d为反应管的内直径，单位为mm；2)采用有限元分析超高压管式反应器端部结构局部应力场的应力水平；根据有限元分析结果，获得超高压管式反应器端部结构局部应力场中局部轴向应力与环向应力随过盈量的变化关系，得到轴向应力小于环向应力所对应的过盈量的范围，所得过盈量的范围的最高值即为最大过盈量Δ_max；步骤3：确定过盈量的设计选取范围[Δ_min，Δ_max]。