一、序言

夹套由于作为传热装置，因此夹套与内筒的壁温不可能相等，即夹套与内筒之间存在温差，存在温差就是存在不同的膨胀差，若内筒与夹套采用不同的材质，则可能会加剧/缓解膨胀差，由于夹套与内筒因温度不同而产生不同的膨胀量，引起温差应力的产生。

如下图3-27所示为夹套容器。

二、自由伸长量

1、内筒

①当内筒由环境温度t₀升至T₁，则自由伸长量△L₁

  mm  (3-195)

式中

L——夹套长度，mm；

α₁——内筒材质的线胀系数，℃^-1；

T₁——内筒体的壁温，℃；

t_o——制造环境温度，℃。

2、夹套

②夹套由环境温度t_o升至T₂，则自由伸长量△L₂

mm  (3-196)

式中

α₂——夹套材质的线胀系数，℃^-1；

T₂——夹套的壁温，℃。

三、变形协调

由于内筒与夹套焊接后连成一体，并定为刚性连接，若内筒体的伸长受到夹套的约束，则实际内筒与夹套为同一伸长量△L；当T1>T2时，在内筒中产生压缩力F，而夹套中产生拉伸力F，根据虎克定律，在内筒与夹套中产生相应的变形△L1′与△L2′

……(3-197)

式中

E₁——内筒材质的弹性模量，MPa；

E₂——夹套材质的弹性模量，MPa；

f₁——内筒体横截面积，mm²；

f₂——夹套横截面积，mm²。

……(3-198)

把式(3-195)～式(3-197)代入式(3-198)

……(3-199)

由力F分别在内筒与夹套产生应力σ1′、σ2′

……(3-200)

四、应力校核

由温差引起的应力与由内筒(夹套)压力产生的轴向应力σ₁、σ₂相叠加(拉应力为正，压应力为负)

对内筒：

最大拉应力 

最大压应力    ……(3-201)

对夹套：

最大拉应力 

最大压应力    ……(3-202)

式中

Φ₁——内筒焊接接头系数；

Φ₂——夹套焊接接头系数；

[σ]₁^t——内筒设计温度下的许用应力，MPa；

[σ]₂^t——夹套设计温度下的许用应力，MPa；

B——根据GB150外压圆筒设计选取。

五、连接焊缝剪应力

对连接焊缝处校核剪切应力 τ

……(3-203)

式中

Do——内筒外径，mm；

δ1——内筒体壁厚，mm；

[σ]_w^t——设计温度下焊接接头的许用应力，取两侧材质许用应力的最小值，MPa。

六、膨胀节判定

当上述计算中出现不合格项目时，则应选用膨胀节等元件来消除或减小温差应力。

七、配套计算程序

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