打开客服菜单

新闻中心

contact us

联系我们

玻璃钢化粪池厂家 > 新闻资讯 > 玻璃钢负压风机,压力容器,球形容器
玻璃钢负压风机,压力容器,球形容器
编辑 :

恒德环保科技

时间 : 2022-04-02 18:46 浏览量 : 78

玻璃钢负压风机,压力容器,球形容器

常用的压力容器是圆筒形的,也有球形及环形的。对金属压力容器来说,球形容器有最小的表面积与容积比,而且在球形容器表面上受着均匀拉伸的应力,金属又是各向同性材料,容器壁上的应力只有筒形容器壁上应力的一半,从强度情况看,球形金属容器是比较合适的,但是确定制造怎样形状的容器,并不单是从强度确定,而是要考虑各种因素的。对玻璃钢而言,要用单向强度的纤维去满足各向均匀受力的球形容器,是不恰当的,所以大容积的玻璃钢球形容器未曾多见。筒形容器的工艺简单,对容器的尺寸几乎没有限制,并且可以充分利用纤维的单向强度性能,设计成各向等强度储备的容器,所以制造最为广泛。单是一个圆筒也不能成为一个容器,需用两个封头,而封头是一个回转曲面,其形式是多样的,这里从球形容器开始叙述。


球形容器都采用大圆缠绕,纤维绕在最大直径的圆周上,如果纤维不在大圆上,就会打滑滑掉,但是如果将纤维严格的放在大圆上也绕不成容器,要利用浸渍纤维的一点摩擦力,使纤维尽量接近在大圆上。在缠绕时,纤维环绕两极附近的纬度连续缠绕直到缠成一个包络纬度圈如图6-2所示。下面将可看到,这样缠绕的纤维,在容器表面上并不能合理地满足均匀受力的要求,要采用多包络圈的缠绕,即先在气口纬度处,绕完一定数量的包络圈以满足气口附近的强度要求。再在较气口纬度低的某一纬度处(即扩大了包络圈直径),缠绕一定数量的包络圈以满足该纬度处的强度要求。再扩大包络圈直径,再缠绕……直到赤道为止。

在实际缠绕时,并不需要扩大包络圈至赤道,只要绕到接近赤道附近的某一纬度上以满足容器的强度要求即可结束。为了设计所需要的缠绕纤维量,必须先求出缠绕纤维在球面上的经(纬)向抗力,缠绕纤维与经线的交角在球面上是变化的,如图6-3所示。

图6-2纤维在大图上的缠绕路径 图6-3纤维在球面上的几何图形x。为包络纬度圈的半径;x为球面任一点A的纬度半径;a为缠绕纤维在任意点A处与经线的交角;为包络圈的纬度。

从图中可见,纤维与经度线的交角a在不同纬度上有不同的值,在赤道上,交角a等于大圆包络圈纬度的极角a。=90-8,在包络圈纬度上,交角a等于90°,在中间任一点A处的交角a等于

(0*4-1)利用(6·2-3)及(6·2-4)式,求出缠绕纤维在A点的经纬向抗力为经向抗力 Ti=nfcosia =nf(1-x(6·4-2)纬向抗力 T2=nfsinさa=nf·_x从缠绕工艺可知,各纬度线上的纤维密度不是随意的,因为经过各纬度线的纤维量是常数,随着纬度的增高,纤维密度也相应增加。为了计数上的方便,采用赤道上的纤维密度为基准。如图6-4所示,令赤道上垂直纤维方向的纤维密度为n,纤维与经线的交角为a,经过赤道的总纤维量为图6-4过各纬度溜的纤维密度2n Rcosa1nle经过任一纬度的纤维量为2nxcosan二者相等求出.

当x=x。时,即在包络纬度圈上,得出n=oo,这一点说明在包络圈上堆积很激烈。实际上,纤维束总有一定的宽度,不可能集中在包络圈上,经过包络圈处的单位纤维量可以从下式求得式中8为丝带宽度。在离包络圈一小段距离后,仍然可以使用(6·4-3)式。将(6·4-3)式代入(6·4-2)式得出以赤道纤维密度表达的球面上纤维的经纬向抗力:

为了直观的看出缠绕纤维在球壳表面上的抗力变化,以x=0.1R为例绘出了在各纬度半径处的经纬向抗力如图6-5所示。从图中可见在x=x。处经向抗力为0,而纬向抗力最大,若丝带宽度为0.2x。则可达到15.7n.f,然而下降得非常迅速,在赤道处只有0.01n,f;经向抗力在x=√2xu处最大以后又缓慢下降,在赤道处为0.99n.f。如果只用缠绕一个包络圈来满足球壳承受的压力,在绝大部分区域内即x≥√x。的区域内完全是由缠绕纤维的纬向抗力控制,这样绕制的产品是很不合理的,为了充分利用纤维的抗力,需要采用多包络圈的缠绕的办法,如图6-6所示。

先以气口直径加丝带宽度作为第一个包络圈直径,缠绕一部分纤维,满足气口附近的强度,根据计算或图解定出第二个包络圈直径,再缠绕一部分纤维以满足部分球壳的强度,再解出第三个包

络圈直径再缠绕部分纤维,……直到满足全部球壳强度为止。注意到图6-2,要使包络纬度圈绕成一个整圈,过赤道和其他纬度的圈数是两圈,所以赤道处的缠绕层数必须是双数的。从图6-6,注意到气口与玻璃钢之间是胶接面,它们之间只有粘结力,这些粘结力远低于纤维的强度,因而它不能充分的传递球壳的经向张力,需要把玻璃钢球壳看作是一个两极开孔的球壳。分析这个开孔球壳时,先将它作为承受内压p的一个完整球壳来处理,然后叠加上一个在极孔处承受着经向薄膜压力pR/2的无内压的开孔球壳,这样组合的壳体相当于一个两极开孔的壳体。完整球壳的经向及纬向内力为pR/2,叠加的开孔球壳的受力图式如图6-6上面的图,在壁上产生了经向薄膜压力N:和纬向张力Ⅳ,从静力平衡条件可得由这个压力引起的纬向薄膜张力将这个内力与完整球壳的内力叠加求出两极开孔球壳承受内压p时的经纬向薄膜张力为:

图6-7两极开孔球壳的薄膜张力

下面举一个具体例子来说明球形容器的计算,整个计算以列表形式表出并辅以图解。已知球形容器的内直径D=20厘米,气口直径d=5厘米,要求的爆破压力p=600公斤/厘米。假定在赤道处的排线密度为每厘米13根40支/20股纱,以玻璃纤维的强度为10000公斤/厘米计算,则40支/20股纱的强力为20公斤,每厘的纤维抗力为T=13×20=260公斤/厘米。并假定丝带宽度8=0.3厘米。列表如表6-1所示,表左边的两项是按(6·4-7)式计算的开孔球壳的壳体内力Ⅳ1N,表的右边是按(6·4-5)式计算的各包络层的纤维抗力T:T:。为了便于求出各包络圈的位置,用图解法是方便的,绘了图6-8,先绘出纬向抗力Ⅳ图,第一个包络圈所需的层数为40/13=3.1层,层数应为双数,所以取4层。用4层的纤维量按(6·4-5)式计算纤维在球壳上的经纬向抗力T1、T,列于表中包络圈位x,=2.75一项内,并将纬向抗力T2绘于图6-8中。从表中可见在纬度半径大于4.25厘米以后,经向张力才嫌不足,而纬向抗力在纬度半径小于3.25厘米处已嫌不足,将纬向抗力T2也绘于图6-8中,从图中估计出在纬度半径大于3.1厘米以后,纬向抗力才不够,由于丝带宽度为0.3厘米,其在纬度直径上的投影仍接近于0.3厘米,所以第二个包络圈半径取为x。=3.1+0.30=3.25厘米,取最少的缠绕层数为2,再按(6·4-5)

式计算纤维在球壳上的抗力T1及T,列于表中包络圈位x。=3.25项下,将已缠绕的两个包络圈的纤维抗力叠加,同时将叠加的T绘于图6-8中,从表中可见在纬度半径大于5.25厘米以后,经向抗力才嫌不足,而纬向抗力在纬度半径大于3.70里米已嫌不足,在x。=3.70+0.15=3.85厘米处再作第三个包络圈缠绕……直到纤维纬向抗力在赤道处等于球壳薄膜张力为止。

从表和图中,我们可以发现这样的编绕容器,在经向有较多富余强度,在纬向除特定点(图中共有十一个点)刚满足强度外,其余也较富余。虽然,放宽一些丝带宽度会有所改善,但总不能充分发挥玻璃纤维的强度。所以玻璃钢球形容器不是用料最省的结构形式,除有必要和设备条件允许的特殊情况外,不采用这种形式。


热门推荐:

cache
Processed in 0.005079 Second.