《化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计课件.ppt（37页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第九章第九章 外压薄壁圆筒与封头的设计外压薄壁圆筒与封头的设计第一节第一节 概概 述述第二节第二节 临界压力临界压力第三节第三节 外压圆筒的工程设计外压圆筒的工程设计第四节第四节 外压球壳与凸形封头的设计外压球壳与凸形封头的设计第五节第五节 加强圈的设计加强圈的设计介起文骚针妇矮椽烹釉箕锥奇罐赞侵巍磅印怯每尺谊隧赡窒蛇玖峡唬谍都化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计第一节第一节 概概 述述一、外压容器的失稳一、外压容器的失稳二、容器失稳型式的分类二、容器失稳型式的分类皋泞创赣访颤岳筷鄙坝栓元蛇凑椭啃蛾脸灌倘渡蓟绕朗障走舟拳褪渴侈熊化
2、工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计一、外压容器的失稳一、外压容器的失稳n外压容器外压容器：壳体外部压力大于壳体内部压力的容器。：壳体外部压力大于壳体内部压力的容器。n应力特点应力特点：容器受到外压作用后，在筒壁内将产生经：容器受到外压作用后，在筒壁内将产生经向和环向压缩应力。向和环向压缩应力。n失效类型失效类型：n强度破坏强度破坏（很少发生）；（很少发生）；n失稳破坏失稳破坏（主要失效形式）：外压圆筒筒壁内的压缩应力（主要失效形式）：外压圆筒筒壁内的压缩应力远低于材料的屈服点时，筒壁就已经被突然远低于材料的屈服点时，筒壁就已经被突
3、然压瘪或发生褶压瘪或发生褶绉绉，即在一瞬间失去自身原来的形状。，即在一瞬间失去自身原来的形状。n弹性失稳弹性失稳：筒体在外压作用下突然失去原来形状，应：筒体在外压作用下突然失去原来形状，应力也由失稳前的压缩应力为主变成以弯曲应力为主的力也由失稳前的压缩应力为主变成以弯曲应力为主的复杂的附加应力。复杂的附加应力。衷挟硬琶拓扛屋枚灌榷氢乓毒蚂还叫舌姬腔歧舟帜孤京寨盖敝埠盎种体惩化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计二、容器失稳型式的分类二、容器失稳型式的分类n1.侧向失稳侧向失稳n容器由于均匀侧向外压引起的失稳叫做侧向失稳，侧向失稳容器
4、由于均匀侧向外压引起的失稳叫做侧向失稳，侧向失稳时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形。时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形。后泉缴墅打胡贪豁帜噎谗娄去布件倍判疵凸窝梅话华硼隘壤淫览乐潞久尸化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计二、容器失稳型式的分类二、容器失稳型式的分类n1.侧向失稳侧向失稳靴赖摈册攘身燃我牡化库矩酬职舷淡潜礁丝些橱脱钾态喧委诚铜祟倒瞩袁化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计二、容器失稳型式的分类二、容器失稳型式的分类n2.轴向失稳轴向失稳n3.局部失
5、稳局部失稳薄壁圆筒在轴向外压作用下引薄壁圆筒在轴向外压作用下引起的失稳。失稳后仍具有圆形起的失稳。失稳后仍具有圆形的环截面，但是破坏了母线的的环截面，但是破坏了母线的直线性，母线产生了波形，即直线性，母线产生了波形，即圆筒发生了褶绉。圆筒发生了褶绉。容器在支座或其他支承处以容器在支座或其他支承处以及在安装运输中由于过大的及在安装运输中由于过大的局部外压引起的局部失稳。局部外压引起的局部失稳。感顾中巡来蔡诛幌诧撅烃博链岂吩床摆柬竟都醋腕粱娥跑番纽看镰扮铸榜化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计第二节第二节 临界压力临界压力一、临界压力
6、一、临界压力二、影响临界压力的因素二、影响临界压力的因素三、外压圆筒的分类三、外压圆筒的分类四、临界压力的理论计算公式四、临界压力的理论计算公式五、临界长度五、临界长度丑撩耐淀帅彤共石层颊峻生釜径呵浆囚显央涧媚镣焦止民朔适猫刮度歹乒化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计一、临界压力一、临界压力n承受外压的容器在外压达临界值之前，壳体也能发生弹性承受外压的容器在外压达临界值之前，壳体也能发生弹性压缩变形；压力卸除后壳体可恢复为原来的形状。一旦当压缩变形；压力卸除后壳体可恢复为原来的形状。一旦当外压力增大到某一临界值时，筒体的形状发生永
7、久变形，外压力增大到某一临界值时，筒体的形状发生永久变形，就失去了原来的稳定性。就失去了原来的稳定性。n导致筒体失稳的压力称为该筒体的临界压力，导致筒体失稳的压力称为该筒体的临界压力，以以Pcr表示。表示。n筒体在临界压力作用下，筒壁内存在的压应力筒体在临界压力作用下，筒壁内存在的压应力称为临界压应力，以称为临界压应力，以cr表示。表示。疼泼揩几扛猖虐生氮纹酞颅裤悸肾仲胁毋速颐攀仪啃脓页湖动炮渡纵消韧化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计二、影响临界压力的因素二、影响临界压力的因素n1.筒体几何尺寸筒体几何尺寸n试验证明：影响筒体临
8、界压力的几何尺寸主要有筒体的长度试验证明：影响筒体临界压力的几何尺寸主要有筒体的长度L、筒体壁厚、筒体壁厚S以及筒体直径以及筒体直径D，并且：，并且：n 长度长度L一定时，一定时，S/D越大，圆筒的临界压力越高；越大，圆筒的临界压力越高；n 圆筒的圆筒的S/D相同，筒体越短临界压力越高；相同，筒体越短临界压力越高；n 筒体的筒体的S/D和和L/D值均相同时，存在加强圈得筒体临界压力高。值均相同时，存在加强圈得筒体临界压力高。n计算长度计算长度：指两个刚性构件（如法兰、端盖、管板及加强圈等）间的距离。：指两个刚性构件（如法兰、端盖、管板及加强圈等）间的距离。对与封头相联的筒体来说，计算长度应计入
9、凸形封头对与封头相联的筒体来说，计算长度应计入凸形封头1/3凸面高度。凸面高度。惶仿厉涸鼓一攻汪斗檬甥赁僧藕瘸谱雅带奖束斟伍还粳拴恼掳芽把毯傀预化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计二、影响临界压力的因素二、影响临界压力的因素n2.筒体材料性能的影响筒体材料性能的影响n筒体的临界压力与材料的强度没有直接关系。材料的弹性模量筒体的临界压力与材料的强度没有直接关系。材料的弹性模量E和泊松比和泊松比值越大，抵抗变形的能力就越强，因而其临界压力也就越高。值越大，抵抗变形的能力就越强，因而其临界压力也就越高。n【注意】【注意】钢材的钢材的E和
10、和值相差不大，选用高强度钢代替一般碳钢制造外压值相差不大，选用高强度钢代替一般碳钢制造外压容器，不能提高筒体的临界压力。容器，不能提高筒体的临界压力。n3.筒体椭圆度和材料不均匀筒体椭圆度和材料不均匀n稳定性破坏主要原因不是壳体存在椭圆度或材料不均匀。因为即使壳体的稳定性破坏主要原因不是壳体存在椭圆度或材料不均匀。因为即使壳体的形状很精确和材料很均匀，当外压力达到一定数值时也会失稳。形状很精确和材料很均匀，当外压力达到一定数值时也会失稳。n壳体的椭圆度与材料的不均匀性能使其临界压力的数值降低，即能使失稳壳体的椭圆度与材料的不均匀性能使其临界压力的数值降低，即能使失稳提前发生。提前发生。n载荷不
11、对称性，边界条件等因素载荷不对称性，边界条件等因素谢榴皂掐浦闽粪灸锨且刷崔旗皂屡批绣症行蛤叛遵树蠢独命琅倦峨棘隅挪化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计三、外压圆筒的分类三、外压圆筒的分类n1.长圆筒长圆筒n圆筒的圆筒的L/D0较大，两端的边界影响可以忽略，临界压力较大，两端的边界影响可以忽略，临界压力Pcr仅仅与与Se/D0有关，而与有关，而与L/D0无关（无关（L为圆筒的计算长度）。失稳为圆筒的计算长度）。失稳时波形数时波形数n=2。n2.短圆筒短圆筒n两端的边界影响显著，临界压力两端的边界影响显著，临界压力Pcr不仅与不仅与S
12、e/D0有关，而且有关，而且与与L/D0也有关，筒失稳时波形数也有关，筒失稳时波形数n为大于为大于2的整数。的整数。n3.刚性圆筒刚性圆筒n圆筒的圆筒的L/D0较小，而较小，而Se/D0较大，故刚性较好。其破坏原因较大，故刚性较好。其破坏原因是由于器壁内的应力超过了材料的屈服点所致，而不会发生是由于器壁内的应力超过了材料的屈服点所致，而不会发生失稳。失稳。n 长圆筒或短圆筒，要同时进行强度计算和稳定性校长圆筒或短圆筒，要同时进行强度计算和稳定性校验，后者更重要。验，后者更重要。霸刺塘坪镐装贝踪素森幼徘堪眩法诅阻迎修阮味吴勘嘻朽辆城皇走吃脑铂化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工
13、设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计四、临界压力的理论计算公式四、临界压力的理论计算公式n1.钢制长圆筒钢制长圆筒临界压力公式临界压力公式钢制圆筒钢制圆筒(=0.3)临界应力公式临界应力公式式中式中 Pcr临界压力，临界压力，MPa；Et设计温度下材料的弹性模数，设计温度下材料的弹性模数，MPa；Se筒体的有效壁厚，筒体的有效壁厚，mm；D0筒体的外直径，筒体的外直径，mm；材料的泊桑比。材料的泊桑比。注意注意长圆筒的临界长圆筒的临界压力仅与圆筒的材料和压力仅与圆筒的材料和圆筒的壁厚与直径之比圆筒的壁厚与直径之比Se/D0有关，而与圆筒的有关，而与圆筒的长径比长径比L/D0无关。无关
14、。痛返今孝诸距叙按荔秆蛇酥氖但千嫉盾植籽声疑胶壁僧梭帝颊莽嫩挑外刘化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计四、临界压力的理论计算公式四、临界压力的理论计算公式n2.钢制短圆筒钢制短圆筒临界压力公式临界压力公式注意注意短圆筒的临界压力除与圆筒的材料和圆筒的壁厚与直短圆筒的临界压力除与圆筒的材料和圆筒的壁厚与直径之比径之比Se/D0有关，而且与有关，而且与L/D0也有关也有关 临界应力公式临界应力公式漠谋宇柜购实饺捧旋菱遭迂遏肆宴赴浊熙乘候杉骏院桐挫叉烘组锅薄刁拔化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压
15、薄壁圆筒与封头的强度设计四、临界压力的理论计算公式四、临界压力的理论计算公式n3.刚性圆筒刚性圆筒n刚性圆筒不会失稳破坏，只需进行强度校验。其强度校验公刚性圆筒不会失稳破坏，只需进行强度校验。其强度校验公式与计算内压圆筒的公式一样。式与计算内压圆筒的公式一样。强度校核强度校核许用外压校核许用外压校核材料设计温度的许用压应力，可取材料设计温度的许用压应力，可取 =s/4；参刽售忻驼曹拣唆地工送臃六拾栏涕忽灼瘪劳奏般寺钠巩艺升凶驱铃州瘴化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计五、临界长度五、临界长度n1.长、短圆筒的临界长度长、短圆筒的临
16、界长度n刚刚性性圆圆筒筒不不会会失失稳稳破破坏坏，只只需需进进行行强强度度校校验验。其其强强度度校校验公式与计算内压圆筒的公式一样。验公式与计算内压圆筒的公式一样。鸦酒压鸭堕秉虏篇拦曰堪祷慈靴棱牧我仪撰泣蛔狂诊雌亮笺踢脆定蝗领油化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计五、临界长度五、临界长度n2.短、刚性圆筒的临界长度短、刚性圆筒的临界长度nL LLcrLcr时，长圆筒；时，长圆筒；nLcrLcrL LL Lcrcr，短圆筒；，短圆筒；nL LL Lcrcr，刚性圆筒。，刚性圆筒。衡给籍唇贴诅魏焦忌圈快瑟莱忽鞋畔眺确杀臣哈族司芋停础讽
17、乘搏默映米化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计第三节第三节 外压圆筒的工程设计外压圆筒的工程设计一、设计准则一、设计准则二、外压圆筒壁厚设计的图算法二、外压圆筒壁厚设计的图算法三、外压容器的试压三、外压容器的试压牢绸湿森骄信序阔荒峨坝剪询芬庶坤那境弗杠奎黍邹沙饲醒扁乞反把垣旅化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计一、设计准则一、设计准则n1.许用压力的确定许用压力的确定n工程上在外压力等于或接近于临界压力工程上在外压力等于或接近于临界压力pcr时进行操作是绝不时进行操作
18、是绝不允许的，必须使许用压力允许的，必须使许用压力p比临界压力小比临界压力小m倍，即：倍，即：n nm稳定安全系数，根据稳定安全系数，根据GBl5098钢制压力容器规定：钢制压力容器规定：n对圆筒、锥壳取对圆筒、锥壳取m=3.0；n球壳、椭圆形和碟形封头取球壳、椭圆形和碟形封头取m=15。n2.设计准则设计准则n必须使设计压力必须使设计压力pp，并接近，并接近p，则所确定的筒体壁厚才，则所确定的筒体壁厚才是满足外压稳定的合理要求。是满足外压稳定的合理要求。躁悠玫痈队郡疑赢凝迅遏绊研阿贬袒慕执蟹涛闹鞠挥足简谤坏袱桅讫夫竿化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压
19、薄壁圆筒与封头的强度设计二、外压圆筒壁厚设计的图算法二、外压圆筒壁厚设计的图算法n1.算图的由来算图的由来n临界压力作用下，筒壁产生的环向应力临界压力作用下，筒壁产生的环向应力cr及应变及应变为：为：n临界压力作用下长圆筒与短圆筒内的应变临界压力作用下长圆筒与短圆筒内的应变、为：为：长圆筒应变长圆筒应变短圆筒应变短圆筒应变蝎胖冕胶涣妥叛木暮贪碎凹橱羚虽晦倔什吧痕佩戍密母欧螟鼎膝捶谜褐钦化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计二、外压圆筒壁厚设计的图算法二、外压圆筒壁厚设计的图算法n1.算图的由来算图的由来n外压圆筒失稳时，筒壁的环向应
20、变值与筒体几何尺寸（外压圆筒失稳时，筒壁的环向应变值与筒体几何尺寸（Se，D0，L）之间）之间的关系的关系n对于一个壁厚和直径已经确定的筒体（即该筒的对于一个壁厚和直径已经确定的筒体（即该筒的D0/Se的值）的值）来说，筒体失稳时的环向应变来说，筒体失稳时的环向应变值将只是值将只是L/D0的函数，不同的的函数，不同的L/D0值的圆筒体，失稳时将产生不同的值的圆筒体，失稳时将产生不同的值。以值。以为横坐标，为横坐标，以以L/D0为纵坐标，就可得到一系列具有不同为纵坐标，就可得到一系列具有不同D0/Se值筒体的值筒体的L/D0的关系曲线图，图中以系数的关系曲线图，图中以系数A代替代替（见教材（见教
21、材P211图图113）。）。波罐依姬皑腮处兴辣甘孤媒弛宠这钧氮悠鲤来涨冤榴榨沥胆警笺萨欠涸唇化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计二、外压圆筒壁厚设计的图算法二、外压圆筒壁厚设计的图算法n1.算图的由来算图的由来n垂直线段（对应长圆筒）垂直线段（对应长圆筒）与倾斜直线（短圆筒）。与倾斜直线（短圆筒）。曲线的转折点所表示的长曲线的转折点所表示的长度是该圆筒的长、短圆筒度是该圆筒的长、短圆筒临界长度。临界长度。n利用这组曲线，可以迅速利用这组曲线，可以迅速找出一个尺寸已知的外压找出一个尺寸已知的外压圆筒失稳时筒壁环向应变圆筒失稳时筒壁环
22、向应变是多少。是多少。n一个尺寸已知的外压圆筒，一个尺寸已知的外压圆筒，当它失稳时，其临界压力当它失稳时，其临界压力是多少？为保证安全操作，是多少？为保证安全操作，其允许的工作外压又是多其允许的工作外压又是多少？少？搏彭专风都渣追交载丽儒法引投恬寥横荚炙庚缝谗婚离鸣储镀捉账症菌苯化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计二、外压圆筒壁厚设计的图算法二、外压圆筒壁厚设计的图算法n1.算图的由来算图的由来n若若将将失失稳稳时时的的环环向向应应变变与与允允许许工工作作外外压压的的关关系系曲曲线线找找出出来来，那那么么就就可可能能通通过过失失稳
23、稳时时的的环环向向应应变变为为媒媒介介，将将圆圆筒筒的的尺尺寸寸（D0、Se、L）与允许工作外压直接通过曲线图联系起来。）与允许工作外压直接通过曲线图联系起来。令令对于一个已知壁厚对于一个已知壁厚Se与直径与直径D0的筒体，其允许工作外压的筒体，其允许工作外压p等于等于B乘以乘以Se/D0，所，所以要想从以要想从找到找到p，首先需要从，首先需要从找出找出B。于是问题就转到了如何从。于是问题就转到了如何从找出找出B。剔小菲敝稀念僚叶耍仅萍三媳型喊峙悔筷兵遥自悸市旱猜贫复吻鳖浮戎稼化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计二、外压圆筒壁厚设
24、计的图算法二、外压圆筒壁厚设计的图算法n1.算图的由来算图的由来若以若以为横坐标，以为横坐标，以B为纵为纵坐标，将坐标，将B与与（即图中（即图中A）关系用曲线表示出来。）关系用曲线表示出来。利用这组曲线可以方便而利用这组曲线可以方便而迅速地从迅速地从找到与之相对应找到与之相对应的系数的系数B，进而求出，进而求出p。当当比较小时，比较小时，E是常数，是常数，为直线（相当于比例极限为直线（相当于比例极限以前的变形情况）。当以前的变形情况）。当较较大时（相当于超过比较极大时（相当于超过比较极限以后的变形情况），限以后的变形情况），E值值有很大的降低，而且不再有很大的降低，而且不再是一个常数，为曲线。
25、是一个常数，为曲线。【说明】【说明】不同的材料有不同的比例极限不同的材料有不同的比例极限和屈服点，所以有一系列的和屈服点，所以有一系列的AB图。图。衔濒浮八长但斡沸鉴臆偷巴关贫抿念送粘甸螺瑶急瞪蒜诗史湛磷轮售码侄化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计二、外压圆筒壁厚设计的图算法二、外压圆筒壁厚设计的图算法n2.外压圆筒和管子壁厚的图算法外压圆筒和管子壁厚的图算法n 对对D0/Se20（薄壁）的圆筒和管子（薄壁）的圆筒和管子n 假设假设Sn，令，令Se=Sn-C，而后定出比值，而后定出比值L/D0和和D0/Se；n 在图在图113的左
26、方找到的左方找到L/D0值，过此点沿水平方向右移值，过此点沿水平方向右移与与D0/Se线相交（遇中间值用内插法），若线相交（遇中间值用内插法），若L/D050，则，则用用L/D0=50查图，若查图，若L/D00.05，则用，则用L/D0=0.05查图；查图；n 过此交点沿垂直方向下移，在图的下方得到系数过此交点沿垂直方向下移，在图的下方得到系数A；蚁探蛛妓旧天使烯迄丸吻候它妊贸啥伍标搏砚赊慑顺枢黍虑富潘桂赛缝直化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计二、外压圆筒壁厚设计的图算法二、外压圆筒壁厚设计的图算法n2.外压圆筒和管子壁厚的图算
27、法外压圆筒和管子壁厚的图算法n 对对D0/Se20（薄壁）的圆筒和管子（薄壁）的圆筒和管子n 根据所用材料选用图根据所用材料选用图11-411-9，在图下方找出由，在图下方找出由所得的系数所得的系数A。n若若A值落在设计温度下材料线的右方，则过此点垂直上移，与设计值落在设计温度下材料线的右方，则过此点垂直上移，与设计温度下的材料线相交（遇中间温度值用内插法），再过此交点沿水温度下的材料线相交（遇中间温度值用内插法），再过此交点沿水平方向右移，在图的右方得到系数平方向右移，在图的右方得到系数B，并按下式计算许用外压力，并按下式计算许用外压力p：n若若A值落在设计温度下材料线的左方，说明肯定处于弹
28、性失稳状态，值落在设计温度下材料线的左方，说明肯定处于弹性失稳状态，则用下式计算许用外压力则用下式计算许用外压力p：n 比较比较p与与p，若，若pp，则需重新假设，则需重新假设Sn，重复上述步骤直至，重复上述步骤直至p大大于且接近于于且接近于p为止。为止。木兰叁居麓湘择诫择婆富用甭妥答乏报曙捌尺苇五赔授贵腾钢狈隶焊宏淋化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计二、外压圆筒壁厚设计的图算法二、外压圆筒壁厚设计的图算法n2.外压圆筒和管子壁厚的图算法外压圆筒和管子壁厚的图算法n 对对D0/Se20（厚壁）的圆筒和管子（厚壁）的圆筒和管子n
29、用用与与D0/Se20时时相相同同的的步步骤骤得得到到系系数数B值值。但但对对于于D0/Se4.0的的圆圆筒筒和和管子应按下式计算管子应按下式计算A值：值：n系数系数A0.1时，取时，取A=0.1。n 用用所所得得的的系系数数B，按按下下式式计计算算p1和和p2，并并取取较较小小者者为为圆圆筒筒的的许许用用外外压力，即：压力，即：n 比比较较p与与p，若若pp，则则需需重重新新假假设设Sn，重重复复上上述述步步骤骤直直至至p大大于于且接近于且接近于p为止。为止。板田废涡熙骚漠蚜双蕉底淹鼻例叼傈坍天纂梨创铱怔突个飘敛檬远详畴觉化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9
30、章外压薄壁圆筒与封头的强度设计三、外压容器的试压三、外压容器的试压n 外压容器和真空容器的试压外压容器和真空容器的试压按内压容器进行液压试验按内压容器进行液压试验，试验压力，试验压力按下式确定：按下式确定：npT=1.25p (MPa)n式中式中p设计外压力，设计外压力，MPa。n对于带夹套的容器应在容器的液压试验合格后再焊接夹套。夹套对于带夹套的容器应在容器的液压试验合格后再焊接夹套。夹套也需以也需以1.25p做内压试验，必须事先校核该容器在夹套试压时稳定做内压试验，必须事先校核该容器在夹套试压时稳定性是否足够。如果容器在该夹套试验压力下不能满足稳定性的要性是否足够。如果容器在该夹套试验压力
31、下不能满足稳定性的要求时，则应在夹套试压的同时，使容器内保持一定的压力，以便求时，则应在夹套试压的同时，使容器内保持一定的压力，以便在整个试压过程中使筒壁的外、内压差不超过设计值。夹套容器在整个试压过程中使筒壁的外、内压差不超过设计值。夹套容器内筒如设计压力为正值时，按内压容器试压；如设计压力为负值内筒如设计压力为正值时，按内压容器试压；如设计压力为负值时按外压容器进行液压试验。时按外压容器进行液压试验。眠久粒攫藤调托农爽味还叛珊蚤曹煽漾押敲巡其令仓膛酸袋爱榷瘩贪地惜化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计典型例题典型例题n试试确确定
32、定一一外外压压容容器器的的壁壁厚厚。已已知知设设计计外外压压力力p=0.2MPa，内内径径Di=1800mm，圆圆筒筒的的计计算算长长度度L=10350mm，设设计计温温度度250，壁壁厚附加量厚附加量C=2mm，材质，材质16MnR，Et=1.864105 MPa。朱抽嘶木贺酥秀璃菩衬倪尖截靛梳阐漳夜鸣唐冯躺楼狼垒熔们偶钠俩店首化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计第四节第四节 外压球壳与凸形封头的设计外压球壳与凸形封头的设计一、外压球壳和球形封头的设计一、外压球壳和球形封头的设计二、凸面受压封头的设计二、凸面受压封头的设计陪墒巡
33、芹厢峰烛辜舵肌呈卵阎惟蜜浩惮隅例贫昌许疙杰动云罗莫公群列窗化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计一、外压球壳和球形封头的设计一、外压球壳和球形封头的设计n 假设假设Sn，令，令Se=Sn-C，而后定出比值，而后定出比值Ro/Se值；值；n 用下式计算系数用下式计算系数A：n 根据所用材料选用图根据所用材料选用图11-411-9，在图的下方找出由，在图的下方找出由所得的所得的系数系数A。n若若A值落在设计温度下材料线的右方，则过此点垂直上移，与设计温度下值落在设计温度下材料线的右方，则过此点垂直上移，与设计温度下的材料线相交（遇中间温
34、度值用内插法），再过此交点沿水平方向右移，的材料线相交（遇中间温度值用内插法），再过此交点沿水平方向右移，在图的右方得到系数在图的右方得到系数B，并按下式计算许用外压力，并按下式计算许用外压力p：n若若A值落在设计温度下材料线的左方，按下式计算许用外压力值落在设计温度下材料线的左方，按下式计算许用外压力p：n比较比较p与与p，若，若pp，则需再假设，则需再假设Sn，重复上述计算步骤，重复上述计算步骤，直至直至p大于且接近大于且接近p时为止。时为止。领秋滞映藩诈绒饥宫粤舔瘴褥募炕险肄咳感梳轰该倘秘胸本顷抡耀赴肿恤化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒
35、与封头的强度设计二、凸面受压封头的设计二、凸面受压封头的设计n受外压（凸面受压）的无折边球形封头，椭圆形封头，碟形封头受外压（凸面受压）的无折边球形封头，椭圆形封头，碟形封头所需的最小壁厚，按受外压球壳和球形封头图算法进行设计。所需的最小壁厚，按受外压球壳和球形封头图算法进行设计。n【注意】【注意】计算过程中对无折边球形封头和碟形封头：计算过程中对无折边球形封头和碟形封头：Ro取球面部取球面部分内半径；椭圆形封头取分内半径；椭圆形封头取Ro=KDo，K为系数，标准椭圆封头取为系数，标准椭圆封头取K=0.9。寂耕呼襄露楚勺纬槛藐刮专奉偏幌提岳怖费鉴暇伊趟曰舰靴矗身拉嗡洁聋化工设备设计基础第9章外
36、压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计【例题】n试试设设计计一一外外压压椭椭圆圆形形封封头头的的壁壁厚厚。已已知知设设计计外外压压力力p=0.4MPa，内内径径Di=1800mm，封封头头内内壁壁曲曲面面高高度度hi=450mm，设设计计温温度度400，壁厚附加量，壁厚附加量C=2mm，材质，材质16MnR。呐尘氖办仍左绍跨曰魏舌球烁咋万痊郁丫举析挨猎卞疯廷钮园硷卸珊涅叉化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计第五节第五节 加强圈的设计加强圈的设计一、加强圈的作用与结构一、加强圈的作用与结构二、加
37、强圈的间距二、加强圈的间距三、加强圈尺寸设计三、加强圈尺寸设计四、加强圈与筒体间的连接四、加强圈与筒体间的连接烛辨效烤鸟黑梗邀舶煎荚镐恰沫窒括邹缺耸粥啥钮糟情类咐瓤榔示鹅乒舰化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计一、加强圈的作用与结构一、加强圈的作用与结构n1.加强圈的作用加强圈的作用n设计外压圆筒时，在试算过程中，如果许用外压力设计外压圆筒时，在试算过程中，如果许用外压力p小于设小于设计外压力计外压力p，则必须增加圆筒的壁厚或缩短圆筒的计算长度。，则必须增加圆筒的壁厚或缩短圆筒的计算长度。当圆筒的直径和厚度不变时，减小圆筒的计算长
38、度可以提高当圆筒的直径和厚度不变时，减小圆筒的计算长度可以提高其临界压力，从而提高许用操作外压力。其临界压力，从而提高许用操作外压力。n2.加强圈的结构加强圈的结构n加强圈应有足够的刚性，常用扁钢、角钢、工字钢或其他型加强圈应有足够的刚性，常用扁钢、角钢、工字钢或其他型钢，因为型钢截面惯性矩较大，刚性较好。钢，因为型钢截面惯性矩较大，刚性较好。卤稍赁痕篙畅鞍畜厘图沪罗捍拿话茨右清偿界镭谍估肯眉匡纽推厅憾吊渐化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计二、加强圈的间距二、加强圈的间距钢制短圆筒的临界压力公式钢制短圆筒的临界压力公式圆筒的圆筒
39、的D0、Se一定时，外压圆筒一定时，外压圆筒临界压力和允许最大工作外压临界压力和允许最大工作外压随着筒体加强圈间距随着筒体加强圈间距Ls的缩短而增加。的缩短而增加。如果筒体的如果筒体的D0、Se 确定，如使该筒体安全承受所规定的外压确定，如使该筒体安全承受所规定的外压p所所需加强圈的最大间距值为：需加强圈的最大间距值为：加强圈的个数等于圆筒不设加强圈的计算长度加强圈的个数等于圆筒不设加强圈的计算长度L除以所需加强圈除以所需加强圈间距间距LS再减去再减去1，即加强圈个数，即加强圈个数n=(L/Ls)-1。配赶譬厦魁逾胀砾孝引魏杨喜矮犀刃龚列掉涨茫猎钉赂趴垃奥还幽棠翅呛化工设备设计基础第9章外压薄
40、壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计三、加强圈尺寸设计三、加强圈尺寸设计n 根据圆筒的外压计算，根据圆筒的外压计算，D0、Ls和和Se均为已知，选定加强圈材均为已知，选定加强圈材料与截面尺寸并计算其横截面积料与截面尺寸并计算其横截面积As和加强圈与壳体有效段组合截和加强圈与壳体有效段组合截面的惯性矩面的惯性矩Is。n 用下式计算用下式计算B值：值：n 利利用用图图11-411-9，用用图图中中的的B值值反反查查系系数数A值值；若若图图中中无无交交点点，则按下式计算则按下式计算A值：值：n计算加强圈与壳体组合截面所需的惯性矩计算加强圈与壳体组合截面所需的惯性矩
41、I：n比比较较I与与Is，若若Is I为止。为止。灸吗蚌续程苗鸭疏惕扑涛敏胁社吩巾帘冯芹杠耐闭乙霖贴士喘启诱憋沪陀化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计四、加强圈与筒体间的连接四、加强圈与筒体间的连接n加强圈可以设置在容器的内部或外部。加强圈可以设置在容器的内部或外部。n如果加强圈焊在容器的外壁，焊缝总长度不应小于设备外圆周长如果加强圈焊在容器的外壁，焊缝总长度不应小于设备外圆周长的的1/2，间断焊接的最大间距不得大于筒体名义壁厚的，间断焊接的最大间距不得大于筒体名义壁厚的8倍。倍。n如果加强圈焊在容器内壁，则焊缝总长度不应小于内圆周长的如果加强圈焊在容器内壁，则焊缝总长度不应小于内圆周长的1/3，间断焊接的最大间距不得大于筒体名义壁厚的，间断焊接的最大间距不得大于筒体名义壁厚的12倍。倍。掂嫁打丢坯辗柳被亭备印私然樱桥剿拖莱戈埋卧铣房聋盆掣跋森住憋之暖化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计化工设备设计基础第9章外压薄壁圆筒与封头的强度设计