外压容器2013-11-6概要.ppt

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1、知识回顾:按承压方式对压力容器分类内压容器外压容器压力容器1教学重点：外压容器的定义与失效形式临界压力的概念及计算外压容器的设计的图算法与解析法提高外压容器稳定性的途径教学难点：图算法的原理任务四外压圆筒与封头的设计2子任务1外压容器失效形式分析子任务2临界压力的计算子任务3外压圆筒设计——图算法任务四外压圆筒与封头的设计3子任务1外压容器的失效形式分析1、外压容器：容器外压力大于内部压力的容器。强度不足发生破坏刚度不足而发生失稳（主要）真空操作容器、减压精馏塔的外壳用于加热或冷却的夹套容器的内层壳体2、失效的形式分析4承受外压载荷的壳体

2、，当外压载荷增大到某一值时，壳体会突然失去原来的形状，被压扁或出现波纹，载荷卸去后，壳体不能恢复原状，这种现象称为外压壳体的失稳。3、失稳及其实质容器失稳时，圆筒壳可能跃变成两个波，三个波，四个波……n＝正整数的波形5子任务2临界压力Pcr的计算1、临界压力Pcr的概念？致使外压容器发生失稳的最小外压值2、外压圆筒的设计准则：圆筒在外压作用下不产生强度失效的同时，还要限制：[P]－许用设计外压，MPa；Pcr－临界压力，MPa；m－稳定系数，我国钢制压力容器标准取圆筒m=3，凸形封头m=14.5263、临界压力的计算（calculatio

3、nofcriticalpressure）根据受外压力的圆筒出现的失稳现象，Pcr计算可分为三种类型：(1)长圆筒（longcylinder）当圆筒的长度与直径之比较大时，其中间部分将不受两端封头或加强圈的支持作用，弹性失稳时形成n=2的波数，这种圆筒称为长圆筒，长圆筒的临界压力与长度无关，仅与圆筒厚与直径的比值有关。7（2）短圆筒（shortcylinders）当圆筒的长度与直径之比较小，失稳波数大于2时，称为短圆筒。有关（3）刚性圆筒的临界压力L－圆筒外部或内部两相邻刚性构件之间的最大距离8（1）筒体几何尺寸的影响壁厚与圆筒外径之比δ

4、e/D0↑；Pcr↑δe/D0相同时，筒体长度L越短，Pcr↑短圆筒封头对筒体有支撑作用；长圆筒封头对筒体无支撑作用（2）有加强圈者Pcr↑4、影响临界压力Pcr的因素（3）筒体材料性能的影响圆筒的失稳不是由于强度不足引起的，而是取决于刚度。材料弹性模E量值越大，则刚度越大，材料抵抗变形能力越强，因而其临界压力也就越高。但是由于各种钢的E值相差不大，所以选用高强度钢代替一般碳钢制造容器，并不能提高筒体的临界压力，反而提高了容器的成本（4）筒体椭圆度和材料不均匀性的影响9L＝圆筒长＋封头直边段＋端盖1深度+端盖2深度举例20002000对于

5、筒体上有加强圈的圆筒外部或内部两相邻刚性构件之间的最大距离图外圆筒的计算长度10子任务3外压圆筒的壁厚设计一、设计准则[P]—许用外压力，MPa—稳定安全系数。外压设计的总体思路：保证工作压力P≤许用外压[P]设计计算方法：图算法；解析法解析法中11二、外压圆筒壁厚设计的图算法1、图算法的计算步骤（Do/δe>20）（1）假设壁厚δn，计算δe,筒体计算长度L，计算L/Do、Do/δe查A。若L/Do＞50，用L/Do＝50查A（2）由A值→系数B，确定[P]若A值落在设计温度下材料温度线的左方：若A值落在设计温度下材料温度线的左方：（3

6、）比较P（工作压力）和[P]，若P<[P]且较接近，则假设的δn符合要求，否则重新假设δn，按上述步骤计算。1213系数A=εcr系数B/MPa图-外压圆筒、管子和球壳厚度计算图(屈服点σs＞207MPa的碳素钢和0Cr13、1Cr13钢)-(＞、钢)14系数B/MPa系数A=εcr图-外压圆筒、管子和球壳厚度计算图(16MnR，15CrMo钢)图-外压圆筒、管子和球壳厚度计算图(16MnR，15CrMo钢)15任务示例今需制做一台分馏塔，塔的内径为2000mm，塔身（含椭圆形封头直边）长度为6000mm，封头深度为500mm（见图），分

7、馏塔在370℃及真空条件下操作。现库存有9、12、14mm厚的20R钢板。问能否用这三种钢板来制造这台设备16解：1、确定计算长度L2、有效厚度δe分别为7.2、10.2、12.2当δe＝7.2mm时查图1-66，得A=0.000082查B值,A值所在点落在材料温度线的左方，故3、比较[P]<0.1MPa，所以9mm钢板不能用。1718屈服点207MPa的碳素钢和0Cr131Cr13σs19当δe=10.2mm时1、查图1-66，得A=0.000142、计算[p]。A值所在点仍在温度线左方，故3、比较[P]<0.1MPa，所以12mm钢板

8、不能用。201、L＝6340/2=3170mmL/D0=1.57A=0.00025B=302、[p]=B.δe/D0=0.113、比较[P]>0.1MPa，所以9mm钢板能用。如果只有9mm厚