《容器设计基础》ppt课件

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1、第四章：容器设计基础容器是各种设备外部壳体的总称8/25/202118/25/20212概述容器的结构容器分类按器壁厚度、压力性质、压力大小、承受温度、《压力容器安全技术监察规程》分类。容器机械设计的基本要求容器的标准化8/25/20213第一节：内压薄壁圆筒的设计一、内压圆筒的应力分析二、内压圆筒的设计与计算三、压力试验8/25/20214一、内压圆筒的应力分析在工艺给定的压力p下，p垂直作用于器壁表面，容器将产生拉长，胀大的趋势。如圆柱筒体、平盖封头容器，在轴向产生拉长；在环向产生胀大，并产

2、生弯矩Mo。若不考虑Mo弯矩的影响，称无力矩壁厚，反之称为有力矩壁厚。8/25/20215圆柱筒体、平面封头：环向dc轴向abmTNT′nnmW8/25/20216从壳体上截出一微元体abcd，进行受力分析：环向应力σ2，轴向应力σ1。σ2σ2σ2σ1σ1M0M0σ28/25/20217假设：在应力是均匀的，壁厚很薄的条件下，可略去Mo弯矩的影响。对薄壁容器，结构尺寸取其中径D中。D中=(Do+Di)/2=Di+δδ=(Do-Di)/28/25/20218环向应力：σ2=pD中/2δyσ2Tδl

3、xpθdθW8/25/20219轴向应力：σ1=pD中/4δyδNpσ1zT′x8/25/202110二、内压圆筒的设计与计算圆筒壁厚的计算公式壁厚的其他影响因素设计厚度设计参数的确定8/25/202111圆筒壁厚的计算公式式中δ—计算厚度，mm；pc—设计压力，MPa；Di—圆筒内径，mm；[σ]t—设计温度下材料的许用应力，MPa；φ—焊缝系数，查P127表9-6。8/25/202112壁厚的其他影响因素1、钢板的负偏差，c1；(如：8±0.8mm)详见P128，表9-10钢板厚度负偏差。2

4、、腐蚀裕量，c2；（在设计使用年限内的腐蚀量。n年×λmm/a）c2=n·λ(mm)3、加工中的减薄量，c3。8/25/202113设计厚度设计厚度(δd)=计算厚度(δ)+腐蚀裕量(c2)即：8/25/202114将设计厚度（δd）加上c1、c3后，向上圆整至钢板标准规格厚度，称为名义厚度或实际厚度δn。δn=δd+c1+c3+Δ=δ+c1+c2+c3+Δ有效厚度δeδe=δ+Δ=δn-c1-c2-c38/25/202115压力容器最小厚度：δmin(不包括c2、c3)计算厚度δ，是内压圆筒仅

5、从强度因素得出的。而最小厚度是综合考虑刚度要求提出的。对碳素钢、低合金钢制容器，δmin≥3mm；对高合金钢制容器，δmin≥2mm。8/25/202116设计参数的确定1、设计压力pc；2、设计温度T；3、许用应力[σ]；4、焊缝系数φ；5、厚度附加量c。8/25/202117三、压力试验进行液压试验时试验压力的确定进行气压试验时试验压力的确定液压试验方法与过程控制气压试验方法与过程控制气密性试验对所确定的试验压力进行强度校核8/25/202118液压试验时的试验压力且pT≥pC+0.1MPa

6、其中8/25/202119式中pT—试验压力，MPa；pC—设计压力，MPa；[σ]—试验温度下材料的许用应力，MPa；[σ]t—设计温度下材料的许用应力，MPa。8/25/202120气压试验时的试验压力其中8/25/202121液压试验方法与过程控制将容器充满液体，最高点设排气口。缓慢将压力升到规定试验压力后，保压半小时，降压到规定试验压力的80%，保持足够长的时间，以便对所有焊缝和连接部位进行检查。8/25/202122气压试验方法与过程控制对不适合作液压试验的容器，才采用气压试验。缓慢升

7、压到规定试验压力的10%，且不超过0.05MPa，保持10分钟，查验所有焊缝及连接部位，多次检查。合格后，升到试验压力的50%，而后每次升级为试验压力的10%，直到试验压力。保持10分钟，然后降至试验压力的87%，检查焊缝情况。8/25/202123气密性试验容器须经液压试验后，方可进行气密试验。方法是缓慢升压至试验压力，保持10分钟，然后降至设计压力。同时进行检查。气体温度应不低于5℃。8/25/202124试验压力的强度校核（一）液压试验时气压试验时8/25/202125试验压力的强度校核（

8、二）液压试验时气压试验时8/25/202126第二节：内压容器封头的设计一、边缘应力概念二、凸形封头三、平板封头四、封头的结构特性及选择8/25/202127一、边缘应力概念产生实质存在联接边缘；联接处二者变形大小不同。特点局部性；自限性。对边缘应力的处理8/25/202128二、凸形封头半球封头椭圆形封头碟形封头球冠形封头8/25/202129半球封头母线绕o轴回转而成球体，其任意时刻停留线均为经线。σ1=σ2=σoσ2δσ1DzσDio8/25/202130半球、球壳计算厚度公式外力=内力8