化工设备机械基础第四章ppt课件.ppt

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1、第4章内压薄壁圆筒与封头的强度设计StrengthDesignofCylindersandHeadssubjectedtoInternal-Pressure第一节强度设计的基本知识第二节内压薄壁圆壳体与球壳的强度设计第三节内压圆筒封头的设计2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7/271本章重点：内压薄壁圆筒与封头的设计本章难点：厚度的概念设计参数的确定计划学时：10学时2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7/272内压容器涉及的问题很多，本章只讨论容器的壳体与封头。重点是它们的强度计算，包括两个方面。（1）设计压力容器（2）

2、校核在用容器①容器能否在原设计条件下安全使用？②针对某一使用条件提供容器判废的依据。2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7/2734.1.1关于弹性失效的设计准则Criterionsofelasticityfailure容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服点，该容器即告破坏。强度安全条件：4.1强度设计的基本知识BasicKnowledgeofStrengthDesign2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7/2744.1.2强度理论及其相应的强度条件由薄膜理论,圆筒壁内应力为经向应力、环向应力、法向应力（被认为是

3、0）。则三项主应力为：2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7/275第一强度理论——最大主应力理论（适用于脆性材料）第二强度理论——最大变形理论(与实际相差较大,未用)第三强度理论——最大剪应力理论（适用于塑性材料）第四强度理论——能量理论（适用于塑性材料）2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7/276第三强度理论的强度条件为：因此，圆筒强度条件为：压力容器都采用塑性材料制造，应采用第三或第四强度理论，我国采用第三强度理论。2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7/2774.2内压薄壁圆筒壳与球壳的强度设计Str

4、engthDesignofThin-walledCylinderandsphericalvesselsSubjecttoInternalPressure4.2.1强度计算公式Strengthcalculatingequation依据第三强度理论，强度公式为：参数变换：1.将中径换算为圆筒内径，D=Di+δ;2.压力换为计算压力Pc；3.考虑到焊缝处因气孔、夹渣等缺陷以及热影响区晶粒粗大等造成的强度削弱，引进焊接接头系数(≤1)；4.材料的许用应力与设计温度有关。2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7/278内压薄壁圆筒强度计算公式：再考

5、虑腐蚀裕量C2,于是得到圆筒的设计壁厚为：计算壁厚公式：2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7/279在公式（4-2）基础上，考虑到钢板的负偏差C1（钢板在轧制时产生了偏差）——名义壁厚公式：再根据钢板标准规格向上圆整。——最终名义厚度。这是写在图纸上的钢板厚度！2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7/2710式中δe——有效壁厚，δe=圆整后的壁厚（δn）－C1－C21）在工作压力及温度下，现有容器强度够否？2）现有容器的最大允许工作压力如何？已有圆筒设备的强度校核公式：2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7

6、/2711球形容器强度计算公式：由薄膜理论：由第三强度理论，强度条件：则导出壁厚计算公式：2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7/2712已有球形容器的强度校核：2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7/2713▲Scopeofapplicationofpreviousequation:cylinder:P≤0.4[]t(Do/Di≤1.5)spherical:P≤0.6[]t(Do/Di≤1.35)2012-2013（1）化工设备机械基础如果按外径进行设计，壁厚计算公式如何？应该注意：2021/7/27144.2.2

7、设计参数的确定Determinationofdesignparameters1.压力Pressure——表压2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7/2715---正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。由工艺计算确定：化学反应所要求的；传递过程所必需的；由液化气体的饱和蒸汽压所决定的。(1)工作压力pw2012-2013（1）化工设备机械基础2021/7/2716设定的容器顶部的最高压力。容器的设计压力应该高于其最大工作压力。容器上装有安全阀设计压力p等于或稍大于安全阀的整定（开启）压力pz，即p≥pz。一般取pz=(1.05~1.

8、1)pw；当pz<0.18MPa时，可适当提高pz相对于pw的比值。取值方法：2012-201