第五章 外压容器课件.pptVIP

第五章 外压容器的设计 本章要求： 一、熟悉外压容器的失效形式及设计准则; 二、熟练掌握临界压力的概念及影响临界压力的因素; 三、掌握外压筒体设计的两种方法：解析法、图算法; 四、了解外压凸型封头的设计方法。 5.1 外压容器的稳定性 一、外压容器的失效形式 筒体承受均匀侧向外压作用时，未 产生失稳时，将产生两向应力：经向应 力　　　　、环向应力　　　，且为压 应力。应力分析见图１。 当侧向外压达到一定值后，往往外压容器的强度足 够，而其自的几何形状却产生了永久性的压瘪和折皱，上 述现象称之为容器丧失了稳定性，简称失稳。因此外压容 器的失效形式主要是失稳 。 使容器产生失稳时的外压力称为临界压力 ，筒体在 临界压力作用下产生的最大应力称为临界应力 。临界 应力的大小为： 筒体发生失稳后，横截面由圆形变成波浪形。 二、外压容器的设计准则 设计外压容器时除了满足强度条件外，还要满足： p -设计外压；外压容器取最大压差、真空外压容器取1.25 倍最大压差或0.1MPa两者中较小者(有安全装置)。 [p]-许用外压；m-稳定系数（筒体取3、封头取15） 三、影响临界压力的因素 赛洛璐通过实验证实，影响临界压力的因素主要有：制 造筒体使用的材质(E)、筒体的几何尺寸(Do/Se 、L/Do)。 影响长圆筒临界压力的因素：材质(E)、 Do/Se 影响短圆筒临界压力的因素：材质(E)、 Do/Se、 L/Do 5.2 外压圆筒的设计---试差法 一、长圆筒壁厚的设计 长圆筒的临界压力： 由 得： 考虑壁厚附加量C有： 二、短圆筒壁厚的设计 短圆筒的临界压力： 由 得： 考虑壁厚附加量C有： 三、圆筒临界长度Lcr 当 时，则有： 若L＞ L cr，则为长圆筒；L＜ L cr，则为短圆筒。 四、外压圆筒壁厚的设计----简化公式设计法 5.3 外压圆筒的设计---图算法 设壁厚为 5.4 外压封头的设计 外压封头的设计方法是借助外压圆筒设计计算图，并以 公式作校核计算。 一、外压凸形封头 包括半球封头、椭圆形封头和碟形封头，它们的临界压 力按下式计算： 对于碳钢制造的封头 时 式中：Rv——为凸形封头的当量半径，对于半球形封头 Rv取其内半径Ri;对于椭圆形封头 ,这里Di是与封 头联接筒体的内径。K值值由下表查取。 对于碟形封头和无折边球形封头Rv，取球面部分的半 径Ri。 设计时要使设计外压p小于许用外压，即： 式中： [p]—当封头失稳时的临界应力 在材料比例极限 内时，稳定系数m取15，则： 当封头失稳时的临界应力 超出材料比例极限 时： 式中 B由算图查得，查图步骤是： (1)假设壁厚 ，计算出 ，并根据封头形状确定Rv (2)按下式算出值， (3)根据所选材料，选定相应的算图。从A查取B。若A点落 在曲线左边，可按下式直接计算出[ p]。 若A点落在曲线右边，按下式计算出[ p]。 (4)将 p 与[ p]进行比较 若 p= [ p ]，则假设壁厚合理；反之不合理，重新设计。 二、外压锥形封头(锥形壳体) 受外压的锥形封头及锥形壳体均按卞列方法计算： (1)当半锥顶角 时 锥体壁厚按外压圆筒计算，以圆筒长度 和外径 参阅下图。 当无加强圈时，L等于 锥体的轴向长度，D。等于 锥体的大端直径。 当有加强圈时， L等于 加强圈轴向间距。 D。等 于加强圈较大截面处直径。 (2)当半锥顶角 时 锥体壁厚仍按承受外压 圆筒计算，此时该圆筒的 外径等于锥体的最大外直 径。筒体长度L 取值： 当无加强圈时，L等于等于锥体截面的最大内径；当有 加强圈时， L等于加强圈中心线间的锥体轴线长度或加强 围间锥体截面的最大内直径，两者中的较小者。 5.5 加强圈的设计 利用加强圈可以提高外压长圆筒临界压力，方法是 将具有一定刚性的钢环焊在筒壁内面或外侧，借以支撑 作用改善受压圆筒的稳定性。加强圈设计的主要内容： 选择合适的钢材，确定间距 和截面尺寸。 一、加强圈间距 由短圆筒的临界压力公式： 可知，外压圆筒的临界压力