内压薄壁容器的设计计算教程.ppt

第三节 内压薄壁容器的设计计算 (一)设计压力、计算压力和设计温度 (二)焊接接头系数 许用应力 是容器壳体等受压元件的材料许用强度，取材料在设计温度下的强度指标(强度极限 、屈服点 、持久强度 和蠕变极限 )与相应的安全系数之比，并取最小值，即： (一)试验内容 包括耐压试验和泄漏(气密性)试验 (二)试验目的 耐压试验：检查容器在超工作压力下的宏观强度，包括检查材料的缺陷、容器各部分的变形，焊接接管的强度和容器法兰连接的泄漏检查。通常包括液压试验和气压试验。 泄漏试验：对密封性要求非常高的重要容器，如介质毒性为极度或高度危害的容器，或不允许有微量泄漏的容器，应在耐压试验合格后进行泄漏检查。 (一)封头的种类 (1)半球形封头 对于非圆形(椭圆形、长圆形、矩形和正方形)平盖： 第三节 内压薄壁容器的设计计算 五、封头的设计计算 (6)平盖 平盖是封头中结构最简单，制造最容易的一种封头。从前述圆板的应力分析可知，因其仅受弯曲应力，与等径的壳体相比，在同一压力下，平盖的厚度会很厚，材料耗费大、且十分笨重。 (二)封头的结构特性 第三节 内压薄壁容器的设计计算 五、封头的设计计算 (二)封头的结构特性 综上所述，从受力情况来看(从优到劣)： 半球形＞椭圆形＞碟形＞锥形＞球冠＞平盖 从制造难易程度来看(从易到难)： 平盖＞球冠＞锥形＞碟形＞椭圆形＞半球形 就使用而言：中低压容器大多采用椭圆形封头；常压或直径不大的高压容器常用平盖；半球形封头一般用于低压或高压情况；锥形封头则多用于压力不高的变径设备或要求便于物料排泄的设备；球冠形封头常用作容器中两独立受压室的中间封头。 各种封头结构特性的比较 (三)设计计算公式 第三节 内压薄壁容器的设计计算 五、封头的设计计算 (2-99) 内压半球形封头的计算厚度可用球壳的公式(2-93)计算，即 式中 Di —半球形封头的内直径，mm。 1.凸形封头 (三)设计计算公式 第三节 内压薄壁容器的设计计算 五、封头的设计计算 (2)椭圆形封头 按椭圆形封头与圆筒连接时的边缘分析结果，封头的最大总应力与圆筒周向膜应力之比可表示为(R/h)的函数，如图中点划线所示。 可见，封头中的最大总应力的位置和大小随(R/h)的变化而改变，在R/h= 1.0~2.5范围内，可用下式近似表示： (2-99) K—应力增强系数或椭圆形封头形状系数。 (三)设计计算公式 第三节 内压薄壁容器的设计计算 五、封头的设计计算 (2-99) 由于 故椭圆形封头的计算壁厚可由半球形封头公式乘以2K得到： 半球形封头的公式 (p70) 椭圆形封头的公式 (三)设计计算公式 第三节 内压薄壁容器的设计计算 五、封头的设计计算 对于标准椭圆形封头(Di/2hi=2)，K=1，则 (2-100) 另外，由薄膜分析可知， 的椭圆形封头在内压下赤道附近周向受压。为防止周向失稳，GB150规定： 1.0 -1.0 0.5 + - 当Di/2hi≤2时，封头的有效厚度te≮0.15%Di； 当Di/2hi＞2时，封头的有效厚度te≮0.30%Di。 (三)设计计算公式 第三节 内压薄壁容器的设计计算 五、封头的设计计算 (3)碟形封头 以试验为依据，把过渡段的最大总应力与球面的薄膜应力之比M视为ri/Ri的函数，如图中实线所示，表达式为： (2-101) 半球形封头的公式 (2-102) 碟形封头的公式 于是，将半球形封头乘以M，并将Di→2Ri，即得： 1 过渡区内半径与球面内半径之比 ri/Ri Maker建议曲线 (三)设计计算公式 第三节 内压薄壁容器的设计计算 五、封头的设计计算 (3)碟形封头 (2-102) 由于碟形封头的强度与ri/Ri有关，所以ri不宜太小、Ri不宜太大。GB150规定：ri≮0.01Di，且≮3tn；Ri≯Di 。 式中 M —应力增强系数或碟形封头形状 系数； Ri —碟形封头球面部分内半径，mm。 对于标准碟形封头：ri=0.17Di，Ri=0.9Di 。 (三)设计计算公式 第三节 内压薄壁容器的设计计算 五、封头的设计计算 2.锥形封头