4.3.2.4外压圆筒设计.ppt

过程设备设计 定义与内压容器相同，取值方法不同。 外压容器设计压力：考虑正常工作情况下可能出现的最大内外压力差； 真空容器设计压力：按承受外压考虑，当装有安全控制装置时（如真空泄放阀），设计压力取1.25倍最大内外压力差或0.1 MPa两者中的较小值；当无安全控制装置时，取0.1MPa。 带夹套容器: 考虑可能出现最大压差的危险工况，如内压容器突然泄压而夹套内仍有压力时所产生的最大压差。 （1）设计压力P 4.3.2.4 外压圆筒设计 五、有关设计参数的规定（续） 过程设备设计 4.3.2.4 外压圆筒设计 （2）稳定性安全系数m ①由于长、短圆筒的临界压力计算公式，是按理想的无初始不圆度求得的。实际上，圆筒在经历成型、焊接或焊后热处理后存在各种原始缺陷，如几何形状和尺寸的偏差、材料性能不均匀性等，都会直接影响临界压力计算值的准确性； ②受载可能不完全对称，因而根据线性小挠度理论得到的临界压力与试验结果有一定误差。 原因: 结论: 为此，在计算许用设计外压时，必须考虑一定的 稳定性安全系数m。 五、有关设计参数的规定（续） 过程设备设计 特殊要求：形状偏差（取m＝3的同时） 如GB150规定，受外压及真空的圆筒体在同一断面 一定弦长范围内，实际形状与真正圆形之间的正负 偏差不得超过一定值，具体规定可参见文献[2]。 GB150规定： 圆筒体，m 取 3.0； 球壳， m 取 14.52。 4.3.2.4 外压圆筒设计 五、有关设计参数的规定（续） 4.3.2.4 外压圆筒设计 过程设备设计 （3）外压计算长度L 计算长度：筒体外部或内部两相邻刚性构件之间的最大距离。 刚性构件：封头、法兰、加强圈等。 图4-11为外压计算 长度取法示意图 取法： 4.3.2.4 外压圆筒设计 五、有关设计参数的规定（续） 4.3.2.4 外压圆筒设计 过程设备设计 hi/3 hi/3 hi hi L L L L L L hi/3 hi hi/3 4.3.2.4 外压圆筒设计 图4-11 外压圆筒 的计算长度 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 过程设备设计 将长圆筒转化为短圆筒，可以有效地减小筒体 厚度、提高筒体稳定性。 六、加强圈的设计计算 目的 加强圈设计 加强圈的间距 截面尺寸 结构设计 4.3.2.4 外压圆筒设计 4.3.2.4 外压圆筒设计 过程设备设计 当圆筒的δe/Do已知，且计算外压pc值给定时，可由短圆 筒许用外压力计算公式导出加强圈的最大间距，即 1.加强圈的间距 设置加强圈，必须使其属于短圆筒才有实际作用。 （4-33） 结论： 4.3.2.4 外压圆筒设计 由（4-33），加强圈数量增多，Lmax值减小，筒体厚度减薄； 反之，筒体厚度须增加。 4.3.2.4 外压圆筒设计 过程设备设计 2.加强圈截面尺寸的确定 方法思路 目 的 增强筒壁截面的抗弯曲能力 通过增加截面惯性矩 I 来提高筒壁截面的抗弯曲能力，满足 Is大于并接近I I——保持稳定时加强圈和圆筒体组合段所需的最小惯性矩 Is——加强圈与当量圆筒实际所具有的组合惯性矩 4.3.2.4 外压圆筒设计 4.3.2.4 外压圆筒设计 过程设备设计 4.3.2.4 外压圆筒设计 图4-12 每个加强圈 所承受的载荷 保持稳定时加强圈和圆筒体组合段所需的最小惯性矩I： （4-38） Ls——从加强圈中心线到相临两侧加强圈中心线距离之和的一 半；若与凸型封头相邻，在长度中还应计入封头曲面深 度的 1/3，mm As——单个加强圈的截面积，mm2，手册查得 A——系数，按下述方法求得 4.3.2.4 外压圆筒设计 过程设备设计 4.3.2.4 外压圆筒设计 根据已知的Pc、Do和选择的δe、Ls，按下式计算当量圆筒周向失稳时的B值： （4-39） 按相应材料的厚度计算图，由B 查A。 如果查图时无交点，则 A带入式4-38中，就得到 I 4.3.2.4 外压圆筒设计 过程设备设计 A——系数 I2—圆筒形壳体对其形心轴 — 的惯性矩 As—加强圈的截面积 Ac—圆筒有效宽度内的截面积，Ac=2bδe b—圆筒有效宽度，b=0.55 a1—加强圈形心轴 — 至组合截面形心轴 — 的距离 a2—组合截面形心轴 — 至圆筒截面形心 轴 — 的距离 加强圈与当量圆筒实际所具有的组合惯性矩Is： I0—加强圈对其形心轴