第七章 外压圆筒与封头的设计.ppt

7.1.1.外压容器的失稳 局部失稳载荷：局部压力过大 结论：根据失稳情况将外压圆筒分为三类： 长圆筒： L/Do较大，刚性封头对筒体中部变形不起有效支撑，最容易失稳压瘪，出现波纹数n=2的扁圆形。 短圆筒：两端封头对筒体变形有约束作用，失稳破坏波数n2，出现三波、四波等的曲形波。 刚性圆筒：若筒体较短，筒壁较厚，即L/Do较小，Se/Do较大，容器的刚性好，不会因失稳而破坏。 结论： 临界压力计算公式使用范围： 临界压力计算公式在认为圆筒截面是规则圆形及材料均匀的情况下得到的。 实际筒体都存在一定的不圆度，不可能是绝对圆的，实际筒体临界压力将低于计算值。 但即使壳体形状很精确和材料很均匀，当外压力达到一定数值时，也会失稳，只不过是壳体的圆度与材料的不均匀性能使其临界压力的数值降低，使失稳提前发生。 第三节 外压圆筒的工程设计 长圆筒或管子一般压力达到临界压力值的 1／2～1／3时就可能会被压瘪。 大于计算压力的工况，不允许在外压力等于或接近于临界压力，必须有一定的安全裕度，使许用压力比临界压力小，即: 稳定安全系数 m 的选取 主要考虑两个因素： 一个是计算公式的可靠性； 另一个是制造上所能保证的圆度。 根据GB150-1998《钢制压力容器》的规定圆筒m=3，圆度与Do/?e、L/Do有关。 7.3.2 外压圆筒壁厚设计的图算法 ㈠ 算法概述 　外压圆筒计算常遇到两类问题： 一是已知圆筒的尺寸，求它的许用外压 [p]； 另一是已给定工作外压，确定所需厚度?e。 一、试算法： 由于Pcr或[p]都与筒体的几何尺寸（?e、Do、L）有关，通常采用试算法： 试算法：由工艺条件定内径和筒体长度先假定一个?e， 5.3.2 外压圆筒壁厚设计的图算法 1.算图的由来 思路：由已知条件（几何条件：L/Do,Do/?e以及材质，设计温度）确定许用外压力[p]，判断计算压力是否满足： 第四节 外压球壳与凸形封头的设计 7.4.1 外压球壳和球形封头的设计 设计步骤： 1.假设?n，则?e=?n-C 确定Ro/?e; 2.求A值： 7.4.2 凸面受压封头设计 球冠形封头、椭圆形封头、蝶形封头——计算步骤与外压球壳和球形封头一致。 注意： 1.计算方法； 2.半径取值—— 球冠形封头取球面内半径； 椭圆封头取当量球壳外半径； 蝶形封头取球面部分外半径。 详见教材表5-2。 1.加强圈的抵抗外压能力——抗弯能力 有抵抗能力的部分： 加强圈和圆筒有效段。 加强圈与筒体的连接 连续或间断焊接，当加强圈在外面时，每侧间断焊接的总长度不应小于圆筒外圆周长的1/2； 在里面，焊缝总长度不应小于内圆周长度1/3。 间断焊最大间距，外加强圈不能大于筒体名义厚度8倍；内加强圈不能大于筒体名义厚度12倍 为保证强度，加强圈不能任意削弱或断。 水平容器加强圈须开排液小孔。允许割开或削弱而不需补强的最大弧长 间断值可查图5－19。 (1) 设两个加强圈后计算长度L＝3450mm， 则 L／D0 ＝ 3450／1828＝1.9， D0 / δe ＝152 ； (2)由图5—5查得A＝0.00035； (3)在图5—9的下方找到系数A=0.00035(此点落在材料温度线的右方)，将此点垂直上移，与250℃的材料温度线交于一点，再将此点水平右移，在图的右方得到B=42.5 ； (4)按(5－13)式计算许用外压力[p] (5)比较pc与[p]，显然p c=0.2MPa [p]， 且较接近，故取δe＝12mm合适。 则该外压圆筒采用δn＝14mm的16MnR钢板制造，设置两个加强圈，其结果是满意的。 3.查图5－7～图5－14材料线确定B值，若A值落在材料线右侧，许用外压力为： 若A值落在线左侧，用公式计算： 4.比较，若Pc＞[P],须重新假设 ?n，直到[P]大于并接近Pc。 例二：分馏塔内径2000mm，塔身(不包括椭圆形封头)长度为6000mm，封头深度500mm。370℃及真空条件下操作。现库存有9、12、14mm厚20g钢板。能否用这三种钢板制造。 塔的计算长度 钢板负偏差均为0.8mm 钢板的腐蚀裕量取1mm。 有效厚度为7.2、10.2和12.2mm。 当?e=7.2mm时 查图5-5得A=0.000085。20g钢板的σs=245MPa（查附录3），查图5-7，A值点落在材料温度线的左方，故 20g钢板370℃时的Et=1.69×105MPa [p]＜0.1MPa，所以9mm钢板不能用。 当?e=10.2mm时　 查图5-5得A=0.000013。查图5-7，A值所在点仍在材料温度