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压力容器设计 8.2 压力容器结构与分类 8.2 压力容器的结构与分类 8.2.1 压力容器的结构 8.2.2 压力容器分类 2、 按形状分 圆筒，球形，矩形； 3、 按材料分 金属材料，非金属材料 4、 按壁厚分 薄壁容器（Ro/Ri=1.2） 厚壁容器（Ro/Ri1.2） 5、 按作用原理分 反应器（R），换热器（E）， 分离器（S），储存容器（C，B） 反应器（R）：完成介质物理化学反应的压力容器。如反应器，反应釜，分解锅，硫化罐，分解塔，聚合釜，高压釜，合成塔 换热器（E）：用于完成介质的热量交换的压力容器，如余热锅炉，热交换器，消毒罐，染色器，烘缸，预热锅，蒸汽发生器，煤气发生炉的水夹套，冷凝器等 分离器（S）：用于介质的流体压力平衡和气体净化分离的压力容器，如过滤器，集油器， 储存容器（C，B）：主要用于储存和盛装气体，液体和液化气体等介质的压力容器，如：各种形式的储罐等 1、一般中压容器； 三类容器 8.3 典型薄壁容器应力分析 1、按容器的外径Do和内径Di的比值K  不同，可将容器分为： 厚壁容器：K1.2 薄壁容器：K?1.2 1、 受气压圆筒壳体 标准椭圆形封头 取顶点处的周向应力与赤道处的周向应力相等， 8.3.2 边缘应力及其处理 1. 边缘应力的产生原因 几何非线性 载荷非线性 约束非线性 材料非线性 2. 边缘应力的特点 局部性 自限性 3. 工程上的处理方法 危害性较小，不做特殊处理 仅作局部结构调整，p124 图8-10 8.3.3 内压圆筒形薄壁壳体设计 几个前提 不大于35MPa的内压容器的筒体和封头 设计准则为弹性失效 一般不考虑边缘应力，必要时以应力增强系数的形式引入设计计算。 依据：GB150-1999《钢制压力容器》 8.3.4. 强度设计公式 8.3.5 设计参数确定 指容器正常工作时，在相应的设计压力下，器壁金属可能达到的最高和最低温度（低于或等于-20℃) 3 、许用应力[σ] 4 焊缝系数φ 5 .厚度(t) 8.3.6 压力与气密性试验 1、 水压试验（续） c. 对试压介质的要求 方便获得；价格低廉； 无危险；存储方便； 沸点高于试验温度； 洁净，无污染，易于清除； 无腐蚀性。 d. 对试验温度的要求 试验温度应该高于材料的无延性转变温度（NDT）。对于碳钢，16MnR，15MnVR等，试验温度应该大于5 ℃ ，其他低合金钢，试验温度应该大于15℃。 板厚的影响导致试验温度的提高。 2 、气压试验 c. 常用介质 干燥洁净的空气； 氮气 惰性气体。 d. 试验温度 对于碳钢和低合金钢，应大于15℃。 3．压力试验时的应力校核 4、 气密性试验 c. 其他 介质：干净空气或氮气、惰性气体 温度：碳钢、低合金钢等，不低于15℃ 保压：30min，升压缓慢，稳定。 临界压力的计算 1. 长圆筒： 临界压力 求解步骤： 根据工况，确定材料； 假定壁厚为tn，确定有效厚度te， 根据已知条件确定临界长度Lcr； 根据公式确定许用设计外压[P]； 确定设计外压P，并比较P与[P]，如果P=[P], P与[P]比较接近，则假设的壁厚可以作为容器的设计厚度。否则重复上述步骤。 三 设计参数的规定 1设计外压力P 工作时最大内外压力差； 真空容器取1.25倍内外压差或0.1MPa中的较小值；无安全控制装置时，取0.1MPa； 2 试验压力PT 液压：PT=1.25P 或 气压 PT=1.15P 3 圆筒计算长度 图8-25 8.4.3 加强圈的作用及设计方法 1．加强圈的作用及结构要求 局部设置加强圈可以缩短筒体的计算长度，增加外压圆筒的稳定性且节约材料 加强圈材料通常为碳钢，采用型钢。 加强圈可以和内件合二为一； 加强圈可以设置在外部,也可以设置在内部 2．加强圈的设计方法（略） 加强圈与筒体有效段组合截面惯性矩J 3. 利用设计外压，外径和有效壁厚按8-34计算系数B值 4. 利用外压圆筒、管子和球壳的厚度计算图（图8-14~8-16）根据加强圈的材料和相应的设计温度选择相应的材料温度线，确定A值， 5. 根据A值确定Js。比较J与Js，并根据结果调整使得 Js=J . 例题 例3 设计单位证书副本 今日作业 光气又称碳酰氯，无色气体，有腐草臭味，剧毒，微溶于水，较易溶于苯、甲苯等。由一氧化碳和氯的混合物通过活性炭制得。环境中的光气主要来自染料、农药、制药等生产工艺。光气是剧烈窒息性毒气，高浓度吸人可致肺水肿。毒性比氯气约大10倍，但在体内无蓄积作用。在生产条件下以急性中毒为主，主要对呼吸系统造成损害。吸人光气后，发生典型的刺激症状，初为干咳，数小时后加重，轻者出现咳嗽、胸