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过程设备设计期末知识总结过程设备设计期末知识总结
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1.压力容器导言
1.1 压力容器总体结构
1.2 压力容器分类
(1)按压力等级分
低压:0.1—1.6MPa 中压:1.6—10 MPa 高压:10—100 MPa 超高压:大于100 MPa
(2 )按容器在生产中的作用分:反应 换热 分离 储存
(3 )按安装方式分类:固定式压力容器 移动式压力容器
(4 )按安全技术管理分类:第一 / 二 / 三类压力容器
1.3 压力容器规范标准
(1)GB150 :中国第一部压力容器国家标准——设计压力:不大于35 MPa 的钢制压力容器,
设计温度:零下196 摄氏度至蠕变限用温度;管辖范围:壳体本体、容器与外部管道焊接连
接的第一道环向接头坡口端面、螺纹连接的第一个螺纹接头端面、法兰链接的第一个法兰密
封面、专用连接件或管件连接的第一个密封面。
(2 )JB 4732 《钢制压力容器——分析设计标准》 :第一部压力容器分析设计的行业标准
2.压力容器应力分析
承受压力:中低内压力(0.1MPa~10MPa);壁厚:薄壁(径比K ≤ 1.2);结构:回转壳体。
2.2 回转薄壳应力分析
2.2.2 回转薄壳的无力矩理论:基本要素
(1)轴对称问题是指壳体的几何形状、约束条件和所受的外力都是对称于旋转轴的。
(2 )几种常见壳体的几何特征
(a )圆柱壳 :R ∞ ,R2=R=r
1
(b)球壳 : R 1 R 2 R r R sin ϕ
2.2.3 无力矩理论基本方程
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(1)基本假设 (假设壳体是完全弹性体)
小位移假设:壳体受力变形前后,壳体上各点位移量远小于壁厚尺寸,属于弹性小变形。
直法线假设:(可忽略微元体中的剪力)
互不挤压假设:平行于中间面的各层纤维在变形前后均互不挤压,简化成平面应力问题。(不
计法向应力)
无力矩假设:回转薄壳中弯矩很小,可忽略壳壁中的弯矩影响,使壳体的应力分析大为简化。
(微元体仅受拉压力和剪力)
(2 )壳体微元体的取出
① 一对壳体内外表面;
② 一对经向截面(也称经线截面);
③ 一对与经线相正交的圆锥面(也称纬向截面或 纬线截面)。
(3 )微元平衡方程 (拉普拉斯方程)
σϕ σθ p
+
R R t
1 2
(4 )区域平衡方程
2.2.4 无力矩理论的应用——承受液体内压的回转薄壳
特点:壳体内各点的内压力与距液面的高度有关,液体的重量要考虑。
(1)圆筒形壳体
R1 ∞,R2 R ,r R
第一步:根据拉普拉斯方程和任意点的压力方程求出周向应力;
第二步:列区域平衡方程求经向应力。
(2 )具有裙式支座的球形壳体
① 先讨论裙座以上部分(ϕ ≤ ϕ 0 )
γR 2 2 cos2 ϕ γR 2 2 cos2 ϕ
σ −
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