西安石油大学：《过程设备设计基础 Basic Theory and Design of Process Equipments》课程教学资源（电子课件）第四章 压力容器设计 4.3 常规设计 4.3.2.4外压圆筒设计

第四章压力容器设计 CHAPTERⅣ Design of Pressure Vesse 4.3常规设计

1 44..33

 CHAPTER Design of Pressure Vessel

4.3常规设计 过程设备设计 431概述 4.1概述 432圆筒设计 42设计准则 433封头设计 434密封装置设计 4.3常规设计 43.5开孔和开孔补强设计 44分析设计 436支座和检查孔 4.5疲劳分析 437安全泄放装置 438焊接结构设计 46压力容器设计技术进股439压力试验

2 4.3

 4.1
4.2  4.3  4.4  4.5  4.6  4.3.3  4.3.4  4.3.5  4.3.6  !" 4.3.7 #$%& 4.3.2 '( 4.3.1
4.3.8 )*+, 4.3.9 -.

4.3常规设计 过程设备设计 431概述 4.32圆筒设计 4.3.2.1筒体结构 4.33封头设计 4.3.4密封装置设计 432.2内压圆筒的强度设计 43.5开孔和开孔补强设计43.23设计技术参数的确定 43.6支座和检查孔 437安全泄放装置 4.3.2.4外压圆筒设计 4.3.8焊接结构设计 439压力试验

3 4.3.2.1 (/+, 4.3.2.2 0 '(12 4.3.2.4 3 '( 4.3.2.3 45167 4.3

 4.3.3  4.3.4  4.3.5  4.3.6  !" 4.3.7 #$%& 4.3.2 '( 4.3.1
4.3.8 )*+, 4.3.9 -.

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 难点 图算法原理 重点 工程设计方法 主要内容 圆筒轴向许用应力的确定 有关设计参数的规定 加强圈的设计计算 4

4 4.3.2.4

 4.3.2.4   89:; ?1@ AB4517 '(CDEFG167 H@;IJ

43.24外压圆筒设计 过程设备设计 复习 a 失稳现象外载荷达到某一临界值,发生径向挠曲,并迅速 增加,沿周向出现压扁或波纹。 临界压力壳体失稳时所承受的相应压力,称为临界压力, 用P。表示。 讨论:受周向均匀外压薄壁回转壳体的弹性失稳问题

5 4.3.2.4

 KL p p p a b c MNO PQDRS3 TUVWX/1YZ[\]^ _`  [\ab 3cdefgh_`ijklmDnojpqr s>jtQDua vwxyz X/[\{|}P1~G j€_` j FPcr‚z

43.24外压圆筒设计 过程设备设计 外压圆筒分成三类: 长圆筒两端的边界影响可以忽略,压瘪时波数n=2,临 界压力P仅与t/D有关,而与L/D无关 短圆筒两端的边界影响显著,压瘪时波数为n>2的正整 数,P不仅5(D有关,而且与10.有关 刚性圆筒这种壳体的L/D较小,而t/D较大,故刚性较好 其破坏原因是由于器壁内的应力超过了材料屈极 限所致。计算时,只要满足强度要求即可

6 4.3.2.4

 3 '( ƒ„…O †'( ‡ˆ1‰`Š‹ŒŽj {x5 n=2 j_ `  Pcr‘’t / DoABj’L/DoBz •'( ‡ˆ1‰`Š‹j {x5€ n2 1™š 5j Pcr›‘’t / DoABjœ’L/DoABz Z'( žŸX/1 L/Do ¡jt / Do ¢j£Z ¤z ¥¦§I¨©ª«U01G¬­®¯°±² ³|´z@{jµ=¶·2=¸¹Œz

43.24外压圆筒设计 过程设备设计 长圆筒临界压力:pan=22E (292) D 短圆筒临界压力: 2.59Et2 (2-97) CH LDD/ 临界长度Lr L=1.17D (298)

7 4.3.2.4

 †'(_` O 3 2.2

 = o cr Dt p E LD D t Et p O O cr 2 2.59 = º2-97» º2-92» •'(_` O _`†2Lcr
t D L D o cr o =1.17 º2-98»

43.24外压圆筒设计 过程设备设计 新课 解析法 外压圆筒设计 图算法 解析法求取外压容器许用压力 ①假设筒体的名义厚度δn; ②计算有效厚度6e; ③求出临界长度Lcr,将圆筒的外压计算长度L与Lcr进行 比较,判断圆筒属于长圆筒还是短圆筒;

8 4.3.2.4

 3 '( ¼ ; H@; h ½¼ ;¸¾3 EF  ¿À(/1ÁÂÃ2ÄnÅ Æ@AÇÃ2ÄeŠȸu_`†2LcrjÉ'(13 @†2L’LcrÊ Ë jÌÍ'(Ϋ†'(Ï©•'(Å ÐÑ

43.24外压圆筒设计 过程设备设计 ④根据圆筒类型,选用相应公式计算临界压力Per ⑤选取合适的稳定性安全系数m,计算许用外压[p= ⑥比较设计压力p和[p的大小。若p≤[p]且较为接近, 则假设的名义厚度6n符合要求;否则应重新假设6n 重复以上步骤,直到满足要求为止 解析法求取 外压睿器许厂特点:反复试算,比较繁琐 用压力

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 ÒË   p  [p] 1¢¡zÓpÔ[p]œ €*Õj À1ÁÂÃ2ÄnÖ×=¸ÅØGÙÐÀÄnj ÙKÚÛÜjÝf¶·=¸€Þz
  4.3.2.4
 ßà¾×á1\7Z#$â5mj@EF3 [p]= mpcr ãäå'(…æjàF~Gçè@_`  PcrÅ ¼ ;¸¾ 3 E F 

43.24外压圆筒设计 过程设备设计 、图算法原理(标准规范采用)。难点 假设:圆筒仅受径向均匀外压,而不受轴向外压,与圆环 样处于单向(周向)应力状态。 P=2.2k7/、1 (2-92) 将式 厚度t改为有效 厚度δe,得: 2.59Et2 (2-97) LD、D,t

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 = o cr Dt p E LD D t Et p O O cr 2 2.59 = ñ½H@;IJºòóôF» Éè º2-92» º2-97» 4.3.2.4