第4章 外压容器

1、第四章 外压容器 4.1 外压容器的稳定性 第4章 外压容器 4.1.1 外压容器的失效 外压容器是指容器外部压力大于容器内部压力的设备。如图4-1及图4-2所示， 容器变形使器壁内由压应力转变为以弯曲应力为主的附加应力。 4.1 外压容器的稳定性 第4章 外压容器 4.1.2 外压容器的临界压力 导致外压容器发生失稳的最低外压力称之为临界压力，用pCr表示。所以外压容 器操作时允许的工作压力一定要低于临界压力，否则容器就会失稳。即 （1）临界压力 pwpCr 4.1 外压容器的稳定性 第4章 外压容器 4.1.2 外压容器的临界压力 容器的实际临界压力低于理论计算值。因此，用稳定系数m，考虑

2、外压容器的 安全裕度，故外压薄壁圆筒的稳定条件即为 （2）稳定性条件 4.1 外压容器的稳定性 第4章 外压容器 4.1.3 影响临界压力的主要因素 1 2 3 临界压力与外压圆筒的尺寸、结构有关 临界压力与圆筒材料的性能有关 临界压力与圆筒壳体的圆度有关 4.1 外压容器的稳定性 第4章 外压容器 4.1.3 影响临界压力的主要因素 在制造外压圆筒时，应按图4-3以纵、横坐标的交点，查得圆度公式，计算 限制圆筒壳体的圆度。 4.2 外压容器的稳定性校核 第4章 外压容器 4.2.1 公式法 4.2.1.1 临界压力的计算 （1）长圆筒 长圆筒的临界压力为 4.2 外压容器的稳定性校核 第4章

3、 外压容器 4.2.1 公式法 4.2.1.1 临界压力的计算 （2）短圆筒 短圆筒的临界压力为 4.2 外压容器的稳定性校核 第4章 外压容器 4.2.1 公式法 4.2.1.1 临界压力的计算 （3）刚性圆筒 刚性圆筒强度校核公式与内压圆筒相同，刚性圆筒所能承受的最大外压为 4.2 外压容器的稳定性校核 第4章 外压容器 4.2.1 公式法 4.2.1.2 外压薄壁圆筒的类型 （1）临界长度 临界压力与相同条件的短圆筒相等，这一长度被称之为长圆筒与短圆筒的临界长度， 可得如下 故区别长、短圆筒的临界长度为 4.2 外压容器的稳定性校核 第4章 外压容器 4.2.1 公式法 4.2.1.2

4、外压薄壁圆筒的类型 （2）计算长度 外压容器的计算长度L是指圆筒上两相邻刚性构件支撑线间的最大距离。 4.2 外压容器的稳定性校核 第4章 外压容器 4.2.1 公式法 4.2.1.2 外压薄壁圆筒的类型 （2）计算长度 续表 4.2 外压容器的稳定性校核 第4章 外压容器 4.2.1 公式法 4.2.1.2 外压薄壁圆筒的类型 （3） 公式法进行外压薄壁圆筒稳定性 校核步骤 选定材料，确定pc、t、c、E、ts、L； 假定圆筒的名义厚度n（一般按内压薄壁圆筒强度计算结果n进行估算），得 e=n-c； 计算临界长度LCr、L Cr并与计算长度L比较，确定圆筒类型； 计算许用外压力p及临界应力C

5、r； 比较。若ppc且Crts,则以上假定的名义厚度满足要求；若pts则 改用图解法。 4.2 外压容器的稳定性校核 第4章 外压容器 4.2.2 图解法 A系数，见图4-5；B系数，见图4-6图4-9，MPa；Di圆筒内直径， mm；Do圆筒外直径Do=Di+2n，mm；L圆筒计算长度，mm；E 设计温度下材料的弹性模量，MPa;e圆筒有效厚度e=n-C，mm；n 圆筒名义厚度，mm。 （1）算图中的符号 4.3 加强圈的结构与设置 第4章 外压容器 4.3.1 加强圈的作用和结构 加强圈可以设置在圆筒内侧或外侧，是具有足够刚性围绕在筒体周围的环状构 件。目前，加强圈通常采用型钢，如扁钢、角

6、钢、槽钢或工字钢制成，其常用结构 如图4-10所示。 4.3 加强圈的结构与设置 第4章 外压容器 4.3.2 加强圈焊接的布置形式和要求 加强圈与筒体采用焊接连接，在焊接时可采用连续焊或间断焊。加强圈焊接的 布置形式如图4-11所示。 4.3 加强圈的结构与设置 第4章 外压容器 4.3.2 加强圈焊接的布置形式和要求 设置在筒体内壁的加强圈有时为了防止介质在容器底部结垢，引起设备腐蚀， 需留出一定的排液间隙，如图4-12所示。 4.3 加强圈的结构与设置 第4章 外压容器 4.3.3 加强圈的距离 虽然加强圈可提高外压圆筒的承载能力，减少筒体钢板用量。但在相同条件下， 过多的加强圈会造成材

7、料浪费及制造成本增加。因为加强圈本身也用钢材制成，如 果加强圈个数过多，加强圈用的材料也多，制造费用也大，有时会造成制造上的困 难，甚至得不偿失。 4.4 外压容器的封头 第4章 外压容器 4.4.1 凸形封头 如果外压球形封头或外压球壳的内半径为Ri，计算外压力为pc，壁厚附加量为C， 用以下步骤确定其壁厚。 （1）外压球形封头与外压球壳 用下式计算许用外压力 4.4 外压容器的封头 第4章 外压容器 4.4.1 凸形封头 外压椭圆形封头和蝶形封头的稳定性计算与外压球形封头类似，只是Ro的含义 不同。对于蝶形封头，Ro取球面部分外半径；对于椭圆形封头，由于其曲率半径是 变化的，所以Ro取当量球壳外半径，即 （2）外压椭圆形封头和蝶形封头 4.4 外压容器的封头 第4章 外压容器 4.4.2 外压锥形封头与外压锥形壳体 受外压作用的锥形封头和锥壳，其稳定性校核是一个在数学和力学