第4章外压容器

1、第四章外压容器第一节第一节 外压容器的稳定性外压容器的稳定性 一、外压容器的失效 二、外压容器的临界压力 三、影响临界压力的主要因素*第二节第二节 外压容器的稳定性校核外压容器的稳定性校核 一、公式法 二、图解法第三节第三节 加强圈的结构与设置加强圈的结构与设置 一、加强圈的作用和结构 二、加强圈焊接的布置形式和要求 三、加强圈的间距*第四节第四节 外压容器的封头外压容器的封头 一、凸形封头 二、外压锥形封头与外压锥形壳体 三、压力试验n一、外压容器的失效n二、外压容器的临界压力n三、影响临界压力的主要因素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。一、外压容器的失效一、外压容器的

2、失效是指容器外部压力大于容器内部压力的设备。可能是因强度不足而导致破 坏,更可能是发生类似压杆失稳的现象,因为容 器的稳定性不足而失效。 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pwpCr 二、外压容器的临界压力二、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，考虑外压容器的安全裕度，故外压薄壁圆筒的稳定条件即为 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 三、影响临界压力的主要因素三、影响临界压力的主要因素n一

3、、公式法n二、图解法（1）长圆筒 长圆筒的临界压力为（2）短圆筒 短圆筒的临界压力为（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（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，可得如下区别长、短圆筒的临界长度为 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。（2）计算长度（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；

4、 计算许用外压力p及临界应力Cr； 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。二、二、 图解法图解法（一）算图中的符号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。n一、加强圈的作用和结构n二、加强圈焊接的布置形式和要求n三、加强圈的间距加强圈：为增强容器的刚性和稳定性而固定于容器的内侧或外侧的环状构件称为加强圈。一、加强圈的作用和结构一、加强圈的作用和结构1.加强加强圈圈的结

5、构：的结构：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、角钢、槽钢或工字钢制成，其常用结构如图所示。一、加强圈的作用和结构一、加强圈的作用和结构 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所示。二、加强圈焊接的布置形式和要求二、加强圈焊接的布置形式和要求注意点：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。 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料浪费及制造成本增加。因为加强圈本身也用钢材

6、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。 计算公式如下三、加强圈的间距三、加强圈的间距n一、凸形封头n二、外压锥形封头与外压锥形壳体n三、压力试验 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 一、凸形封头一、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 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上都较为复杂的问题。二、外压锥形封头与外压锥形壳体