外压圆筒与封头的设计学习教案

1、会计学1外压圆筒与封头的设计外压圆筒与封头的设计(shj)第一页，共17页。2022-6-255.1.1外压容器(rngq)的失稳1.外压容器(rngq)：壳体外部压力大于壳体内部压力的容器(rngq)实例：减压实例：减压(jin y)精馏塔、真空冷凝器精馏塔、真空冷凝器、夹套反应釜等、夹套反应釜等第1页/共17页第二页，共17页。2022-6-252、外压薄壁容器的受力形式： 内压薄壁圆筒：拉应力， 即m= PD/4，= PD/2。 外压薄壁圆筒：压应力， 失效形式： 内压容器：强度(qingd)破坏； 外压容器：很少因为强度(qingd)不足发生破坏，常常是因为刚度不足而发生失稳。第2页/

2、共17页第三页，共17页。2022-6-253、失稳及其实质 失稳：承受外压载荷(zi h)的壳体，当外压载荷(zi h)增大到某一数值时，壳体会突然失去原来的形状，被压扁或出现波纹，载荷(zi h)卸除后，壳体不能恢复原状，这种现象称为外压壳体的失稳。第3页/共17页第四页，共17页。2022-6-25 5.1.2容器失稳型式的分类(fn li)1、侧向失稳 容器由均匀(jnyn)侧向外压引起的失稳，叫侧向失稳，特点是失稳时，壳体横断面由原来的圆形变为波形，波数可以是两个、三个、四个，如图所示第4页/共17页第五页，共17页。2022-6-25 2、轴向失稳 容器(rngq)承受轴向外压，失

3、稳后，仍然 具有圆形的横截面，母线产生了波形。第5页/共17页第六页，共17页。2022-6-255.2.1临界压力的概念 临界压力：导致筒体失稳的最小压力。以Pcr表示(biosh)。5.2.2影响临界压力的因素1、筒体几何尺寸的影响 主要考虑筒体的L/D和/D。 第6页/共17页第七页，共17页。2022-6-25实验序号实验序号筒径筒径/mm/mm筒长筒长/mm/mm筒体中间有筒体中间有无加强圈无加强圈壁厚壁厚/mm/mm失稳时的真失稳时的真空度空度/mm/mm水水柱柱失稳时的波失稳时的波形数形数/ /个个9090175175无无0.510.515005004 49090175175无无

4、0.30.33003004 49090350350无无0.30.31201201501503 390903503501 1个个0.30.33003004 4比较比较(bjio)(bjio)和，和，L/DL/D相同时，相同时，/D/D越大，临界压力越高；越大，临界压力越高；比较比较(bjio)(bjio)和，和， /D /D相同时，相同时，L/DL/D越小，临界压力越高；越小，临界压力越高；比较比较(bjio)(bjio)和，和， /D /D，L/DL/D相同时，有加强圈的，临界压力高。相同时，有加强圈的，临界压力高。第7页/共17页第八页，共17页。2022-6-25第8页/共17页第九页，共

5、17页。2022-6-25第9页/共17页第十页，共17页。2022-6-253、筒体椭圆度和材料不均匀性的影响（1）稳定性的破坏并不是由于壳体存在椭圆度或材料不均匀而引起的。无论壳体的形状多么精确，材料多么均匀，当外压力达到一定(ydng)数值时也会失稳。（2）但是壳体的椭圆度与材料的不均匀性能使其临界压力的数值降低，使失稳提前发生。椭圆度：e = （Dmax - Dmin）/DN，此处Dmax及Dmin分别为筒体同一横截面上的最大及最小内直径，DN为圆筒的公称直径。第10页/共17页第十一页，共17页。2022-6-255.2.3长圆筒、短圆筒、钢性圆筒相对几何尺寸相对几何尺寸 两端边界影

6、响两端边界影响临界压力临界压力 失稳波形数失稳波形数 长圆筒长圆筒L/D0较大较大 忽略忽略只与只与e/D0有有关，与关，与L/D0无关无关 2 2短圆筒短圆筒 L/D0较小较小 显著显著与与e/D0有关，与有关，与L/D0有关有关 大于大于2 2的整的整数数刚性圆刚性圆筒筒L/D0较小较小e/D0较大较大不失稳不失稳第11页/共17页第十二页，共17页。2022-6-255.2临界压力 长圆筒的临界压力与长度长圆筒的临界压力与长度(chngd)无关，仅与圆筒厚与直径无关，仅与圆筒厚与直径的比值有关。的比值有关。1. 长圆筒临界压力长圆筒临界压力：2. 短圆筒临界压力：短圆筒临界压力：e：筒体

7、的有效：筒体的有效(yuxio)壁厚，壁厚，mm； D0：筒体的外直径，：筒体的外直径，mm； L ： 筒体的计算长度，筒体的计算长度，mm。 短圆筒的临界压力随筒体计算长度增加短圆筒的临界压力随筒体计算长度增加(zngji)而减小。而减小。302 . 2DEPetcr5 . 200/59. 2DLDEPetcr第12页/共17页第十三页，共17页。2022-6-252 tewiepD 第13页/共17页第十四页，共17页。2022-6-255.2.5临界长度1、临界长度 划分长、短和刚性圆筒之间的一个长度标准。外压圆筒是长圆筒还是短圆筒，可根据临界长度Lcr来判定。2、Lcr和Lcr/ 当圆

8、筒处于临界长度Lcr时，用长圆筒公式计算(j sun)所得的临界压力值Pcr和用短圆筒公式计算(j sun)的临界压力值Pcr/应相等，即32.50/2.22.59/eottecrcroDpEpEDL DecrDDL0017. 1第14页/共17页第十五页，共17页。2022-6-255.2临界压力 计算长度LLcr时，圆筒为长圆筒计算长度LLcr时，圆筒为短圆筒 同理，当圆筒处于临界长度Lcr时，用短圆筒公式(gngsh)计算所得的临界压力值Lcr和用刚性圆筒公式(gngsh)计算的最大允许工作压力值Pw应相等，此时求出的L即为Lcr 。3、长圆筒、短圆筒和刚性圆筒的定量描述 若某圆筒的计算长度为L，则： LLcr， 属于长圆筒； Lcr LLcr， 属于短圆筒； L Lcr ， 属于刚性圆筒。第15页/共17页第十六页，共17页。2022-6-25 外压筒体计算长度外压筒体计算长度L：指筒体上两个刚性：指筒体上两个刚性(n xn)构件如封头、法兰、加强圈之间的最大距离。构件如封头、法兰、加强圈之间的最大距离。 对于凸形端盖：对于凸形端盖：L=圆筒长封头直边