过程设备设计第四章(4.3.2.4)

1、1、工艺设备设计，4.3通常设计，2，工艺设备设计，4.3通常设计，3，工艺设备设计，4.3.2.4外压圆筒设计，工序设计方法，4，设计原则：设计实质：稳定性问题，5，工艺设备设计，一，分析法设计步骤：筒体名称厚度n； 计算有效厚度e，求出临界长度Lcr，比较圆筒的外压计算长度l和Lcr，判断圆筒是长圆筒还是短圆筒，然后根据圆筒类型，使用适当的公式计算临界压力Pcr，选择适当的稳定性安全系数m，比较容许外压p=、设计压力p和p的大小。 如果p接近p以下，并且不假定名义厚度n满足要求，则重复上述步骤n，直到满足要求。 特征：反复试行错误，比较麻烦。 6、工艺设备设计，中面直径d、厚度t相应地变更

2、为外径Do、有效厚度e，得：二、图算法原理：(采用标准规格)、式、(2-92 )、(2-97 )、计算元：圆筒在径向上只受到均匀的外压，而不受到轴向的外压7、工艺设备设计、长圆筒临界压力、短圆筒临界压力、圆筒在pcr中产生的周向应力，无论是长圆筒还是短圆筒，压曲时的周向应力(单向应力引起的钩的规律)都是：材料的弹性模量e (以塑性状态为变量)，以避免因变形而压曲时的特征8、过程设备设计，9，过程设备设计，参照图4-6，在径向受到均匀的外压，在径向和轴向受到相同的外压的圆筒：(1)几何参数计算图： l/e 讨论：长圆筒和纵轴平行的直线簇，压曲时的周向变形a与L/Do无关的短圆筒斜平行线簇，压曲时

3、a与L/Do、Do/e也有关系。 拐点Lcr/Do之比。 用途：10，11，工艺设备设计，L/Do，Do/e从图4-6周向应变a中找出a和pcr的关系，判定筒体在操作外压力下是否安全。 临界压力pcr，稳定性安全系数m，容许外压力p，因此pcr=mp，(2)厚度计算图(不同的材料):BA关系曲线，代入式(4-21 )，(4-21 )，即调查，12，工艺设备设计，(4-25 )，根据此试验制作b和a的关系图以材料温度线为参数绘制曲线：图4-74-9，实质上：反映了关系，材料的拉伸曲线在纵轴方向上以2/3的比例缩小绘图，13，讨论： a .材料拐点不同的材料有曲线，b .温度拐点不同的材料有曲线，

4、c .应用用途：计算，14，工艺设备设计，15，工艺设备设计，16，工艺设备设计，17，工艺设备设计，三，工程设计方法(图算法设计步骤)，18，工艺设备设计，1，Do/e20薄壁筒体：a .名义厚度n，e=n-C 用Do、Do/e的值从图4-6调查a的值，如果l/do的值大于50，则用L/Do=50调查a的值，(仅稳定性检查)，19，工艺设备设计，b根据式(4-26 )，容许外压p :a在材料线的左侧时，用式(4) c .材料选择厚度图(图4-7图4-9 )，与温度对应的e线不在图中时，插值，系数a，设计温度，20图4-10图算法求解过程，21，工艺设备设计，d .pcp，还有接近假设的名义厚

5、度n是合理的，pcp假设n是不合理的2、Do/e20厚壁筒体：为了满足稳定性，厚壁圆筒的容许外压力必须在式(4-29 )的计算值以上. (4-29 )、(进行了稳定性、强度双方的检查)强度：厚壁圆筒的容许外压力必须在式(4-30 )的计算值以上。(4-30 )、防止圆筒体的压曲和强度不良：23、工艺设备设计、用a .式(4-28 )求出a值。 检查3、Do/e4厚壁筒体：(4-28 )、b .还有b .如果有交点，则从图中得到b的值，如果没有交点，则试验计算：c .圆筒体的压曲和强度故障防止：24，工艺设备设计：问题解决构想的总结：n，L/Do，Do/e， 假设cr :25，工艺设备设计：1)

6、n，e=n-C，用式(4-31 )计算系数a，4，圆筒体轴向容许压力的确定，(4-31 )，(2)选择相应材料的厚度计算图，检查b，如果a的值在设计温度下落入材料线的左侧，则圆筒体弹性压曲设(4-32 )、筒体的最大允许压力cr=B，求出系数b的步骤如下： 26、工艺设备设计：27、工艺设备设计：定义与内压容器相同，取值的方法不同。 外压容器设计压力：考虑到在正常动作时可能产生的最大内内外压力差，真空容器的设计压力：考虑到受到外压，设置了安全控制装置(例如抽真空阀)的情况下，在没有设计压力为1.25倍的最大内外压力差或0.1 MPa中的较小值的安全控制装置的情况下另外，带套的容器：考虑即使内容

7、器突然释放压力，在套内也残留有压力的情况下产生的最大差压的危险状况。 (1)设计压力，28，工艺设备设计，(2)稳定性安全系数，计算式的可靠性，通过长、短圆筒的临界压力计算式，由于没有理想的初始圆度而求得。 实际上，线性小挠度理论得到的临界压力与试验结果有一定的误差，因为在成形、焊接或焊接后的热处理后，圆筒可能存在几何形状、尺寸偏差、材料性能不均匀等各种原始缺陷，直接影响临界压力计算值准确性的载荷可能不完全对称。 原因：结论：因此，在计算允许设计外压时，必须考虑一定的稳定性安全系数m。 29、工艺设备设计，GB150规定：圆筒体，m取3.0球壳，m取14.52。 特殊要求：形状偏差(取m3同时

8、)由GB150规定，受到外压和真空的圆筒体在同一截面的一定弦长范围内，实际形状和正圆之间的正负偏差不能超过一定值。 具体规定见文献1。 30、工艺设备设计，(3)外压计算长度、计算长度：筒体外部或内部相邻刚性构件之间的最大距离，通常可以把密封件、法兰、加强环等视为刚性构件。 图4-11是表示外压计算长度的取法的图。 取法：将直线段的盖曲面深度的三分之一计算在内(如果这两种封口头与圆筒体抵接，则由于外压在封口头的转移部产生环拉伸应力，因此在转移部没有外压压曲的问题，可以将该部位视为圆筒的前端)。 椭圆形封口、皿形封口、31、工艺设备设计、图4-11、32、工艺设备设计、6、加强环的设计计算、将长

9、圆筒转换成短圆筒，可以有效地减小筒体的厚度，提高筒体的稳定性，即目的、加强环设计、加强环的间距、 根据短圆筒的容许外压力计算式，导出加强环的最大间距，即，1 .加强环的间距，设置加强环，如果不属于短圆筒，则不实际作用。(4-33 )、结论：增强环的数量增加，Lmax值减少，筒体的厚度变薄，相反需要增加筒体的厚度。34、工艺设备设计，2 .加强环截面尺寸的确定，方法的想法：目的：增强筒壁截面的弯曲阻力，I稳定时加强环和圆筒体组合所需的最小惯性力矩，Is加强环和圆筒当量实际具有的组合惯性力矩，假设：a .加强环为外压b .加强环承受两侧LS/2范围内的负荷，实际：外负荷全部由加强环负担，检查： I

10、s大于I、35、36，在接近、稳定时保持加强环和圆筒体的分段所需的最小惯性力矩I : 满足(4-38 )，大致Ls是从加强环中心线到相邻两侧的加强环中心线的距离之和的一半，与凸型盖相邻，长度为盖曲面深度的1/3，mm， 用必须加上As个加强环的截面积mm2的手动进行了调查，a系数用以下的方法求出，37、a系数从已知的Pc、Do和所选择的e、Ls代入圆筒周方向的压曲时的b值：(4-39 )，(4-38 )式中，I为38，I2圆筒形壳体相对其形心轴的惯性力矩，As加强环的截面积，Ac圆筒有效宽度内的截面积，Ac=2be，b圆筒有效宽度，b=0.55，a1加强环形心轴到组合截面形心轴的距离，a2组合

11、截面形心轴到圆筒截面形心轴、，I0加强环的相对于其形心轴的惯性力矩，39，进程设备设计，(4-39 )，b .加强环的个数和间距Ls (LsLmax )，d .已知的pc，Do被选择的e， 用(4-33 )式计算Lmax，选择加强环尺寸(根据型钢规格)，计算As或手动调查，加强环和有效筒体实际具有的组合惯性力矩Is、40 注释：与前面介绍的圆筒体的稳定性计算相比，求a的过程正好与假设圆筒体的厚度求容许外压力的过程相反。 在设计加强环时，一般通过知道加强环受到的外压pc，求出必要的惯性力矩。 e .在相应材料的厚度计算图中，根据b值调查a值(如果调查图表时没有交点，则用A=计算)，将f .求出的a值代入式(4-38 )，求出必要的最小惯性力矩I。 将g.Is与I进行比较，is大且接近I时，满足要求。 否则，重新选择加强环尺寸，重复上述计算直到满足要求。 41、工艺设备设计，3 .加强环结构设计，材料：碳钢多。 筒体是贵金属