8.第八章 内压薄壁容器.ppt

第八章 内压薄壁容器设计 §8-1 内压薄壁筒体和球壳 一、内压薄壁圆筒强度计算公式 1.理论计算厚度δ 应用第三强度理论： 二、薄壁球壳强度计算公式 §8-2 设计参数的确定 一、容器直径 钢板卷焊筒体：Di即DN，见表8-1。 无缝钢管作筒体：外径Do为公称直径，见表8-2。 二、工作压力与设计压力 最大工作压力pw：是指容器顶部在工作过程中可能产生的最高压力（表压）。 设计压力p：相应设计温度下确定壳壁厚度的压力，亦即标注在铭牌上的容器设计压力，P≥Pw。 计算压力pc：指在相应设计温度下，用以确定壳体各部位厚度的压力， Pc= P+PL (当PL≤5% P时， PL可忽略不计) 设计压力p≥pw，具体可参照以下情况定： 一般情况下取 P = Pw。 容器上装有安全阀时，设计压力不小于安全阀开启压力或取 P = (1.05~1.10)Pw ； 容器上装有爆破膜时， P = (1.15~1.30)Pw ； 对于装有液化气体的容器，取工作时可能达到的最高温度下液化气体的饱和蒸气压作为设计压力。 容器内盛有液体，若其静压力不超过最大工作压力的5％，则设计压力可不计入静压力，否则，须在设计压力中计入液体静压力。 三、设计温度 设计温度指容器正常工作中，在相应的设计条件下，金属器壁可能达到的最高或最低温度。 可参照以下情况确定： 不被加热或冷却，取筒内介质最高或最低温度。 用蒸汽、热水或其它载热体加热或冷却，取载体最高温度或最低温度； 储存容器的设计温度，按气象资料，最低温度取历年来月平均最低值。 四、许用应力 GB150-98规定： 六、壁厚附加量C C = C1 + C2 ⑴ 钢板负偏差(或钢管负偏差) C1（mm） C2应根据各种钢材在不同介质中的腐蚀速度和容器设计寿命确定。 C2=nλ n：设计寿命， λ：年腐蚀率 塔类、反应器类容器设计寿命 n一般按20年考虑，换热器壳体、管箱及一般容器按10年考虑。 ①腐蚀速度λ＜0.05mm／a(包括大气腐蚀)时：碳素钢和低合金钢单面腐蚀C2＝1mm，双面腐蚀取C2＝2mm； ②当腐蚀速度λ＞0.05mm／a时，单面腐蚀取C2＝2mm，双面腐蚀取C2＝4mm。 ③不锈钢取C2＝0。 §8-3 容器的压力试验和致密性试验 容器制成后或经长时期使用进行大修后，在交付使用前须进行压力试验，试验合格后方能交付使用。 压力试验的目的： 检查容器的宏观强度，以及密封结构和焊缝有无渗漏，把容器的潜在缺陷在使用以前充分暴露出来，以确保容器的安全运行。 试验介质一般用洁净的水 — 水压试验。 试验压力 pT 一、半球形封头 半球形封头由半个球壳构成，计算壁厚公式与球壳相同 二、椭圆形封头 组成：长短轴分别为Di和2h的半椭球 和高度为h0的短圆筒(直边) 直边的作用：避免筒体与封头间环向焊缝受边缘应力的影响 三、碟形封头 由三部分构成： 以 Ri 为半径的球面；以 r 为半径的过渡圆弧(即折边)；高度为 h0 的直边。（加折边和直边的目的？） 四、球冠形封头 为降低凸形封头高度，将碟形封头的直边及过圆弧部分去掉，只留下球面部分； 边缘应力大，易开裂； 可用于容器中两个相邻承压空间的中间封头，也可用于容器的端封头。 广泛用于化工设备(如蒸发器、喷雾干燥器、结晶器及沉降器等)的底盖，便于收集与卸除设备中的固体物料。 塔设备上、下部分的直径不等，也常用锥形壳体连接，称为变径段。 六、平板封头 平板封头是化工设备常用的一种封头。有圆形、椭圆形、长圆形、矩形和方形等，最常用的是圆形平板封头。 平板封头结构最简单，制造方便，但在同样直径、压力下所需的厚度最大，因此一般只用于小直径和压力很低的容器以及人孔、手孔盖等。 但有时在高压容器中，如合成塔中也用平盖，这是因为它的端盖很厚且直径较小，制造直径小厚度大的凸形封头很困难。 平板封头的壁厚计算式 设计公式是半经验公式 封头选择 1.受力角度： 由半球形－椭圆形－碟形－锥形－平板 变差 2.加工角度： 由半球形－椭圆形－碟形－锥形－平板 变易 一般中低压容器常用标准椭圆形封头！ §8-5 在用压力容器的强度校核 1.工作应力校核 确定许可压力 1. 工作时 思 考 题 1.承受气体压力的圆筒和圆锥形壳体的应力有什么特点？ 2.边缘应力的特点是什么？ 3.容器进行压力试验的目的是什么？容器进行液压试验应注意什么事项？什么情况下才进行气压试验？ 4.常用封头形式有哪些种？各有什么特点？ 5.椭圆形（碟形）封头由哪几部分组成？加直边是为了减小边缘应力，对吗？标准椭圆形封头的长短轴之比是多少？为什么这样规定？ 6.比较半球