外压圆筒设计.学习资料
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真空容器： 有安全控制装置（真空泄放阀），取 1.25倍最大内外压差或0.1MPa中较小值； 无安全控制装置，取0.1MPa 带夹套容器：真空设计压力再加上夹套 设计压力。
（二） 图算
长、短圆筒临界压力计 算式均可归纳为
K为特征系数，
pcr
2.59E(de /D0)2.5
(L/D0)
pcr
2E
1m2
查B值。
若A在设计温度的材料线右方，则垂直移 动与材料温度线 相交，再水平右移，在图的右方纵坐标上得到B并按下式计算许 可设计外压
若A值落在对应的材料温度线的左方（即与材料温度线没有
交点），则说明圆筒已发生弹性失稳，B值按下式计算B 2 EA
许可外压为
3
4、比较P和[P]，若P [P]且较接近，则假设的dn符合要求
解析法:计算步骤
1、假设壁厚dn，de = dn-C;计算筒体长度L;
2、计算Lcr,
，判断L是否大于Lcr；
对于长圆筒：L>Lcr，
对于短圆筒： LLcr，
3、比较P和[P]，若P[P]且较接近，则假设的dn符合 要求；
4、计算
，工程上
设计外压：
不小于正常工作过程中可能出现的最大 内外压力差。
塔的计算长度
L6002 01506 03m 40 m 3
钢板负偏差均为0.8mm 钢板的腐蚀裕量取1mm。 有效厚度为7.2、10.2和12.2mm。 简化计算，有效厚度7、10和12mm
当de=7mm时
L 63403.14
D0 2018288.3 D0 200029
de 7
查图4-15得A=0.000085。20g钢板的
Ps
2ss
de
D0
比较
pcr
2.59E(de /D0)2.5
(L/D0)
pcr
2E
1m2
(de )3
D0
• 对薄壁容器，圆筒外压失稳的压力远小于被压 屈服的压力，即稳定破坏先于强度破坏
• 圆筒强度上的承压能力与材料的屈服极限σs直 接相关，而圆筒稳定性上的承压能力与材料的 弹性模量E直接相关，所以用高强度钢板代替
扁钢、角钢、工字钢等都可以 制作加强圈。
加强圈最大间距：pcr
2.59E(de /D0)2.5
(L/D0)
外压圆筒加强圈间距已选定，可按上述图
算法确定出筒体厚度；
如果筒体的D0/de已确定，可从下式解出
加强圈最大间距：
L
2.59ED0
(
de
D0
)2.5
mp
加强圈的实际间距如小于或等于算出的间 距，表明该圆筒能安全承受设计压力。
低强度钢板制作外压圆筒不能有效地提高它的 抗失稳能力。
• 筒体的长度不能影响圆筒强度的高低，但却影 响圆筒的临界压力值。
㈣ 临界长度
➢实际外压圆筒是长圆筒还是短圆筒，可
根据临界长度Lcr来判定。
➢当圆筒处于临界长度Lcr时，长圆筒公式 计算临界压力Pcr值和短圆筒公式计算临 界压力Pcr值应相等
2.2E 0(de)32.5E 9(de/D 0)2.5
此即为B－A图的由来
B2E A 2s,而 A,即 AB 的关 2 系 s
33
3
图 4-7 外 压 圆 筒 、 管 子 和 球 壳 厚 度 计 算 图 (屈 服 点 σ s＞ 207M Pa的 碳 素 钢 和 0Cr13、 1Cr13钢 )
图 4-8 外 压 圆 筒 、 管 子 和 球 壳 厚 度 计 算 图 (16M nR， 15CrM o钢 )
当de=10mm时
L 63403.132
D0 2024202.4 D0 2000212
de 10
查图4-15得A=0.000013。查图4-17，A值所
在点仍在材料温度线得左方，故
d [p ]B 2 1 .6 1 95 0 1 .3 1 4 0 1 0 .0M 72
D 0/e 3
2.4 02
压力越低。
L为筒体计算
长度，指两 相邻加强圈 的间距；
对与封头相连 接的那段筒 体而言，应 计入凸形封 头中的1/3的 凸面高度。
pcr
2.59E(de /D0)2.5
(L/D0)
临界压力计算公式使用范围：
临界压力计算公式在认为圆筒截面是规则 圆形及材料均匀的情况下得到的。
❖实际筒体都存在一定的圆度，不可能是 绝对圆的，实际筒体临界压力将低于计 算值。
✓刚性圆筒：304不锈钢板若筒体较短，筒
壁较厚，即L/D0较小，de/D0较大，容器
的刚性好，不会因失稳而破坏。
㈠ 长圆筒
长圆筒的临界压力计算公式：
pcr
2E
1m2
(de
D0
)3
式中 Pcr-临界压力， MPa；
de-筒体的有效厚度， mm；
D0-筒体的外直径， mm D0Di 2dn
Et-操作温度下圆筒材料的弹性模量， MPa
m=3，圆度与D0/de、L/D0有关。
公式按规则圆形推的，实际圆筒总存在一定 的不圆度，公式的使用范围必须要求限制筒体
的圆度e。
2．设计外压容器
设计外压容器，应使许用外压[p]小于 临界压力Pcr，即稳定条件为：
pcr m[p]
由于Pcr或[p]都与筒体的几何尺寸（de、 D0、L）有关，通常采用解析法：
三、临界压力计算
临界压力：导致筒体失稳的外压力，Pcr
临界应力：筒体在临界压力作用下，筒壁 内的环向压缩应力，以scr表示。
➢外压低于Pcr，变形在压力卸除后能恢复
其原先形状，即发生弹性变形。
➢达到或高于Pcr时，产生的曲波形将是不
可能恢复的。
临界压力与哪些因素有关？
失稳是固有性质，不是由于圆筒不 圆或是材料不均或其它原因所导致。
每一具体的外压圆筒结构，都客观 上对应着一个固有的临界压力值。
临界压力的大小与筒体几何尺寸、 材质及结构因素有关。
根据失稳情况将外压圆筒分为三类：
✓长圆筒：刚性封头对筒体中部变形不起 有效支撑，最容易失稳压瘪，出现波纹 数n=2的扁圆形。
✓短圆筒：两端封头对筒体变形有约束作 用，失稳破坏波数n>2，出现三波、四 波等的曲形波。
3在确定筒体材料后在对应材料的ab图上由a值向上引垂线若a在设计温度的材料线右方则垂直移动与材料温度线相交再水平右移在图的右方纵坐标上得到b并按下式计算许可设计外压若a值落在对应的材料温度线的左方即与材料温度线没有交点则说明圆筒已发生弹性失稳b值按下式计算许可外压为符合要求ea钢板负偏差均为08mm钢板的腐蚀裕量取1mm
ss=250MPa（查附录6），查图4-17，A值 点落在材料温度线得左方，故 B 2 EA
3
20g钢板370℃时的E=1.69×105MPa
d [p ]B 2 1 .6 1 95 0 8 .5 1 5 0 1 0 .0M 33
D 0/e 3
2.3 88
[p]＜0.1MPa，所以9mm钢板不能用。
❖壳体横断面由原来的圆形被压瘪 而呈现波形，其波形数可以等于 两个、三个、四个……。
㈡ 轴向失稳
❖薄壁圆筒承受轴向 外压，当载荷达到 某一数值时，也会 丧失稳定性。
❖失稳，仍具有圆环 截面，但破坏了母 线的直线性，母线 产生了波形，即圆 筒发生了褶绉。
㈢ 局部失稳
在支座或其他支承处以及 在安装运输中由于过大的局 部外压也可能引起局部失稳。
五、外压容器的试压
外压容器和真空容器按内压容器进 行液压试验，试验压力取1.25倍的设计 外压，即
pT 1.25p
式中p-设计外压力，MPa
；
❖夹套容器内筒如无缝钢管设计 压力为正值时，按内压容器试 压；如设计压力为负值时按外 压容器进行液压试验。
❖夹套容器液压试验合格后再焊接 夹套。夹套内压试验压力
系数B/MPa
系数A=εcr 图4-9 外压圆筒、管子和球壳厚度计算图(0Cr18Ni9钢)
二、图算法的计算步骤
1、假设壁厚dn，de = dn-C ，计算筒体长度L; 2、计算L/Do、Do/de ，查A，若L/Do >50，用L/Do＝50查A； 3、在确定筒体材料后，在对应材料的A-B图上，由A值向上引垂线，
pT 1.25p[[ss]]t
❖夹套内压试验必须事先校核该容 器在夹套试压时的稳定性是否足够。
❖不满足稳定性，则液压试验时容 器内保持一定压力，以便在整个试 压过程中，夹套与筒体的压力差不 超过设计值。
例4-3：分馏塔内径2000mm，塔身(不包括椭 圆形封头)长度为6000mm，封头深度500mm。 370℃及真空条件下操作。现库存有9、12、 14mm厚20g钢板。能否用这三种钢板制造。
容器发生弹性失稳将使容器不能维持正 常操作，造成容器失效。
失稳现象的实质：
外压失稳前，只有单纯的压缩应力， 在失稳时，产生了以弯曲应力为主 的附加应力。
外压容器的失稳，实际上是容器筒 壁内的应力状态由单纯的压应力平 衡跃变为主要受弯曲应力的新平衡。
长园筒
二、容器失稳形式
㈠ 侧向失稳
❖由于均匀侧向外压引起失稳叫侧 向失稳。
大于计算压力的工况，不允许在外压力 等于或接近于临界压力下工作，必须有 一定的安全裕度，使许用压力比临界压 力小，即
[ p ] p cr m
[p]-许用外压； m-稳定安全系数，m>1
稳定安全系数m的选取
主要考虑两个因素： ✓计算公式的可靠性； ✓制造上所能保证的圆度。
❖根据GB150-1998《钢制压力容器》的规定
D 0/e 3
169
[p]＞0.1MPa，所以，须采用14mm厚的
20g钢板制造。
六、加强圈 pcr
2.59E(de /D0)2.5
(L/D0)
内径2000mm、全长7000mm的分馏塔， 要保证在0.1MPa外压下安全操作，须用 14mm厚钢板。较簿钢板满足不了外压要 求。
装上一定数量的加强圈，利用圈对筒壁 的支撑作用，可以提高圆筒的临界压力，从 而提高其工作外压。
m-材料的泊桑比。
❖分析：
pcr
2E
1m2
(de )3
D0
长圆筒的临界压力仅与圆筒的相
对 对厚 长度度dL/e/DD00无有关关。，而与圆筒的相
对于钢制圆筒，m=0.3，
则
pcr
2.20Et
(de
D0
)3
㈡ 短圆筒
短圆筒的临界压力计算公式为：
pcr
2.59E(de /D0)2.5
(L/D0)
✓ 短圆筒临界压力与相对厚度de/D0有关， 也随相对长度L/D0变化。 ✓ L/D0越大，封头的约束作用越小，临界
(de
D0
)3
K
L D0
,
de
D0
pcr
KEt (de
D0
)3
外压圆筒在临界压力下的周向应力为
scrp2cdrD e0 1 2KtE(D de0)2
图算法
图算法来源
3
临界压力：
P cr
KE
d
e
Do
K为特征系数
2
器壁上的应力：
s cr
P D cr o
d2 e
KEde
2 Do
2
s d 器壁上的应变：
cr
EcrK 2DeofD teo,D Lo
L/Do
Do/te
εcr(A) • 外压圆筒几何参数计算图
圆筒的许用外压力：
3
2
d d d sd PPcr1KEe2KEe e2
m 3 D o 32D oD o 3
e
D cr o
令
B
2 3
s
cr
则 P B d e
Do
而 B3 2scr23Ecr23EA
外压圆筒设计
一、外压容器失稳
外压容器：容器外部压力大于内部 压力。
石油、化工生产中外压操作，例如： 石油分馏中的减压蒸馏塔、 多效蒸发中的真空冷凝器、 带有蒸汽加热夹套的反应釜 真空干燥、真空结晶设备等。
失稳的概念：
容器外压与受内压一样产生径向和环向 应力，是压应力。也会发生强度破坏。
容器强度足够却突然失去了原有的形状， 筒壁被压瘪或发生褶绉，筒壁的圆环 截面一瞬间变成了曲波形。这种在外 压作用下，筒体突然失去原有形状的 现象称弹性失稳。
[p]＜0.1MPa，所以12mm钢板也不能用。
当de=12mm时
L 63403.126
D0 2028169 D0 2000214
de 12
查图4-15得A=0.000018。查图4-17，A值所
在点仍在材料温度线得左方，故
d [p ]B 2 1 .6 9 15 0 1 .8 1 4 0 1 0 .1M 2
(d)
L hi/3
L
(a)
hi/3
L
hi/3
hi
LБайду номын сангаас
hi
(e)
(b)
L
hi/3
L
(c)
(f)
hi
四、外压圆筒的设计
㈠ 算法概述 外压圆筒计算常遇到两类问题：
✓一是已知圆筒的尺寸，求它的许用外
压 [p]；
✓另一是已给定工作外压，确定所需厚 度de。
1．许用外压[p]
圆度，长圆筒或管子一般压力达到临界 压力值的 l／2～1／3时就可能会被压瘪。
❖但即使壳体形状很精确和材料很均匀， 当外压力达到一定数值时，也会失稳， 只不过是壳体的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。
㈢ 刚性筒 dd 2sptDipC2
刚性筒是强度破坏，计算时只 要满足强度要求即可，其强 度校核公式与内压圆筒相同。
圆筒在外压作用下的屈服压力
D 0
(L/D 0)
得：
Lcr 1.17D0
D0
de
❖当筒长度L≤Lcr时，Pcr按短圆筒
❖ 当筒长度L≥Lcr，Pcr按长圆筒
❖外压筒体计算长度L：指筒体上两个刚性构件如
封头、法兰、加强圈之间的最大距离。
➢对于凸形端盖：L＝圆筒长＋封头直边段＋1/3 端盖深度
➢对于法兰：L＝两法兰面之间的距离
➢对于加强圈：L＝加强圈中心线之间的距离
（二） 图算
长、短圆筒临界压力计 算式均可归纳为
K为特征系数，
pcr
2.59E(de /D0)2.5
(L/D0)
pcr
2E
1m2
查B值。
若A在设计温度的材料线右方，则垂直移 动与材料温度线 相交，再水平右移，在图的右方纵坐标上得到B并按下式计算许 可设计外压
若A值落在对应的材料温度线的左方（即与材料温度线没有
交点），则说明圆筒已发生弹性失稳，B值按下式计算B 2 EA
许可外压为
3
4、比较P和[P]，若P [P]且较接近，则假设的dn符合要求
解析法:计算步骤
1、假设壁厚dn，de = dn-C;计算筒体长度L;
2、计算Lcr,
，判断L是否大于Lcr；
对于长圆筒：L>Lcr，
对于短圆筒： LLcr，
3、比较P和[P]，若P[P]且较接近，则假设的dn符合 要求；
4、计算
，工程上
设计外压：
不小于正常工作过程中可能出现的最大 内外压力差。
塔的计算长度
L6002 01506 03m 40 m 3
钢板负偏差均为0.8mm 钢板的腐蚀裕量取1mm。 有效厚度为7.2、10.2和12.2mm。 简化计算，有效厚度7、10和12mm
当de=7mm时
L 63403.14
D0 2018288.3 D0 200029
de 7
查图4-15得A=0.000085。20g钢板的
Ps
2ss
de
D0
比较
pcr
2.59E(de /D0)2.5
(L/D0)
pcr
2E
1m2
(de )3
D0
• 对薄壁容器，圆筒外压失稳的压力远小于被压 屈服的压力，即稳定破坏先于强度破坏
• 圆筒强度上的承压能力与材料的屈服极限σs直 接相关，而圆筒稳定性上的承压能力与材料的 弹性模量E直接相关，所以用高强度钢板代替
扁钢、角钢、工字钢等都可以 制作加强圈。
加强圈最大间距：pcr
2.59E(de /D0)2.5
(L/D0)
外压圆筒加强圈间距已选定，可按上述图
算法确定出筒体厚度；
如果筒体的D0/de已确定，可从下式解出
加强圈最大间距：
L
2.59ED0
(
de
D0
)2.5
mp
加强圈的实际间距如小于或等于算出的间 距，表明该圆筒能安全承受设计压力。
低强度钢板制作外压圆筒不能有效地提高它的 抗失稳能力。
• 筒体的长度不能影响圆筒强度的高低，但却影 响圆筒的临界压力值。
㈣ 临界长度
➢实际外压圆筒是长圆筒还是短圆筒，可
根据临界长度Lcr来判定。
➢当圆筒处于临界长度Lcr时，长圆筒公式 计算临界压力Pcr值和短圆筒公式计算临 界压力Pcr值应相等
2.2E 0(de)32.5E 9(de/D 0)2.5
此即为B－A图的由来
B2E A 2s,而 A,即 AB 的关 2 系 s
33
3
图 4-7 外 压 圆 筒 、 管 子 和 球 壳 厚 度 计 算 图 (屈 服 点 σ s＞ 207M Pa的 碳 素 钢 和 0Cr13、 1Cr13钢 )
图 4-8 外 压 圆 筒 、 管 子 和 球 壳 厚 度 计 算 图 (16M nR， 15CrM o钢 )
当de=10mm时
L 63403.132
D0 2024202.4 D0 2000212
de 10
查图4-15得A=0.000013。查图4-17，A值所
在点仍在材料温度线得左方，故
d [p ]B 2 1 .6 1 95 0 1 .3 1 4 0 1 0 .0M 72
D 0/e 3
2.4 02
压力越低。
L为筒体计算
长度，指两 相邻加强圈 的间距；
对与封头相连 接的那段筒 体而言，应 计入凸形封 头中的1/3的 凸面高度。
pcr
2.59E(de /D0)2.5
(L/D0)
临界压力计算公式使用范围：
临界压力计算公式在认为圆筒截面是规则 圆形及材料均匀的情况下得到的。
❖实际筒体都存在一定的圆度，不可能是 绝对圆的，实际筒体临界压力将低于计 算值。
✓刚性圆筒：304不锈钢板若筒体较短，筒
壁较厚，即L/D0较小，de/D0较大，容器
的刚性好，不会因失稳而破坏。
㈠ 长圆筒
长圆筒的临界压力计算公式：
pcr
2E
1m2
(de
D0
)3
式中 Pcr-临界压力， MPa；
de-筒体的有效厚度， mm；
D0-筒体的外直径， mm D0Di 2dn
Et-操作温度下圆筒材料的弹性模量， MPa
m=3，圆度与D0/de、L/D0有关。
公式按规则圆形推的，实际圆筒总存在一定 的不圆度，公式的使用范围必须要求限制筒体
的圆度e。
2．设计外压容器
设计外压容器，应使许用外压[p]小于 临界压力Pcr，即稳定条件为：
pcr m[p]
由于Pcr或[p]都与筒体的几何尺寸（de、 D0、L）有关，通常采用解析法：
三、临界压力计算
临界压力：导致筒体失稳的外压力，Pcr
临界应力：筒体在临界压力作用下，筒壁 内的环向压缩应力，以scr表示。
➢外压低于Pcr，变形在压力卸除后能恢复
其原先形状，即发生弹性变形。
➢达到或高于Pcr时，产生的曲波形将是不
可能恢复的。
临界压力与哪些因素有关？
失稳是固有性质，不是由于圆筒不 圆或是材料不均或其它原因所导致。
每一具体的外压圆筒结构，都客观 上对应着一个固有的临界压力值。
临界压力的大小与筒体几何尺寸、 材质及结构因素有关。
根据失稳情况将外压圆筒分为三类：
✓长圆筒：刚性封头对筒体中部变形不起 有效支撑，最容易失稳压瘪，出现波纹 数n=2的扁圆形。
✓短圆筒：两端封头对筒体变形有约束作 用，失稳破坏波数n>2，出现三波、四 波等的曲形波。
3在确定筒体材料后在对应材料的ab图上由a值向上引垂线若a在设计温度的材料线右方则垂直移动与材料温度线相交再水平右移在图的右方纵坐标上得到b并按下式计算许可设计外压若a值落在对应的材料温度线的左方即与材料温度线没有交点则说明圆筒已发生弹性失稳b值按下式计算许可外压为符合要求ea钢板负偏差均为08mm钢板的腐蚀裕量取1mm
ss=250MPa（查附录6），查图4-17，A值 点落在材料温度线得左方，故 B 2 EA
3
20g钢板370℃时的E=1.69×105MPa
d [p ]B 2 1 .6 1 95 0 8 .5 1 5 0 1 0 .0M 33
D 0/e 3
2.3 88
[p]＜0.1MPa，所以9mm钢板不能用。
❖壳体横断面由原来的圆形被压瘪 而呈现波形，其波形数可以等于 两个、三个、四个……。
㈡ 轴向失稳
❖薄壁圆筒承受轴向 外压，当载荷达到 某一数值时，也会 丧失稳定性。
❖失稳，仍具有圆环 截面，但破坏了母 线的直线性，母线 产生了波形，即圆 筒发生了褶绉。
㈢ 局部失稳
在支座或其他支承处以及 在安装运输中由于过大的局 部外压也可能引起局部失稳。
五、外压容器的试压
外压容器和真空容器按内压容器进 行液压试验，试验压力取1.25倍的设计 外压，即
pT 1.25p
式中p-设计外压力，MPa
；
❖夹套容器内筒如无缝钢管设计 压力为正值时，按内压容器试 压；如设计压力为负值时按外 压容器进行液压试验。
❖夹套容器液压试验合格后再焊接 夹套。夹套内压试验压力
系数B/MPa
系数A=εcr 图4-9 外压圆筒、管子和球壳厚度计算图(0Cr18Ni9钢)
二、图算法的计算步骤
1、假设壁厚dn，de = dn-C ，计算筒体长度L; 2、计算L/Do、Do/de ，查A，若L/Do >50，用L/Do＝50查A； 3、在确定筒体材料后，在对应材料的A-B图上，由A值向上引垂线，
pT 1.25p[[ss]]t
❖夹套内压试验必须事先校核该容 器在夹套试压时的稳定性是否足够。
❖不满足稳定性，则液压试验时容 器内保持一定压力，以便在整个试 压过程中，夹套与筒体的压力差不 超过设计值。
例4-3：分馏塔内径2000mm，塔身(不包括椭 圆形封头)长度为6000mm，封头深度500mm。 370℃及真空条件下操作。现库存有9、12、 14mm厚20g钢板。能否用这三种钢板制造。
容器发生弹性失稳将使容器不能维持正 常操作，造成容器失效。
失稳现象的实质：
外压失稳前，只有单纯的压缩应力， 在失稳时，产生了以弯曲应力为主 的附加应力。
外压容器的失稳，实际上是容器筒 壁内的应力状态由单纯的压应力平 衡跃变为主要受弯曲应力的新平衡。
长园筒
二、容器失稳形式
㈠ 侧向失稳
❖由于均匀侧向外压引起失稳叫侧 向失稳。
大于计算压力的工况，不允许在外压力 等于或接近于临界压力下工作，必须有 一定的安全裕度，使许用压力比临界压 力小，即
[ p ] p cr m
[p]-许用外压； m-稳定安全系数，m>1
稳定安全系数m的选取
主要考虑两个因素： ✓计算公式的可靠性； ✓制造上所能保证的圆度。
❖根据GB150-1998《钢制压力容器》的规定
D 0/e 3
169
[p]＞0.1MPa，所以，须采用14mm厚的
20g钢板制造。
六、加强圈 pcr
2.59E(de /D0)2.5
(L/D0)
内径2000mm、全长7000mm的分馏塔， 要保证在0.1MPa外压下安全操作，须用 14mm厚钢板。较簿钢板满足不了外压要 求。
装上一定数量的加强圈，利用圈对筒壁 的支撑作用，可以提高圆筒的临界压力，从 而提高其工作外压。
m-材料的泊桑比。
❖分析：
pcr
2E
1m2
(de )3
D0
长圆筒的临界压力仅与圆筒的相
对 对厚 长度度dL/e/DD00无有关关。，而与圆筒的相
对于钢制圆筒，m=0.3，
则
pcr
2.20Et
(de
D0
)3
㈡ 短圆筒
短圆筒的临界压力计算公式为：
pcr
2.59E(de /D0)2.5
(L/D0)
✓ 短圆筒临界压力与相对厚度de/D0有关， 也随相对长度L/D0变化。 ✓ L/D0越大，封头的约束作用越小，临界
(de
D0
)3
K
L D0
,
de
D0
pcr
KEt (de
D0
)3
外压圆筒在临界压力下的周向应力为
scrp2cdrD e0 1 2KtE(D de0)2
图算法
图算法来源
3
临界压力：
P cr
KE
d
e
Do
K为特征系数
2
器壁上的应力：
s cr
P D cr o
d2 e
KEde
2 Do
2
s d 器壁上的应变：
cr
EcrK 2DeofD teo,D Lo
L/Do
Do/te
εcr(A) • 外压圆筒几何参数计算图
圆筒的许用外压力：
3
2
d d d sd PPcr1KEe2KEe e2
m 3 D o 32D oD o 3
e
D cr o
令
B
2 3
s
cr
则 P B d e
Do
而 B3 2scr23Ecr23EA
外压圆筒设计
一、外压容器失稳
外压容器：容器外部压力大于内部 压力。
石油、化工生产中外压操作，例如： 石油分馏中的减压蒸馏塔、 多效蒸发中的真空冷凝器、 带有蒸汽加热夹套的反应釜 真空干燥、真空结晶设备等。
失稳的概念：
容器外压与受内压一样产生径向和环向 应力，是压应力。也会发生强度破坏。
容器强度足够却突然失去了原有的形状， 筒壁被压瘪或发生褶绉，筒壁的圆环 截面一瞬间变成了曲波形。这种在外 压作用下，筒体突然失去原有形状的 现象称弹性失稳。
[p]＜0.1MPa，所以12mm钢板也不能用。
当de=12mm时
L 63403.126
D0 2028169 D0 2000214
de 12
查图4-15得A=0.000018。查图4-17，A值所
在点仍在材料温度线得左方，故
d [p ]B 2 1 .6 9 15 0 1 .8 1 4 0 1 0 .1M 2
(d)
L hi/3
L
(a)
hi/3
L
hi/3
hi
LБайду номын сангаас
hi
(e)
(b)
L
hi/3
L
(c)
(f)
hi
四、外压圆筒的设计
㈠ 算法概述 外压圆筒计算常遇到两类问题：
✓一是已知圆筒的尺寸，求它的许用外
压 [p]；
✓另一是已给定工作外压，确定所需厚 度de。
1．许用外压[p]
圆度，长圆筒或管子一般压力达到临界 压力值的 l／2～1／3时就可能会被压瘪。
❖但即使壳体形状很精确和材料很均匀， 当外压力达到一定数值时，也会失稳， 只不过是壳体的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。
㈢ 刚性筒 dd 2sptDipC2
刚性筒是强度破坏，计算时只 要满足强度要求即可，其强 度校核公式与内压圆筒相同。
圆筒在外压作用下的屈服压力
D 0
(L/D 0)
得：
Lcr 1.17D0
D0
de
❖当筒长度L≤Lcr时，Pcr按短圆筒
❖ 当筒长度L≥Lcr，Pcr按长圆筒
❖外压筒体计算长度L：指筒体上两个刚性构件如
封头、法兰、加强圈之间的最大距离。
➢对于凸形端盖：L＝圆筒长＋封头直边段＋1/3 端盖深度
➢对于法兰：L＝两法兰面之间的距离
➢对于加强圈：L＝加强圈中心线之间的距离