外压容器设计-强度计算-自己做的
压力容器设计 外压薄壁圆筒的稳定性计算共26页
外压圆筒的稳定条件
p[p] pcr m
m—稳定性安全系数，圆筒m=3
影响外压圆筒临界压力的主要因素
（1）材料的E、μ （2）结构尺寸D、t、L （3）圆筒的形状偏差
第一节 概述
第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算
第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算
目的 理论
求 pc、 r c、 r L cr
理想圆柱壳小挠度理论
二、稳定性问题的基本概念
临界压力（pcr）
—— 使 外 压 容 器 失 稳 的 最小外压力
临界压力是表征外压容 器抗失稳能力的重要参数
第一节 概述
第一节 概述
薄壁圆筒受侧向均布外力作用，一旦达到临 界压力时，沿周向将形成几个波。
n=2
n=3
n=4
对于给定尺寸的圆筒，波数主要决定于圆筒
端部的约束条件和这些约束之间的距离。
注意
3
pcr2.2EDto
（1）长圆筒临界压力与圆筒的计算长度无关
（2）长圆筒抗失稳能力与E有关，而各类钢的弹性模 量变化不大，因此采用高强度钢代替低强度钢， 只能提高圆筒的强度，而不能显著提高其抗失稳 能力。
（3）对于薄壁圆筒，使长圆筒失稳的压力（pcr）远 远小于使长圆筒屈服的压力（ps），即失稳破坏 先于强度破坏。
第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算
长圆筒的临界压力计算公式：
pcr
2E
12
t 3 D
对于钢质圆筒（μ=0.3）：
pc
r
2.2EDtoຫໍສະໝຸດ 3 临界应力（临界压力在圆筒壁中引起的周向压缩应力）：
c rpc2D rt o 1.1ED to3
适用条件： cr <
tp（
外压薄壁圆筒与封头的强度设计课件
一、临界压力
承受外压的容器在外压达临界值之前，壳体也能发生弹性 压缩变形；压力卸除后壳体可恢复为原来的形状。一旦当 外压力增大到某一临界值时，筒体的形状发生永久变形， 就失去了原来的稳定性。
导致筒体失稳的压力称为该筒体的临界压力， 以Pcr表示。
筒体在临界压力作用下，筒壁内存在的压应力 称为临界压应力，以σcr表示。
二、外压圆筒壁厚设计的图算法
1. 算图的由来
若将失稳时的环向应变与允许工作外压的关系曲线找出来， 那么就可能通过失稳时的环向应变ε为媒介，将圆筒的尺寸 （D0、Se、L）与允许工作外压直接通过曲线图联系起来。
[p] p cr m
pcr m[p]
Ectr 2pcSerD E0t m 2S[eEpt0]D
【注意】钢材的E和μ值相差不大，选用高强度钢代替一般碳钢制造外压 容器，不能提高筒体的临界压力。
3. 筒体椭圆度和材料不均匀
稳定性破坏主要原因不是壳体存在椭圆度或材料不均匀。因为即使壳体 的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。
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，即能使失 稳提前发生。
二、外压圆筒壁厚设计的图算法
2. 外压圆筒和管子壁厚的图算法
⑴ 对D0/Se≥20（薄壁）的圆筒和管子
④ 根据所用材料选用图11-4～11-9，在图下方找出由③所得的系数A。
若A值落在设计温度下材料线的右方，则过此点垂直上移，与设计
温度下的材料线相交（遇中间温度值用内插法），再过此交点沿
水平方向右移，在图的右方得到系数B，并按下式计算许用外压力
D0
D0
短圆筒应变
二、外压圆筒壁厚设计的图算法
1. 算图的由来
外压圆筒失稳时，筒壁的环向应变值与筒体几何尺寸（Se，D0，L）之间 的关系
过程设备设计-外压容器设计
（2）文教政策有鲜明政治性，服务政治、德育 （人伦道德教育）为重。 （3）重视官学（主要是大学），容纳私学，形成 一定的互补性。
（4）学校教育与取士选官制度的合一。
（5）贯穿学校、家庭、社会教育三者并重的精神。
第五章 外压容器设计
1、概述
2外压薄壁圆柱壳弹形失稳分析
短圆筒计算公式，由来塞斯(R、V.Misses)推出：
E e nl R n 1 1 R
2 2
Pcr
2
e 3 2 E 2n 2 1 ( ) n 1 2 2 12 1 R nl 1 R
式中：R——圆筒中面半径，cm； L——圆筒计算长度，cm； n——失稳的波数。 临界压力与波数n有关，但不是单调函数，需求的不同n值 时的值，其中最小值即为所求的。
R.V.Southwell对其进行了简化
3 凸形封头的弹形失稳分
外压容器设计11
三、加强圈的设计计算
二、加强圈尺寸
参数A、B
cr
A
Pcr Do 2Ete
(4 - 26)
式中te为圆筒在设置加强圈后的等效壁厚
38
三、加强圈图算法的基本步骤
(1)设定加强圈个数n,计算加强圈间距Ls=L/(n-1)
(2)选定加强圈（扁钢、角钢或工字钢）， 计算B，
(3)由B查A，若交不到，计算A
▪ 有一个圆筒容器，材料为20R，E 2105 MPa ▪ 圆筒内径D2=1000mm,壁厚S=10mm，长度
为20m，常温操作，承受均匀气体外压力， 求： ▪ 1、当圆筒椭圆度为0.2%时的临界压力； ▪ 2、当圆筒长度改为2m时重新计算。
52
44
三、外压法兰的计算
外压法兰仍利用Water 对内压法兰建立的 应力公式进行计算。
在预紧情况下，外压法兰与内压法兰的力 矩计算相同；
在操作状态下，因流体轴向静压力的方向 与内压时相反，升压时螺栓力降低，垫片反 力反而增加，故可以假定W＝0，P3＝P1＋P2
45
三、外压法兰的计算
46
三、外压法兰的计算
m
“ 设计规定”稳定性系数m＝3，此时要求了圆筒的 不圆度e
16
第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算
一、受均布侧向外压的长圆筒的临界压力 二、受均布侧向外压短圆筒的临界压力 三、轴向受压圆筒的临界应力
17
一、受均布侧向外压的长圆筒的临界压力
基本概念：长圆筒与短圆筒 当圆筒的长度与直径之比较大时，其中间部
29
第三节 外压圆筒的设计计算
一、解析法 二、图算法
30
第三节 外压圆筒的设计计算
一、解析法 基本原则：
外压容器设计PPT课件
直径选择
根据容器的用途、运输限 制和制造工艺等因素，选 择合适的直径。
直径与壁厚关系
根据容器承受的外压载荷 和材料特性，确定直径与 壁厚的关系，以满足强度 和稳定性的要求。
直径与高度关系
在满足强度和稳定性的前 提下，合理设计容器直径 与高度的比例，以实现容 器的轻量化。
容器高度设计
高度选择
根据容器的用途、工艺要求和运 输限制等因素，选择合适的高度。
分析容器的疲劳寿命， 预测可能出现的疲劳 裂纹和断裂。
05
外压容器制造工艺
容器材料加工工艺
钢材预处理
包括切割、矫形、抛丸等步骤，确保钢材表面清洁、无锈迹，为 后续的焊接和组装提供良好的基础。
卷板机加工
将钢材通过卷板机进行弯曲加工，形成所需的弧度和形状，以满 足容器设计的需要。
坡口加工
在焊接前对钢材进行坡口加工，形成焊接所需的坡口角度和形状， 以确保焊接质量和强度。
的密封方式。
密封结构
02
密封结构可以采用单层或双层密封结构，也可以采用其他形式
的密封结构。
密封材料
03
密封材料应选择耐高温、耐腐蚀、耐磨损的材料，以确保密封
结构的可靠性。
04
外压容器强度分析
应力分析
1 2
一次应力
由压力、重力和其他机械载荷引起的应力。
二次应力
由容器变形或温度变化引起的应力。
3
峰值应力
外压容器设计ppt课件
• 外压容器设计概述 • 外压容器设计原理 • 外压容器结构设计 • 外压容器强度分析 • 外压容器制造工艺 • 外压容器应用案例
01
外压容器设计概述
外压容器的定义与特点
总结词
第七章 外压容器设计
第七章 外压容器设计第一节 外压容器设计【学习目标】 掌握外压容器稳定性概念，了解加强圈设置规定；掌握外压圆筒、封头、加强圈的设计计算；掌握外压容器压力试验规定。
一、外压容器的稳定性容器在正常操作时，凡壳体外部压力高于内部者，均称为外压容器，这类容器有两种：真空容器；两个压力腔的夹套容器。
但是对于薄壁容器，承受外压作用时，往往在强度条件能够满足、应力远低于材料屈服强度的情况下，容器有可能因为不能保持自己原有的形状而出现扁塌，这种现象称为结构丧失了稳定性，即失稳。
失稳是由于外压容器刚度不足而引起的，因此，保证容器有足够的稳定性（刚度）是外压容器能够正常工作的必要条件，也是外压容器设计中首先应该考虑的问题。
按圆筒的破坏情况，外压圆筒可分为长圆筒、短圆筒和刚性圆筒三类。
长圆筒刚性最差，最易失稳，失稳时呈现两个波形。
短圆筒刚性较好，失稳时呈现两个以上的波形。
刚性圆筒具有足够的稳定性，破坏时属于强度失效。
1、临界压力外压容器由原平衡状态失去稳定性而出现扁塌时对应的压力称之为临界压力（p cr ）。
影响临界压力的因素有：① 圆筒的几何尺寸δ/D （壁厚与直径的比值）、L /D （长度与直径的比值）是影响外压圆筒刚度的两个重要参数。
δ/D 的值越大，圆筒刚度越大，临界压力p cr 值也越大；L /D 的值越大，圆筒刚度越小，临界压力p cr 也越小。
② 材料的性能材料的弹性模量E 值和泊松比μ值对临界压力有直接影响，但是这两个值主要由材料的合金成分来决定，对已有材料而言无法改变，因此讨论弹性模量E 值和泊松比μ值的影响意义不大。
③ 圆筒的不圆度圆筒的不圆度会影响圆筒抵抗变形的能力，降低临界压力p cr ，因此在圆筒制造过程中要控制不圆度。
2、许用外压力与内压容器强度设计要取安全系数类似，外压容器刚度设计也要设定稳定系数，我国标准规定外压容器稳定系数m=3，故许用外压力[]3cr p p ≤。
二、外压圆筒的计算长度外压圆筒的计算长度对许用外压值影响很大。
第七章 外压容器设计
第七章 外压容器设计第一节 外压容器设计【学习目标】 掌握外压容器稳定性概念，了解加强圈设置规定；掌握外压圆筒、封头、加强圈的设计计算；掌握外压容器压力试验规定。
一、外压容器的稳定性容器在正常操作时，凡壳体外部压力高于内部者，均称为外压容器，这类容器有两种：真空容器；两个压力腔的夹套容器。
但是对于薄壁容器，承受外压作用时，往往在强度条件能够满足、应力远低于材料屈服强度的情况下，容器有可能因为不能保持自己原有的形状而出现扁塌，这种现象称为结构丧失了稳定性，即失稳。
失稳是由于外压容器刚度不足而引起的，因此，保证容器有足够的稳定性（刚度）是外压容器能够正常工作的必要条件，也是外压容器设计中首先应该考虑的问题。
按圆筒的破坏情况，外压圆筒可分为长圆筒、短圆筒和刚性圆筒三类。
长圆筒刚性最差，最易失稳，失稳时呈现两个波形。
短圆筒刚性较好，失稳时呈现两个以上的波形。
刚性圆筒具有足够的稳定性，破坏时属于强度失效。
1、临界压力外压容器由原平衡状态失去稳定性而出现扁塌时对应的压力称之为临界压力（p cr ）。
影响临界压力的因素有：① 圆筒的几何尺寸δ/D （壁厚与直径的比值）、L /D （长度与直径的比值）是影响外压圆筒刚度的两个重要参数。
δ/D 的值越大，圆筒刚度越大，临界压力p cr 值也越大；L /D 的值越大，圆筒刚度越小，临界压力p cr 也越小。
② 材料的性能材料的弹性模量E 值和泊松比μ值对临界压力有直接影响，但是这两个值主要由材料的合金成分来决定，对已有材料而言无法改变，因此讨论弹性模量E 值和泊松比μ值的影响意义不大。
③ 圆筒的不圆度圆筒的不圆度会影响圆筒抵抗变形的能力，降低临界压力p cr ，因此在圆筒制造过程中要控制不圆度。
2、许用外压力与内压容器强度设计要取安全系数类似，外压容器刚度设计也要设定稳定系数，我国标准规定外压容器稳定系数m=3，故许用外压力[]3cr p p ≤。
二、外压圆筒的计算长度外压圆筒的计算长度对许用外压值影响很大。
压力容器设计外压薄壁圆筒的稳定性计算
Lcr 1.17 Do
Do t
第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算
带加强圈的圆筒
2.59Et2
pcr LDo
Do t
带加强圈的外压圆筒
受均布轴向压缩载荷 圆筒的临界应力
第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算
（a）
（b）
轴向压缩圆筒失稳的形状
（a）非对称形式；（b）对称形式
本节重点
（1）失稳、临界压力、临界长度概念； （2）典型受载条件下圆筒临界压力（或应
第四章 外压容器设计
第一节 概述
一、外压容器的稳定性
第一节 概述
真空操作容器、减压精馏塔的外壳 外压容器
用于加热或冷却的夹套容器的内层壳体
外压容器的失效形式
第一节 概述
强度不足而发生压缩屈服失效
承受外压
壳体失效 形式
当外压达到一定的数值时，壳体的径 向挠度随压缩应力的增加急剧增大， 直至容器压扁，这种现象称为外压容 器的失稳或屈曲。（讨论重点）
基于以下假设：
①圆柱壳厚度t与半径D相比 是小量， 位移w与厚度t相 比是小量。
②失稳时圆柱壳体的应力仍 处于弹性范围。
线性平衡方程 和挠曲微分方程
第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算
长圆筒—L＞Lcr，失稳波数n=2，pcr 与L无关
外压圆筒
短圆筒—L＜Lcr，失稳波数n＞2， pcr与L有关
刚性筒—失效形式不是失稳，而是 压缩屈服破坏
第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算
短圆筒的临界压力
pcr
2.59 Et 2
LDo
Do t
2.59 E L / Do t
Do
t Do
3
第13章 外压容器设计
用圆筒的抗弯刚度
D EJ (1 2 )
代替式(13-1)中圆环的抗弯刚度EJ，即得长圆筒的临界 压力计算式
3D 3EJ pcr 3 2 3 R (1 ) R
将 J e3 12 代入式(13-2)，得
(13-2)
2E e 3 pcr ( ) 2 1 D
3. 筒体的椭圆度和材料的不均匀性
筒体的椭圆度定义为e=（Dmax-Dmin）， Dmax 、Dmin
分别为壳体的最大直径、最小直径。 筒体的 椭圆度大小和材料的不均匀性 影响临界压力 的大小。但必须注意的是：外压容器的失稳是外压容 器固有的力学行为，并非由于壳体不圆或材料不均匀
引起的。
GB150中对外压容器椭圆度的要求比内压容器要严格。
13.1.1 外压容器的失稳
外压容器指容器外面的压力大于内部的容器。 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容器以及某些真空
输送设备等。
圆筒容器受外压时的应力计算方法与
受内压相类似。其环向应力值是
pD 2
若超过材料的屈服极限或强度极限时，也会引起强度 失效。但薄壁容器极少出现这种失效，往往是在壳壁的
压应力还远小于筒体材料的屈服极限时，筒体就已经被
压瘪或出现褶皱，突然间失去自身原来的几何形状而导 致容器失效。 外压容器的 失效形式有 两种：
1.发生压缩屈服破坏;
2.当外压达到一定的数值时，壳 体的径向挠度随压缩应力的增 加急剧增大，直至容器压扁.
这种在外压作用下壳体突然被压瘪
（即突然失去自身原来形状）的现象
式（13-4）仅适合于 cr
(13-5)
s ，即弹性失稳。
13.2.2 短圆筒的临界压力
内外压容器——受压元件设计
价于pc≤0.4[σ]tφ 3）公式来由：内压圆筒壁厚计算公式是从圆筒与内压的
二、压力容器受压元件计算
二、压力容器受压元件计算
（1） 圆筒受压力 pc 的轴向作用：
pc 在圆筒轴向产生的总轴向力：
= F1
r
计算公式：
Qpc Dis
2 t pc
其中：Q 也称应力增值系数，其中体现边界力作用引起
的局部环向薄膜应力，并将许用应力控制值调至
1.1[σ] t 。
二、压力容器受压元件计算
d.加强段长度 a) 锥壳大端加强度长度 L1：
0.5Di r L1=2 cos 与之相接的圆筒也同时加厚至δr，称圆筒加强段
2
2
经变形得：2σθδ－pcδ=pcDi δ（2σθ－pc ）=pc·Di
当σθ控制在[σ] t ，且考虑焊缝系数φ时，即σθ取[σ]t φ时，
pc Di
2 t
pc
此即 GB 150 中的内压圆筒计算厚度的公式（见 P26，式 5－1），
称中径公式。
二、压力容器受压元件计算
4）公式计算应力的意义: 一次总体环向薄膜应力，控制值[σ]。 采用中径公式后，计算的应力水平和拉美公式计算结果相比，
3）焊缝接头系数。 指拼缝，但不包括椭封与圆筒的连接环缝的接头系 数。 4）内压稳定: a. a/b≯2.6限制条件 b.防止失稳，限制封头最小有效厚度: a/b≤2，即K≤1 δmin≥0.15%Di a/b ＞2，即K＞1 δmin≥0.30% Di
二、压力容器受压元件计算
B.外压作用下: 1）封头稳定以薄膜应力为对象计算: a.变形特征: 趋扁。 b.计算对象
外压容器的设计计算
外压容器的设计计算哈尔滨市化工学校 徐 毅 李喜华 在外压容器设计时,筒体的壁厚计算按文献〔1〕和〔3〕应采用图算法。
图算法要先假设筒体的壁厚,通过查图表后计算使P≤〔P〕且较接近,则所设壁厚可用;否则应重新假设,直至满足为止。
为简化设计计算,本文将外压容器的解析法与图算法结合,使外压容器的壁厚的假设一次完成。
1 壁厚的计算按文献〔2〕外压容器壁厚的计算公式S≥D0(m pL2.6ED0)0.4+C(1)式中S———外压容器筒体的壁厚,mm;D0———外压容器的外径,mm;L———外压容器的计算长度, mm;C———壁厚附加量, mm;m———稳定系数, m=3;P———设计压力, MPa;E———材料在设计温度时的弹性模量, MPa;设壁厚为S,计算步骤如下:1.计算壁厚S0=S-C,算出所要设计筒体的L/D0和D0/S0值;2.按文献〔2〕在图6-10(文献〔2〕)的左侧纵坐标上找到L/D0值,由此点引水平线向右与相应D0/S0线相交。
若L/D0>50,则按L/D0=50查图,由交点沿铅垂方向向下求得横坐标系数A(即ε);3.根据筒体材料选用相应的材料温度线。
文献〔2〕中的图6-12、6-13、6-14,在图的下方横坐标找到由2求得的系数A,若A在材料温度线的右方,则由此点沿铅垂上移,与材料温度线相交,再将此点沿水平方向向右求得纵坐标系数B;4.按系数B用式〔P〕=BS0/D0〔2〕求得许用外压〔P〕;5.比较设计外压P与许用外压〔P〕,若P≤〔P〕,则所假设的壁厚可用。
6.根据钢板规格,最后确定所用钢板厚度。
2 计算实例设计氨合成塔的内筒,已知筒体外径D0= 410mm,计算长度L=4m,材料为oCr18Ni19Ti,弹性模量E=1.58×105MPa,壁温为480℃,壁厚附加量C=0.8m m,所受外压P=0.5MPa,试确定其壁厚。
由(1)式得: S≥D0(m pL2.6ED0)0.4+C=410 (3×0.5×4×1032.6×1.58×105×410)0.4+0.8=7.6mm假设壁厚S=7.6mm,计算S0=S-C=7.6-0.8 =6.8mm,L/D0=4/0.41=9.75D0/S0=410/6.8 =60.28按文献〔2〕在图6-10查得A=0.00032按文献〔2〕在图6-14查得B=34MPa 按文献〔2〕式〔P〕=BS0/D0=34×6.8/410 =0.57MPa比较P<〔P〕,即0.5MPa<0.57MPa,即假设壁厚可用。
4.1外压容器设计-I 临界压力
7
第一节 概述
三、外压容器的设计参数 1、设计压力和液压试验压力
试验压力PT：
不带夹套的外压容器，按内压试验；
，MPa 1 . 25 P PT max t P 0.1，MPa
带夹套外压容器，夹套试验压力按外压容器，但必须校核内筒 的稳定性； 真空容器以内压作压力试验；
14
第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算
二、受均布侧向外压的短圆筒的临界压力
(一)未加强圆筒的临界压力
Mises在1914年按线性小挠度理论导出短圆筒的临界压力公式：
K
4.1 外压容器设计-I 临界压力的计 算
15
第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算
二、受均布侧向外压的短圆筒的临Fra bibliotek压力(一)未加强圆筒的临界压力
Pcr－临界压力，MPa m－稳定系数， 我国钢制压力容器标准取m=3
4.1 外压容器设计-I 临界压力的计 算
6
第一节 概述
三、外压容器的设计参数 外压容器的设计参数
1、设计压力和液压试验压力
设计压力P设：≥ 正常工作过程中可能产生的最大内外压差。 真空容器：有安全装置，取（1.25×Pmax，0.1MPa）中的 较小值；无安全装置，取0.1MPa 夹套容器：内部真空，真空容器设计压力＋夹套设计压力； 考虑容器可能出现的最大压差的危险工况。如内筒 泄漏、夹套液压试验等工况…
这是短圆筒的最小临界压力
4.1 外压容器设计-I 临界压力的计 算
16
第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算
二、受均布侧向外压的短圆筒的临界压力 (二)临界长度
压力容器设计计算
系数K值
内压封头的设计计算
三、碟形封头
1.结构组成
带折边球面封头，由半径为Ri的球面体、半径为r的过渡环壳和短圆筒等三部分c Ri
2[ ]t 0.5 pc
M —碟形封头形状系数；
M 1 (3 Ri )
4
r
标准碟形封头，Ri=0.9Di，r=0.17Di。
式中：
K
1 6
2
( Di 2h i
)2
当Di/2hi=2，即K=1时，定义为标准椭圆形封头。
内压封头的设计计算
椭圆形封头最大允许工作压力：
[p w
]
2[]t e KDi 0.5e
采用限制椭圆形封头最小厚度，GB150规定标准椭圆形封头的有效厚度应 不小于封头内直径的0.15%，非标准椭圆形封头的有效厚度应不小于0.30%。
韧性爆破 02 01 过度变形
容器由于长期在高温 下运行和受载，金属 材料会随时间而不断 发生变损伤，以至逐 步出现明显的鼓胀与 减薄，甚至破裂
没有经过充分塑性大 变形的容器破裂失效
容器的总体或局部发 生了过度变形
压力容器设计概述
腐蚀疲劳
在交变载荷和腐蚀介 质交互作用下形成裂 纹并扩展的交互失效。
一、容器失效模式
容器设计的核心问题是安全。在讨论压力容器设计技术的近代进 展时，基本的出发点也是安全。容器的安全就是防止容器发生失效。 容器的传统设计思想实质上就是防止容器发生“弹性失效”。但是随 着技术的发展，遇到的容器失效有各种类型，针对不同的失效形式进 面出现了不同的设计准则。
失效是一个具有广泛含义的术语，一般是指凡不能发挥原有功能 的情况均为失效。由此可见容器的爆破是一种失效，外压失稳也是失 效，甚至发生过度的变形也是一种失效，还有他多种的失效。
最新油罐强度计算(压力容器设计计算表格)
m
第i圈罐壁板的实际高度hi
m
294.2 353.04
1.2 550 1838.04
6
8
12
1.458
第i圈罐壁板的当量高度Hei m
核算区间罐壁筒体的当量高度HE m
H ei
hi
t
m in
ti
2.5
HE Hei
核算区间罐壁筒体的许用临界压 力Pcr kpa
Pcr
16.48
D HE
tmin D
H 0.3D t2 4.9 t C1 C2
罐顶部呼吸阀负压
罐壁加强圈计算
p罐a顶部呼吸阀负压的1.2倍q
pa 风压高度变化系数μz 设计基本风压ω0
p固a定顶油罐罐壁筒体的设计外压
P0
pa
P0 2.25 z0 q
核算区间最薄罐壁筒的有效厚度
tmin mm
第i圈罐壁板的有效厚度ti
mm
罐体内直径D
油罐壁厚的计算（GB50341-2003）
物料密度ρ
kg/m3
985
罐体内直径D
m
油罐高度H
m
许用应力σ
Mpa
焊接接头系数φ
钢板负偏差C1
mm
腐蚀裕量C2
mm
储存介质时壁厚t1
mm
储水时壁厚t2
mm
实际壁厚tj
mm
t1
0.0049H 0.3Fra bibliotek tC1
C2
12 7.5 157 0.9 0.8
2 5.75 5.80 5.80
2.5
结论［Pcr］＞P0
不需要设置中间抗风圈
0.710 9.67 3.62
第4章外压容器(1)_化工设备
7
第4章 外压容器
4.1 外压容器的稳定性
三、临界长度与计算长度
1、临界长度 相同直径和壁厚的情况下，短圆筒的临界压力高于长圆筒的临界压力。 相同直径和壁厚的情况下，短圆筒的临界压力高于长圆筒的临界压力。随 的情况下 高于长圆筒的临界压力 着短圆筒长度的增加 封头对筒ห้องสมุดไป่ตู้的支撑作用渐渐减弱 临界压力也随之减小 增加， 渐渐减弱， 减小。 着短圆筒长度的增加，封头对筒壁的支撑作用渐渐减弱，临界压力也随之减小。 短圆筒的临界压力下降到与长圆筒的临界压力相等，即令（式4-4）=（式4-3） 短圆筒的临界压力下降到与长圆筒的临界压力相等，即令（
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第4章 外压容器
4.1 外压容器的稳定性
一、外压容器的失稳
外压容器。 失稳：容器器壁的外压力大于器壁内部压力的容器，均称为外压容器 失稳：容器器壁的外压力大于器壁内部压力的容器，均称为外压容器。 工程上受外压的薄壁圆筒容器，通常在强度足够的情况下， 薄壁圆筒容器 工程上受外压的薄壁圆筒容器，通常在强度足够的情况下，即圆筒的工 作应力远低于材料的屈服极限时，圆筒就将突然失去原有形状，出现压瘪现 作应力远低于材料的屈服极限时，圆筒就将突然失去原有形状， 象，如图4-1所示。 所示。 分析： 分析：外压容器失稳的实质是筒壁内的应力状态由单纯的压应力跃变到 主要受弯曲应力，是容器从一种平衡状态向另一种状态的突变。 主要受弯曲应力，是容器从一种平衡状态向另一种状态的突变。 一种平衡状态 的突变 当筒壁所承受的外压未达到某一临界值之前， 当筒壁所承受的外压未达到某一临界值之前，在压应力作用下筒壁处于一 种稳定的平衡状态。这时增加外压并不引起筒体形状及应力状态的改变， 种稳定的平衡状态。这时增加外压并不引起筒体形状及应力状态的改变，在这 一阶段的圆筒仍处于相对静止的平衡状态。但是当外压增大到某一临界值时， 一阶段的圆筒仍处于相对静止的平衡状态。但是当外压增大到某一临界值时， 筒体形状及筒壁内的应力状态发生了突变，原来的平衡遭到破坏， 筒体形状及筒壁内的应力状态发生了突变，原来的平衡遭到破坏，圆形的筒体 横截面即出现曲波形， 横截面即出现曲波形，即“失稳”现象发生。 失稳”现象发生。
压力容器强度计算公式及说明
压力容器壁厚计算及说明一、压力容器的概念同时满足以下三个条件的为压力容器，否则为常压容器。
1、最高工作压力P ：9.8×104Pa ≤P ≤9.8×106Pa ，不包括液体静压力；2、容积V ≥25L ，且P ×V ≥1960×104L Pa;3、介质：气体，液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体。
二、强度计算公式1、受内压的薄壁圆筒当K=1.1～1.2，压力容器筒体可按薄壁圆筒进行强度计算，认为筒体为二向应力状态，且各受力面应力均匀分布，径向应力σr =0，环向应力σt =PD/4s ，σz = PD/2s ，最大主应力σ1＝PD/2s ，根据第一强度理论，筒体壁厚理论计算公式，δ理＝PPD －σ][2 考虑实际因素，δ＝P PD φ－σ][2+C 式中，δ—圆筒的壁厚（包括壁厚附加量），㎜；D — 圆筒内径，㎜；P — 设计压力，㎜；[σ] — 材料的许用拉应力，值为σs /n ，MPa ；φ— 焊缝系数，0.6～1.0；C — 壁厚附加量,㎜。
2、受内压P 的厚壁圆筒①K ＞1.2，压力容器筒体按厚壁容器进行强度计算，筒体处于三向应力状态，且各受力面应力非均匀分布（轴向应力除外）。
径向应力σr ＝--1(222a b Pa 22r b ） 环向应力σθ＝+-1(222ab Pa 22r b ） 轴向应力σz =222a b Pa - 式中，a —筒体内半径，㎜；b —筒体外半径，㎜；②承受内压的厚壁圆筒应力最大的危险点在内壁，内壁处三个主应力分别为：σ1＝σθ＝P K K 1122-+ σ2=σz =P K 112-σ3=σr =-P第一强度理论推导处如下设计公式σ1＝P K K 1122-+≤[σ] 由第三强度理论推导出如下设计公式σ1－σ3＝P K K 1122-+≤[σ] 由第四强度理论推导出如下设计公式：P K K 132-≤[σ] 式中，K ＝a/b3、受外压P 的厚壁圆筒径向应力σr ＝－--1(222a b Pb 22r a ） 环向应力σθ＝－+-1(222ab Pb 22r a ） 4、一般形状回转壳体的应力计算经向应力 σz =sP 22ρ 环向应力 sP t z =+21ρσρσ 式中，P —内压力，MPa ；ρ1—所求应力点回转体曲面的第一主曲率半径，㎜；（纬）ρ2—所求应力点回转体曲面的第一主曲率半径，㎜；（经）s —壳体壁厚，㎜。