容器设计基础
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将承受的压力范围分为若干个标准压力等级， 即公称压力。
表10-7 压力容器法兰与管法兰的公称压力
❖设计时如果选用标准零部件，必须将操 作温度下的最高操作压力(或设计压力)调 整为所规定的某一公称压力等级，然后
根据DN与PN选定该零部件的尺寸。
❖如果零部件不选用标准零部件，而是自 行设计，设计压力就不必符合规定的公 称压力。
有缝管的公称直径：
❖公称直径近似普通钢管内径的名义尺寸。 公制mm，英制in，见表10-6。
公称直径15mm或1/2英寸，外径21.3mm， 壁厚2.75mm（普通）3.25mm（加厚）
有缝管的公称直径：
❖每一公称直径对应一外径，其内径数值 随厚度不同而不同。
❖有缝管按厚度可分为薄壁钢管、普通钢 管和加厚钢管。
二、无力矩理论基本方程式
㈠ 基本概念与基本假设
1． 基本概念
（1） 旋转壳体 ：壳体中面（等分壳体厚度） 是任意直线或平面曲线作母线，绕其同平面 内的轴线旋转一周而成的旋转曲面。
（2） 轴对称
壳体的几何形状、约束条件和所受外力 都是对称于某一轴。
化工用的压力容器通常是轴对称问题。
（3）旋转壳体的几何概念
（1） 中压容器； （2） 毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器； （3） 易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和低 压储存容器； （4） 低压管壳式余热锅炉； （5） 低压搪玻璃压力容器。
不在第三类、第二类压力容器之内的低压容器为第一类压力容器。
按容器壁温
常温容器：壁温-20℃至200℃；
㈡ 受液体静压的圆筒形壳体的受力分析
筒壁上任一点的压力值（不考虑气体压力）
为：
p gh
s1
pD
4
s2
pD
2
根据式（10-3） （10-4）可得：
s2
ghD 2
❖ 底部支承的圆筒（a），液体重量由支
承传递给基础，筒壁不受液体轴向力作用， 则s1=0。 ❖ 上部支承圆筒（b），液体重量使得圆 筒壁受轴向力作用，在圆筒壁上产生经向 应力：
筒体纵向焊缝受力大于环 向焊缝，故纵焊缝易裂， 施焊时应予以注意。
s pD / 4 s 2 pD / 2
s p/2 /D
（2）分析式(10-1)和(10-2)可知，
内压筒壁的应力和/D成反比，/D 值的
大小体现着圆筒承压能力的高低。
因此，分析一个设备能耐多大压力，不 能只看厚度的绝对值。
设计压力 p （MPa） 0.1≤p＜1.6 1.6≤p＜10 10≤p＜100
p≥100
按管理
表10-2 安全检查规程使用范围
项目
条件
最高工作 内压径力Dpi，w
容积V
pw≥0.1MPa，不包括液体静压 Di≥0.15m 且 V≥0.025m3
介质
气体、液化气体或最高工作温 度高于等于标准沸点的液体
无力矩理论基本方程式：
s1 s 2 p （10-3）—平衡方程 R1 R2
σ 1
prk （10-4）—区域平衡方程
2 cos
三、基本方程式的应用
1．圆筒形壳体
第一曲率半径R1=∞， 第二曲率半径R2=D/2
代入方程（10-3）和
（10-4）得：
s1 s2 p R1 R2
σ 1
prk
s1
p
2b
s2
p
2b
a4 x2 (a2 b2 )
a4
x2 (a2
b2 )[2
a4
a4 x2 (a2
b2
] )
（4-7）
化工常用标准椭圆形封头，a/b=2，故
顶点处：
s1
s2
pa
边缘处：
s1
pa
2
s2
pa
➢顶点应力最大，经向应力与环 向应力是相等的拉应力。 ➢ 顶点的经向应力比边缘处的经 向应力大一倍； ➢顶点处的环向应力和边缘处相 等但符号相反。 ➢ 应力值连续变化。
❖管路附件也用公称直径表示，意义相同
无缝钢管的公称尺寸：
分热轧管和冷拔管。 无缝钢管不用公称直径，而是以外径乘厚度表示
为公称外径与公称厚度。 在管道工程中，管径超过57mm时，常采用热轧
管。管径在57mm以内常选用冷拔管。 冷拔管的最大外径为200mm； 热轧管的最大外径为630mm。
3. 容器零部件的公称直径
㈡圆筒形薄壁容器承受内压时的应力
只有拉应力无弯曲应力
“环向纤维”和“纵向 纤维”受到拉力。
s1（或s轴）圆筒母线方 向(即轴向)拉应力，
s2（或s环）圆周方向的 拉应力。
㈢ 圆筒的应力计算
1. 轴向应力
p
4
D2
s1D
0
s1
pD
4
D-筒体平均直径，亦称中
径，mm；
2. 环向应力
pDl s 2 2l 0
处，应力为零。因此，一般在锥顶开孔。
4．椭圆形壳体
x2 y2
椭圆壳经线为一椭圆，
a2 b2 1
a、b分别为椭圆的长短轴半径。
由此方程可得第一曲率半径为：
R1
[1 ( dy )2 ]3/2
dx d2y
[a4
x2 (a2 b2 )]3/ 2 a4b
dx2
R2
x
sin
[a4
x2 (a2 b
b2 )]1/ 2
三 容器的零部件标准
容器的零部件(例如封头、法兰、支座、 人孔、手孔、视镜、液面计等)进行标准 化、系列化
许多化工设备(例如贮槽、换热器、搪玻 璃与陶瓷反应器)也有了相应的标准。
两个基本参数：
公称直径DN：指标准化以后的标准直径， 以DN表示，单位mm，例如内径1200mm 的容器的公称直径标记为DN1200。
s2
pD
2
分析：
s pD / 4 s 2 pD / 2
（1）薄壁圆筒受内压环向应力是轴向应
力两倍。
问题a：筒体上开椭圆孔，如何开？
应使其短轴与筒体的轴 线平行，以尽量减少开 孔对纵截面的削弱程度，
使环向应力不致增加很 多。
分析：
s pD / 4
s 2 pD / 2
问题b：钢板卷制圆筒形 容器，纵焊缝与环焊缝 哪个易裂？
❖设计时，应将工艺计算初步确定的设备内 径，调整为符合表10-4或表10-5所规定的 公称直径。
❖封头的公称直径与筒体一致。
2.管子的公称直径
也称公称口径、公称通径。 有缝管：电焊钢管，化工厂用来输送水、煤
气、空气、油以及取暖用蒸汽等一般压力 的流体管道。 无缝管：分热轧管和冷拔管两种。如输送流 体用无缝钢管(GB 8163-87)、石油裂化用 无缝钢管(GB 9948-88)、化肥设备用高压 无缝钢管（GB 647986)等。
1、强度
2、刚度
3、稳定性
4、耐久性
5、密封性
6、节省材料和便于制造
7、方便操作和便于运输
8、技术经济指标合理
第二节 内压薄壁容器设计
一、薄壁容器设计的理论基础
㈠ 薄壁容器
根据容器外径DO与内径Di的比值K来判断，
K D0 Di 2 1 2
Di
Di
Di
当 K≤1.2为薄壁容器
K＞1.2则为厚壁容器
㈡ 国外主要规范
国外的规范主要有四个： ✓美国机械工程师协会规范（ASME） ✓英国压力容器规范（BS）， ✓日本国家标准（JIS）， ✓德国压力容器规范（AD）。
五 容器机械设计的基本要求
在进行压力容器机械设计时,它的总体尺寸、 零部件尺寸由工艺条件决定或由经验所得，因 此我们这里主要是指结构设计。要求有以下几 个方面。
母线与经线
法线、平行圆
第一曲率半径：经 线曲率半径
第二曲率半径：垂 直于经线的平面 与中面相割形成 的曲线BE的曲率 半径
2． 基本假设
假定壳体材料有连续性、均匀性和各向 同性，即壳体是完全弹性的。
(1)小位移假设 各点位移都远小于厚度。可用变形前 尺寸代替变形后尺寸。变形分析中高阶 微量可忽略。
根据压力等级、介质毒性危害程度以及生 产中的作用，压力容器可分为三类。
第一类压力容器、第二类压力容器、第三 类压力容器
（不包括核能、船舶专用、直接受火焰加 热的容器）
名称 三类容器
二类容器 一类容器
说明
（1） 高压容器； （2） 毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器； （3） 中度危害介质，且pV大于等于10MPa·m3中压储存容器； （4） 中度危害介质，且pV大于等于0.5MPa·m3中压反应容器； （5） 毒性程度为极度和高度危害介质，且pV乘积大于等于 0.2MPa·m3的低压容器； （6） 高压、中压管壳式余热锅炉； （7） 中压搪玻璃压力容器； （8） 使用强度级别较高的材料制造的压力容器； （9） 移动式压力容器，铁路罐车、罐式汽车和罐式集装箱等； （10） 容积大于等于50 m3的球形储罐； （11） 容积大于5 m3的低温液体储存容器。
3．圆锥形壳体
圆锥形壳半锥角为，
A点处半径为r，厚度
为d，则在A点处：
r
R1 R2 cos
代入（10-3）、（10-4）可得A点处的应力：
s1
2
prk
cos
s2
prk
cos
➢ 锥形壳体环向应力是经向应力两倍，随半锥
角a的增大而增大； ➢ 角要选择合适，不宜太大。
➢ 在锥形壳体大端r=R时，应力最大，在锥顶
第十章 容器设计基础
第一节 概 论
一 容器的结构
壳体(筒体)、封头(端盖)、法兰、支座、接口管 及人孔等组成。常低压化工设备通用零部件标准 直接选用。
二 容器的分类
压力ຫໍສະໝຸດ Baidu器分类
✓ 按容器的形状 ✓按承压性质 ✓按管理
✓其它
按容器壁温 按金属材料 按应用情况
按容器的形状
名称
按容器形状分类 特点
方形\矩 平板焊成，制造简便，但承压能力 形容器 差，只用作小型常压贮槽
公称压力PN：容器及管道的操作压力经标 准化以后的标准压力称为公称压力，以 PN表示，单位MPa。
㈠ 公称直径
1. 压力容器的公称直径
由钢板卷焊制成的筒体，公称直径是指 它的内径；当筒体的直径较小，直接采 用无缝钢管制作时，容器的公称直径应 是指无缝钢管的外径；封头的公称直径 与筒体一致。
❖容器直径较小，可直接用无缝钢管制作。 公称直径指钢管外径。
高温容器：壁温达到蠕变温度,碳素钢或低 合金钢容器，温度超过420℃，合金钢超 过450℃，奥氏体不锈钢超过550℃，均 属高温容器；
中温容器：在常温和高温之间；
低温容器：壁温低于-20℃, -20℃至-40℃ 为浅冷容器，低于-40℃者为深冷容器。
按材料
金属容器:钢制, 铸铁,有色金属容器 非金属材料：既可作为容器的衬里， 又可作为独立的构件。
2 cos
s1
pD
4
s2
pD
2
2．球形壳体
s1 s2 p
球壳R1＝R2=D/2，得： R1 R2
s1
s2
pD
4
σ 1
prk
2 cos
➢ 直径与内压相同情形下，球壳内应力仅是圆 筒形壳体环向应力的一半，即球形壳体的厚度
仅需圆筒容器厚度的一半。 ➢ 当容器容积相同时，球表面积最小，故大型 贮罐制成球形较为经济。
四、压力容器的标准简介
它是压力容器设计、制造、验收等 必须遵循的准则。压力容器标准涉及 设计方法、选材及制造、检验方法等。
㈠ 国内标准
❖1989我国压力容器标准化技术委员会制订了 GB150-89《钢制压力容器》
❖1998年修订成GB150-1998，使标准更加完善。 ❖GB150《钢制压力容器》内容包括： ✓压力容器板壳元件的计算 ✓容器结构要素的确定 ✓密封设计 ✓超压泄放装置的设置 ✓容器的制造与验收的要求等
2． 基本假设
(2)直线法假设 变形前垂直于中面直线段，变形后仍是 直线并垂直于变形后的中面。变形前后法 向线段长度不变。沿厚度各点法向位移相 同，厚度不变。
(3)不挤压假设 各层纤维变形前后互不挤压。
㈡ 无力矩理论基本方程式
无力矩理论是在旋转薄壳的受力分析中 忽略了弯矩的作用。
此时应力状态和承受内压的薄膜相似。 又称薄膜理论
2Rs1 R2Hg
s1
gHR 2
gHD 4
例题10-1：有一外径为219mm的氧气瓶， 最小厚度为6.5mm，材料为40Mn2A，工 作压力为15MPa，试求氧气瓶壁应力
解析： 平均直径 mm
经向应力 MPa
D D0 219 6.5 212 .5
球形容 器
圆筒形 容器
弓形板拼焊，承压好，安装内件不 便，制造稍难,多用作贮罐
筒体和凸形或平板封头。制造容易， 安装内件方便，承压较好，应用最 广
按承压性质
内压：内部介质压力大于外界压力 外压：内部介质压力小于外界压力
真空：内部压力小于一个绝压的外压容器
表10-1内压容器的分类
容器分类 低压容器 中压容器 高压容器 超高压容器
➢法兰、支座等公称直径是相配的筒体、封头
的公称直径。DN2000法兰，DN2000鞍座
➢还有一些零部件的公称直径是与它相配的管
子公称直径DN200管法兰
➢另有一些容器零部件公称直径是指结构中某
一重要尺寸，DN80(Dg80)视镜是指窥视孔的
直径为80mm。
㈡ 公称压力
工作压力不同，相同公称直径的压力容器其筒 体及其零部件的尺寸也不同。
表10-7 压力容器法兰与管法兰的公称压力
❖设计时如果选用标准零部件，必须将操 作温度下的最高操作压力(或设计压力)调 整为所规定的某一公称压力等级，然后
根据DN与PN选定该零部件的尺寸。
❖如果零部件不选用标准零部件，而是自 行设计，设计压力就不必符合规定的公 称压力。
有缝管的公称直径：
❖公称直径近似普通钢管内径的名义尺寸。 公制mm，英制in，见表10-6。
公称直径15mm或1/2英寸，外径21.3mm， 壁厚2.75mm（普通）3.25mm（加厚）
有缝管的公称直径：
❖每一公称直径对应一外径，其内径数值 随厚度不同而不同。
❖有缝管按厚度可分为薄壁钢管、普通钢 管和加厚钢管。
二、无力矩理论基本方程式
㈠ 基本概念与基本假设
1． 基本概念
（1） 旋转壳体 ：壳体中面（等分壳体厚度） 是任意直线或平面曲线作母线，绕其同平面 内的轴线旋转一周而成的旋转曲面。
（2） 轴对称
壳体的几何形状、约束条件和所受外力 都是对称于某一轴。
化工用的压力容器通常是轴对称问题。
（3）旋转壳体的几何概念
（1） 中压容器； （2） 毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器； （3） 易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和低 压储存容器； （4） 低压管壳式余热锅炉； （5） 低压搪玻璃压力容器。
不在第三类、第二类压力容器之内的低压容器为第一类压力容器。
按容器壁温
常温容器：壁温-20℃至200℃；
㈡ 受液体静压的圆筒形壳体的受力分析
筒壁上任一点的压力值（不考虑气体压力）
为：
p gh
s1
pD
4
s2
pD
2
根据式（10-3） （10-4）可得：
s2
ghD 2
❖ 底部支承的圆筒（a），液体重量由支
承传递给基础，筒壁不受液体轴向力作用， 则s1=0。 ❖ 上部支承圆筒（b），液体重量使得圆 筒壁受轴向力作用，在圆筒壁上产生经向 应力：
筒体纵向焊缝受力大于环 向焊缝，故纵焊缝易裂， 施焊时应予以注意。
s pD / 4 s 2 pD / 2
s p/2 /D
（2）分析式(10-1)和(10-2)可知，
内压筒壁的应力和/D成反比，/D 值的
大小体现着圆筒承压能力的高低。
因此，分析一个设备能耐多大压力，不 能只看厚度的绝对值。
设计压力 p （MPa） 0.1≤p＜1.6 1.6≤p＜10 10≤p＜100
p≥100
按管理
表10-2 安全检查规程使用范围
项目
条件
最高工作 内压径力Dpi，w
容积V
pw≥0.1MPa，不包括液体静压 Di≥0.15m 且 V≥0.025m3
介质
气体、液化气体或最高工作温 度高于等于标准沸点的液体
无力矩理论基本方程式：
s1 s 2 p （10-3）—平衡方程 R1 R2
σ 1
prk （10-4）—区域平衡方程
2 cos
三、基本方程式的应用
1．圆筒形壳体
第一曲率半径R1=∞， 第二曲率半径R2=D/2
代入方程（10-3）和
（10-4）得：
s1 s2 p R1 R2
σ 1
prk
s1
p
2b
s2
p
2b
a4 x2 (a2 b2 )
a4
x2 (a2
b2 )[2
a4
a4 x2 (a2
b2
] )
（4-7）
化工常用标准椭圆形封头，a/b=2，故
顶点处：
s1
s2
pa
边缘处：
s1
pa
2
s2
pa
➢顶点应力最大，经向应力与环 向应力是相等的拉应力。 ➢ 顶点的经向应力比边缘处的经 向应力大一倍； ➢顶点处的环向应力和边缘处相 等但符号相反。 ➢ 应力值连续变化。
❖管路附件也用公称直径表示，意义相同
无缝钢管的公称尺寸：
分热轧管和冷拔管。 无缝钢管不用公称直径，而是以外径乘厚度表示
为公称外径与公称厚度。 在管道工程中，管径超过57mm时，常采用热轧
管。管径在57mm以内常选用冷拔管。 冷拔管的最大外径为200mm； 热轧管的最大外径为630mm。
3. 容器零部件的公称直径
㈡圆筒形薄壁容器承受内压时的应力
只有拉应力无弯曲应力
“环向纤维”和“纵向 纤维”受到拉力。
s1（或s轴）圆筒母线方 向(即轴向)拉应力，
s2（或s环）圆周方向的 拉应力。
㈢ 圆筒的应力计算
1. 轴向应力
p
4
D2
s1D
0
s1
pD
4
D-筒体平均直径，亦称中
径，mm；
2. 环向应力
pDl s 2 2l 0
处，应力为零。因此，一般在锥顶开孔。
4．椭圆形壳体
x2 y2
椭圆壳经线为一椭圆，
a2 b2 1
a、b分别为椭圆的长短轴半径。
由此方程可得第一曲率半径为：
R1
[1 ( dy )2 ]3/2
dx d2y
[a4
x2 (a2 b2 )]3/ 2 a4b
dx2
R2
x
sin
[a4
x2 (a2 b
b2 )]1/ 2
三 容器的零部件标准
容器的零部件(例如封头、法兰、支座、 人孔、手孔、视镜、液面计等)进行标准 化、系列化
许多化工设备(例如贮槽、换热器、搪玻 璃与陶瓷反应器)也有了相应的标准。
两个基本参数：
公称直径DN：指标准化以后的标准直径， 以DN表示，单位mm，例如内径1200mm 的容器的公称直径标记为DN1200。
s2
pD
2
分析：
s pD / 4 s 2 pD / 2
（1）薄壁圆筒受内压环向应力是轴向应
力两倍。
问题a：筒体上开椭圆孔，如何开？
应使其短轴与筒体的轴 线平行，以尽量减少开 孔对纵截面的削弱程度，
使环向应力不致增加很 多。
分析：
s pD / 4
s 2 pD / 2
问题b：钢板卷制圆筒形 容器，纵焊缝与环焊缝 哪个易裂？
❖设计时，应将工艺计算初步确定的设备内 径，调整为符合表10-4或表10-5所规定的 公称直径。
❖封头的公称直径与筒体一致。
2.管子的公称直径
也称公称口径、公称通径。 有缝管：电焊钢管，化工厂用来输送水、煤
气、空气、油以及取暖用蒸汽等一般压力 的流体管道。 无缝管：分热轧管和冷拔管两种。如输送流 体用无缝钢管(GB 8163-87)、石油裂化用 无缝钢管(GB 9948-88)、化肥设备用高压 无缝钢管（GB 647986)等。
1、强度
2、刚度
3、稳定性
4、耐久性
5、密封性
6、节省材料和便于制造
7、方便操作和便于运输
8、技术经济指标合理
第二节 内压薄壁容器设计
一、薄壁容器设计的理论基础
㈠ 薄壁容器
根据容器外径DO与内径Di的比值K来判断，
K D0 Di 2 1 2
Di
Di
Di
当 K≤1.2为薄壁容器
K＞1.2则为厚壁容器
㈡ 国外主要规范
国外的规范主要有四个： ✓美国机械工程师协会规范（ASME） ✓英国压力容器规范（BS）， ✓日本国家标准（JIS）， ✓德国压力容器规范（AD）。
五 容器机械设计的基本要求
在进行压力容器机械设计时,它的总体尺寸、 零部件尺寸由工艺条件决定或由经验所得，因 此我们这里主要是指结构设计。要求有以下几 个方面。
母线与经线
法线、平行圆
第一曲率半径：经 线曲率半径
第二曲率半径：垂 直于经线的平面 与中面相割形成 的曲线BE的曲率 半径
2． 基本假设
假定壳体材料有连续性、均匀性和各向 同性，即壳体是完全弹性的。
(1)小位移假设 各点位移都远小于厚度。可用变形前 尺寸代替变形后尺寸。变形分析中高阶 微量可忽略。
根据压力等级、介质毒性危害程度以及生 产中的作用，压力容器可分为三类。
第一类压力容器、第二类压力容器、第三 类压力容器
（不包括核能、船舶专用、直接受火焰加 热的容器）
名称 三类容器
二类容器 一类容器
说明
（1） 高压容器； （2） 毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器； （3） 中度危害介质，且pV大于等于10MPa·m3中压储存容器； （4） 中度危害介质，且pV大于等于0.5MPa·m3中压反应容器； （5） 毒性程度为极度和高度危害介质，且pV乘积大于等于 0.2MPa·m3的低压容器； （6） 高压、中压管壳式余热锅炉； （7） 中压搪玻璃压力容器； （8） 使用强度级别较高的材料制造的压力容器； （9） 移动式压力容器，铁路罐车、罐式汽车和罐式集装箱等； （10） 容积大于等于50 m3的球形储罐； （11） 容积大于5 m3的低温液体储存容器。
3．圆锥形壳体
圆锥形壳半锥角为，
A点处半径为r，厚度
为d，则在A点处：
r
R1 R2 cos
代入（10-3）、（10-4）可得A点处的应力：
s1
2
prk
cos
s2
prk
cos
➢ 锥形壳体环向应力是经向应力两倍，随半锥
角a的增大而增大； ➢ 角要选择合适，不宜太大。
➢ 在锥形壳体大端r=R时，应力最大，在锥顶
第十章 容器设计基础
第一节 概 论
一 容器的结构
壳体(筒体)、封头(端盖)、法兰、支座、接口管 及人孔等组成。常低压化工设备通用零部件标准 直接选用。
二 容器的分类
压力ຫໍສະໝຸດ Baidu器分类
✓ 按容器的形状 ✓按承压性质 ✓按管理
✓其它
按容器壁温 按金属材料 按应用情况
按容器的形状
名称
按容器形状分类 特点
方形\矩 平板焊成，制造简便，但承压能力 形容器 差，只用作小型常压贮槽
公称压力PN：容器及管道的操作压力经标 准化以后的标准压力称为公称压力，以 PN表示，单位MPa。
㈠ 公称直径
1. 压力容器的公称直径
由钢板卷焊制成的筒体，公称直径是指 它的内径；当筒体的直径较小，直接采 用无缝钢管制作时，容器的公称直径应 是指无缝钢管的外径；封头的公称直径 与筒体一致。
❖容器直径较小，可直接用无缝钢管制作。 公称直径指钢管外径。
高温容器：壁温达到蠕变温度,碳素钢或低 合金钢容器，温度超过420℃，合金钢超 过450℃，奥氏体不锈钢超过550℃，均 属高温容器；
中温容器：在常温和高温之间；
低温容器：壁温低于-20℃, -20℃至-40℃ 为浅冷容器，低于-40℃者为深冷容器。
按材料
金属容器:钢制, 铸铁,有色金属容器 非金属材料：既可作为容器的衬里， 又可作为独立的构件。
2 cos
s1
pD
4
s2
pD
2
2．球形壳体
s1 s2 p
球壳R1＝R2=D/2，得： R1 R2
s1
s2
pD
4
σ 1
prk
2 cos
➢ 直径与内压相同情形下，球壳内应力仅是圆 筒形壳体环向应力的一半，即球形壳体的厚度
仅需圆筒容器厚度的一半。 ➢ 当容器容积相同时，球表面积最小，故大型 贮罐制成球形较为经济。
四、压力容器的标准简介
它是压力容器设计、制造、验收等 必须遵循的准则。压力容器标准涉及 设计方法、选材及制造、检验方法等。
㈠ 国内标准
❖1989我国压力容器标准化技术委员会制订了 GB150-89《钢制压力容器》
❖1998年修订成GB150-1998，使标准更加完善。 ❖GB150《钢制压力容器》内容包括： ✓压力容器板壳元件的计算 ✓容器结构要素的确定 ✓密封设计 ✓超压泄放装置的设置 ✓容器的制造与验收的要求等
2． 基本假设
(2)直线法假设 变形前垂直于中面直线段，变形后仍是 直线并垂直于变形后的中面。变形前后法 向线段长度不变。沿厚度各点法向位移相 同，厚度不变。
(3)不挤压假设 各层纤维变形前后互不挤压。
㈡ 无力矩理论基本方程式
无力矩理论是在旋转薄壳的受力分析中 忽略了弯矩的作用。
此时应力状态和承受内压的薄膜相似。 又称薄膜理论
2Rs1 R2Hg
s1
gHR 2
gHD 4
例题10-1：有一外径为219mm的氧气瓶， 最小厚度为6.5mm，材料为40Mn2A，工 作压力为15MPa，试求氧气瓶壁应力
解析： 平均直径 mm
经向应力 MPa
D D0 219 6.5 212 .5
球形容 器
圆筒形 容器
弓形板拼焊，承压好，安装内件不 便，制造稍难,多用作贮罐
筒体和凸形或平板封头。制造容易， 安装内件方便，承压较好，应用最 广
按承压性质
内压：内部介质压力大于外界压力 外压：内部介质压力小于外界压力
真空：内部压力小于一个绝压的外压容器
表10-1内压容器的分类
容器分类 低压容器 中压容器 高压容器 超高压容器
➢法兰、支座等公称直径是相配的筒体、封头
的公称直径。DN2000法兰，DN2000鞍座
➢还有一些零部件的公称直径是与它相配的管
子公称直径DN200管法兰
➢另有一些容器零部件公称直径是指结构中某
一重要尺寸，DN80(Dg80)视镜是指窥视孔的
直径为80mm。
㈡ 公称压力
工作压力不同，相同公称直径的压力容器其筒 体及其零部件的尺寸也不同。