第四章外压容器

第二节 外压容器的稳定性校核
一、公式法 二、图解法
一、公式法
（一）临界压力的计算 1、长圆筒
Pcr= 2、短圆筒
Pcr= 3、刚性圆筒
Pcr=
一、公式法
（二）外压薄壁圆筒的类型 1、临界长度 区别长圆筒、短圆筒的临界长度LCr； 区别短圆筒、刚性圆筒的临界长度L’Cr 。 ①长圆筒 LCr ≤L ； ②短圆筒 L≤L’Cr ； ③刚性圆筒 LCr＜L＜L’Cr 2、计算长度L 指圆筒上两相邻刚性构件支撑线间的最 大距离。
三、加强圈的间距
设置加强圈应考虑的问题： 1、适当个数的加强圈可提高承载能力， 减少钢板用量； 2、过多加强圈会造成材料浪费和制造成 本增加； 3、加强圈的个数应使计算长度限制在短 圆筒范围内。
三、加强圈的间距
合适个数及间距： 目前，工程上用经验法确定加强圈的个数。 加强圈最大实际间距Ls要小于最大间距 Lmax。即
一、公式法
（三）公式法稳定性校核步骤 已知外压薄壁圆筒的计算外压力、内直径、 操作温度、计算长度，校核步骤为： ①选定材料 ，确定pc、t、c、E、σts、L ； ②假定圆筒的名义厚度，计算有效厚度； ③计算临界长度 LCr、L’Cr，确定圆筒类型； ④计算许用外压力及临界压力； ⑤应力校核比较，满足要求为止。
第一节 外压容器的稳定性
一、外压容器的失效 二、外压容器的临界压力 三、 影响临界压力的主要因素
一、外压容器的失效
外压容器：指容器外部压力大于容器内部压力 的设备。 外压容器的失稳：外压薄壁容器在承受外压时， 器壁上的压应力还远远低于材料的屈服极限时， 壳体就失去了自身原有的形状而被压瘪或出现 褶皱，产生永久变形，致使容器失去稳定性， 这种现象称~。 失效的形式：一是刚度不够引起的失稳（主 要）；二是强度不够造成的破裂。 临界压力：使壳体的形状和应力状态发生突变， 产生永久变形的压力临界值，即外压卸除后壳 体不能恢复原来的形状。
一、凸形封头
2、外压椭圆形封头与碟形封头 稳定性计算与外压球形封头类似， 只是Ro含义不同。 蝶形封头—Ro为球面部分外半径 椭圆形封头—Ro=KiDo
二、外压锥形封头与外压锥形 壳体
稳定性校核：
工程上实验结果，锥壳的失稳类似于 等效圆筒的失稳。
当α≤60°时，采用当量法进行稳定 性计算，直径取大端外直径Do，长度 取当量长度Le；
二、加强圈焊接的布置形式 和要求
1、焊接的布置形式 采用连续焊或间断焊。 2、要求 ①必须保证加强圈与筒体的紧密结合； ②设置在外侧，每条焊缝间断焊的总长度 不得小于筒体外周长的1/2； ③设置在内侧，每条焊缝间断焊的总长度 不得小于筒体内周长的1/3； ④加强圈不得随意间断或削弱； ⑤两边焊缝可以相互错开或并排。
二、图解法
（二）厚度的确定步骤 2、当Do/δe ＜20时 ①计算A； ②按当Do/δe ≥20的方法确定 B； ③计算许用外压力； ④比较，须满足[P] ＞ Pc 。
第三节 加强圈的结构与设置
一、加强圈的作用和结构 二、加强圈焊接的布置形式和要求 三、加强圈的间距
一、加强圈的作用和结构
1、加强圈的作用： ①、可提高临界压力，增加外压容器的 稳定性； ②、减少贵重金属材料的消耗量，降低 成本； 2、结构： 加强圈设置在圆筒内侧或外侧，具有足 够刚性，围绕在筒体上的环状构件。
二、外压容器的临界压力
1、临界压力：导致外压容器发生失稳 的最低外压力pcr表示。 2、稳定条件：计算外压力pc不大于临 界压力的1/m。即
pc≤ [p]= pcr /m
三、 影响临界压力的主要因素
1、临界压力与外压圆筒的尺寸、结构有关 ①有效厚度。δe/Do值越大，临界压力越大。 ②封头。封头间距越小，临界压力越大。 ③加强圈。设置加强圈，临界压力增大。 2、临界压力与筒体材料有关 ①筒体材料的均匀性。不均匀临界压力降低。 ②弹性模量E。E越大临界压力越大。 3、临界压力与圆筒的圆度e有关 ①圆度e 。e越大，临界压力降低。
化工设备
(第二版)
哈密职业技术学校
李俊华
第四章 外压容器
知识目标 了解外压容器稳定性及临界压力的概念。 学习外压薄壁圆筒、球壳及外压封头的稳 定性校核方法。 了解加强圈的作用结构。
第四章 外压容器
能力目标 掌握外压容器稳定性的概念和提高容 器刚性的方法
第四章 外压容器
第一节 外压容器的稳定性 第二节 外压容器的稳定性校核 第三节 加强圈的结构与设置 第四节 外压容器封头
Ls＜Lmax
第四节 外压容器封头
一、凸形封头 二、外压锥形封头与外压锥形壳体 三、压力试验
一、凸形封头
常用封头： 半球形封头、椭圆形封头、碟形 封头、无折边球形封头、锥形封 头、平封头等。 凸形封头： 半球形封头、椭圆形封头、碟形 封头。
一、凸形封头
1、外压球形封头与外压球壳 内半径为Ri，计算外压力为Pc，厚度附 加量为C的容器，壁厚确定步骤： ①假定名义厚度δn，Ro= Ri + δn ； ②计算系数A； ③查图得系数B； ④计算许用外压力[P]； ⑤比较，须满足[ຫໍສະໝຸດ Baidu] ＞ Pc 。
当α＞60°时，按平盖计算，直径取 最大内直径Di 。
三、压力试验
外压容器和真空容器也要进行 压力试验，以检查容器的强度 和焊缝、密封元件的质量和密 封性。 试验方法按内压容器进行。
1、 2、 3、 3、 5、 6、 7、 8、
习题
二、图解法
（一）算图中的符号 A——系数 B——系数 Di——圆筒内直径 Do——圆筒外直径 L——圆筒计算长度 E——设计温度下材料的弹性模量 δe ——圆筒有效厚度 δn ——圆筒名义厚度
二、图解法
（二）厚度的确定步骤 1、当Do/δe ≥20时 ①计算L/Do 和 Do/δe ； ②查图得到A； ③查图得到B； ④计算许用外压力； ⑤比较，须满足[P] ＞ Pc