圆筒容器设计计算的问题

圆筒容器设计计算的问题
摘要本文就近期所学内容，对长圆筒容器的设计和计算进行了进一步的归纳与总结，利用图解法和解析法对圆筒容器进行计算。

关键词长圆筒容器图解法解析法
1 引言
随着社会的发展，时代的进步，现代化工工业也发生了巨大的变化，大型设备新工艺的使用使其生产效率增加和能耗减少。

然而层出不穷的化工企业事故也是人们日益关注。

其中部分事故是由设计方面存在缺陷而引发的，而我们这里就浅谈长圆筒容器设计计算。

2 圆筒容器的计算
2.1参数设置
A——系数；
B——系数；
P——临界压力，MPa；
cr
E——弹性模量，MPa；
D——圆筒或换热管外径；
L——计算筒体长度，mm；
m——安全系数，取3.0；
e
δ——圆筒名义厚度 μ——材料泊松比，取0.3；
2.2失稳现】【象1
在外压作用下，突然发生的筒体失去原型，即突然失去原来形状稳定性的现象称为弹性失稳。

保证壳体的稳定性是外压容器能够正常操作的必要条件。

外压圆筒侧向失稳后形状
2.3解析法公式推】【导2
对于钢制容器长圆筒μ取0.3则有
30e cr )/D 2.2E(P δ= ①
给①式带入安全系数m=3则可以得
[]30
e cr )D 0.733E(m P P δ== ② 则[P]就为材料的临界周向压力。

对于钢制容器短圆筒有
)()(2.590
5
.20e cr D L D E P δ= ③
2.4图解法公式推导
[P]=cr P /m ④
cr P =m[P] ⑤
E
2D ][m E 2D P E e 0e 0cr cr
δδσεp === ⑥ 我们可以令B E m
=ε2 则可得0e D B
=[P]δ ⑦
2.5举例计算 一台分馏塔内径i D =2000mm ，长6000mm 封头深h=500mm ，塔在400℃工作，
材料R M n 16钢板板，问厚度为14mm 能否满足。

计算塔的计算长度L ：
)(63405003
126000312'mm h L L ≈⨯⨯+=⨯+= 我们可以查表得到该材质钢板厚度负偏差1C =0.8mm ，腐蚀裕量2C =1mm ；则名义厚度e δ=12.2mm 。

I.解析法 判断长短圆筒：L D D L >⨯==12.28022e 00
cr 802217.11.17δ
故此为短圆筒。

m )()(2.59][05
.20
e D L D E P δ= 所以[P]=0.12MPA>1ATM 所以14mm 壁厚容器符合要求。

II.图解法
mm D D e i 2028142200020=⨯+=+=δ
12.32028
63400==D L 166.2312.2
2028e 0==δD 查表可得A=0.0002
a 9
0126.023.1663101580002.0232][MP D AE P e
=⨯⨯⨯⨯==δ [P]>0.1MPa 所以可用。

III.两种方法对比
表1图表法与解析法对比
优点 缺点 解析法 变量间关系简捷明了,便于
分析计算
需要通过计算,才能得到所需结果。

图表法 直观表示了变量间变化过
程和变化趋势
函数值只能是近似值
3.结语
以上计算可以清楚看到图表法和解析法处理圆筒计算设计问题时的优点和缺点。

较一般而言图表法优先于解析法。

同时要在计算时处理好常量之间的关系。

参考文献
【1】 赵军. 化工设备机械基础，第二版 北京 化工工业出版社
【2】陈盛秒薄壁外压容器设计的公式法。