第五章 外压圆筒与封头的设计

第五章外压圆筒与封头的设计

一、名词解释

1.临界压力

2.临界长度

3.计算长度

4.弹性失稳

二、判断是非题（对者画√，错者画X）

1．假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想，制造的精度绝对保证，则在任何大的外压下也不会发生弹性失稳。（）

2．18MnMoNbR钢板的屈服点比Q235-AR钢板的屈服点高108%，因此，用18MnMoNbR钢板制造的外压容器，要比用Q235-AR钢板制造的同一设计条件下的外压容器节省许多钢材。（）

3．设计某一钢制外压短圆筒时，发现采用20g钢板算得的临界压力比设计要求低10%，后改用屈服点比20g高35%的16MnR钢板，即可满足设计要求。（）

4．几何形状和尺寸完全相同的三个不同材料制造的外压圆筒，其临界失稳

压力大小依次为：P

cr不锈钢> P

cr铝

> P

cr铜

。（）

5．外压容器采用的加强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，则容器的总重量就愈轻。（）

三、填空题

1、受外压的长圆筒，侧向失稳时波形数n=（）；短圆筒侧向失稳时波形

数为n>（）的整数。

2、直径与壁厚分别为D，S的薄壁圆筒壳，承受均匀侧向外压p作用时，其

环向应力σ

θ=（），经向应力σm（），它们均是（）应力，且与圆筒的长度L（）关。

3、外压容器的焊接接头系数均取为Φ=（）；设计外压圆筒现行的稳定安

全系数为m=（）。

4、外压圆筒的加强圈，其作用是将（）圆筒转化成为（）圆筒，以提

高临界失稳压力，减薄筒体壁厚。加强圈的惯性矩应计及（）和（）两部分的惯性矩。

5、外压圆筒上设置加强圈后，对靠近加强圈的两侧部分长度的筒体也起到

加强作用，该部分长度的范围为（）。

四、 工程应用题

1、图5-21中A ，B ，C 点表示三个受外压的钢制圆筒，材质为碳素钢， σs = 216MPa ，E = 206GPa 。试回答：

（1）A ，B ，C 三个圆筒各属于哪一类圆筒？它们失稳时的波形数n 等于（或

大于）几？

（2）如果将圆筒改为铝合金制造（σs =108MPa ，E=68.7GPa ），它的许用外

压力有何变化？变化的幅度大概是多少？（用比值[P]铝/[P]铜=？表示）

2、有一台聚乙烯聚合釜，其外径为D 0=1580mm ，计算长度L=7060mm ，有效厚度S e =11mm ，材质为0Cr18Ni9Ti ，试确定釜体的最大允许外压力。（设计温度为200℃）

3、有一台液氮罐，直径为D i =800mm ，计算长度L=1500mm ，有效厚度S e =2mm ，壁厚附加量C 取2mm ，材质为0Cr18Ni9Ti ，由于其密闭性能要求较高，故须在常温下进行真空试漏，试验条件为绝对压力10-3mmHg ，问不设置加强圈能否被抽瘪？如果需要加强圈，则需要几个？

4、试设计一台尿素真空蒸发器，已知内筒内径为D i =4000mm ，筒长L=4300mm （切线间长度），两端采用标准椭圆形封头，最高操作温度＜200℃，材质为0Cr18Ni9Ti ，试确定罐体和封头的厚度。

L /D o

B

A

图5-21