第十四章内压容器设计VIP免费

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第十四章内压容器设计14.1概述14.1.1容器的结构通用零部件——筒体，封头，法兰，人孔，手孔，支座及管口。设计时尽可能直接选用这些通用零部件。14.1.2容器的分类：A按容器形状分类方形，球形，圆筒形B按承压性质分类内，外压容器内压容器习惯上又分为：常压:P<0.1MPa低压:0.1100MPaC按结构材料分类金属，非金属D按使用场合分类反应、换热、分离、贮运E按安全监察分类一类容器、二类容器、三类容器一类容器：（1）非易燃，无毒介质，低压容器（2）易燃，有毒介质，低压分离容器或换热器二类容器：（1）中压（2）剧毒介质低压（3）易燃，有毒介质低压反映器或贮运容器（4）内径小于1米的低压废热锅炉•三类容器：（1）高压，超高压（2）剧毒介质,P*v>200LMPa的低压容器或剧毒介质中压容器（3）易燃有毒介质，P*v>500LMPa的中压反应容器，P*v>500LMPa中压贮运容器（4）中压废热锅炉或内径小于1米的低压废热容器14.1.3容器机械设计的基本要求1.确定工艺尺寸；2.强度、刚度、稳定性、耐久性、气密性、其他。14.2容器的受力分析14.2.1薄壁容器的应力分析A薄壁容器的概念（1）厚壁容器K>1.2（2）薄壁容器K≤1.2ininiiDDDDDK2120B回转薄壁壳体的应力分析化工上常用的圆筒形、圆锥形、球形等薄壁容器，都属于回转薄壁壳体。假设：壳体简化成薄膜，在内里的作用下，均匀膨胀，薄膜的横截面几乎不能承受弯矩，因此壳体在内压作用下产生的主要内力是拉力。沿着厚度方向是均匀分布的。R1dθ1abQ1dθ1/2dθ1/2Q1R2dθ2bcQ2dθ2/2dθ2/2Q2R1R2rσ2σ2σ1σ1δdθ1dθ2dθdl1dl2σ1σ1σ2σ2abcdk2K1在内压力ｐ的作用下，在微体abcd面积上受力为：F=Pdl1dl2在微体四个截面上的拉力分别为：bc与ad截面上的经向力Q1=σ1δdl2ab与cd截面上的环向力Q2=σ2δdl1根据力的平衡原理，所有作用在微体上的力沿微体法线方向投影的代数和应等于零。02sin22sin221212121dlpdlddlddlR1R2rσ2σ2σ1σ1δdθ1dθ2dθdl1dl2FXYZFσ1σ1dθ2dθ2σ2σ2dθ1dθ1因为微体的曲率半径夹角dθ1和dθ2很小，PRRdlpdlRdldlRdldlRdlddRdldd221121221111212222111102222222sin222sin整理后得：把它们代入上式：也称为拉普拉斯方程式式此式即为微体平衡方程,Oz轴的分力为：dQ=P2πrdlcosα由图可知：cosα=dr/dl故dQ=2πrPdr如果壳体只承受气压，则在内力的作用下，non`壳体的截面上必将产生内力，其值在oz轴方向的分力为：Q`=2πrKδσ1cosΦ根据分离体平衡条件Q=Q`dldrααrσ1σ1r0rnn、rkk、kdlΦzokrkprprdrQ022cos21kprkrprdrQ02Q`=2πrKδσ1cosΦ根据分立体平衡条件Q=Q`得：如果壳体承受液体，则coscos22001krkrrprdrrprdrkkσ1σ1r0rnn、rkk、kdlΦzodldrααr14.2.2薄壁容器应力分析的实例A受气压的圆筒形壳体R1=∞,R2=R代入22212211PDPRPRPRR故环向应力得：取圆筒体下半为分离体对于Rk=R,cosΦ=cos0°=1故径向应力cos21kpr4cos21pDprkσ1σ1r0rnn、rkk、kdlΦzoB受气压的球形壳体R1=R2=Rσ1=σ2=σ则：42PDPRPRR故C受气压的锥形壳体对于锥形壳体R1=∞,R2=r/cosα2R2r121222212cos2cosPr由此可知：，因此可得：，显然故prrrPRPRkD受气压的椭球形壳体椭圆形曲线方程为：baxR1R2点处应力值：的距旋转轴为可以得出及根据从高等数学可以求得：MxPRRbbaxaRbabaxabaxaRbyaxkcos2Pr)()()((1122112224242224222412222221min1max21222442224222241)(22pa=σ2pa=σ处，0=y，=x)(2pa=σ)(2pa=σ=σ处，b=y，0=x当)(2)(2)(2babababaxaabaxabPbaxabP当112214.2.3边缘应力的概念M0M0Q0Q014.3内压薄壁壳体的厚度设计cδδ+cD1DD0（一）强度设计A:内压圆筒的厚度计算径向应力：环向应力：2=2...

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