内压薄壁壳体强度计算Word格式.docx

1、确定厚度时的压力用计算压力/3mm离合金钢制容皿 2mm2对标准椭圆封头（尺=0.9D;r = 0.17D的碳形封头，其有效厚度MDiX%）（封头）四、各类厚度间的相互关系下面对计算厚度3,设计厚度，有效厚度，名义厚度力”，形成厚度，毛 坏厚度作用。第三章第二节设计参数的确定使学生初步掌握压力参数、设计温度，许用应力0，焊接接头 系数卩，厚度附加量C的选取。压力参数的选取以及各参数间的关系，许用应力的选取。第二节设计参数的确定由强度公式可看出，其公式内包含各种参数如：计算压力、设计压力、焊接接头系数高计算、选取按GB1998钢制压力容皿一、 确定压力参数：1、 工作压力Pw：在正常工作情况下，

2、容皿顶部可能达到的最高压力，即也称为最高工作压力。2、 计算压力Pc：在相应设计温度下，计算壁厚用到压力，Pc = P + P汽（设计压力+液柱静压） 若当/PZ （安全阀开启压力）Pz（1.05l.l）甩2容皿装有爆破片时，PPh （爆破压力）疗,（1.151.3）倍最高工作压力。二、 温度（设计）t指容皿在正常工作情况下，在相应的设计压力下，设定的受压元件的金属温 度。1对0C以上的，t不得低于元件金属工作状态下可能达到最高温度；2对0C以下的，t不得高于元件金属工作状态下可能达到最低温度：不可通过传热计算求得见表3-33许用应力指容皿壳体、封失等受压元件的材料用强度，根据材料各项强度性能

3、指标分 别除以相应的标准中规定的安全系数确定。GB150给出了钢板，钢管、锻以及螺栓材料在设计温度下的许用应力，当t W20C取 20C。四、 焊接接头系数e容皿都通过焊接制成，焊缝往往可能存在夹渣、气孔、裂纹等缺陷，使缝及 其热影响区的强度受到削弱，为了补偿焊接时可能出现的缺陷对强度的影响，引 入,反映焊缝材料削弱程度对双面焊 100% 0二 局部0二0单面对接接头（沿焊缝全长有紧贴基本金属）a.100%无损检验（pb.局部无损检验（p五、 厚度附加量C确定容皿厚度时，不仅要依照强度计算公式得到，还要考虑钢材的厚度负偏 差及腐蚀裕量，即引入厚度附加最C：OCi+GG-钢板在轧制过程中可能出现

4、比实际厚度小的情况，平重影响其强度。C?一由于腐蚀、机械磨损而导致厚度削弱减薄，需要考虑腐蚀余量。C = rx0 t预期的容皿使用寿命0对介质为压缩气、水蒸气或水的碳素钢或低合金钢C2 （mm）,不锈钢腐蚀 轻二0。腐蚀裕只对全面腐蚀有意义，对于局部腐蚀效果并不好。六、 压力容皿的公称直径、公称压力为了便于设计和成批生产，增强零部件的互换性，降低生产成本，对化工设 备及其零部件制定了系列标准，设计时可采用标准件，标准化的基本参数是公称 直接径和公称压力。公称直径：用钢板卷制成的筒体，其公称直径近的等于内径，封失的公称直 径与筒体一致。若Di二970mm,应将其调整为最接近标准值的1000mm,

5、这样选用公称直径 1000的各种标准零部件。公称压力：把压力容皿所能承受的压力范围公成若干个标准压力等级，称公 称压力，以P、表示，选用容皿时必须将操作温度下的最高操作压力调整为整一公 称压力等级。3-1设计压力P二，设计温度t=70C,圆筒内径Di=1000mmm, H=3000mm,盛装液体介质，液柱静压力为，圆筒材料16MnR。腐蚀余量G取1,5mm,焊接接头系数0 = 0.85，试求该容皿的筒体厚度。1） 根据设计压力P和液柱静压力P液确定计算压力Pc。液柱静压力，已大于设计压力的5%所以应计入计算压力中。I Pc二P+P 液二+二2） 求计算厚度5先假设筒体厚度为查表3-6得设计温度

6、为70C时许用应力 0T=17OMPo,得以上参数带入式（3-2）得筒体计算厚度为：3） 求设计厚度4） 求名义厚度S查表3-10得钢板的厚度负偏差G二0.3mm,因而可双名义厚度3n = 4mm，但 对于低合金容皿规定不包括腐蚀裕量的最小厚度5min不应小于3mm,若如上 1. 5mm的腐蚀裕量，名义厚度至少取5mm。根据钢板厚度标准规格，名义厚度別取6mm5） 检查：创=6叽刃没有变化，故取名义厚度6mm合适。第三章第三节内压封头结构和计算使学生熟悉凸形封头，锥形封头和平盖结构，掌握凸形封头，锥 形封头及平盖的计算1、凸形封头的结构特点、分类2、凸形封头的结构计算第三节内压封头结构计算封头

7、按结构形状可分为：凸形封头、锥形封头、平盖封头三类，本节着重介 绍常用的这儿种封头的结构和强度计算方法1、凸形封头常用的凸形封头有：半球有：半球形封头、椭圆形封头和碟形封头1、半球封头：其封头为半个球壳，其具有球壳所具有的优点（相同5下， 受力为筒体一半，相同受力下，壁厚最薄，容积表面积最小，最结省材料）但其 制造最困难。一般对于中、小直径容皿很少用它，多用于高压容皿上。分析其受力：=a2= 其厚度（强度）计算公式也与球壳相同PcDi4b0-Pc选用范围：Pc2、椭圆封头：由半个椭圆球面和高为h的短圆筒（直边）组成，直边段作用： 避免筒体与封头间环向连接焊缝处出现边缘应力与热应力的盜加，改善受

8、力情况 由于封头的椭球部分经线曲率变化非常平滑连续，故优点应力分部均匀，而且易 于冲压形型。是目前中、低压各皿中应用较广的一种封头的受力：受内压的椭圆 形封头最大原合应力b叭与椭圆封头的比值关有：（在椭圆顶点巧=6=善$） 赤道处：6上 6旦凸）1 2J - 2J h工程上对a/b的椭圆形封头，引入形状系数K,由此得到封头受最大综合应 力：式中K-椭圆形封头形状系数K值可根据a/bDUlhi按Pe表3-18 6由第一强度理论：e7maxar并考虑焊接系数： 2o由D = Di + APc = P 推导出椭圆形封头厚度计注：椭圆封头的强度计算公式由K的化值推算出来，椭圆封头上最大应力圆筒体上最大

9、应力二K,圆筒体上最大应力（二直径为原圆体2倍的球壳上最大应力KPcDi2刃一0-05&KPcPi 5椭=_KPcDi_ = 椭=4b 一（p-Pc当选取a/b = 2时，椭圆形封头是标准封头，此时K=Di/2hi=2K=6标准椭圆形封头的厚度计算公式可表示:2b9 05Pc与圆筒厚为:2刃0-&大致相等，考虑到受力情况用等厚钢板进行制造。椭圆形封头的最大许用工作应力3、碟形封头，又称带折边的球面封头，它由半径为&的球面中的一部分，高度为h的短圆筒以及联接此二者的过渡环壳半径r三部分组成，（其儿何形状上 看，曲面不连续，所以应力分部不均匀但制造较容易，一定场合下代替椭圆形封 头的使用，一般碟形

10、封头球面部分内半径Ri = Di,封头过渡环壳内半径r10%A且虫35）在建立其厚度公式时，引入形状系数M,得到碟形_ MPcRi十+圧）值M的选取可P65表3-19碟形封头的最大允许工作应力（与标准封头比，碟形封头厚增加33%,笨重不经济）3-3,为例3-2中储罐设计合适的凸形封头，封头材料与筒体一致，选16MnR, Pc=,操作温度-544C,内径Di=1200mm，焊接封头系数防0.85，许用 应力刃=170MP“腐蚀裕量C2 = mm :解：分别算各类封头的强度和经济合理性进行比较1）半球球封头 贝 lJ&/ = b + C查表3-10得钢板厚度负偏差G二 6n = 6d + =a= Smm2）椭圆形封头（取标准椭圆封头K二1）则 dd = 10.43 + C2 = 11.93mm 查表 3-10 取 Ci=O. 8mm dn = del + G = 14mm则 dd = 12.48+ C2 = 13.98 查表 310 取 Ci=O. 8mm = 5d + （?= 16mm可知：半球形封头用材最小，但制造难，碟形封头比较浅，制造比较容易，但比 半球形厚厚8mm,但封头与筒体厚度相差悬殊结果不合理，因此，从强度到结构 和制造等方面考虑，以采用椭圆形封头理想。二、锥形封头：广泛地用低容皿的底盖，优点便于收集并剖除固体颗粒或结晶料 液，避免洗