按承压方式对压力容器分类

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1、复习按承压方式对压力容器分类内压容器外压容器压力容器1教学重点：（1）失稳和临界压力的概念；（2）影响临界压力的因素；（3）外压容器的图算法设计。教学难点：图算法的原理。第五章外压圆筒与封头的设计2第一节概述一、外压容器的失稳壳体外部压力大于壳体内部压力的容器称为外压容器(举例：真空冷凝器，夹套反应釜)1、外压容器的定义31-搅拌器2-罐体3-夹套4-搅拌轴5-压出管6-支座7-人孔8-轴封9-传动装置图5-1夹套反应釜结构图4薄壁圆筒周向薄膜应力δ—计算厚度，mm；D—筒体中间面直径，mm。经向薄膜应力压应力2、外压薄壁容

2、器的受力5承受外压载荷的壳体，当外压载荷增大到某一值时，壳体会突然失去原来的形状，被压扁或出现波纹，载荷卸去后，壳体不能恢复原状，这种现象称为外压壳体的失稳。3、失稳及其实质图5-2失稳后的情况67二、容器失稳型式的分类侧向失稳容器由均匀侧向外压引起的失稳，叫侧向失稳特点:横断面由圆形变为波形长圆筒动画2波短圆筒动画3波短圆筒动画4波p1、按受力方向分为侧向失稳与轴向失稳图5-3外压圆筒侧向失稳后的形状8轴向失稳轴向失稳由轴向压应力引起，失稳后其经线由原来的直线变为波形线，而横断面仍为圆形。p图5-4薄膜圆筒的轴向失稳9整体

3、失稳局部失稳压应力均布于全部周向或径向，失稳后整个容器被压瘪。压应力作用于某局部处，失稳后局部被压瘪或皱折，如容器在支座或其他支承处以及在安装运输中由于过大的局部外压引起的局部失稳。2、按压应力作用范围分为整体失稳与局部失稳10第二节临界压力一、临界压力的概念壳体失稳时所承受的相应压力，称为临界压力。壳体在临界压力作用下，壳体内存在的压应力称为临界压应力。11二、影响临界压力的因素第一组（①②）：L/D相同时，δ/D大者临界压力高；第二组（②③）：δ/D相同时，L/D小者临界压力高；第三组（③④）：δ/D、L/D相同，有加强

4、圈者临界压力高。1、筒体几何尺寸的影响12材料的弹性模数E和泊桑比μ越大，其抵抗变形的能力就越强，因而其临界压力也就越高。但是，由于各种钢材的E和μ值相差不大，所以选用高强度钢代替一般碳素钢制造外压容器，并不能提高筒体的临界压力2、筒体材料性能的影响13稳定性的破坏并不是由于壳体存在椭圆度或材料不均匀而引起的。无论壳体的形状多么精确，材料多么均匀，当外压力达到一定数值时也会失稳。壳体的椭圆度与材料的不均匀性，能使其临界压力的数值降低，使失稳提前发生。3、筒体椭圆度和材料不均匀性的影响14三、长圆筒、短圆筒、刚性圆筒的定性描述

5、相对几何尺寸两端边界影响临界压力失稳时波形数长圆筒忽略2短圆筒显著大于2的整数刚性圆筒不失稳15四、临界压力的理论计算公式钢制长圆筒无关1、长圆筒16推论：从长圆筒临界压力公式可得相应的临界应力与临界应变公式临界压力临界应力应变应变与材料无关,只与筒体几何尺寸有关17有关圆筒外部或内部两相邻刚性构件之间的最大距离举例2、钢制短圆筒18L＝圆筒长＋封头直边段＋端盖1深度+端盖2深度举例20002000对于凸形端盖对于筒体上有加强圈的圆筒外部或内部两相邻刚性构件之间的最大距离图5-5外圆筒的计算长度19推论：从短圆筒临界压力公式

6、可得相应的临界应力与临界应变公式临界压力临界应力应变应变与材料无关,只与筒体几何尺寸有关203、刚性圆筒4/,,][tstMPass可取用压应力材料在设计温度下的许压-211)定义:容器在外压作用下，与临界压力相对应的长度，称为临界长度。2)作用:用临界长度和作为长、短圆筒和刚性圆筒的区分界限。刚性圆筒短圆筒长圆筒五、临界长度和长圆筒、短圆筒、刚性圆筒的定量描述1、临界长度22长圆筒临界压力公式3)求解:23短圆筒临界压力公式刚性圆筒最高工作压力公式244)结论刚性圆筒短圆筒长圆筒若某圆筒的计算长度为L，则：L＞crL属长圆

7、筒crL¢＜L＜crL属短圆筒L＜crL¢属刚性圆筒25第三节外压圆筒的工程设计一、设计准则[P]—许用外压力，MPa—稳定安全系数。1、许用外压力[P]和稳定安全系数m对圆筒、锥壳m=3；球壳、椭圆形和碟形封头m=15262、设计准则计算压力Pc≤mPPcr=][，并接近[P]27二、外压圆筒壁厚设计的图算法1、算图（1）几何参数计算图：L/Do—Do/δe—A关系曲线令A=ε，以A作为横坐标，L/Do作为纵坐标，Do/δe作为参量绘成曲线；见图5-6AL/DoDo/δe28图5-6外压或轴向受压圆筒和管子几何参数计算图（

8、用于所有材料）εcr29（2）厚度计算图（不同材料）：B—A关系曲线已知L/Do，Do/δe查几何算图周向应变A（横坐标）找出A—Pcr的关系（类似于εcr—σcr）判定筒体在操作外压力下是否安全（图5-6）30于是由可得令(5-9)pcr=m[p](5-10)31由于若以为横坐标，B为