化工设备设计基础薄壁容器设计

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1、回转壳体壳体的中间面是由直线或平面曲线绕其同平面内的固定轴线旋转一周形成的壳体平面曲线形状不同，所得到的回转壳体形状便不同一、回转壳体的几何特性2007.11——2008.011圆柱壳球壳圆锥壳一般回转壳一、回转壳体的几何特性2007.11——2008.012轴对称壳体的几何形状、约束条件和所受的外力都对称于回转轴化工容器就其整体而言，通常都属于轴对称问题中间面与壳体内外表面等距离的曲面内外表面的法向距离即为壳体的壁厚对于薄壳，可以用中间面来表示壳体的几何特性一、回转壳体的几何特性2007.11——2008.0131.压力容器的结构特点及分类⑵分类;如球壳,椭圆壳,锥壳,柱锥组合壳体等⑴结

2、构特点焊接构件回转薄壳2007.11——2008.014特点2.回转壳体的几何特点及分类δnDiDo分类δ＜＜其它方向的尺寸两曲面为界薄壳δ/D0≤0.1厚壳δ/D0＞0.12007.11——2008.0153.回转薄壳的几何要素⑴回转薄壳:由一条平面曲线或直线绕同平面内的轴线回转360º而形成的薄壳⑵母线：形成中面的平面曲线或直线⑶经线平面：通过回转轴的平面⑷经线：经线平面与中面的交线。经线平面经线2007.11——2008.0163.回转薄壳的几何要素2007.11——2008.0173.回转薄壳的几何要素2007.11——2008.018纬线:过M点作圆锥面与壳体中间面正交，所得的交

3、线是一个圆3.回转薄壳的几何要素平行圆:过M点作垂直于回转轴的平面与中间面相交形成的交线也是一个圆2007.11——2008.019锥截面:用与壳体正交的圆锥截面截取壳体，得到壳体的厚度横截面:用垂直于轴线的平面截取壳体，得不到壳体的真实厚度3.回转薄壳的几何要素2007.11——2008.0110法线:过中面上的点,且垂直中面的直线为该点的法线.法线平面:通过法线与回转轴相交的平面。位置;由φ角确定.平行圆：垂直轴线的平面与中面的交线3.回转薄壳的几何要素2007.11——2008.0111第一曲率半径R1：中间面上任一点M处经线的曲率半径曲率中心必在过M点的法线上4.回转壳体的曲率半径

4、2007.11——2008.0112第二曲率半径R2：通过经线上一点M的法线作垂直于经线的平面，其与中间面相交得平面曲线CM，CM的曲率半径。第二曲率半径的中心在MN上，且在回转轴上4.回转壳体的曲率半径2007.11——2008.0113平行圆半径r平行圆圆心在回转轴上4.回转壳体的曲率半径2007.11——2008.0114经线和纬线均发生伸长变形经线方向产生经向应力σφ纬线方向产生周向应力（环向应力）σθ经向应力作用在锥截面上环向应力作用在经线平面与壳体相截形成的纵向截面上由于对称性，在同一纬线上各点经线应力均相等，周向应力也相等二、薄膜应力理论的应力方程式回转壳体受轴对称的内压力p

5、2007.11——2008.01151.经向应力计算公式——区域平衡方程式作用在锥截面上的经向应力在轴线方向的合力二、薄膜应力理论的应力方程式2007.11——2008.0116作用在分离体上的外力（内压）在轴线方向的合力二、薄膜应力理论的应力方程式Q力的大小只取决于截面处的横截面面积与气体压强p，而与截取壳体承压的内表面形状与尺寸无关2007.11——2008.0117二、薄膜应力理论的应力方程式——区域平衡方程式注意：适用于承受气体介质压力的壳体2007.11——2008.01182.周向应力计算公式——微体平衡方程式用三对截面从壳体上切出一微体作为分离体壳体的内外表面相邻的经线平面相

6、邻的与壳体正交的锥截面二、薄膜应力理论的应力方程式2007.11——2008.0119bc和ad上作用有经向应力σφab和cd上作用有周向应力σθ内表面作用有内压力p外表面不受力由于所取微体足够小，认为应力在截面上分布均匀σφ可由区域平衡方程求得二、薄膜应力理论的应力方程式2007.11——2008.0120在微体abcd面积上内压力p所产生的合力在法线n上的投影二、薄膜应力理论的应力方程式2007.11——2008.0121在bc、cd截面上经向应力σφ的合力在法线n上的投影二、薄膜应力理论的应力方程式2007.11——2008.0122在bc、cd截面上经向应力σφ的合力在法线n上的投

7、影二、薄膜应力理论的应力方程式2007.11——2008.0123——微体平衡方程式拉普拉斯方程式二、薄膜应力理论的应力方程式2007.11——2008.0124只要回转壳体任一点的R1、R2以及壳体壁厚为已知，则该点由介质内压力p产生分经向应力和周向应力就可求出两个应力方程式的导出都以应力沿壁厚均匀分布为前提，而这种情况只有在壳壁较薄以及离两个不同形状的壳体联接区稍远处才是正确的薄膜应力理论基本方程式二、薄膜应力理论的