外壓圓筒設(shè)計(jì)

1、會計(jì)學(xué)1外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)512第一組（）：L/D相同時(shí)，/D大者臨界壓力高；第二組（）：/D相同時(shí)，L/D小者臨界壓力高；第三組（）：/D、L/D相同，有加強(qiáng)圈者臨界壓力高。1、筒體幾何尺寸的影響13材料的彈性模數(shù)E和泊桑比越大，其抵抗變形的能力就越強(qiáng)，因而其臨界壓力也就越高。但是，由于各種鋼材的E和值相差不大，所以選用高強(qiáng)度鋼代替一般碳素鋼制造外壓容器，并不能提高筒體的臨界壓力2、筒體材料性能的影響14穩(wěn)定性的破壞并不是由于殼體存在橢圓度或材料不均勻而引起的。無論殼體的形狀多么精確，材料多么均勻，當(dāng)外壓力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)也會失穩(wěn)。殼體的橢圓度與材料的不均勻性，能使其臨界壓力的數(shù)值降低，

2、使失穩(wěn)提前發(fā)生。3、筒體橢圓度和材料不均勻性的影響式中式中 P Pcr cr- -臨界壓力，臨界壓力， MPaMPa； d de e- -筒體的有效厚度，筒體的有效厚度， mmmm； D D0 0- -筒體的外直徑，筒體的外直徑， mmmmE Et t- -操作溫度下圓筒材料的彈性模量，操作溫度下圓筒材料的彈性模量， MPaMPa m m- -材料的泊桑比。材料的泊桑比。長圓筒的臨界壓力計(jì)算公式：長圓筒的臨界壓力計(jì)算公式：302)(12DEpecrdmniDDd20對于鋼制圓筒，對于鋼制圓筒，m m=0.3=0.3，則，則 30)(20. 2DEpetcrd302)(12DEpecrdm短圓筒

3、的臨界壓力計(jì)算公式為：短圓筒的臨界壓力計(jì)算公式為： 短圓筒臨界壓力與相對厚度短圓筒臨界壓力與相對厚度d de e/ /D D0 0有關(guān)，也隨相對長度有關(guān)，也隨相對長度L L/ /D D0 0變化變化。 L L/ /D D0 0越大，封頭的約束作用越小越大，封頭的約束作用越小，臨界壓力越低。，臨界壓力越低。)/()/(59. 205 . 20DLDEpecrd)/()/(59. 205 . 20DLDEpecrd 22CppDtidd)/()/(59. 2)(20. 205 . 2030DLDEDEeedd得：得：v 當(dāng)筒長度當(dāng)筒長度L LL Lcr cr，P Pcr cr按長圓筒按長圓筒 v

4、當(dāng)筒長度當(dāng)筒長度LLL Lcr cr時(shí)，時(shí)，P Pcr cr按短圓筒按短圓筒公式按規(guī)則圓形推的，實(shí)際圓筒公式按規(guī)則圓形推的，實(shí)際圓筒總存在一定的不圓度，公式的使用總存在一定的不圓度，公式的使用范圍必須要求限制筒體的圓度范圍必須要求限制筒體的圓度e e。ecrDDLd0017. 1p-許用外壓；許用外壓； m-穩(wěn)定安全系數(shù)，穩(wěn)定安全系數(shù)，m1mppcr設(shè)計(jì)外壓容器，應(yīng)使許用外壓設(shè)計(jì)外壓容器，應(yīng)使許用外壓 p p 小于臨界壓力小于臨界壓力P Pcr cr，即穩(wěn)定條件為：，即穩(wěn)定條件為：pmpcrpmpcr根據(jù)筒體計(jì)算長度判斷屬于長圓筒還是根據(jù)筒體計(jì)算長度判斷屬于長圓筒還是短圓筒，再代入相應(yīng)臨界壓力

5、計(jì)算式。短圓筒，再代入相應(yīng)臨界壓力計(jì)算式。ecrDDLd0017. 1求出相應(yīng)的求出相應(yīng)的 p p, ,然后比較然后比較 p p 是否大于或接近設(shè)計(jì)壓力是否大于或接近設(shè)計(jì)壓力p p，以判斷假設(shè)是否合理。以判斷假設(shè)是否合理。30)(20. 2DEpetcrd)/()/(59. 205 . 20DLDEpecrd31外壓圓筒壁厚設(shè)計(jì)圖算法的基本思路1.根據(jù)幾何尺寸查圖10-15，得到臨界應(yīng)變（即參數(shù)A）；2.根據(jù)參數(shù)A查圖10-16至圖10-20，得到2/3倍臨界應(yīng)力（即參數(shù)B）；3.根據(jù)參數(shù)B計(jì)算許用外壓力p。（二）（二） 圖算圖算 周向應(yīng)變以A代替00,DLDfed eDBpd032,3232

6、的關(guān)系是即而BAAEAB1 1 D D0 0/ /d de e2020的外壓圓筒及外壓管的外壓圓筒及外壓管 a. a. 假設(shè)假設(shè)d dn n, ,計(jì)算計(jì)算d de ed dn n- -C C, ,定出定出L L/ /D D0 0、D D0 0/ /d de e值值 b. b. 在圖在圖10-15 10-15 外壓或軸壓受壓圓筒外壓或軸壓受壓圓筒和管子幾何參數(shù)計(jì)算圖中得到系數(shù)和管子幾何參數(shù)計(jì)算圖中得到系數(shù)A A；eDBpd/0)/(320eDAEpdd. d. 比較許用外壓比較許用外壓 p p 與設(shè)計(jì)外壓與設(shè)計(jì)外壓p pv若若p pp p ，假設(shè)的厚度，假設(shè)的厚度d dn n可用，可用，若小得過

7、多，可將若小得過多，可將d dn n適當(dāng)減小，適當(dāng)減小，重復(fù)上述計(jì)算重復(fù)上述計(jì)算v若若p p p p ，需增大初設(shè)的，需增大初設(shè)的d dn n，重，重復(fù)上述計(jì)算，直至使復(fù)上述計(jì)算，直至使 p p p p且接且接近近p p為止。為止。a a用與用與D D0 0/ /d de e2020相同的方法得到相同的方法得到系數(shù)系數(shù)B B，但對，但對D D0 0/ /d de e4 4圓筒及管子圓筒及管子計(jì)算系數(shù)計(jì)算系數(shù)A A值：值：系數(shù)系數(shù)A A0.10.1時(shí)，取時(shí)，取A=0.1A=0.1； 20)/(1 . 1eDAdBDpe0625. 0/25. 201db b計(jì)算計(jì)算 p p l l和和 p p 2

8、 2。取。取 p p l l和和 p p 2 2中中的較小值為許用外壓的較小值為許用外壓 p p /11 /20002eeDDpddt 2tts2 . 09 . 09 . 0或 0 0取以下兩式中的較小值取以下兩式中的較小值c c比較許用外壓比較許用外壓 p p 與設(shè)計(jì)外壓與設(shè)計(jì)外壓p pv若若p pp p ，假設(shè)的厚度，假設(shè)的厚度d dn n可用，可用，若小得過多，可將若小得過多，可將d dn n適當(dāng)減小，適當(dāng)減小，重復(fù)上述計(jì)算重復(fù)上述計(jì)算v若若p p p p ，需增大初設(shè)的，需增大初設(shè)的d dn n，重，重復(fù)上述計(jì)算，直至使復(fù)上述計(jì)算，直至使 p p p p且接且接近近p p為止。為止。外

9、壓容器和真空容器按內(nèi)壓容外壓容器和真空容器按內(nèi)壓容器進(jìn)行液壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力取器進(jìn)行液壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力取1.251.25倍的設(shè)計(jì)外壓，即倍的設(shè)計(jì)外壓，即 式中式中p p- -設(shè)計(jì)外壓力，設(shè)計(jì)外壓力，MPaMPa； p pT T- -試驗(yàn)壓力，試驗(yàn)壓力，MPaMPa。ppT25. 1tTpp25. 1例例4-34-3：分餾塔內(nèi)徑：分餾塔內(nèi)徑2000mm2000mm，塔身，塔身( (不包括橢不包括橢圓形封頭圓形封頭) )長度為長度為6000mm6000mm，封頭深度，封頭深度500mm500mm。370370及真空條件下操作。現(xiàn)庫存有及真空條件下操作?，F(xiàn)庫存有9 9、1212、14mm14mm厚厚2

10、0g20g鋼板。能否用這三種鋼板制造。鋼板。能否用這三種鋼板制造。 塔的計(jì)算長度塔的計(jì)算長度鋼板負(fù)偏差均為鋼板負(fù)偏差均為0.3mm0.3mm鋼板的腐蝕裕量取鋼板的腐蝕裕量取1mm1mm。有效厚度為有效厚度為7.77.7、10.710.7和和12.7mm12.7mm。簡化計(jì)算，有效厚度簡化計(jì)算，有效厚度7 7、1010和和12mm12mmmmL63405003126000當(dāng)當(dāng)d de e=7mm=7mm時(shí)時(shí)查圖查圖10-1510-15得得A=0.000085A=0.000085。20g20g鋼板的鋼板的 s s=250MPa=250MPa（查附錄（查附錄7 7），查圖），查圖10-1710-17

11、，A A值值點(diǎn)落在材料溫度線得左方，故點(diǎn)落在材料溫度線得左方，故20g20g鋼板鋼板370370時(shí)的時(shí)的E E=1.69=1.6910105 5MPaMPa p p 0.1MPa0.1MPa，所以，所以9mm9mm鋼板不能用。鋼板不能用。14. 392200063400DL3 .288720180eDdEAB32MPaDBpe033. 03 .2881105 . 81069. 132/550d當(dāng)當(dāng)d de e=10mm=10mm時(shí)時(shí)查圖查圖10-1510-15得得A=0.000013A=0.000013。查圖。查圖10-1710-17，A A值值所在點(diǎn)仍在材料溫度線得左方，故所在點(diǎn)仍在材料溫度

12、線得左方，故 p p 0.1MPa0.1MPa，所以，所以12mm12mm鋼板也不能用。鋼板也不能用。132. 3122200063400DL4 .2021020240eDdMPaDBpe072. 04 .2021103 . 11069. 132/450d當(dāng)當(dāng)d de e=12mm=12mm時(shí)時(shí) 查圖查圖10-1510-15得得A=0.000018A=0.000018。查圖。查圖10-1710-17，A A值所在點(diǎn)仍在材料溫度線得左方，故值所在點(diǎn)仍在材料溫度線得左方，故 p p 0.1MPa0.1MPa，所以，須采用，所以，須采用14mm14mm厚的厚的20g20g鋼板制造。鋼板制造。126.

13、 3142200063400DL1691220280eDdMPaDBpe12. 01691108 . 11069. 132/450d裝上一定數(shù)量的加強(qiáng)圈，利用圈對裝上一定數(shù)量的加強(qiáng)圈，利用圈對筒壁的支撐作用，可以提高圓筒的筒壁的支撐作用，可以提高圓筒的臨界壓力，從而提高其工作外壓。臨界壓力，從而提高其工作外壓。)/()/(59. 205 . 20DLDEpecrd外壓圓筒加強(qiáng)圈間距已選定，可外壓圓筒加強(qiáng)圈間距已選定，可按上述圖算法確定出筒體厚度；按上述圖算法確定出筒體厚度；如果筒體的如果筒體的D D0 0/ /d de e已確定，可從下已確定，可從下式解出加強(qiáng)圈最大間距：式解出加強(qiáng)圈最大間距：

14、 加強(qiáng)圈的實(shí)際間距如加強(qiáng)圈的實(shí)際間距如小于或等于算出的間小于或等于算出的間距，表明該圓筒能安距，表明該圓筒能安全承受設(shè)計(jì)壓力。全承受設(shè)計(jì)壓力。)/()/(59. 205 . 20DLDEpecrdmpDEDLe5 . 200)(59. 2d60材料的彈性模數(shù)E和泊桑比越大，其抵抗變形的能力就越強(qiáng)，因而其臨界壓力也就越高。但是，由于各種鋼材的E和值相差不大，所以選用高強(qiáng)度鋼代替一般碳素鋼制造外壓容器，并不能提高筒體的臨界壓力2、筒體材料性能的影響pmpcr根據(jù)筒體計(jì)算長度判斷屬于長圓筒還是根據(jù)筒體計(jì)算長度判斷屬于長圓筒還是短圓筒，再代入相應(yīng)臨界壓力計(jì)算式。短圓筒，再代入相應(yīng)臨界壓力計(jì)算式。ecrDDLd0017. 1求出相應(yīng)的求出相應(yīng)的 p p, ,然后比較然后比較 p p 是否大于或接近設(shè)計(jì)壓力是否大于或接近設(shè)計(jì)壓力p p，以