理學(xué)化工設(shè)備內(nèi)壓容器二三四章學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1理學(xué)化工設(shè)備內(nèi)壓容器理學(xué)化工設(shè)備內(nèi)壓容器(rngq)二三四章二三四章第一頁，共192頁。n分離容器SnP56 表2-3第1頁/共192頁第二頁，共192頁。手孔等零部件組合而成。第2頁/共192頁第三頁，共192頁。第3頁/共192頁第四頁，共192頁。n標(biāo)準(zhǔn)的表示：GB標(biāo)準(zhǔn)號頒布年代第4頁/共192頁第五頁，共192頁。與它相配的筒體或管子的公稱直徑第5頁/共192頁第六頁，共192頁。定的設(shè)備內(nèi)徑調(diào)整至公稱直徑。 P60第6頁/共192頁第七頁，共192頁。第7頁/共192頁第八頁，共192頁。時間時間爆炸事故爆炸事故死亡人數(shù)死亡人數(shù)受傷人數(shù)受傷人數(shù)直接損失直接損失19771987

2、（壓（壓力容器爆力容器爆炸事故）炸事故）2254起起（205起起/年）年）1200人人（109人人/年）年）4900人人（445人人/年）年）45億元億元（0.4億元億元/年）年）19901991（鍋（鍋爐與壓力爐與壓力容器爆炸容器爆炸事故）事故）260起起（130起起/年）年）172人人（86人人/年）年）369人人（185人人/年）年）1.39億元億元（0.7億元億元/年）年）第8頁/共192頁第九頁，共192頁。第9頁/共192頁第十頁，共192頁。介質(zhì)為氣、液化氣或Tw常壓標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體第10頁/共192頁第十一頁，共192頁。第11頁/共192頁第十二頁，共192頁。第12頁/共19

3、2頁第十三頁，共192頁。第13頁/共192頁第十四頁，共192頁。監(jiān)察規(guī)程；鋼制壓力容器； 鋼制化工容器制造技術(shù)條件等。第14頁/共192頁第十五頁，共192頁。第15頁/共192頁第十六頁，共192頁。察和檢查的依據(jù)。第16頁/共192頁第十七頁，共192頁。容器標(biāo)準(zhǔn)體系中的核心標(biāo)準(zhǔn)。第17頁/共192頁第十八頁，共192頁。和結(jié)構(gòu)剛度，以達(dá)到安全使用所必須遵循的基本技術(shù)要求。第18頁/共192頁第十九頁，共192頁。 國外主要國外主要(zhyo)(zhyo)規(guī)范簡介規(guī)范簡介國外的規(guī)范主要國外的規(guī)范主要(zhyo)(zhyo)有四個：美有四個：美國國ASMEASME規(guī)范，英國壓力容器規(guī)范（

4、規(guī)范，英國壓力容器規(guī)范（BSBS），），日本國家標(biāo)準(zhǔn)（日本國家標(biāo)準(zhǔn)（JISJIS），德國壓力容器規(guī)范），德國壓力容器規(guī)范（ADAD）第19頁/共192頁第二十頁，共192頁。在其封面上印有美國國家標(biāo)準(zhǔn)（ANSI）的標(biāo)志。第20頁/共192頁第二十一頁，共192頁。n分有：n第卷材料技術(shù)條件第21頁/共192頁第二十二頁，共192頁。規(guī)范。第22頁/共192頁第二十三頁，共192頁。n一部近似于德國AD規(guī)范的BS 1515化工及石油工業(yè)中應(yīng)用的熔融焊壓力容器標(biāo)準(zhǔn)第23頁/共192頁第二十四頁，共192頁。第24頁/共192頁第二十五頁，共192頁。B8242圓筒形液化石油氣貯罐（臥式）構(gòu)造等。第

5、25頁/共192頁第二十六頁，共192頁。n AD規(guī)范在技術(shù)上有許多獨(dú)特的觀點(diǎn)，它在世界上也是具有廣泛影響的規(guī)范。第26頁/共192頁第二十七頁，共192頁。有ASME詳盡，他們認(rèn)為這樣可使制造廠具有較大的靈活性，易于發(fā)揮各廠的技術(shù)(jsh)特長和創(chuàng)新。第27頁/共192頁第二十八頁，共192頁。第28頁/共192頁第二十九頁，共192頁。位生產(chǎn)能力、消耗系數(shù)、設(shè)備價格、管理費(fèi)用、產(chǎn)品總成本等。第29頁/共192頁第三十頁，共192頁。第30頁/共192頁第三十一頁，共192頁。一一薄壁容器及其應(yīng)力特點(diǎn)薄壁容器及其應(yīng)力特點(diǎn)(tdin)(tdin)二二 壓力容器按壁厚通常分為薄壁容器和厚壁壓力容

6、器按壁厚通常分為薄壁容器和厚壁容器容器三三薄壁容器薄壁容器厚徑比厚徑比 /Di0.1 /Di0.1或徑比或徑比K=Do/Di1.2K=Do/Di1.2四四厚壁容器厚壁容器厚徑比厚徑比 /Di0.1 /Di0.1或徑比或徑比K=Do/Di1.2K=Do/Di1.2五五 化學(xué)與石油化工中應(yīng)用最多的是薄壁容化學(xué)與石油化工中應(yīng)用最多的是薄壁容器。器。第31頁/共192頁第三十二頁，共192頁。 應(yīng)力特點(diǎn)應(yīng)力特點(diǎn)(tdin)(tdin)分析：分析： 1 1）在處所）在處所(ch su)(ch su)受受應(yīng)力為薄膜應(yīng)應(yīng)力為薄膜應(yīng)力?？捎煤唵瘟??？捎煤唵蔚臒o力矩理論的無力矩理論來計(jì)算來計(jì)算第32頁/共192

7、頁第三十三頁，共192頁。算。 環(huán)向應(yīng)力環(huán)向應(yīng)力 ：圓筒形容器受內(nèi)壓后在：圓筒形容器受內(nèi)壓后在筒體縱向截面上產(chǎn)生的應(yīng)力筒體縱向截面上產(chǎn)生的應(yīng)力 m 經(jīng)向應(yīng)力經(jīng)向應(yīng)力 ：圓筒形容器受內(nèi)壓后：圓筒形容器受內(nèi)壓后在筒體橫向截面上產(chǎn)生的應(yīng)力在筒體橫向截面上產(chǎn)生的應(yīng)力第33頁/共192頁第三十四頁，共192頁。第34頁/共192頁第三十五頁，共192頁。第35頁/共192頁第三十六頁，共192頁。幾何特性。第36頁/共192頁第三十七頁，共192頁。第37頁/共192頁第三十八頁，共192頁。成的圓稱為平行圓，平行圓即緯線，如CNDn正交圓錐面截得的是壁厚第38頁/共192頁第三十九頁，共192頁。 8

8、 8）第一曲率半徑：中間面上任一點(diǎn)）第一曲率半徑：中間面上任一點(diǎn)(y (y din)Mdin)M處處 經(jīng)線的曲率半徑為該點(diǎn)的第一曲率半徑經(jīng)線的曲率半徑為該點(diǎn)的第一曲率半徑線在M點(diǎn)處的曲率半徑為該點(diǎn)的第二曲率半徑。第39頁/共192頁第四十頁，共192頁。R2第40頁/共192頁第四十一頁，共192頁。的中間面，可認(rèn)為變形前后法向線段(xindun)長度不變，變形前后殼體壁厚不變。第41頁/共192頁第四十二頁，共192頁。第42頁/共192頁第四十三頁，共192頁。 用與殼體正交的圓錐截該殼體，取其下部用與殼體正交的圓錐截該殼體，取其下部分分(b fen)(b fen)脫離體，建立靜力平衡脫離

9、體，建立靜力平衡第43頁/共192頁第四十四頁，共192頁。22sin04()4 sin2mmD pDpRDpMPa D中間面平行中間面平行(pngxng)圓直徑，圓直徑，mm壁厚，壁厚，mmR2第二曲率半徑，第二曲率半徑，mmm經(jīng)向應(yīng)力，經(jīng)向應(yīng)力，MPa第44頁/共192頁第四十五頁，共192頁。小單元體由下列三對小單元體由下列三對截面截取：截面截?。? 1）殼體內(nèi)外表面）殼體內(nèi)外表面2 2）兩個相鄰）兩個相鄰(xin (xin ln)ln)的通過殼體軸線的通過殼體軸線的經(jīng)線平面的經(jīng)線平面3 3）兩個相鄰）兩個相鄰(xin (xin ln)ln)的與殼體正交的的與殼體正交的圓錐面圓錐面第45

10、頁/共192頁第四十六頁，共192頁。第46頁/共192頁第四十七頁，共192頁。第47頁/共192頁第四十八頁，共192頁。m在法線方向在法線方向(fngxing)的合力的合力為為122sin2mnmdNdl 第48頁/共192頁第四十九頁，共192頁。212sin2ndNdl 21dldlpPn 在法線在法線(f xin)方向的合力為方向的合力為 內(nèi)力內(nèi)力(nil)p在單元體上所產(chǎn)生的外力在在單元體上所產(chǎn)生的外力在法線方向的合力為法線方向的合力為第49頁/共192頁第五十頁，共192頁。1212212sin2sin22mddp dldldldl 11sin22dd NoImage22sin

11、22dd 根據(jù)根據(jù)(gnj)平衡平衡條件得，條件得，近似近似(jn s)認(rèn)為，認(rèn)為，122112mp dldldlddld 得，得，第50頁/共192頁第五十一頁，共192頁。1212mddpdldl 由于由于(yuy)，111dlRd 222dlRd 第51頁/共192頁第五十二頁，共192頁。12mpRR 得得 第一曲率第一曲率(ql)半徑的計(jì)算，若經(jīng)線方半徑的計(jì)算，若經(jīng)線方程程y=y(x)，則，則R1為為 3/22111yRy 第52頁/共192頁第五十三頁，共192頁。12mpRR 2()2mpRMPa 經(jīng)向應(yīng)力經(jīng)向應(yīng)力(yngl)與環(huán)向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力(yngl)的計(jì)算公式：的計(jì)算公式

12、：第53頁/共192頁第五十四頁，共192頁。n3 薄壁第54頁/共192頁第五十五頁，共192頁。第55頁/共192頁第五十六頁，共192頁。122DRR 第56頁/共192頁第五十七頁，共192頁。121222mpRRpDRDR 22242mmpRpDDR 第57頁/共192頁第五十八頁，共192頁。第58頁/共192頁第五十九頁，共192頁。 筒體受內(nèi)壓時，筒壁內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力與圓筒筒體受內(nèi)壓時，筒壁內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力與圓筒的的/D成反比，該值的大小體現(xiàn)著圓筒承壓成反比，該值的大小體現(xiàn)著圓筒承壓能力能力(nngl)的高低。的高低?？煽闯?，可看出，4mpD 2pD 2 2） 由由及及第59頁/共19

13、2頁第六十頁，共192頁。第60頁/共192頁第六十一頁，共192頁。224mpRpD 12mpRR 由由得得4pD 第61頁/共192頁第六十二頁，共192頁。盡量在球殼上。第62頁/共192頁第六十三頁，共192頁。22221xyab 橢球殼的經(jīng)線橢球殼的經(jīng)線(jngxin)方程為方程為第63頁/共192頁第六十四頁，共192頁。 214222222sin1sin1xRtgRaxabbtgtgy 3/2422241axaba b 3/ 2211yRy 第64頁/共192頁第六十五頁，共192頁。經(jīng)向應(yīng)力分布經(jīng)向應(yīng)力分布第65頁/共192頁第六十六頁，共192頁。環(huán)向應(yīng)力分布環(huán)向應(yīng)力分布 在

14、在x=0處處2mpaab 在在xa處處2mpa 2222paab 第66頁/共192頁第六十七頁，共192頁。 經(jīng)向應(yīng)力在頂點(diǎn)經(jīng)向應(yīng)力在頂點(diǎn)(dngdin)處最大，處最大，在在xa處最小；環(huán)向應(yīng)力受處最?。画h(huán)向應(yīng)力受a/b的影響的影響有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力出現(xiàn)，有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力出現(xiàn)，a/b越大，封越大，封頭成型越淺，頭成型越淺，x=a處壓應(yīng)力越大處壓應(yīng)力越大第67頁/共192頁第六十八頁，共192頁。經(jīng)向應(yīng)力分布經(jīng)向應(yīng)力分布x=0時，時，x=a時，時，mpa 2mpa pa 環(huán)向應(yīng)力分布環(huán)向應(yīng)力分布第68頁/共192頁第六十九頁，共192頁。粘性物料的卸出。四四 受氣受氣(shu q)(shu q)

15、體內(nèi)壓的錐形殼體體內(nèi)壓的錐形殼體第69頁/共192頁第七十頁，共192頁。12cosmpr 若錐殼壁厚為若錐殼壁厚為，半錐角為，半錐角為，可得，可得 R1，R2r/cos,代入應(yīng)力代入應(yīng)力(yngl)計(jì)算公式得：計(jì)算公式得：1cospr 第70頁/共192頁第七十一頁，共192頁。14cosmpD 12cospD 第71頁/共192頁第七十二頁，共192頁。Nl1 1 組成組成l球殼、圓筒、過渡圓弧球殼、圓筒、過渡圓弧l2 2 計(jì)算計(jì)算l 代入薄膜應(yīng)力的公式分別計(jì)算。對過渡圓弧代入薄膜應(yīng)力的公式分別計(jì)算。對過渡圓弧部分，第二曲率半徑部分，第二曲率半徑(bnjng)(bnjng)為變數(shù)，隨為變數(shù)

16、，隨角角而變而變112112sinsinrrDrRrr 第72頁/共192頁第七十三頁，共192頁。第73頁/共192頁第七十四頁，共192頁。緯線、第一曲率半徑、第二曲率半徑第74頁/共192頁第七十五頁，共192頁。12mpSRR 2()2mpRMPaS 3 3 薄膜應(yīng)力薄膜應(yīng)力(yngl)(yngl)的計(jì)算：的計(jì)算：l4 4 薄膜理論的應(yīng)用薄膜理論的應(yīng)用(yngyng)(yngyng)范圍：范圍：l 軸對稱、薄膜應(yīng)力、薄壁軸對稱、薄膜應(yīng)力、薄壁第75頁/共192頁第七十六頁，共192頁。4mpDS 2pDS l6 6 受氣受氣(shu q)(shu q)體內(nèi)壓的球形殼體體內(nèi)壓的球形殼體4

17、mpDS l7 7 受氣體內(nèi)受氣體內(nèi)(t ni)(t ni)壓的錐形殼體的薄膜應(yīng)力壓的錐形殼體的薄膜應(yīng)力12cosmprS 1cosprS 第76頁/共192頁第七十七頁，共192頁。8 8 受氣體內(nèi)壓的橢球殼受氣體內(nèi)壓的橢球殼 薄膜應(yīng)力薄膜應(yīng)力(yngl)(yngl)隨隨點(diǎn)的位置不同而呈一定的點(diǎn)的位置不同而呈一定的應(yīng)力應(yīng)力(yngl)(yngl)分布分布x=a時，時，2mpaS paS mpaS x=0時，時，第77頁/共192頁第七十八頁，共192頁。p=p0+x六六 承受液體承受液體(yt)(yt)靜壓作用的圓筒殼靜壓作用的圓筒殼1 1 沿底部邊緣沿底部邊緣(binyun)(binyun

18、)支承的圓筒支承的圓筒第78頁/共192頁第七十九頁，共192頁。 01201222mpxpRRSSpx DRSDR 第79頁/共192頁第八十頁，共192頁。0024mp Rp DSS 0m 若容器上方開口或無氣體若容器上方開口或無氣體(qt)壓壓力時，力時，第80頁/共192頁第八十一頁，共192頁。 02px DS 02pHDS 最大環(huán)向應(yīng)力最大環(huán)向應(yīng)力(yngl)在在x=H處，即處，即 筒壁上任一點(diǎn)的環(huán)向薄膜應(yīng)力與底部支承(zh chn)的相同，即 第81頁/共192頁第八十二頁，共192頁。 202mRSRHp 0024mpHRpHDSS 常常數(shù)數(shù)第82頁/共192頁第八十三頁，共1

19、92頁。 一列管換熱器，如圖，一列管換熱器，如圖，Di=500mmDi=500mm，S=8mm,S=8mm,殼程殼程壓力壓力pc=2MPapc=2MPa，管程壓力，管程壓力pb=2.2MPapb=2.2MPa，計(jì)算，計(jì)算(j (j sun)sun)筒壁及封頭內(nèi)的薄膜應(yīng)力。筒壁及封頭內(nèi)的薄膜應(yīng)力。七七 例題例題(lt)(lt)第83頁/共192頁第八十四頁，共192頁。 2500831.844 8mpDMPaS 2500863.522 8pDMPaS 第84頁/共192頁第八十五頁，共192頁。NoImage2.2bpMPa 2.2500834.944 8mpDMPaS 3 3） 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)(bi

20、ozhn)(biozhn)橢圓形封頭橢圓形封頭2.2bpMPa a/b=2第85頁/共192頁第八十六頁，共192頁。22mpaapDSbS 2.2500869.92 8MPa 頂點(diǎn)頂點(diǎn)(dngdin)處處第86頁/共192頁第八十七頁，共192頁。34.924mpapDMPaSS 22269.922paapDMPaSbS 在在xD/2處處，第87頁/共192頁第八十八頁，共192頁。2 10100:210122 20mpa axMPaS b 2,1010,505a bamm bmm222 1010:50.522202 10102(24)1012220mpaxaMPaSpaaMPaSb 第88

21、頁/共192頁第八十九頁，共192頁。2 10100:271.42220mpaaxMPaSb 2,1010,7142aa bamm bmm222 1010:50.522202 10102(22)02220mpaxaMPaSpaaMPaSb 第89頁/共192頁第九十頁，共192頁。2 10100:3151.52220mpaaxMPaSb 3,1010,3373aa bamm bmm222 1010:50.522202 10102(29)353.52220mpaxaMPaSpaaMPaSb 第90頁/共192頁第九十一頁，共192頁。n這一應(yīng)力值很小，可忽略(hl)不計(jì)。第91頁/共192頁第九

22、十二頁，共192頁。2 2 連接連接(linji)(linji)邊緣區(qū)的變形與應(yīng)力邊緣區(qū)的變形與應(yīng)力第92頁/共192頁第九十三頁，共192頁。第93頁/共192頁第九十四頁，共192頁。接邊緣的形狀、尺寸、材質(zhì)等因素有關(guān)，有時可達(dá)到很大值，因此決不能忽略。第94頁/共192頁第九十五頁，共192頁。二二 邊緣應(yīng)力邊緣應(yīng)力(yngl)(yngl)的特點(diǎn)的特點(diǎn)Sr 5 .2 一般，一般，第95頁/共192頁第九十六頁，共192頁。三三 對邊緣對邊緣(binyun)(binyun)應(yīng)力的處理應(yīng)力的處理1 1 在邊緣在邊緣(binyun)(binyun)區(qū)作局部處理區(qū)作局部處理2 2 采用塑性材料采

23、用塑性材料3 3 設(shè)計(jì)中與薄膜應(yīng)力不同，在邊緣設(shè)計(jì)中與薄膜應(yīng)力不同，在邊緣(binyun)(binyun)結(jié)構(gòu)上作妥善處理結(jié)構(gòu)上作妥善處理第96頁/共192頁第九十七頁，共192頁。第97頁/共192頁第九十八頁，共192頁。n4(kol)腐蝕等實(shí)際因素導(dǎo)出具體的計(jì)算公式。第98頁/共192頁第九十九頁，共192頁。第99頁/共192頁第一百頁，共192頁。當(dāng)由主應(yīng)力借助于強(qiáng)度理論來確定由主應(yīng)力借助于強(qiáng)度理論來確定0極限應(yīng)力，由簡單拉伸試驗(yàn)確定極限應(yīng)力，由簡單拉伸試驗(yàn)確定n安全系數(shù)安全系數(shù)(nqun xsh) 許用應(yīng)力許用應(yīng)力加上一定的安全系數(shù)，可得強(qiáng)度加上一定的安全系數(shù)，可得強(qiáng)度(qingd

24、)安全條件安全條件 0n 當(dāng)當(dāng)?shù)?00頁/共192頁第一百零一頁，共192頁。n3 基本的強(qiáng)度理論第101頁/共192頁第一百零二頁，共192頁。321 按數(shù)值按數(shù)值(shz)(shz)大小大小排列為排列為第102頁/共192頁第一百零三頁，共192頁。SpD21 SpDm42 03 r 第103頁/共192頁第一百零四頁，共192頁。 適適于于脆脆性性材材料料當(dāng)當(dāng) SpD2111 1）最大拉應(yīng)力理論）最大拉應(yīng)力理論 17 17世紀(jì)世紀(jì)(shj)(shj)即提出，最早的強(qiáng)度理即提出，最早的強(qiáng)度理論，又稱第一強(qiáng)度理論，認(rèn)為外力過大時論，又稱第一強(qiáng)度理論，認(rèn)為外力過大時，材料會沿最大拉應(yīng)力所在截面

25、發(fā)生斷裂，材料會沿最大拉應(yīng)力所在截面發(fā)生斷裂破壞。破壞。 該理論假設(shè)最大拉應(yīng)力該理論假設(shè)最大拉應(yīng)力11是引起材是引起材料破壞的原因，其相應(yīng)的強(qiáng)度條件為料破壞的原因，其相應(yīng)的強(qiáng)度條件為第104頁/共192頁第一百零五頁，共192頁。應(yīng)力所在截面滑移而發(fā)生流動破壞第105頁/共192頁第一百零六頁，共192頁。l 該理論假設(shè)最大剪應(yīng)力是引起材料流該理論假設(shè)最大剪應(yīng)力是引起材料流動破壞的因素，其相應(yīng)動破壞的因素，其相應(yīng)(xingyng)(xingyng)的強(qiáng)的強(qiáng)度條件為度條件為 SpDSpD202313當(dāng)當(dāng) 適于塑性材料適于塑性材料l 缺點(diǎn)缺點(diǎn)(qudin)(qudin)是沒有考慮中間應(yīng)力對是沒有考

26、慮中間應(yīng)力對材料流動的影響材料流動的影響第106頁/共192頁第一百零七頁，共192頁。 213232221421 當(dāng)當(dāng) SpD32212221適于塑性材料適于塑性材料第107頁/共192頁第一百零八頁，共192頁。第108頁/共192頁第一百零九頁，共192頁。D=DiS； p pc tpD2S 2tpDS 得得由由取第三取第三(d sn)強(qiáng)度理論，強(qiáng)度理論，SpD21 SpDm42 03 r 第109頁/共192頁第一百一十頁，共192頁。 2citcp DSp (mm)考慮考慮(kol)腐蝕裕腐蝕裕量量C2 2cticdCp2DpS (mm)考慮考慮(kol)焊接制造因素焊接制造因素，得

27、得第110頁/共192頁第一百一十一頁，共192頁。 2.3citcp DSp mm 22.3cidtcp DSCp mm我國規(guī)定采用第三強(qiáng)度我國規(guī)定采用第三強(qiáng)度(qingd)理理論。論。第111頁/共192頁第一百一十二頁，共192頁。強(qiáng)度強(qiáng)度(qingd)校核：校核： 2S2S) )S S(D(Dp pt te ee ei ic ct t e ei ie et tw wS SD DS S2 2p pSe有效有效(yuxio)厚度，厚度，SnC圓整圓整Sd鋼板負(fù)偏差鋼板負(fù)偏差名義厚度名義厚度Sn(標(biāo)注值標(biāo)注值)第112頁/共192頁第一百一十三頁，共192頁。1 1 受氣體內(nèi)壓及液體受氣體內(nèi)

28、壓及液體(yt)(yt)靜壓的筒形殼體的薄靜壓的筒形殼體的薄膜應(yīng)力膜應(yīng)力底部支承時：底部支承時：04mp DS 02px DS 第113頁/共192頁第一百一十四頁，共192頁。 02px DS 04mpHDS 頂部頂部(dn b)支承時：支承時：3 3 邊緣應(yīng)力：連接邊緣區(qū)，由于邊緣應(yīng)力：連接邊緣區(qū)，由于(yuy)(yuy)相互連接相互連接的構(gòu)件在變形時相互制約，或由于的構(gòu)件在變形時相互制約，或由于(yuy)(yuy)局部外局部外力集中作用導(dǎo)致殼體曲率變化，從而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力集中作用導(dǎo)致殼體曲率變化，從而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力力 特點(diǎn)：局部性和自限性特點(diǎn)：局部性和自限性第114頁/共192頁第一百一十五

29、頁，共192頁。 0n 當(dāng)當(dāng)l5 5 強(qiáng)度理論強(qiáng)度理論(lln)(lln)：對材料破壞原因的種：對材料破壞原因的種種假說種假說 l第一、第三、第四強(qiáng)度理論第一、第三、第四強(qiáng)度理論(lln)(lln)第115頁/共192頁第一百一十六頁，共192頁。l1 1） 第一強(qiáng)度理論第一強(qiáng)度理論l 假設(shè)最大拉應(yīng)力假設(shè)最大拉應(yīng)力11是引起材料是引起材料(cilio)(cilio)破壞的原因，其相應(yīng)的強(qiáng)度條件為破壞的原因，其相應(yīng)的強(qiáng)度條件為 適于脆性材料適于脆性材料當(dāng)當(dāng) SpD211第116頁/共192頁第一百一十七頁，共192頁。 313 當(dāng)當(dāng)2 2）第三強(qiáng)度理論）第三強(qiáng)度理論 假設(shè)最大剪應(yīng)力是引起材料流動

30、破假設(shè)最大剪應(yīng)力是引起材料流動破壞壞(phui)(phui)的因素，其相應(yīng)的強(qiáng)度條件的因素，其相應(yīng)的強(qiáng)度條件為為 適于塑性材料適于塑性材料第117頁/共192頁第一百一十八頁，共192頁。 213232221421 當(dāng)當(dāng) SpD32212221適于塑性材料適于塑性材料第118頁/共192頁第一百一十九頁，共192頁。 c ct ti ic cp p2 2D Dp pS S 2 2c ct ti ic cd dC Cp p2 2D Dp pS S tcp4 . 0 第119頁/共192頁第一百二十頁，共192頁。 2cotcp DSp 22codtcp DSCp 用無縫鋼管用無縫鋼管(w fng

31、 n un)(w fng n un)作圓筒作圓筒體時，其公稱直徑為鋼管外徑，即體時，其公稱直徑為鋼管外徑，即D=D0-SD=D0-S，代入強(qiáng)度公式得代入強(qiáng)度公式得第120頁/共192頁第一百二十一頁，共192頁。 eoetwSDSp 2 teeoctSSDp 2)(公式公式(gngsh)的適用范的適用范圍為圍為 tcp4 . 0 第121頁/共192頁第一百二十二頁，共192頁。0,4321 SpD cticpDpS 4 24CpDpScticd 由第三強(qiáng)度由第三強(qiáng)度(qingd)理論公理論公式得，式得，第122頁/共192頁第一百二十三頁，共192頁。 teeictSSDp 4)( eiet

32、wSDSp 4公式公式(gngsh)的適用范圍的適用范圍為為 tcp6 . 0 強(qiáng)度強(qiáng)度(qingd)校核校核公式公式(gngsh)匯總見匯總見p92表表4-1第123頁/共192頁第一百二十四頁，共192頁。2 2）設(shè)計(jì)壓力）設(shè)計(jì)壓力p p：設(shè)定：設(shè)定(sh dn)(sh dn)的容器頂部的容器頂部的最高壓力，它與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為的最高壓力，它與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力。設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力。1 1）工作壓力）工作壓力pwpw：正常：正常(zhngchng)(zhngchng)工作情況工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最高壓力。下，容器頂部可能達(dá)到

33、的最高壓力。第124頁/共192頁第一百二十五頁，共192頁。A 無安全無安全(nqun)泄放裝置：（泄放裝置：（1.01.1） pw 具體具體(jt)取值見取值見p92表表42。對內(nèi)壓容器，設(shè)。對內(nèi)壓容器，設(shè)計(jì)壓力取值：計(jì)壓力取值：第125頁/共192頁第一百二十六頁，共192頁。D 裝有液化氣：取最高溫度時的飽和氣壓裝有液化氣：取最高溫度時的飽和氣壓此外，還需考慮此外，還需考慮(kol)風(fēng)載、震載、溫差載荷風(fēng)載、震載、溫差載荷等等C 裝有爆破片：先確定最低標(biāo)定爆破壓力裝有爆破片：先確定最低標(biāo)定爆破壓力(yl) psmin ,由由pb = psmin +下限（絕對下限（絕對值）選定爆破片制造

34、范圍的上限，值）選定爆破片制造范圍的上限， p pb+上限上限第126頁/共192頁第一百二十七頁，共192頁。1 1）容器內(nèi)介質(zhì)用蒸汽直接加熱）容器內(nèi)介質(zhì)用蒸汽直接加熱(ji r)(ji r)或被或被內(nèi)置加熱內(nèi)置加熱(ji r)(ji r)元件間接加熱元件間接加熱(ji r)(ji r)時，時，設(shè)計(jì)溫度取最高工作溫度。設(shè)計(jì)溫度取最高工作溫度。第127頁/共192頁第一百二十八頁，共192頁。介質(zhì)工作溫度介質(zhì)工作溫度T T設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度 15 15介質(zhì)最低工作溫度介質(zhì)最低工作溫度介質(zhì)最低工作溫度介質(zhì)最低工作溫度介質(zhì)最高工作溫度介質(zhì)最高工作溫度介質(zhì)工作溫度介質(zhì)工作溫度-(0-(010)10)介

35、質(zhì)工作溫度介質(zhì)工作溫度-(5-(510)10)介質(zhì)工作溫度介質(zhì)工作溫度+(15+(1530)30)第128頁/共192頁第一百二十九頁，共192頁。 0tn 極極限限應(yīng)應(yīng)力力（）安安全全系系數(shù)數(shù)（ ）00的選擇的選擇(xunz)(xunz)取決于材料的判廢標(biāo)準(zhǔn)，一取決于材料的判廢標(biāo)準(zhǔn)，一般地，般地， bbn ssn)(2 .0常溫，取常溫，取中的較中的較小值小值與與第129頁/共192頁第一百三十頁，共192頁。 btbn 中溫，取中溫，取 0.2()sttsn 與與中的較小中的較小值值 tDDn 高溫，取高溫，取 0.2()sttsn ntnn 與與以及以及中的較小值中的較小值第130頁/共

36、192頁第一百三十一頁，共192頁。l 焊縫系數(shù)焊縫系數(shù)主要根據(jù)焊接接頭型式主要根據(jù)焊接接頭型式(xn (xn sh)sh)和對焊縫的檢驗(yàn)要求選取見和對焊縫的檢驗(yàn)要求選取見P96P96表表4-84-8。4 4 焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù) 焊縫區(qū)是容器上強(qiáng)度比較薄弱的地方焊縫區(qū)是容器上強(qiáng)度比較薄弱的地方(dfng)(dfng)，焊縫區(qū)的強(qiáng)度主要取決于熔焊金，焊縫區(qū)的強(qiáng)度主要取決于熔焊金屬、焊縫結(jié)構(gòu)和施焊質(zhì)量。屬、焊縫結(jié)構(gòu)和施焊質(zhì)量。常用材料的許用應(yīng)力見附錄九常用材料的許用應(yīng)力見附錄九P311P321第131頁/共192頁第一百三十二頁，共192頁。2 2）腐蝕）腐蝕(fsh)(fsh)裕量裕量C2

37、C2 C2 C2KaBKaB1 1）鋼板和鋼管厚度）鋼板和鋼管厚度(hud)(hud)負(fù)偏負(fù)偏差差C1C1 見見P97P97表表4-94-9和和4-104-10 腐蝕速率腐蝕速率 容器設(shè)計(jì)壽命，一般容器設(shè)計(jì)壽命，一般1015年年第132頁/共192頁第一百三十三頁，共192頁。Ka(mm/a) C2(mm)單面腐蝕單面腐蝕雙面腐蝕雙面腐蝕0.050.1 0.05 12 0124 02 介質(zhì)介質(zhì)(jizh)為空氣、水時，為空氣、水時，一般碳鋼一般碳鋼C21mm，不銹鋼，不銹鋼C20第133頁/共192頁第一百三十四頁，共192頁。 鋼板厚度鋼板厚度(hud)亦有標(biāo)準(zhǔn)系列，選用時亦有標(biāo)準(zhǔn)系列，選用

38、時應(yīng)盡量在此尺寸系列內(nèi)。見應(yīng)盡量在此尺寸系列內(nèi)。見P99表表4-13第134頁/共192頁第一百三十五頁，共192頁。鋼材鋼材(gngci)(gngci)負(fù)偏負(fù)偏差差(C1) (C1) 腐蝕腐蝕(fsh)(fsh)裕量裕量(C2)(C2)計(jì)算厚度計(jì)算厚度(S)(S)設(shè)計(jì)厚設(shè)計(jì)厚度度(S(Sd d) )厚度圓整值厚度圓整值名義厚度名義厚度(S(Sn n) )加工減薄量加工減薄量( (由制造廠考慮）由制造廠考慮）C=CC=C1 1+C+C2 2有效厚度有效厚度(Se)(Se) 毛坯厚度毛坯厚度第135頁/共192頁第一百三十六頁，共192頁。 高合金鋼制容器高合金鋼制容器(rngq)：Smin2m

39、m，對，對塔設(shè)備，不小于塔設(shè)備，不小于3mm。 碳素鋼和低合金鋼制容器碳素鋼和低合金鋼制容器(rngq)(rngq)：Smin3mm,Smin3mm,對塔設(shè)備，對塔設(shè)備，2Di2Di且不小于且不小于4mm4mm。第136頁/共192頁第一百三十七頁，共192頁。 1.15Ttpp 氣壓試驗(yàn)：氣壓試驗(yàn)： 1.25Ttpp 液壓試驗(yàn)：液壓試驗(yàn)：l1 1 試驗(yàn)試驗(yàn)(shyn)(shyn)壓力壓力l 內(nèi)壓容器的試驗(yàn)內(nèi)壓容器的試驗(yàn)(shyn)(shyn)壓力：壓力：第137頁/共192頁第一百三十八頁，共192頁。NoImageNoImage)(9 . 02)(2 . 0 SeeiTTSSDp )(8

40、. 02)(2 . 0 SeeiTTSSDp l 2 2 壓力試驗(yàn)壓力試驗(yàn)(shyn)(shyn)的應(yīng)力校核的應(yīng)力校核l 試驗(yàn)試驗(yàn)(shyn)(shyn)壓力下，應(yīng)力應(yīng)滿壓力下，應(yīng)力應(yīng)滿足：足：l液壓試驗(yàn)液壓試驗(yàn)(shyn)(shyn)：氣壓氣壓(qy)試驗(yàn)：試驗(yàn)：第138頁/共192頁第一百三十九頁，共192頁。4 4 例題例題(lt)(lt)1 1）設(shè)計(jì)一臺石油氣分離用乙烯精餾塔。）設(shè)計(jì)一臺石油氣分離用乙烯精餾塔。工藝參數(shù)為：塔內(nèi)徑工藝參數(shù)為：塔內(nèi)徑DiDi600mm600mm，計(jì)算壓力，計(jì)算壓力pcpc2.2MPa,2.2MPa,工作溫度工作溫度t t-3-3-20-20。試選。試選材并

41、確定塔體厚度。材并確定塔體厚度。第139頁/共192頁第一百四十頁，共192頁。l3 3）計(jì)算）計(jì)算(j (j sun)sun)厚度厚度2 2）確定）確定(qudng)(qudng)參數(shù)：參數(shù)： Di Di600mm600mm； pc pc2.2MPa2.2MPa； t t170MPa170MPa（P308P308）;0.80.8；C2C21mm1mm第140頁/共192頁第一百四十一頁，共192頁。 2.2 6004.92 170 0.82.22citcp DSmmp 圓整后取圓整后取Sn=7mm15.90.256.28dSCmm10.25Cmm 24.915.9dSSCmm第141頁/共1

42、92頁第一百四十二頁，共192頁。 0.92TieTsepDSS 1.251.25 2.22.75(MPa)Ttpp 71.00.255.75mmenSSC345MPas 第142頁/共192頁第一百四十三頁，共192頁。所以所以(suy)水壓試驗(yàn)強(qiáng)水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠度足夠2.75 (6005.75)144.8MPa2 5.75T 0.90.9 0.8 345248.4MPas0.9Ts 可可見見，第143頁/共192頁第一百四十四頁，共192頁。工作壓力是多少？l解：解：1 1）確定）確定(qudng)(qudng)參數(shù)參數(shù)第144頁/共192頁第一百四十五頁，共192頁。 MPat6 .26

43、1 取取 16 mmCSSne.55. 5 MPansst8318. 112.510 .6. t MPabb2613784 n68 .6 mmSn. 5ommD219 c15MPap CmmCC121 Cmm12 1 第145頁/共192頁第一百四十六頁，共192頁。 ()215 (2195.5)291.12 5.5 1261.6ttcoeetttp DSSMPaMPa 因此，該氧氣瓶不能承受因此，該氧氣瓶不能承受(chngshu)15MPa的壓力的壓力第146頁/共192頁第一百四十七頁，共192頁。 2tewoeSpDS 2 261.6 1 5.513.482195.5MPa 該氧氣瓶的最

44、大安全使用該氧氣瓶的最大安全使用(shyng)壓力為壓力為13.48MPa第147頁/共192頁第一百四十八頁，共192頁。 cticpDpS 4 24CpDpScticd tcp6 . 0 第148頁/共192頁第一百四十九頁，共192頁。 1.25Ttpp )(9 . 02)(2 . 0 SeeiTTSSDp 第149頁/共192頁第一百五十頁，共192頁。 1.15Ttpp )(8 . 02)(2 . 0 SeeiTTSSDp l6 6 壓力壓力(yl)(yl)試驗(yàn)：液壓、氣壓、試驗(yàn)：液壓、氣壓、氣密性氣密性第150頁/共192頁第一百五十一頁，共192頁。平板形封頭平板形封頭無折邊錐形

45、封頭無折邊錐形封頭帶折邊錐形封頭帶折邊錐形封頭錐形封頭錐形封頭封頭）封頭）球冠封頭（無折邊球形球冠封頭（無折邊球形形封頭）形封頭）碟形封頭（帶折邊的球碟形封頭（帶折邊的球橢圓形封頭橢圓形封頭半球形封頭半球形封頭凸形封頭凸形封頭第151頁/共192頁第一百五十二頁，共192頁。 4citcp DSmmp 壁厚較相同直徑壁厚較相同直徑(zhjng)(zhjng)、壓力的圓筒殼減、壓力的圓筒殼減薄一半。薄一半。多用于壓力較高的貯罐上。多用于壓力較高的貯罐上。第152頁/共192頁第一百五十三頁，共192頁。1 1）長短）長短(chngdun(chngdun) )半軸分別半軸分別為為a a和和b b的

46、半的半橢球橢球2 2）高度為）高度為h0h0的短圓筒的短圓筒（直邊）（直邊）構(gòu)成構(gòu)成(guchng)：第153頁/共192頁第一百五十四頁，共192頁。第154頁/共192頁第一百五十五頁，共192頁。 220.51262citciiKp DSmmpDKh K K又稱為應(yīng)力增強(qiáng)又稱為應(yīng)力增強(qiáng)(zngqing)(zngqing)系數(shù)系數(shù)22iiDabh工程上把工程上把的橢圓形封頭稱為的橢圓形封頭稱為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，K1。第155頁/共192頁第一百五十六頁，共192頁。 20.5citcp DSmmp 20.5tewieSpMPaKDS 橢圓形封頭的最大允許橢圓形封頭的最大允許(y

47、nx)工作壓工作壓力為力為標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)橢圓形封頭的直邊高度取值見橢圓形封頭的直邊高度取值見P105表表4-15現(xiàn)行橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)為現(xiàn)行橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)為JB/T4737-95第156頁/共192頁第一百五十七頁，共192頁。 由三部分由三部分(b fen)(b fen)構(gòu)構(gòu)成：成：1)1)以以RiRi為半徑的球面為半徑的球面2)2)以以r r為半徑的過渡圓為半徑的過渡圓?。ㄕ圻叄┗。ㄕ圻叄?)3)高度為高度為h0h0的直邊的直邊 一般一般(ybn)Ri=0.9Di; r10%Di且不小于且不小于3Sn第157頁/共192頁第一百五十八頁，共192頁。 20.5citcMp RSmmp

48、 134iRMr其值列于其值列于P106表表4-16第158頁/共192頁第一百五十九頁，共192頁。 1.220.5citcp DSmmp 20.5tewieSpMPaMRS 其最大允許其最大允許(ynx)工作壓力為工作壓力為：第159頁/共192頁第一百六十頁，共192頁。計(jì)算公式：計(jì)算公式： 2citcQp DSmmp Q Q的取值見的取值見P107P107圖圖4-94-9，筒體加強(qiáng)筒體加強(qiáng)(jiqing)(jiqing)段長段長度度L L的值如的值如P106P106圖圖4-74-7第160頁/共192頁第一百六十一頁，共192頁。max12cospDS 由強(qiáng)度由強(qiáng)度(qingd)條件條

49、件： max12costpDS 得，得，第161頁/共192頁第一百六十二頁，共192頁。 1cos2ccctcp DSmmp 1cos2tpDSmm 將數(shù)值換算將數(shù)值換算(hun sun)為設(shè)計(jì)值，為設(shè)計(jì)值，可得，可得，第162頁/共192頁第一百六十三頁，共192頁。1 1）局部加強(qiáng)）局部加強(qiáng)(jiqing)(jiqing)：將連接處附近的：將連接處附近的封頭及筒體壁厚增大封頭及筒體壁厚增大第163頁/共192頁第一百六十四頁，共192頁。 局部局部(jb)(jb)加強(qiáng)的無折邊錐形加強(qiáng)的無折邊錐形封頭封頭第164頁/共192頁第一百六十五頁，共192頁。2 2）改變連接結(jié)）改變連接結(jié)構(gòu)：構(gòu)

50、： 在封頭與筒在封頭與筒體間增加一個體間增加一個(y )(y )過渡圓過渡圓弧。稱為帶折邊弧。稱為帶折邊的錐形封頭。的錐形封頭。第165頁/共192頁第一百六十六頁，共192頁。NoImage1 1 受內(nèi)壓無折邊錐形封頭（錐殼）受內(nèi)壓無折邊錐形封頭（錐殼）1 1）錐殼大端連接處的壁厚）錐殼大端連接處的壁厚 對錐殼大端，當(dāng)半頂角對錐殼大端，當(dāng)半頂角(dn (dn jio)30jio)30時，采用無折邊結(jié)構(gòu)，計(jì)算時，采用無折邊結(jié)構(gòu)，計(jì)算如下：如下： ctp 與半頂角與半頂角查查P109圖圖4-15以以第166頁/共192頁第一百六十七頁，共192頁。第167頁/共192頁第一百六十八頁，共192頁

51、。 1cos2cctcp DSp 2cirtcQp DSp 當(dāng)交點(diǎn)位于曲線上方當(dāng)交點(diǎn)位于曲線上方(shn fn)時，不時，不必局部加強(qiáng)必局部加強(qiáng) 當(dāng)交點(diǎn)位于曲線下方時，需要局部加強(qiáng)當(dāng)交點(diǎn)位于曲線下方時，需要局部加強(qiáng)(jiqing)(jiqing)，加強(qiáng)，加強(qiáng)(jiqing)(jiqing)段厚度要相段厚度要相同，同，Q為系數(shù)為系數(shù)(xsh)，查圖，查圖P110圖圖4-16第168頁/共192頁第一百六十九頁，共192頁。第169頁/共192頁第一百七十頁，共192頁。以以和和查查圖圖P106圖圖4-17第170頁/共192頁第一百七十一頁，共192頁。 2cisrtcQp DSp 錐錐殼殼小小端端內(nèi)內(nèi)直直徑徑，mmQ系數(shù)系數(shù)(xsh)，其值由，其值由P111圖圖4-18查得查得第171頁/共192頁第一百七十二頁，共192頁。第172頁/共192頁第一百七十三頁，共192頁。B 小端折邊小端折邊r5Dis且不小于該過渡且不小于該過渡(gud)段厚度的段厚度的3倍。倍。A 大端大端(ddun)折邊折邊r10Di