化工設備機械基礎8-外壓容器.ppt
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外壓容器設計,15.1概述15.2外壓薄壁圓筒的厚度設計15.3外壓封頭的厚度設計,15.1概述,15.1.1穩(wěn)定的概念所謂穩(wěn)定是就平衡而言。平衡有穩(wěn)定的平衡與不穩(wěn)定的平衡。小球處于凹處A或C，它所具有的平衡是穩(wěn)定的；小球處于曲面的頂點B處，雖然也可處于平衡，但是這種平衡是不穩(wěn)定的，只要有微小的外力干擾使它離開B點，它就不會自動回復到原來的位置。,15.1.2“穩(wěn)定”問題實例,1.壓桿,拉桿不失穩(wěn),壓桿可能失穩(wěn),影響壓桿穩(wěn)定性的因素1.桿件的柔度L/D（長度直徑比）2.桿件材料的機械性能，E3.由外載荷F引起的σ（桿件內(nèi)應力）,2.外壓容器的失穩(wěn),外壓圓筒的橫向與軸向失穩(wěn)(e)的變形,使外壓圓筒從在圓的形狀下能夠維持穩(wěn)定的平衡過渡到不能維持穩(wěn)定平衡的那個壓力，稱為該外壓圓筒的臨界壓力pcr。,（1）筒體幾何尺寸a.L/D0有關b.δe/D0有關c.是否有加強圈,外壓容器失穩(wěn)的影響因素,（2）筒體材料的機械性能：E，E增大，pcr增大，抗變形能力越強，但各種鋼的E值相差不大，所以用高強度鋼代替一般碳鋼制造外壓容器，并不能提高pcr。（3）外載荷,（1）受橫向壓力作用，容器變成波紋形式（圖15-1中abcd）（2）受軸向壓力作用，容器變成圖15-2外壓容器失穩(wěn)，發(fā)生在σ2<<σs的時候外壓容器維持正常操作的基本條件：可靠地保持原來的形狀和尺寸,外壓容器失穩(wěn)形式,（1）容器截面形狀不規(guī)則（2）材料厚度的不均勻（3）載荷有不穩(wěn)定變化，交變性,外壓容器提前失穩(wěn),15.2外壓圓筒的厚度設計,15.2.1解析法,1.臨界壓力和臨界長度,,當短圓筒的長度增大一定值時，封頭對筒體的支撐作用消失，這時這個短圓筒的臨界壓力將和長圓筒的臨界壓力相等，即,當圓筒的計算長度L≥Lcr時，為長圓筒；否則為短圓筒。,臨界壓力pcr的討論,圓筒被壓屈服時的屈服壓力為,比較：pcr0.5%DN時，且大于25mm時，其初始橢圓度會降低圓筒的臨界壓力，就不能再用m＝3計算。,試驗壓力,3.計算步驟,（1）假設一名義厚度δn，則δe=δn-C（2）求Lcr（3）比較L與Lcr，確定計算公式求pcr和[p]（4）比較p與[p]，若p小于且接近于[p]，則假設δn符合要求。否則再另設，直至滿足要求,注意：應用本計算方法時，臨界應力應在彈性范圍之內(nèi),例題有一減壓精餾塔，內(nèi)徑為2400mm，壁厚附加量為C1+C2=2mm，筒體自長24600mm(含封頭直邊高度)，筒體上下端均為標準橢圓形封頭，已知塔內(nèi)真空度為30mmHg，設計溫度150℃，塔體無安全裝置。已知材料的彈性模量E＝2.1105MPa，長圓筒的pcr=2.2E(δe/Do)3，短圓筒的pcr=2.59E(δe/Do)2.5/(L/Do)。當塔體的壁厚為10mm時，請采用解析法確定塔體的穩(wěn)定性是否符合要求。,解：依題意知C1+C2=2mm故δe=δn-C=8mmD0=Di+2δn=2420mmL=24600mm+400mm=25000mm
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- 化工設備 機械 基礎 容器
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