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商品详细描述
①十分长的圆筒体(长圆筒),两头的加强件对圆筒抗外压的能力起不了加强效果,失稳时圆筒截面压瘪成二波形,此刻对临界压力有影响的只是外直径D0和筒体的有用厚度δe,即δe/ D0,此刻的临界压力Pcr为:
Pcr=2.2E(δe/ D0)3 ----------①
式中:E-资料的弹性模量,MPa;
根据临界压力求临界应力бcr的公式为бcr=PcrDo/2δe,
该公式可改写为
Pcr=2бcr(δe/ D0)
2бcr(δe/ D0)= 2.2E(δe/ D0)3
бcr/ E =1.1(δe/ D0)2 ----------①1
在①式中,如选用安稳系数m(即许用压力为临界压力的1/m,并取核算压力等于许用压力,一般取m=3)即[P]=Pcr/m
则核算压力为:令PC=[P];;式中可解出有用厚度,
相应的有用厚度为: ,如以m=3 代入,核算得的名义厚度为
。
不起效果的最小长度,称为临界长度,用Lcr表明,其值为:
当L≥Lcr,则该长度为L的圆筒为长圆筒。
②中等长度的圆筒,其长度L<Lcr,此刻圆筒的临界压力Pcr与L/ D0和
δe/ D0有关,其值为:
Pcr=2.8E(δe/ D0)2。5/(L/Do) --------------②
2бcr(δe/ D0)= 2.8E(δe/ D0)2。5 /(L/Do)
бcr/ E =1.4(δe/ D0)1。5/(L/Do) ---------------②1
A=бcr/ E =1.4(δe/ D0)1。5/(L/Do)
③短圆筒:L满意短,使圆筒的损坏仅受资料的强度所断定,可按内压公式核算。
6.3.2 线图表制作基理
在①1和②1式中,令A =бcr/ E,此处A是应变,则得①2及②2:
:
A =1.1(δe/ D0)2 -------------------①2
或
及 A =1.4(δe/ D0)1。5/(L/Do) ----------------②2
在对数坐标中,以A为横坐标,L/Do 为纵坐标,在长圆筒中,因①2中无L/Do,在图6-2中表现为与横坐标成笔直的一组线,即仅与δe/ D0有关;而图中的斜线组则是中圆筒有些,即由联系式②2做成的一组线。
外压筒体中,给出L/Do和δe/ D0(图中为Do/δe),经过图6-2可查出A。
由于A =бcr/ E,其间弹性模量E与资料及规划温度有关,
故根据资料和规划温度下的不一样E值,可做出各种线图,也称为资料线,在6-3至6-10各图中,其横坐标是A,纵坐标是临界应力бcr,知A和Et 可查到бcr。知бcr,经过公式бcr=PcrDo/2δe,即可求出Pcr。
在实践使用中,需求的是许用压力[P],故令[P]=Pcr/m, (m为安稳安全系数,取m=3.)。即Pcr=3[P],代入公式бcr=PcrDo/2δe后收拾可得:
2/3бcr=[P]Do/δe,
式中,以бcr=AE代入,则[P]值为:
---------------------③
如令B=2/3?бcr=2/3?AE, 横坐标A,纵坐标为B,经过A可查出B,并按下式求出[P]:
-----------------------------③1
6.4 外压圆筒加强圈的规划
设加强圈是为了削减圆筒的核算长度L,然后削减圆筒的壁厚。
关于设有加强圈的外压圆筒,外压容器核算中的支撑线,就是加强圈的中间线,加强圈的横截面处应有满意的惯性矩,使在支撑线中间的圆筒有些由于加强圈的效果不呈现失稳表象。
加强圈所需的惯性矩按如下断定:
1)已知DO、LS,、δe 和 PC
LS—是从加强圈中间线到相邻两边加强圈中间线间隔的一半。若与凸形封头相邻,在长度中还应计入封头曲面深度的1/3,mm
选定加强圈的资料和截面尺度,核算它的横截面积AS和加强圈与圆筒有用段组合截面的惯性矩IS。
2)核算B值:
3)经过B按图6-3~图6-10查出A,如无交点,则令A=1.5B/E
4)核算加强圈与圆筒组合段所需的惯性矩I
IS≥I,不然,应选大惯性矩的加强圈,并重新核算,直至IS≥I
5)加强圈的设置:加强圈可设置在容器的外部或内部,应整圈围绕在圆筒的圆周上。
加强圈设在内部时要思考流液通道;不论设在外部或内部,沿其断面开孔或空隙应不大于圆筒名义厚度的8倍,不然,有空隙的环带的不计入惯性矩,未带空隙的环带应具有加强圈需求的惯性矩。如开有断开式的空隙时,断开弧长应契合GB150中图6-12的规则。
容器内部的构件,若按加强圈的需求规划,也可作加强圈用。
加强圈与圆筒可段焊衔接,当设置在容器外部时,加强圈每側接连焊接的总长,不该小于外圆周长的1/2,段间的最大空隙为8δn;当设置在容器里边时,应不少于圆周长的1/3,段间的最大空隙为12δn;其需求见图6-12和图6-13。
7.封头的规划和核算
7.1 封头规范
7.1.1现行规范 JB/T4746-2002 《钢制压力容器用封头》规范,包含并替代原JB4737-95 《椭圆形封头》、JB/T4729-94 《旋压封头》、JB576-64 《碟形封头》、JB/T4738-95 《900折边锥形封头》、 JB/T4739-95 《600折边锥形封头》。封头的规范尺度的选用等可按JB/T4746。
该封头规范详细规则了封头的制作和查验需求,被列入GB150引用规范。
封头符号按如下规则:
①②Χ③─④⑤
①-封头类型代号
椭圆形封头:以内径为基准, 类型代号为 EHA 规范型
以外径为基准, 类型代号为 EHB 规范型
碟形封头:Ri=1.0Di;r=0.15Di;DN=Di,代号为 DHA
Ri=1.0Di;r=0.10Di;DN=Di,代号为 DHB
折边锥形封头;分CHA CHB 和 CHC
球冠封头:PSH
②-封头公称直径 ;③-封头名义厚度;④-封头资料牌号;⑤-规范号JB/T4746
示例1:DN2400mm,δn20mm,Ri=1.0Di,r=0.15Di,资料 0Cr18Ni9碟形封头的符号是: DHA2400X20-0Cr18Ni9 JB/T4746
示例2 DN325mm, δn12mm,资料 16MnR,以外径为基准的椭圆形封头的符号是: EHB325X12-16MnR JB/T4746
7.1.2 封头型式及优缺点对比
GB150规则的封头包含:凸形封头、锥壳(锥形封头、锥形壳体)、变径段、平盖及紧缩口等。
凸形封头中包含:椭圆形封头(规范型和非规范形)、碟形封头、球冠形封头(无折边球面封头)和半球封头。
各种封头的优缺点对比如下:
1)从受力状况看,依次为:半球形、椭圆形、碟形、锥形,平盖最差;
2)从制作上,平盖最容易制作,其次为锥形、碟形、椭圆形、半球形;
锥形封头虽然受力效果欠安,但有利于流体的排料。
7.2 椭圆形封头
7.2.1受内压的椭圆封头的核算
椭圆封头在内压效果下,其膜应力与圆筒相比,有显着的特色,在内压力效果下的圆筒体,不管轴向应力,仍是环向应力,均为拉应力,内压筒体各有些老是胀大,直径老是增大。而椭圆封头在内压力效果下,其短轴(沿轴线)方向发作伸长,而在长轴(沿直径)方向则趋向缩短,封头的截面形状向圆形改变,发作“趋圆表象”。
在内压效果下。在封头的过度段发生的环向应力为紧缩应力,并跟着长半轴/短半轴比值的增大而加重,会致使封头环(周)向失稳,故椭圆封头规划中,除非已思考内压的失稳疑问,均应有最小有用厚度的规则。
在GB150的封头规划中规则:K≤1的椭圆封头的有用厚度,应不小于封头内径的0.15%;K>1的椭圆封头的有用厚度,应不小于封头内径的0.30%
其间K为椭圆封头的的形状系数,
其值列于表7-1。
表7-1 系数K值
椭圆形封头核算厚度按下式:
上式中:对规范椭圆封头(Di/2hi=2,0),K=1
7.2.2 受内压椭圆封头的应力散布状况
设椭圆封头的长半轴为a,即2a=D,短半轴为b,即曲面高hi=b,令k=a/b
如规范椭圆封头k = a/b = 2,P为内压力,δ 为核算厚度。
椭圆封头的经向应力公式:
经推导,经向应力σ1的公式是:
…………①
式中:x是长轴上的点的坐标,由中点为0,至x=a,其应力改变状况是:
当x=0时,
如k=2,则(在椭圆中间)
当 x=a 时,
(在与圆筒交接处)
经向应力在封头受内压时均发生拉应力,而且由封头的边际至中间,应力增大一倍。
内压下椭圆封头的周向(环向应力)σ2 :经推导,核算环向应力σ2的公式是:
- - - - - -②
x=0(在椭圆中间)
当 k=2 (即规范椭圆封头),
x=a (在与圆筒交接处),k=2 时,
此紧缩应力会影响封头的有些安稳。
在 x=0~x=a 的过程中,会呈现σ2=0 的状况,经推导得;
处,即 x=0.816a 处,σ2=0
椭圆封头内压下的环向应力,从中间到边际,逐步由正到零,随后到达负和最大值。
7.2.3 受外压(凸面受压)的椭圆封头
凸面受压的规范椭圆封头的厚度核算,选用球体受外压的核算办法,假如封头的外直径是Do,则选用的当量球体的外半径Ro,Ro=0.90Do进行核算;其它椭圆封头,Ro=K1Do,K1与Do/2ho有关(ho=hi+δn,hi是封头曲面深度),其联系见下表:
Do/2ho
注:中间值用内插法求得。
求到当量球外半径Ro后,按受外压球壳核算过程核算。
7.3 碟形封头
7.3.1受内压的碟形封头与椭圆封头一样存在边际安稳疑问,故应思考最小有用厚度。最小有用厚度与碟形封头形状系数M有关,当M≤1.34时,封头有用厚度δe≥0.15%Di;M>1.3时,δe≥0.3%Di。
受内压碟形封头的核算壁厚δ按下式核算:
--------------------------------③
式中:Ri为碟形封头的球面有些的内半径;
,
r为碟形封头过渡段转角内半径。
M值与Ri/r的联系见下表:
如令 则
由于 故
在封头规范JB/T4746中,M=KC
DHA型 Ri=1.0Di r=0.15Di Kc=1.395
DHB型 Ri=1.0Di r=0.1Di Kc=1.54
可见碟形封头的核算厚度为规范椭圆形封头核算厚度的1.395~1.54倍。
7.3.2 受外压碟形封头的核算
令Ro为碟形封头的球面有些的外半径,Ro=Ri+δn,并按第6章外压球体进行核算。
7.4 球冠形封头
需求与球冠形封头衔接的圆筒厚度不得小于封头的厚度δ;衔接处两边加强的最短长度L应为 ,封头和筒体衔接的焊缝应为T形全焊透的构造的焊缝。加固是为防止应力会集损坏。
7.4.1 受內压(凹面受压)
Q—系数, Q-是封头厚度有关于筒体厚度的倍数。Q的巨细与Ri/Di及Pc/,Ri为球冠形封头球面有些内半径,Q值可查GB150的图7-5
7.4.2受外压(凸面受压)
按球冠受内压公式和第6章外压核算办法进行核算后取大者。
7.4.3 两边受压
1)如不能确保两边一起效果,则按别离按下列两种状况核算后取大者。
a) 只思考封头凹面侧受压时,封头核算厚度按7.4.1公式核算,Q查GB150图7-6。
b) 只思考封头凸面侧受压时,封头核算厚度按7.4.1公式核算,Q查GB150图7-7。 但一起应能满意受外压的厚度需求。。
2)如能确保两边压力一起效果,则可取两边的压力差值进形核算,然后取大者。
a) 当压力差效果使封头凹面侧受压时,封头核算厚度按7.4.1公式核算,Q查GB150图7-6。
b) 当压力差效果使封头凸面侧受压时,封头核算厚度按7.4.1公式核算,Q查GB150图7-7,一起应能满意受外压的厚度需求。
7.5 锥壳
压力容器中的锥壳,是正截锥的壳体,分无折边的锥壳和有折边的锥壳,GB150中的锥壳约束半锥角α≤600,轴对称型;折边(α>300 )或无折边(α≤300 ),当α>600 时,应按平盖核算。
7.5.1 锥壳厚度
不分段核算的锥壳的核算厚度为:
------------- (7-7)
一般取Dc=Di(取锥体大端内直径)
关于大型锥壳,能够选用分段核算。并由几段构成单一的锥体,则Dc别离为各锥壳段的大端内直径。
7.5.2 受内压无折边的锥体
1)受内压无折边的锥体大端与圆筒衔接时,首要根据Pc/[σ]tφ和α角查GB150的图7-11 断定是不是需求在衔接处进行加强,
A)需求加强时,则应在锥壳与圆筒之间设置加强段。锥壳加强段与圆筒加强段应有一样的核算厚度δr,δr按下式核算:
----------------- (7-8)
Q为应力增值系数,查GB150图7-12,当α= 30时,Q=1.15 - 1.195
而且,δr≥δC 即锥壳加强段厚度不得小于相衔接的锥壳厚度。
加强段的长度:锥壳处为;圆筒加强长度
b)无需加强时,锥体大端厚度,按 核算。
2)受内压无折边的小端与圆筒衔接时,应查图7-13思考是不是要加强,实践上α在6以上,都需求加强。
无需加强时,按
核算
需加强时(含带折边的小端的过度段),按
------------- (7-9)
Dis 是小端直径mm;Q应力增值系数,查图7-14
加强段的长度:锥壳处为
圆筒加强长度
7.5.3 受内压的折边锥壳
折边锥壳的过渡段转角半径,在大端r≥0.1Di,且r≥3δ;在小端rs≥0.05Di,
且rs≥3δs。
a)大端过渡段的厚度: ----------- (7-10)
K -- 系数,查表7-4
b)与过渡段相接的锥壳厚度: ------------ (7-11)
f—系数,按下式核算,其值列于GB150的表7-5
取上面两式核算结果的大值。
C)锥壳小端(α≤45)无折边和有折边,均按上述思考,有折边过度段可按式7-9核算,式中的Q值按图7-14查取。当α>45时,Q值按图7-15)查取。
7.5.4 受外压锥壳(GB150第7.2.5节)
受外压锥壳选用当量长度Le作为核算长度(见GB150图7-16),
a)无折边的锥壳的Le为:
b)大端折边锥壳的Le为:
c)小端折边锥壳的Le为:
c) 两头折边的锥壳的Le为:
式中:Lx是锥壳段轴向长度mm;
Ds是所思考的锥壳段的小端外直径mm;
DL是所思考的锥壳段的大端外直径mm。
r和rs别离为大端和小端的过渡段转角半径。
承受外压锥壳(图7-16)所需的有用厚度核算过程是:
①假定锥壳的名义厚度δnc;
②核算锥壳的有用厚度
③按第6章定,并以 Le/DL 替代L/Do;以 DL/δec替代Do/δe . 查图进行校核核算。
7.5.5 锥壳与圆筒衔接处的外压加强规划
锥壳与圆筒衔接处的外压是不是需求加强,如何加强,按GB150第7.2.5.2节进行核算。
7.5.6 平盖
平盖的几许形状有:圆形、椭圆形、长圆形、矩形及正方形等。
1) 圆形平盖厚度δp 按下式核算:
mm
式中:DC – 平盖核算直径,与盖的衔接构造有关,见GB150表7-7;
K – 构造特性系数,查表7-7;
2) 非圆平盖厚度δp 按下式核算:
mm
a--非圆平盖的短轴长度,mm;
Z--非圆平盖的形状系数;Z=3.4-2.4a/b,且Z≤2.5;
B - 非圆平盖的长轴长度,mm。
7.5.6 若干阐明
1)受内压效果锥壳与圆筒的薄膜应力的异同
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