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外压容器——受压元件设计
压力容器都离不开一个为建立压力所必须的承压外壳—压力壳。
外压容器设计即是指对组成压力壳的各种元件在压力作用下的设计计算。
压力壳必须以一定方式来支承:
当采用鞍式支座支承时成为卧式容器的形式,由于自重、物料等重力作用 ,
在压力壳上〔特别是支座部位〕产生应力,其受力相当于一个两端外伸的简支
梁,对其计算即为卧式容器标准的容。
当采用立式支承时成为立〔塔〕式容器的形式,由于自重、物料重力、风
载、地震等作用,在压力壳上产生应力,其受力相当于一个直立的悬臂梁,对
其计算即为塔式容器标准的容。
当压力壳做成球形以支腿支承时,即成为球罐,在自重、物料重力、风载 、
地震等作用下的计算即为球形储罐标准的容。
一、压力容器的构成
圆筒—圆柱壳 压力作用下,以薄膜应力承载,为此整
球形封头 —球壳 体上产生一次薄膜应力,控制值 1 倍
壳体 椭圆封头〔椭球壳〕 许用应力。但在相邻元件连接部位,会
碟封〔球冠与环壳〕 因变形协调产生局部薄膜应力和弯曲应
典型板壳构造锥形封头〔锥壳〕 力,称二次应力,控制值 3 倍许用应力。
圆平板〔平盖〕 压力作用下,以弯曲应力承载,为此整
平板环形板〔开孔平盖〕 体上产生一次弯曲应力,控制值 1.5 倍
环〔法兰环〕 许用应力。
弹性根底圆平板〔管板〕
二、压力容器受压元件计算
1.圆筒
1〕应力状况:两相薄膜应力、环向应力为轴向应力的两倍。
2〕壁厚计算公式: 符号说明见 GB 150。称中径公式:
适用围,K≤1.5,等价于 p
c
≤0.4[σ]
t
3〕公式来由:压圆筒壁厚计算公式是从圆筒与压的静力平衡条件得出的。
设有压圆筒如下图〔两端设封头〕。
〔1〕圆筒受压力 p
c
的轴向作用:
p
c
在圆筒轴向产生的总轴向力:
F
1
=
圆筒横截面的面积:
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