项目一压力容器任务四压力容器的强度计算及校核
容器按厚度可以分为薄壁容器和厚壁容器,通常根据容器外径Do与内径Di的比值K来判断,K>12为厚壁容器,K≤12为薄壁容器。工程实际中的压力容器大多为薄壁容器。
为判断薄壁容器能否安全工作,需对压力容器各部分进行应力计算与强度校核。
一、圆筒体和球形壳体
1壁厚计算公式
圆筒体计算壁厚:
圆筒体设计壁厚:
球形容器计算壁厚:
球形容器设计壁厚:
式中δ圆筒计算厚度,mmδd圆筒设计厚度,mmpc计算压力,MPa。pcpp液,当液柱静压力小于5设计压力时,可忽
略Di圆筒的内直径,mmσT设计温度T下,圆筒体材料的许用应力,MPa(可查表)φ焊接接头系数,φ≤10C2腐蚀裕量,mm
f2壁厚校核计算式
在工程实际中有不少的情况需要进行校核性计算,如旧容器的重新启用、正在使用的容器改变操作条件等。这时容器的材料及壁厚都是已知的,可由下式求设计温度下圆筒的最大允许工作压力pw。
式中δe圆筒的有效厚度,mm设计温度下圆筒的计算应力σT:
σT值应小于或等于σTφ。设计温度下球壳的最大允许工作压力pw:
设计温度下球壳计算应力σT:
σT值应小于或等于σTφ。
二、封头的强度计算
1封头结构
封头是压力容器的重要组成部分,常用的有半球形封头、椭圆形封头、碟形封头、锥形封头和平封头(即平盖),如图14所示。工程上应用较多的是椭圆形封头、半球形封头和碟形封头,最常用的是标准椭圆形封头。以下只介绍椭圆形封头的计算,其他形式封头的计算可查阅GB1502011。
f图14封头的结构型式
2椭圆形封头计算
椭圆形封头由半个椭球面和高为h的直边部分所组成,如图15所示。直边h的大小根据封头直径和厚度不同有25mm、40mm、50mm三种,直边h的取值可查表17。
表17椭圆形封头材料、厚度和直边高度的对应关系单位:mm
图15椭圆形封头椭圆形封头的长、短轴之比不同,封头的形状也不同,当其长短轴之比等于2时,称为标准椭圆形封头。该类型封头的应力分布均匀,且同等条件下封头壁厚与圆筒体壁厚大致相等,便于焊接,经济合理,因此GB1502011推荐采用标准椭圆形封头。厚度设计计算式:
f校核计算式:
式中K椭圆形封头形状系数。对于标准椭圆形封头,取K1δe椭圆形封头的有效厚度,mm封头设计参数的确定方法与圆筒体确定方法相同。
三、设计参数的确定
根据给定的工艺条件,确定式中各参数。(1)设计压力p指设定的容器顶部的最高工作压力,设计压力应标在r