外压容器的设计计算

外压容器的设计计算外压容器是一种用于储存或输送气体、液体或粉状物料的设备，设计计算是确保容器在正常工作条件下能够承受外部压力的重要环节。

下面将从容器的负荷计算、材料选择和结构强度校核等方面进行详细介绍。

首先，容器的负荷计算是设计计算的关键步骤之一、负荷可分为静止负荷和动载荷两部分。

静止负荷包括容器本身的重量、储存物的重量以及设备上附件的负荷；动载荷包括地震力、风荷载等。

针对每个负荷的特点，需要采用相应的计算方法进行计算。

静止负荷的计算可以使用强度、稳定性和刚度等方面的计算方法，而动载荷则可以使用动力学和模态分析方法。

接下来，材料选择是外压容器设计中的另一个重要考虑因素。

一般而言，常用的材料包括钢材、不锈钢和复合材料等。

在材料选择中，需要考虑材料的强度、刚度、耐腐蚀性、可焊性、可加工性等因素。

根据容器的具体工作条件和介质特性，可以选择合适的材料。

然后，容器的结构强度校核是设计计算中最关键的一步。

容器的结构强度主要包括轴向强度、环向强度和承压壳体强度三个方面。

轴向强度是指容器在轴向受力状态下的承载能力，一般计算采用拉伸强度和挤压强度的计算方法。

环向强度是指容器在环向受力状态下的承载能力，计算时采用圈接强度和薄壁圆筒强度的计算方法。

承压壳体强度是指容器在由于外压而受到的承载能力，计算时采用塑性分析和有限元分析方法。

此外，容器的设计还需要满足相应的安全要求。

例如，容器需要满足静态不破坏条件和动态不破坏条件，防止容器发生破裂，对人身和财产造成伤害。

同时，容器还需要满足泄漏要求，确保储存物料的安全。

容器的设计还需要满足相关的法律法规和标准要求，如ASME（美国机械工程师学会）标准。

综上所述，外压容器的设计计算是确保容器在正常工作条件下能够承受外部压力的关键环节。

其中包括负荷计算、材料选择和结构强度校核等方面。

通过科学合理的设计计算，可以保证容器的安全性和可靠性，提高容器的使用寿命，为工业制造提供可靠的储存和输送设备。

外压容器设计一、外压容器的稳定性1、外压容器的稳定性概念外压容器的失效形式 强度不足 破裂刚度不足 失稳2、临界压力（1）临界压力（ P 临）:导致筒体失稳时的外压。

临界压应力（σ临）：筒体在P 临作用下筒体内存在 的环向应力。

(2)许用压应力为保证外压容器的使用安全，设计压力应当满足如下条件：∴ P 临≥mP P 临≥3P (3)影响临界压力的因素①P 临与筒体尺寸的关系(i)当L/D 相同时，S/D 抗弯曲 P 临 (ii)当S/D 相同时，L/D 圆筒越短 P 临L/D 圆筒越长 P 临 短圆筒：能得到封头支撑作用的圆筒长圆筒：得不到封头支撑作用的圆筒∴ S/D 相同时，短圆筒的P 临高（iii ）当S/D 、 L/D 都相同时，有加强圈者P 临高② P 临与材料性质的关系因圆筒体失稳时，其压应力并没达到材料的屈服极限，说明P 临与材料的屈服极限无直接关系。

而材料的弹性模量E 对E —抗变形能力， P 临各种材料的E 值相差不大,所以采用高强度钢代替一般碳钢制造外压容器并不能提高圆筒的P 临，相反还增加了容器的成本。

材料的组织不均匀性合同体的不圆度将使P 临下降。

][P m P p =≤临二、外压容器的设计1、理论公式计算法（1）壁厚的计算钢制长圆 : 钢制短圆筒： 将P 临≥3P 代入可得1)钢制长圆筒： mm2)钢制短圆筒: mm3)刚性圆筒一般：S L 的圆筒叫刚性圆筒一般不存在失稳，因此只考虑强度即可（2）临界长度 L 临当短圆筒的长度大到某一临界值L 临时，封头对筒体的支撑作用将完全消失，这时短圆筒的P 临将下降到长圆筒的P 临，即：解得： 为区别长短圆筒的临界长度 当 L< L 临时, 为短圆筒L>L 临时，为长圆筒(3)用理论公式设计的步骤①设理论壁厚为S 。

，并选定材料②计算L 临③比较确定圆筒类型L 与L 临，确定圆筒类型④根据圆筒类型计算P 临⑤计算许用应力[P]= P 临/3比较:设计压力P 与P 临若P ≤[P],且接近，假设的S 。

压力容器设计外压圆筒的设计计算压力容器是一种用于贮存和输送液体或气体的设备，它承受着高压环境下的压力。

外压圆筒是其中一种压力容器的设计方式，其承受的是外部环境对容器的压力作用。

在外压圆筒的设计过程中，需要考虑以下几个方面：1.材料的选择：选取适合承受高压的材料，例如碳钢、不锈钢等。

根据压力容器的使用环境和介质特性，选择合适的材料，以保证容器的安全性和可靠性。

2.外压力的计算：根据容器所在环境的压力情况，计算外压力的大小。

外压的计算包括静态外压和动态外压两种情况，其中静态外压是指容器承受的恒定外力，而动态外压则是指容器承受的变化外力。

3.壁厚的计算：根据外压力的大小和材料的强度特性，计算容器的壁厚。

壁厚的计算是为了保证容器在外压力作用下的强度和刚度，以防止容器发生破裂、变形等事故。

4.稳定性的计算：在设计容器的几何形状时，需要考虑外压力对容器的稳定性的影响。

通过计算容器的抗剪稳定系数和抗弯稳定系数，判断容器是否满足稳定的要求。

5.接头设计：容器的接头连接处是容器的弱点，容易发生泄漏和破裂等事故。

在外压圆筒的设计中，需要经过计算和分析，选择合适的接头类型和连接方式，以保证接头的强度和密封性能。

6.强度计算：容器在外压力作用下，需要具备足够的强度承受力。

通过计算容器的主应力和主应变，确定容器的强度和破坏情况。

7.辅助装置的设计：外压圆筒在使用过程中，需要配备相应的辅助装置，如止回阀、减压阀等，以确保容器内压力的稳定和安全。

在设计完成后，需要进行一系列试验和检验，以验证容器的设计是否满足安全和可靠的要求。

总之，外压圆筒的设计计算是一项复杂而重要的工作，需要充分考虑几个方面的因素，以确保容器在高压环境下的安全运行。

第七章 外压容器设计第一节 外压容器设计【学习目标】 掌握外压容器稳定性概念，了解加强圈设置规定；掌握外压圆筒、封头、加强圈的设计计算；掌握外压容器压力试验规定。

一、外压容器的稳定性容器在正常操作时，凡壳体外部压力高于内部者，均称为外压容器，这类容器有两种：真空容器；两个压力腔的夹套容器。

但是对于薄壁容器，承受外压作用时，往往在强度条件能够满足、应力远低于材料屈服强度的情况下，容器有可能因为不能保持自己原有的形状而出现扁塌，这种现象称为结构丧失了稳定性，即失稳。

失稳是由于外压容器刚度不足而引起的，因此，保证容器有足够的稳定性（刚度）是外压容器能够正常工作的必要条件，也是外压容器设计中首先应该考虑的问题。

按圆筒的破坏情况，外压圆筒可分为长圆筒、短圆筒和刚性圆筒三类。

长圆筒刚性最差，最易失稳，失稳时呈现两个波形。

短圆筒刚性较好，失稳时呈现两个以上的波形。

刚性圆筒具有足够的稳定性，破坏时属于强度失效。

1、临界压力外压容器由原平衡状态失去稳定性而出现扁塌时对应的压力称之为临界压力（p cr ）。

影响临界压力的因素有：① 圆筒的几何尺寸δ/D （壁厚与直径的比值）、L /D （长度与直径的比值）是影响外压圆筒刚度的两个重要参数。

δ/D 的值越大，圆筒刚度越大，临界压力p cr 值也越大；L /D 的值越大，圆筒刚度越小，临界压力p cr 也越小。

② 材料的性能材料的弹性模量E 值和泊松比μ值对临界压力有直接影响，但是这两个值主要由材料的合金成分来决定，对已有材料而言无法改变，因此讨论弹性模量E 值和泊松比μ值的影响意义不大。

③ 圆筒的不圆度圆筒的不圆度会影响圆筒抵抗变形的能力，降低临界压力p cr ，因此在圆筒制造过程中要控制不圆度。

2、许用外压力与内压容器强度设计要取安全系数类似，外压容器刚度设计也要设定稳定系数，我国标准规定外压容器稳定系数m=3，故许用外压力[]3cr p p ≤。

二、外压圆筒的计算长度外压圆筒的计算长度对许用外压值影响很大。