1、1第五章 外压圆筒与封头的设计二、 判断是非题（对者画， 错者画 X）1 假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想，制造的精度绝对保证，则在任何大的外压下也不会发生弹性失稳。 （ X ）2 18MnMoNbR钢板的屈服点比 Q235-AR钢板的屈服点高 108%，因此，用 18MnMoNbR钢板制造的外压容器，要比用 Q235-AR钢板制造的同一设计条件下的外压容器节省许多钢材。 （ X ）3 设计某一钢制外压短圆筒时，发现采用 20g钢板算得的临界压力比设计要求低 10%，后改用屈服点比 20g高 35%的 16MnR钢板，即可满足设计要求。 （ X ）4 几何形状和尺寸完全相同的三个不同材料制
2、造的外压圆筒，其临界失稳压力大小依次为：P cr不锈钢 Pcr铝 Pcr铜 。 （ X ）5 外压容器采用的加强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，则容器的总重量就愈轻。 （ X ）三、 填空题a) 受外压的长圆筒，侧向失稳时波形数 n=（2） ；短圆筒侧向失稳时波形数为 n（2）的整数。b) 直径与壁厚分别为 D，S 的薄壁圆筒壳，承受均匀侧向外压 p作用时，其环向应力 =（PD/2S） ，经向应力 m（PD/4S） ，它们均是（压）应力，且与圆筒的长度 L（无）关。c) 外压容器的焊接接头系数均取为 =（1） ；设计外压圆筒现行的稳定安全系数为 m=（3） 。d) 外压圆筒的加强圈，其作用是将（长
3、）圆筒转化成为（短）圆筒，以提高临界失稳压力，减薄筒体壁厚。加强圈的惯性矩应计及（加强圈）和（加强圈和圆筒有效段组合截面） 。e) 外压圆筒上设置加强圈后，对靠近加强圈的两侧部分长度的筒体也起到加强作用，该部分长度的范围为（加强圈中心线两侧各为 0.55 的壳体） 。eSD0四、 工程应用题A组：1、图 5-21中 A，B，C 点表示三个受外压的钢制圆筒，材质为碳素钢， s=216MPa，E=206GPa。试回答：（1）A，B，C 三个圆筒各属于哪一类圆筒？它们失稳时的波形数 n等于（或大于）几？（2）如果将圆筒改为铝合金制造（ s=108MPa，E=68.7GPa） ，它的许用外压力有何变化
4、？变化的幅度大概是多少？（用比值P 铝 /P铜 =？表示）【解】（1）A长圆筒，L/D 0值较大，临界压力 Pcr仅与 Se/D0有关，而与 L/D0无关，失稳时的波形数 n=2。B短圆筒，临界压力 Pcr不仅与 Se/D0有关，而且与 L/D0有关，失稳时的波形数为 n2 的整数。C临界圆筒（长、 短圆筒拐点处） ，长度等于临界长度，发生失稳时的波形数为 n2。（2）在圆筒几何尺寸一定情况下，P只与 E有关。所以，改用铝合金后：P铝 /P铜 =Pcr铝 /Pcr铜 =E 铝 /E 钢 =68.7/206=0.333 许用外压力下降了 66.7%。2、有一台聚乙烯聚合釜，其外径为 D0=158
5、0mm，高 L=7060mm（切线间长度） ，有效厚度 Se=11mm，材质为0Cr18Ni9Ti，试确定釜体的最大允许外压力。 （设计温度为 200）BC。CCCAL/Do Do /SeBA图 5-212【解】查表得 Et=1.84105MPa mSDLDteeietcrcr 2.165)()295.127. 05.00 该聚合釜属于短圆筒crcr其临界压力 MPaDLEPetcr 42.0)(59.25.2取 m=3，P=P cr/m=0.42/3=0.14MPa聚合釜的最大允许外压力为 0.14MPa4、试设计一台氨合成塔内筒的厚度，已知内筒外径为 D0=410mm，筒长 L=4000m
6、m，材质为 0Cr18Ni9Ti，内筒壁温最高可达 450，合成塔内系统的总压力降为 0.5MPa。【解】已知 D0=410mm, L=4000mm, Et=1.64105MPa, 计算外压 Pc=0.5MPa（1）假设塔内筒名义厚度 Sn=8mm，取壁厚附加量 C=2mmSe=Sn-C=8-2=6mm L/D0=9.76 D0/Se=68.3（2）求 A值 查图 5-5 得 A= 0.0026（3）求 B值 查图 5-12 得 B=88MPa MPaSDBPe29.1368/0Pc=0.5MPa, PcP，说明假设的 Sn=8mm偏大。（1）重新假设 Sn=6mm Se=Sn-C=6-2=4
7、mm L/D 0=9.76 D0/Se=102.5（2）求 A值 查图 5-5 得 A= 0.0014（3）求 B值 查图 5-12 得 B=78MPa MPaSDPe76.05.128/0Pc=0.5MPa, PcP，且较接近，故取 Sn=6mm合适该内筒采用 Sn=6mm的 0Cr18Ni9Ti制作，能够满足稳定性要求。6、 有一台液氮罐，直径为 Di=800mm，切线间长度 L=1500mm，有效厚度 Se=2mm，材质为 0Cr18Ni9Ti，由于其密闭性能要求较高，故须进行真空试漏，试验条件为绝对压力 10-3mmHg，问不设置加强圈能否被抽瘪？如果需要加强圈，则需要几个？【解】确定
8、计算外压力： 真空度=大气压-绝压=760-10 -3=759.99 mmHg MPaPc 1.09.076.51.0查表得：E t=1.95105MPa3（1） 取壁厚附加量 C=2mm，有效厚度 Se=2mm，则名义厚度 Sn= Se+C=2+2=4mm D0= Di+2Sn=800+8=808mm L/D0=1.86 D0/Se=404（2）求 A值 查图 5-5 得 A= 0.000085（3）求 B值 查图 5-12 A点落在曲线左侧，计算 B值： MPaEt 05.108.195323MPaSDBPe7.40./0 P cP 不设置加强圈会被抽瘪（4）设置加强圈所需加强圈最大间距 mDSPELoects 5.40)82(1.019586.0)(86.0 .35.2 加强圈个数： 个 ）(7.2.41sLn取整，n=3 需设三个加强圈（5）验算设三个加强圈，则：L e=L/4=1500/4=375mm Le/D0=0.464 D0/Se=404查图 5-5 得 A=0.00035， 查图 5-12，得 B=45MPaMPaSDBPe1.045/0因为 PcP，且十分接近，故至少需设三个加强圈。
