蒸汽轮机压力容器的强度计算
蒸汽轮机压力容器的强度计算
蒸汽轮机是一种能量转换机械，利用高温高压的水蒸汽驱动涡轮旋转，从而输出机械能或电能。蒸汽轮机的压力容器是其中重要的组成部分之一。在使用中，高温高压的蒸汽会对容器产生巨大的力量，所以其强度的计算就显得尤为重要。
1. 压力容器分类
一般而言，压力容器可以分为两类：裸露式压力容器和封闭式压力容器。对于裸露式压力容器来说，在外部环境的压力下，容器的内部压力承受的是一个向外的力。而对于封闭式压力容器，由于它具有完全封闭的特性，所以它内部的压力承载能力要比外部的环境压力高得多。
2. 强度计算基本原理
强度计算是指根据所采用的强度假设和设计载荷，来确定机械结构的强度状况是否符合要求的一种计算方法。具体来说，蒸汽轮机压力容器的强度计算可以分为以下几个步骤：
(1) 确定材料的弹性模量和屈服强度；
(2) 确定容器的边角张力，涡轮或传动机构的作用力和容器壁的温度场；
(3) 计算容器壁的应力和应变；
(4) 判断容器的安全性和可用性。
3. 设计计算方法
为了对蒸汽轮机压力容器进行强度计算，一般会采用以下两种方法：
(1) 基于弹性力学的计算方法。这种方法假设容器是一种理想的弹性体，可以通过对应力平衡条件下的位移和应变场进行分析。
(2) 基于材料本构理论的计算方法。此方法采用弹塑性理论，考虑容器所使用
材料的塑性变形，进而得到容器的设计载荷和变形。
在进行强度计算时，除了要保证容器的强度，还要注意一些细节问题，例如容
器的几何形状、挠度、外加载荷分布、连接方式等。为了确保蒸汽轮机的安全运行，还要进行一些检测和监控，及时处理容器的故障，保证机组运行的可靠性和稳定性。
4. 结尾
从以上分析可以看出，蒸汽轮机压力容器的强度计算非常重要。在保护环境、
保障人们的生命财产安全的前提下，蒸汽轮机压力容器的设计必须符合国家和行业标准，这样才能确保蒸汽轮机的正常运行。同时，在使用中还要经常进行检测和监控，避免容器的故障发生，确保整个机组的安全和可靠性。
压力容器设计基础
压力容器设计基础 压力容器设计基础 一、基本概念 压力容器的设计，就是根据给定的性能要求、工艺参数和操作条件，确定容器的结构型式，选择合适的材料，计算容器主要受压元件的尺寸，最后给出容器及其零部件的图纸，并提出相应的技术条件。正确完整的设计应达到保证完成工艺生产。正确完整的设计应达到保证完成工艺生产，运行安全可靠，保证使用寿命、制造、检验、安装、操作及维修方便易行，经济合理等要求。压力容器设计中的关键问题是力学问题，即强度、刚度及稳定性问题。在本节中，主要讨论压力容器设计中的有关强度问题。 所谓强度，就是结构在外载荷作用下，会不会因应力过大而发生破裂或由于过度性变形而丧失其功用。具体来讲，就是在外载荷作用下，容器结构内产生的应力不大于材料的许用 应力值，即： ζ≤K〔ζ〕t （1） 这个式子就是强度问题的基本表达式。压力容器的设计计算就是围绕这一关系式而进行 的。 公式（1）中的左端项是结构内的应力，它是人们最为关心的问题。求解结构的应力状态，它们的大小，是一个十分复杂的问题，常用的方法有解法（如弹性力学法、弹型性分析法等）、试验法（如电阻应变计测量法、光弹法、云纹法等）及数值解法（如有限元法、边界元法等）。应用这些方法可以精确或近似地求出结构的应力，然而，每一种结构的应力都有其特殊性，目前可求解的只是问题的绝大部分，仍有许多复杂结构的应力分析有等人们进一步探讨。求出结构内任一点的应力后，所遇到的问题就是怎样处理这些应力。一点的应力状态最多可含有6个应力分量，哪个应力起主要作用，这些应力对失效起什么作用，对它们如何控制才不致发生破坏，解决这一问题，就要选择相应的强度理论计算当量应力，以便与单向拉伸试验得到的许用应力相比较，将应力控制在许可的范围内。 公式（1）中的右端项是强度控制指标，即材料的许用应力。它涉及到材料强度指标（如抗拉强度ζb、屈服强度ζs 等）的确定及安全系数的选用等问题。当采用常规设计法，且只考虑静载问题时，系数K=1.0；如果考虑动载荷，或采用应力分析设计法，K≥1.0，此时 设计计算将更加复杂。 把强度理论（公式(1)）具体应用到压力容器专业，就称这为压力容器的强度理论，它又增加了一些具体的规定和特殊要求，由此产生了一系列容器的设计规定和标准等。 1、强度理论及其应用 在对结构进行强度分析时，要对危险点处于复杂应力状态的构件进行强度计算，首先要知道是什么因素使材料发生某一类型破坏的。长期以来，人们根据对材料破坏现象的分析，提出了各种各样的假说，认为材料的某一类型破坏现象是由哪些因素所引起的，这种假说通常就称为强度理论。一种类型的破坏是脆性断裂破坏，第Ⅰ、Ⅱ强度理论依据于它；一种类型的破坏是型性流动破坏，第Ⅲ、Ⅳ强度理论以此为依据。 建立强度理论的目的就是要找出一种材料处于复杂应力状态下强度条件，即使是什么样的条件材料不会破坏失效。根据不同的强度理论可以得到复杂应力状况下三个元应力的某种组合，这种组合应力ζxd和轴向拉伸时的单向拉应力在安全程度上是相当的，具有可比性，可以与单向屈服应力相比较而得出强度条件，因此，通常称ζxd为相当应力或当量应力。
薄壁圆筒强度计算公式
薄壁圆筒强度计算公式 The document was finally revised on 2021
压力容器相关知识 一、压力容器的概念 同时满足以下三个条件的为压力容器，否则为常压容器。 1、最高工作压力P ：×104Pa ≤P ≤×106Pa ，不包括液体静压力； 2、容积V ≥25L ，且P ×V ≥1960×104L Pa; 3、介质：为气体，液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体。 二、强度计算公式 1、受内压的薄壁圆筒 当K=～，压力容器筒体可按薄壁圆筒进行强度计算，认为筒体为二向应力状态，且各受力面应力均匀分布，径向应力σr =0，环向应力σt =PD/4s ，σz = PD/2s ，最大主应力σ1＝PD/2s ，根据第一强度理论，筒体壁厚理论计算公式， δ理＝ P PD －σ][2 考虑实际因素， δ＝P PD φ－σ][2+C 式中，δ—圆筒的壁厚（包括壁厚附加量），㎜； D — 圆筒内径，㎜； P — 设计压力，㎜； [σ] — 材料的许用拉应力，值为σs /n ，MPa ； φ— 焊缝系数，～； C — 壁厚附加量,㎜。 2、受内压P 的厚壁圆筒 ①K ＞，压力容器筒体按厚壁容器进行强度计算，筒体处于三向应力状态，且各受力面应力非均匀分布（轴向应力除外）。
径向应力σr ＝--1(222a b Pa 22 r b ） 环向应力σθ＝+-1(222a b Pa 22 r b ） 轴向应力σz =222 a b Pa - 式中，a —筒体内半径，㎜；b —筒体外半径，㎜； ②承受内压的厚壁圆筒应力最大的危险点在内壁，内壁处三个主应力分别为： σ1＝σθ＝P K K 11 22-+ σ2=σz =P K 11 2- σ3=σr =-P 第一强度理论推导处如下设计公式 σ1＝P K K 11 22-+≤[σ] 由第三强度理论推导出如下设计公式 σ1－σ3＝P K K 11 22-+≤[σ] 由第四强度理论推导出如下设计公式： P K K 132 -≤[σ] 式中，K ＝a/b 3、受外压P 的厚壁圆筒 径向应力σr ＝－--1(222 a b Pb 22r a ） 环向应力σθ＝－+-1(222a b Pb 22 r a ） 4、一般形状回转壳体的应力计算
压力容器强度计算公式及说明
压力容器强度计算公式及说明 压力容器壁厚计算及说明 一、压力容器的概念 同时满足以下三个条件的为压力容器,否则为常压容器。 1、最高工作压力P ：9.8×104Pa ≤P ≤9。8×106Pa ，不包括液体静压力； 2、容积V ≥25L ，且P ×V ≥1960×104L Pa ； 3、介质：气体，液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体。 二、强度计算公式 1、受内压的薄壁圆筒 当K=1.1～1。2,压力容器筒体可按薄壁圆筒进行强度计算，认为筒体为二向应力状态,且各受力面应力均匀分布，径向应力σr =0，环向应力σt =PD/4s ，σz = PD/2s ，最大主应力σ1＝PD/2s ， 根据第一强度理论，筒体壁厚理论计算公式, δ理＝ P PD －σ][2 考虑实际因素, δ＝P PD φ－σ][2+C 式中,δ—圆筒的壁厚（包括壁厚附加量)，㎜； D — 圆筒内径，㎜; P — 设计压力，㎜； ［σ] - 材料的许用拉应力，值为σs /n ，MPa ； φ- 焊缝系数,0.6～1.0； C — 壁厚附加量，㎜。 2、受内压P 的厚壁圆筒 ①K ＞1.2，压力容器筒体按厚壁容器进行强度计算，筒体处于三向应力状态，且各受力面应力非均匀分布(轴向应力除外)。
压力容器强度计算公式及说明 径向应力σr ＝--1(222a b Pa 22 r b ） 环向应力σθ＝+-1(222a b Pa 22 r b ） 轴向应力σz =222 a b Pa - 式中,a —筒体内半径，㎜；b-筒体外半径,㎜; ②承受内压的厚壁圆筒应力最大的危险点在内壁，内壁处三个主应力分别为： σ1＝σθ＝P K K 11 22-+ σ2=σz =P K 11 2- σ3=σr =—P 第一强度理论推导处如下设计公式 σ1＝P K K 11 22 -+≤［σ] 由第三强度理论推导出如下设计公式 σ1－σ3＝P K K 11 22-+≤[σ] 由第四强度理论推导出如下设计公式： P K K 132 -≤[σ］ 式中,K ＝a/b 3、受外压P 的厚壁圆筒 径向应力σr ＝－--1(222a b Pb 22 r a ) 环向应力σθ＝－+-1(222a b Pb 22 r a ） 4、一般形状回转壳体的应力计算
压力容器常用计算公式
压力容器常用计算公式 压力容器是一种用于存储和输送高压气体或液体的装置，常用于化工、石油、冶金等行业。在设计和使用压力容器时，必须严格遵循相关的计算 公式，以确保容器的安全可靠性。下面将介绍一些常用的压力容器计算公式。 1.容器内外径计算公式 压力容器的内径和外径是设计中的重要参数，通常采用以下公式进行 计算： 内径=2×壁厚+内尺寸 外径=内径+2×壁厚 2.容器壁厚计算公式 压力容器的壁厚是保证容器能够承受内外压力的关键参数。常用的壁 厚计算公式有以下几种： a.板材强度计算公式 压力容器壁厚=P×R/(2×S×W) 其中，P为设计压力，R为容器半径，S为板材的允许应力，W为板材 的制作强度。 b.图表法计算公式 根据国家标准或专业手册提供的图表，根据设计压力、容器直径和材 料等参数，直接读取相应壁厚数值。
3.容器的承受外压力计算公式 在一些情况下，压力容器还需要承受外部外压力，此时需要考虑容器的外弯矩和翘曲应力。常用的计算公式有以下几种： a.贝克公式 容器的翘曲应力=(P×R)/(2×S×V) 其中，P为设计压力，R为容器半径，S为材料的抗拉强度，V为容器截面面积。 b.ASMEVIII-2规范 根据ASMEVIII-2规范中的公式计算承受外压的壁厚，具体公式较为复杂，需要参照相关规范进行计算。 4.容器的圆周接缝强度计算公式 容器的圆周接缝是容器壁上的焊缝，焊缝的强度评估是容器设计的关键部分，常用的圆周接缝强度计算公式有以下几种： a.波带法 利用波带法计算焊缝的最小强度，并与设计压力进行比较，以确定焊缝的强度是否足够。 b.BS5500+PD5500规范 根据BS5500+PD5500规范中的公式计算焊缝的强度，具体公式较为复杂，需要参照相关规范进行计算。 5.容器的底部头板计算公式
压力容器检验常用强度计算公式
压力容器检验常用强度计算公式 C —厚度附加量mm ；对多层包扎圆筒只考虑内筒；对热套圆筒只考虑内侧第一层套合圆筒的C 值；C ＝C 1+C 2 +C 3 C 1—钢材厚度负偏差，mm ； C 2—腐蚀裕量，mm ； C 3—机械加工减薄量，mm ； D i —圆筒或球壳的内直径，mm ； D o —圆筒或球壳的外直径(D o = D i +2δn )，mm ； P T —试验应力，MPa ； P c —计算压力,MPa ； [p w ]—圆筒或球壳的最大允许工作压力，MPa ； δ—圆筒或球壳的计算厚度，mm ； δe —圆筒或球壳的有效厚度，mm ； δn —圆筒或球壳的名义厚度，mm ； бt —设计温度下圆筒或球壳的计算应力，MPa ； 〔б〕t —设计温度下圆筒或球壳材料的许用应力，MPa ； бs —材料的屈服强度，MPa ； ø—焊接接头系数； 1、承受内压圆筒计算厚度 δ=P PcD t i -∮][2σ 2、承受内压球壳计算厚度
δ=P PcD t i -∮][4σ 3、承受内压椭圆形封头计算厚度 a ）标准椭圆形封头 δ=P PcD t i 5.0∮][2-σ b ）非标准椭圆形封头 δ=P kPcD t i 5.0∮][2-σ ])2(2[612i i h D k += 2、应力校核 a 、液压试验时，圆筒的薄膜应力校核 бT =e e D P i T δδ2)(+《0.9бs ø b 、气压试验时，圆筒的薄膜应力校核 бT =e e D P i T δδ2)(+《0.8бs ø c 、液压试验时，球形容器的薄膜应力校核 бT =e e D P i T δδ4)(+《0.9бs ø d 、气压试验时，球形容器的薄膜应力校核 бT =e e D P i T δδ4)(+《0.8бs ø 3、最大允许工作压力计算 a 、圆筒最大允许工作压力计算 〔P w 〕＝e i t e D δσδ+Φ][2
蒸汽轮机压力容器的强度计算
蒸汽轮机压力容器的强度计算 蒸汽轮机是一种能量转换机械，利用高温高压的水蒸汽驱动涡轮旋转，从而输出机械能或电能。蒸汽轮机的压力容器是其中重要的组成部分之一。在使用中，高温高压的蒸汽会对容器产生巨大的力量，所以其强度的计算就显得尤为重要。 1. 压力容器分类 一般而言，压力容器可以分为两类：裸露式压力容器和封闭式压力容器。对于裸露式压力容器来说，在外部环境的压力下，容器的内部压力承受的是一个向外的力。而对于封闭式压力容器，由于它具有完全封闭的特性，所以它内部的压力承载能力要比外部的环境压力高得多。 2. 强度计算基本原理 强度计算是指根据所采用的强度假设和设计载荷，来确定机械结构的强度状况是否符合要求的一种计算方法。具体来说，蒸汽轮机压力容器的强度计算可以分为以下几个步骤： (1) 确定材料的弹性模量和屈服强度； (2) 确定容器的边角张力，涡轮或传动机构的作用力和容器壁的温度场； (3) 计算容器壁的应力和应变； (4) 判断容器的安全性和可用性。 3. 设计计算方法 为了对蒸汽轮机压力容器进行强度计算，一般会采用以下两种方法： (1) 基于弹性力学的计算方法。这种方法假设容器是一种理想的弹性体，可以通过对应力平衡条件下的位移和应变场进行分析。
(2) 基于材料本构理论的计算方法。此方法采用弹塑性理论，考虑容器所使用 材料的塑性变形，进而得到容器的设计载荷和变形。 在进行强度计算时，除了要保证容器的强度，还要注意一些细节问题，例如容 器的几何形状、挠度、外加载荷分布、连接方式等。为了确保蒸汽轮机的安全运行，还要进行一些检测和监控，及时处理容器的故障，保证机组运行的可靠性和稳定性。 4. 结尾 从以上分析可以看出，蒸汽轮机压力容器的强度计算非常重要。在保护环境、 保障人们的生命财产安全的前提下，蒸汽轮机压力容器的设计必须符合国家和行业标准，这样才能确保蒸汽轮机的正常运行。同时，在使用中还要经常进行检测和监控，避免容器的故障发生，确保整个机组的安全和可靠性。
压力容器强度校核公式
压力容器强度校核公式 压力容器是一种用于贮存或输送气体、液体等物质的设备，在工业生 产中广泛应用。其使用中的安全性是至关重要的，因此需要根据相关标准 和规范进行强度校核。本文将介绍压力容器强度校核的公式及其相关内容。 首先，需要明确的是，压力容器的强度校核是通过计算容器的应力及 变形情况来判断容器是否足够强度，能够承受内部或外部的压力。强度校 核的公式会涉及到容器的几何尺寸、材料性能、内外压力等参数。 根据国际标准，常见的压力容器强度校核公式有以下几种： 1.材料强度校核公式： 根据材料的特性，常见的强度校核公式有拉伸强度计算公式、屈服强 度计算公式、冲击强度计算公式等。具体选择一个适合的公式需要根据所 用材料以及工作条件来确定。 2.壁厚校核公式： 压力容器的壁厚是直接影响其强度的因素之一、常见的壁厚校核公式 有以下几种： -索刚公式：T=[PD]/[2S+0.6P] -拉普拉斯公式：P=[S]/[R] -强度理论公式：T=[PD]/[2S-0.2P] 其中，T为壁厚，P为内压力，D为内径，S为许用应力，R为外半径。 3.焊缝强度校核公式：
在压力容器制作过程中，常常需要对焊缝进行强度校核。 - 焊缝强度校核公式：F = [2P(h + a)]/[lt + 2a] -波动系数公式：I=[l+(0.5+e/a)h]/[(t+a)(1+e/b)] 其中，F为焊强度，P为内压力，h为坡口深度，a为根宽，l为焊缝 长度，t为焊缝壁厚，e为焊缝波动系数。 此外，还需要考虑容器的安全系数以及相关的载荷作用的影响等因素。根据具体的使用条件和所需的安全性能，选择合适的公式进行强度校核， 并确保满足相关标准和规范的要求。 需要注意的是，以上公式仅是一些常见的压力容器强度校核公式，并 不能涵盖所有情况。在实际应用中，还需要根据具体的情况选择合适的校 核公式，并结合相应的标准和规范进行设计。 总结起来，压力容器的强度校核是保证容器安全可靠运行的重要环节。根据材料的强度、壁厚、焊缝强度等因素进行计算，并结合安全系数和标 准规范来确定容器的强度校核。压力容器的设计和制造过程中需要严格遵 循相关的标准和规范，并进行必要的试验验证，确保容器的设计强度满足 运行要求，保障工业生产的安全性。
压力容器计算说明书
强度计算按GB150-1998《钢制压力容器》、《固定式压力容器安全技术监察规程》及质检特函〔2010〕86号函<关于《固定式压力容器安全技术监察规程》的实施意见>进行计算。 目录 一、技术参数 (2) 二、筒体强度计算 (2) 三、筒体开孔及开孔补强计算 (3) 四、封头强度计算 (6) 资料来源编制 校核 标准化 提出部门审核 标记处数更改文件号签字日期批准文号批准 序号项目 符 号 计算依据计算公式数据单位 一、技术参数符 号 计算依据计算公式数据单位1.最高工作压力P e给定 1.25 Mpa
2. 3.设计压力Pc GB150.1-201 1 P19 Pc=(1.05~1.1)Pe =1.25× 1.1=1.375 1.375 MPa 4.最高工作温度te 任务书给定193 ℃ 5.设计温度t c193+(15~30) 210 ℃ 6.介质饱和水蒸气任务书给定 7.选用材料GB150-2011 P47 Q345R/GB713、20/GB8163、 20/NB47008 8.许用应力[]tσ根据GB150.2-2011 GB713 B-1碳素钢和低合 金钢钢板许用应力，筒体材料Q345R，板厚＜ 16mm，温度193℃所得应力值 184.2MPa 9.许用应力[]tσ根据GB150.2-2011 GB713 B-3碳素钢和低合 金钢钢板许用应力，人孔圈及接管材料 20/GB8163，板厚＜16，温度193℃所得应力值 184.2MPa 10.许用应力[]tσ根据GB150.2-2011 GB/6479 B-6碳素钢和 低合金钢钢管许用应力，接管材料20钢，板厚 15mm，温度193℃所得应力值 184.2 MPa 二、筒体强度计算 1.筒体内直径D n1400 mm 2.筒体壁厚S S=δ+C+Δ=6.17+1.8+2.03=10 Δ为除去负偏差的圆整量 10 mm 3.筒体壁厚附加量 C C1=0.8；C2=1；C=C1+C2=1.8 1.8 mm 4.焊缝系数ϕGB150- 2011 P13 局部无损检测0.85 5.筒体计算厚度δ =6.17 6.17 mm 6.有效厚度δe δe=s-C=10-1.8=8.28.2 mm
压力容器设计计算
压力容器设计计算 设计计算是指针对压力容器进行强度、刚度等方面的计算，以确保其 在使用过程中能够满足安全性能要求。下面就压力容器的设计计算进行详 细说明。 1.压力容器类型 压力容器包括储气罐、储罐、反应器、换热器等。根据容器的结构形 式和受力状态，常见的压力容器可分为球形容器、圆筒形容器、圆锥形容 器等。在设计计算前，首先要明确容器的类型和工作条件，并根据相关的 设计规范进行设计计算。 2.材料选用 压力容器的材料选用应符合使用要求，常见的材料有碳钢、不锈钢、 合金钢等。材料的选择应考虑容器的工作温度、压力、介质性质以及成本 等因素。 3.强度计算 强度计算是压力容器设计计算的重要部分，其目的是确定容器结构的 截面尺寸和厚度，并验证容器在工作过程中的受力情况是否满足强度要求。常用的强度计算方法有解析法和有限元法。 解析法是根据容器的受力情况和强度假设，采用应力分析和变形分析 的方法进行计算，常用的强度假设有平面假设、轴对称假设和薄壁假设等。 有限元法是一种基于数值计算方法的强度分析方法，通过将容器离散 为有限数量的小单元，建立数学模型，进行应力-应变计算。有限元法准 确性高，适用于复杂的结构计算，但计算量较大。
4.刚度计算 刚度计算是指计算容器在受力情况下的变形程度，以评估容器结构的 刚度是否满足要求。常用的刚度计算方法有理论计算和试验验证。 理论计算是通过分析容器的受力状态和变形特点，采用力学理论进行 计算。常见的理论计算方法有弹性力学理论、有限元法等。理论计算具有 快速、准确的优点，但需要准确的边界条件和材料性质参数。 试验验证是通过实验测试容器的变形情况，以验证计算结果的准确性。试验验证通常采用模拟工作条件的方法，比如施加压力进行爆破试验、进 行水压试验等。 5.安全系数计算 安全系数是指容器设计强度与实际强度之比，常用于评估容器在工作 条件下的安全性能。安全系数的计算应根据不同的设计规范进行，通常根 据容器的材料、结构形式和工作条件等因素确定。 6.等热计算 等热计算是指计算容器在工作过程中的热力变化和传热性能。等热计 算通常包括容器的温度分布计算、传热方式选择、换热面积计算、材料热 导率计算等。等热计算的目的是确定容器的换热性能是否满足工艺要求。 以上是关于压力容器设计计算的一些基本内容。设计计算应遵循相关 设计规范和安全标准，确保压力容器在使用过程中能够满足安全性能要求。
任务四 压力容器的强度计算及校核
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＞1.2为厚壁容器，K≤1.2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，mm δd——圆筒设计厚度，mm pc——计算压力，MPa。pc=p+p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，mm [σ]T——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≤1.0 C2——腐蚀裕量，mm
2.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[σ]Tφ。 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[σ]Tφ。 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1-4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GB150—2011。
压力容器强度计算
压力容器强度计算 压力强度计算 在压力的设计过程中，首先需要确定设计参数。我国现行的压力标准为GB150-98“钢制压力”国家标准。该标准采用弹性失效准则和稳定失效准则，应用解析法进行应力计算，比较简便。与之相似的是，JB4732-1995《钢制压力—分析设计标准》允许采用高的设计强度，从而在相同设计条件下，减少厚度和重量，但计算比较复杂，采用塑性失效准则、失稳失效准则和疲劳失效准则，与美国的ASME标准思路相似。 在确定设计参数时，需要考虑直径。对于用钢板卷制的筒体，以内径作为其公称直径。而如果筒体是使用无缝钢管直接截取的，则规定使用钢管的外径作为筒体的公称直径。表格1和表格2分别列出了压力的公称直径。 设计压力是指设定的顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。在设计压力的确定中，需要考虑相关的基本概念。工作压力Pw在正常的工
作情况下，顶部可能达到的最高压力。对于塔类直立，直立进行水压试验的压力和卧置时不同。工作压力是根据工艺条件决定的，顶部的压力和底部可能不同，许多塔器顶部的压力并不是其实际最高工作压力。标准中的最大工作压力、最高工作压力和工作压力概念相同。计算压力Pc是GB150-1998新增加的内容，是指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。当静压力值小于5％的设计压力时，可略去静压力。在设计压力的确定中，需要注意与GB150-1989对设计压力规定的区别。 第二节内压筒体与封头厚度的设计 1.内压圆筒的厚度设计 根据GB150-1998的定义，内压圆筒壁内的基本应力是薄膜应力，由第三强度理论可知薄膜应力的强度条件为：σr3 σ]t，σ r3 t PD/2δ。其中，[σ]是制造筒体钢板在设计温度下的许用应力。考虑到焊接接头的影响，公式（1）中的许用应力应使
压力容器设计与强度分析研究
压力容器设计与强度分析研究 随着现代工业的不断发展，压力容器作为一种重要的设备，在许多工业领域发挥着重要的作用。压力容器是指用于封装气体或液体的设备，其内部压力高于大气压力。压力容器主要应用于石油化工、能源、化工、航空航天等领域。 首先，压力容器的设计至关重要。在整个设计过程中，需要考虑许多因素，例如容器的尺寸、形状、承载能力等。设计师需要根据使用环境和工作条件来选择合适的材料和结构。此外，还需要遵循一系列国际标准和规范，确保容器的设计在实际运行中具有良好的可靠性和安全性。 在压力容器的设计中，其中一个重要的方面是强度分析。强度分析是指对容器的主要应力和变形进行计算和评估。通过强度分析可以确保容器在承受内外部压力的同时保持结构的稳定和完整性。 在进行强度分析时，需要考虑多种因素。首先是容器的载荷计算，即确定所需承载力的大小。载荷计算需要考虑到容器内外的压力、温度、材料特性以及各种工况下的加载情况，以确保设计的安全性和可靠性。其次是材料的强度特性，包括材料的屈服强度、抗拉强度和断裂韧性等。通过对材料的强度特性进行分析和测试，可以更好地选择适合的材料，对容器进行设计和优化。最后还需要考虑到容器的边界条件和约束条件，以及在容器使用过程中可能产生的各种外力和环境因素。 在进行强度分析时，可以利用各种计算方法和工程软件。常用的方法包括有限元分析、应力强度法和层板理论等。有限元分析是一种广泛应用的计算方法，它可以将复杂的结构分割成许多小的有限元进行分析，通过求解各个有限元的应力和变形，最终得出整个结构的应力分布和变形情况。应力强度法是一种基于结构应力的分析方法，通过计算结构的应力强度因子，来评估结构的抗裂性能。层板理论是一种应用于薄壁结构的计算方法，通过分析结构的层板应力和变形，来评估结构的强度和稳定性。
压力容器常见结构的设计计算方法
第三章 压力容器常见结构的设计计算方法 常见结构的设计计算方法 4.1 圆筒 4.2 球壳 4.3 封头 4.4 开孔与开孔补强 4.5 法兰 4.6 检验中的强度校核 4.1.1 内压圆筒 1）GB150中关于内压壳体的强度计算考虑的失效模式是结 构在一次加载下的塑性破坏，即弹 性失效设计准则。 2）壁厚设计釆用材料力学解（中径公式）计算应力，利用第一强度理论作为控制。 轴向应力： 环向应力：（取单位轴向长度的半个圆环） 校核： σ1＝σθ，σ2＝σz ，σ1＝0 σθ≤[σ]t ·φ
对应的极限压力： 2）弹性力学解（拉美公式） 讨论：1）主应力方向？应力分布规律？ 径向、环向应力非线形分布（内壁应力绝对值最大），轴向应力均布； 2）K 对应力分布的影响？ 越大分布越不均匀，说明材料的利用不充分； 例如， k ＝1.1时，R ＝1.1内外壁应力相差10%； K ＝1.3时，R ＝1.35内外壁应力相差35%； 4 常见结构的设计计算方法 96 2）弹性力学解（拉美公式） 主应力：σ1＝σθ，σ2＝σz ，σ3＝σr 屈服条件： σⅠ＝σ1＝σθ＝ σⅡ＝σ1－μ（σ2＋σ3）＝ σⅢ＝σ1－σ3＝ σⅣ＝
3）GB150规定圆筒计算公式（中径公式）的使用范围为：p/[σ]·φ≤0.4（即≤1.5） 4.1.2 外压圆筒 1）GB150中关于外压壳体的计算所考虑的失效模式：弹性失效准则和失稳失效准则（结构在横向外压作用下的横向端面失去原来的圆形，或轴向载荷下的轴向截面规则变化） 2）失稳临界压力的计算 长圆筒的失稳临界压力（按Bresse公式）： 长圆筒的失稳临界压力（按简化的Misse公式）： 失稳临界压力可按以下通用公式表示： 圆筒失稳时的环向应力和应变： 定义——外压应变系数 于是取稳定系数m＝3，有 ·应变系数A的物理意义
汽机叶片静强度计算
汽机叶片静强度计算 汽机叶片是汽轮机的重要部件之一，其强度计算和分析对于汽轮机的设计和维护都非常关键。本文将围绕汽机叶片的静强度进行详细介绍和计算。 汽机叶片的构造和作用 汽机叶片是一种类似于扇叶形状的部件，通常由高强度的金属材料制成。汽机叶片通常被安装在汽轮机转子上，其作用是将高速旋转的汽轮机转子的动能转换为静压能。 汽机叶片通常分为静叶和动叶两种，其中静叶主要用于导向汽流，而动叶则用于与汽流进行能量交换。叶片的形状和大小都对汽轮机的性能和稳定性产生了重大影响。 汽机叶片静强度计算 汽机叶片的静强度计算是汽轮机设计和运行维护的重要环节之一。静强度是指叶片在静止状态下所能承受的最大力量和压力。在汽机叶片静强度计算中，通常需要考虑以下因素： 叶片几何特征 叶片的几何特征包括叶片长度、厚度、宽度和角度等，这些参数对于叶片的强度和性能都有较大影响。在静强度计算中，需要对叶片的这些几何特征进行精准测量和计算。
叶片材料特性 汽机叶片通常由高强度金属材料制成，如铁素体、奥氏体不锈钢等。不同的材料具有不同的强度特性和应变特性，需要在静强度计算中进 行精确考虑。 叶片受力情况 汽机叶片在静止状态下通常会受到多个方向的力和压力，如轴向力、切向力、径向力和叶片自重等。在静强度计算中，需要对这些力和压 力进行精确的测量和计算。 叶片边缘约束条件 汽机叶片在静止状态下，通常会受到边缘约束条件的限制，如侧向 约束和端面约束等。这些约束条件也会对叶片的强度和性能造成影响，在静强度计算中需要进行精确考虑。 叶片屈曲和破坏 在汽机叶片静强度计算中，需要进行叶片的屈曲和破坏分析。叶片 的屈曲指的是在极限力量作用下，叶片可能会产生弯曲或扭曲变形。 而叶片的破坏则是指在受到一定程度的力量作用下，叶片可能会出现 破坏裂纹或失效现象。 汽机叶片静强度计算实例 为了更加直观地展示汽机叶片的静强度计算过程，本文结合一个实 例进行详细说明。
压力容器常见结构的设计计算方法
压力容器常见结构的设计计算方法 压力容器是一种常用的装置，用于存储和运输高压流体或气体。压力 容器的设计计算是确保容器在设计压力范围内安全运行的关键步骤。常见 压力容器的设计计算方法主要包括材料选择、壁厚计算、接缝焊缝设计和 支撑设计等。 首先，在压力容器的设计计算中，材料选择是非常重要的一步。根据 工作环境和储存介质的性质，应当选择适合的材料，如碳钢、不锈钢、镍 合金等。材料的选择应考虑到其机械性能（强度、韧性）、抗腐蚀性能和 焊接性能等。 其次，壁厚计算是压力容器设计计算中的关键步骤。根据设计压力、 储存介质的性质、容器尺寸和形状等因素，可以采用ASMEVIII-1或其他 相关设计规范进行壁厚计算。壁厚计算要确保容器在设计压力下不会发生 永久性塑性变形或失稳。 接着，接缝焊缝设计是压力容器设计计算中的另一个关键步骤。焊缝 是容器的弱点，其设计要考虑焊接工艺、焊缝质量要求和应力分布等。根 据相关规范，例如ASMEIX，应对焊缝进行强度计算和疲劳分析，以确保 焊缝的可靠性和耐久性。 最后，支撑设计是压力容器设计计算中的重要环节。支撑结构的设计 要考虑到容器的重量、形状和运行条件等因素。一般常见的支撑结构包括 支座、支撑脚和支撑环等。在设计计算中，应根据容器的重量和载荷进行 支撑结构的强度计算和稳定性分析。 需要注意的是，良好的压力容器设计计算不仅要遵循相关规范和标准，还应考虑实际运行条件和安全要求。因此，在进行设计计算之前，应对工
作环境、储存介质的特性、容器的运行周期和压力变化等进行充分的分析 和评估。 总之，压力容器的设计计算涉及多个方面，包括材料选择、壁厚计算、接缝焊缝设计和支撑设计等。在进行设计计算时，需要遵循相关规范和标准，并结合实际情况和安全要求进行综合考虑，以确保设计的压力容器安 全可靠地运行。
压力容器承受荷载计算公式
压力容器承受荷载计算公式 压力容器是一种用于储存和输送气体、液体或蒸汽的设备，它承受着内部介质 的压力，因此在设计和制造过程中需要考虑到承受荷载的计算。在工程领域中，压力容器的设计和制造是一个非常重要的环节，因为一旦设计不当或制造不合格，可能会导致严重的事故发生。因此，压力容器承受荷载的计算公式是非常关键的一部分。 在压力容器的设计中，承受荷载的计算公式是通过一系列的工程原理和公式推 导出来的，它包括了内部压力、外部荷载、材料强度等因素。在压力容器的设计中，需要考虑到以下几个方面： 1. 内部压力，压力容器在使用过程中承受着来自介质的内部压力，这是设计中 需要优先考虑的因素。内部压力会导致容器壁面产生应力，因此需要通过公式计算出承受内部压力的能力。 2. 外部荷载，除了内部压力外，压力容器还需要考虑外部荷载的影响，比如风载、地震荷载等。这些外部荷载会对容器产生额外的应力，因此需要通过公式计算出承受外部荷载的能力。 3. 材料强度，压力容器的材料强度是设计中需要考虑的另一个重要因素。不同 的材料有不同的强度特性，因此需要根据材料的强度特性来计算出容器的承受能力。 在实际的工程设计中，压力容器承受荷载的计算公式可以通过以下几个步骤来 完成： 1. 计算内部压力：根据介质的性质和工作条件，计算出压力容器内部的压力大小。一般来说，内部压力可以通过以下公式计算得出： P = (F × A) / V。
其中，P表示内部压力，F表示介质的力，A表示容器的横截面积，V表示容 器的体积。 2. 计算外部荷载，根据工程设计要求和实际工作条件，计算出压力容器所承受 的外部荷载。外部荷载的计算需要考虑到风载、地震荷载等因素，一般可以通过相关的工程设计规范和公式来计算得出。 3. 计算材料强度，根据压力容器所选用的材料，计算出材料的强度特性。不同 的材料有不同的强度特性，因此需要根据材料的强度特性来计算出容器的承受能力。 4. 综合计算：将内部压力、外部荷载和材料强度等因素综合考虑，通过相关的 公式和原理计算出压力容器的承受能力。一般来说，压力容器的承受能力可以通过以下公式计算得出： S = (P × D) / (2 × t)。 其中，S表示容器的承受能力，P表示内部压力，D表示容器的直径，t表示容 器壁厚度。 通过以上步骤和公式的计算，可以得出压力容器的承受能力，从而保证压力容 器在使用过程中能够安全可靠地承受内部压力和外部荷载。在实际的工程设计中，需要根据具体的工程要求和实际情况来选择合适的材料和厚度，以确保压力容器的安全使用。 总之，压力容器承受荷载的计算公式是压力容器设计中的关键环节，它通过一 系列的工程原理和公式推导出来，包括了内部压力、外部荷载、材料强度等因素。通过以上步骤和公式的计算，可以得出压力容器的承受能力，从而保证压力容器在使用过程中能够安全可靠地承受内部压力和外部荷载。在实际的工程设计中，需要根据具体的工程要求和实际情况来选择合适的材料和厚度，以确保压力容器的安全使用。
钢制压力容器计算
钢制压力容器计算 钢制压力容器是一种用于储存和运输气体、液体等介质的设备。它具 有耐压、安全可靠的特点，广泛应用于石油、化工、冶金和能源等领域。 在设计钢制压力容器时，需要进行一系列的计算和分析，以确保其结构的 合理性和可靠性。 首先，钢制压力容器的设计需要确定其所承受的最大工作压力。根据 介质的性质和使用要求，可以确定容器的工作压力范围。在计算最大工作 压力时，还需考虑容器在正常工作过程中所受到的各种荷载，包括内部液 体或气体压力、温度变化引起的热应力、容器自重和外部环境因素负荷等。 接下来，需要进行材料选择和厚度计算。钢制压力容器的材料选择是 十分重要的，常见的材料包括碳钢、不锈钢和合金钢等。根据介质的性质，选择合适的材料以确保容器的耐蚀性和机械性能。在确定材料后，需要计 算容器的最小壁厚，确保容器在最大工作压力下的强度和刚度满足要求。 在完成材料选择和厚度计算后，需要进行各个部件的强度计算。钢制 压力容器由顶盖、筒体和底盖等组成，每个部件都需要经过强度计算。一 般来说，容器的顶盖和底盖都是球形或椭圆形的，强度计算可以采用球壳 或椭球壳的理论进行。筒体的强度计算可以采用圆筒壳体的强度理论。通 过这些计算，可以获取各个部件的最小厚度和刚度。 此外，还需要进行焊缝的计算和检验。钢制压力容器通常采用焊接方 式来连接各个部件，在计算焊缝的强度时需要考虑焊缝的几何形状和焊接 过程中产生的热变形等因素。焊缝的计算通常采用焊接接头的强度计算公式。在焊缝的检验中，需要进行非破坏性检验和破坏性试验，以确保焊接 质量符合标准要求。
最后，对设计所得的钢制压力容器进行整体的强度和稳定性计算。这包括容器的最大应力计算、破坏形态分析、稳定性和可靠性计算等。通过整体计算和分析，确认钢制压力容器的强度和稳定性满足设计要求。 综上所述，钢制压力容器的设计计算涉及到材料选择、厚度计算、部件强度计算、焊缝计算和整体强度稳定性计算等多个方面。只有通过科学合理的计算和分析，才能确保钢制压力容器的安全可靠运行。
压力容器强度校核公式
压力容器强度校核 筒体壁厚校核公式 软件模板 c P i D []t σ φ '2C δ筒校核计算公式：' 22[]c i t c P D C P δσφ=+-筒校核 备注： c P ：校核压力 i D ：容器最大内径 []t σ：设计温度下的许用应力 φ ：焊缝系数 若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，φ=1.00 局部无损检测， φ=0.85 若为单面焊对接接头 100%无损检测，φ=0.9 局部无损检测， φ=0.8 '2C ：下一周期均匀腐蚀量 δ筒校核：筒体校核壁厚 最后判定公式：若δ筒校核≤δ筒实测，继续使用，否则停用。 封头壁厚校核公式 1.椭圆形封头软件模板 c P i D []t σ φ '2C δ封校核计算公式：' 2 2[]0.5c i t c P D C P δσφ= +-封校核
备注： c P ：校核压力 i D ：容器最大内径 []t σ：设计温度下的许用应力 φ ：焊缝系数： 若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，φ=1.00 局部无损检测， φ=0.85 若为单面焊对接接头 100%无损检测，φ=0.9 局部无损检测， φ=0.8 ' 2C ：下一周期均匀腐蚀量 δ筒校核：筒体校核壁厚 最后判定公式：若δ筒校核≤δ筒实测，继续使用，否则停用 2.球形封头软件模板 c P i D []t σ φ '2C δ封校核计算公式：' 2 4[]c i t c P D C P δσφ=+-封校核 备注： c P ：校核压力 i D ：容器最大内径 []t σ：设计温度下的许用应力 φ ：焊缝系数： 若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，φ=1.00 局部无损检测， φ=0.85 若为单面焊对接接头 100%无损检测，φ=0.9