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≥1960×104LPa;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＝PPD－σ][2考虑实际因素，δ＝PPDφ－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）。径向应力σr＝1(222abPa22rb）环向应力σθ＝1(222abPa22rb）轴向应力σz=222abPa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＝PKK1122σ2=σz=PK112σ3=σr=-P第一强度理论推导处如下设计公式σ1＝PKK1122≤[σ]由第三强度理论推导出如下设计公式σ1－σ3＝PKK1122≤[σ]由第四强度理论推导出如下设计公式：PKK132≤[σ]式中，K＝a/b3、受外压P的厚壁圆筒径向应力σr＝－1(222abPb22ra）环向应力σθ＝－1(222abPb22ra）4、一般形状回转壳体的应力计算经向应力σz=sP22环向应力sPtz21式中，P—内压力，MPa；ρ1—所求应力点回转体曲面的第一主曲率半径，㎜；（纬）ρ2—所求应力点回转体曲面的第一主曲率半径，㎜；（经）s—壳体壁厚，㎜。5、封头设计①受内压的标准椭圆形封头，顶点应力最大，σz＝σt=P·a/s(椭圆长轴)，由第一强度条件，再考虑到焊缝削弱及材料腐蚀等影响，则标准椭圆形封头的壁厚计算公式为：CPPDst＋φ－5.0][2式中，s—封头壁厚，㎜；P—设计压力，MPa;D—封头内径，㎜；[σ]t—设计温度下的材料许用应力，MPa；φ—焊缝系数；C—壁厚附加量，㎜。②受内压的平盖设计周边固支，最大径向应力在周边，周边的应力，径向应力σr＝2243tPR环向应力σθ＝2243tPR式中，t—圆板厚度，㎜；R—圆板半径，㎜；μ—材料的波松比。周边铰支，最大应力发生在圆板中心处，中心应力表达式为，σr＝σθ＝228)3(3tPR圆形平盖的设计公式为（根据第一强度理论）：cKPDttφ][式中，t—平盖厚度，㎜；D—计算直径，㎜；K—结构特征系数，查表；c—壁厚附加量，㎜。