压力容器设计计算参数
圆柱形设 备
设备筒体 筒体直径
Di mm
筒体高度
H mm
展开侧面积 An m2
截面积
A
m2
容积
V
m3
4000 11000 138.6448 12.5664 138mm
筒体壁厚 δ mm
筒体高度 H mm
材料密度 γ kg/m3
重量
W kg
1188 12
5600 7850 1988.7035
长度 高度 壁厚 材料密度 重量
D mm δ mm L mm γ kg/m3 W kg
159 3.5 5378 7930 72.92
D mm Di mm δ mm γ kg/m3 W kg
150 160
12 7850 2.2608
材料名称 金属-不锈 钢 金属-碳钢
ABS 聚氯乙烯 （聚P氯V乙C烯） （聚P四V氟C乙）烯 （聚P乙T烯FE） （聚P乙E烯） （增P强E聚）丙烯 （PP）
m2 m3 m3 ρ kg/m3 η W kg δ mm m3
γ kg/m3 kg kg
174.3376 155.9905 147.1103
0 12 2.0810 不锈钢 7930 16502.2 16502.2
椭圆封头
封头内径 Di mm
高度
hi mm
直边高度 h mm
封头厚度 δ mm
容积
V m3
材料密度 γ kg/m3
重量
W kg
2600 1464
50 25 390 45 0.7853982 3.3275879 3.5574942
0
圆钢
圆钢外径 圆钢长度 截面积 材料密度 重量
D mm
60
L mm
1000
A m2 0.0028274
γ kg/m3
7850
W kg
22.20
接管 平板
接管外径 接管壁厚 接管长度 材料密度 重量
外表容积 Vw m3
材料密度 γ kg/m3
封头重量 W kg
2200 550 40 5
1.545873 1.5727449
7930 213.09397
折边锥形封头 封头内径 Di mm
高度
H mm
直边高度 h mm
封头厚度 δ mm
折边半径 r mm
半顶角 θ °
半顶角 θ 弧度
容积
V m3
外容积 Vw m3
圆形平盖 外径 内径 平盖壁厚 材料密度 重量
D mm Di mm δ mm γ kg/m3 W kg
1896 1636
20 7850 113.24
复层厚度
δ1 mm
复层许用应力 [σ]t1 MPa
基层厚度
δ2 mm
基层许用应力 [σ]t2 MPa
复合板许用应力 [σ]t MPa
#DIV/0!
比重 （kg/m3）
椭圆封头 底圆半径
R mm
2000
高度
hi mm
1000
直边高度
h mm
40
内面积 容积 外表容积
An m2
V
m3
Vw m3
17.8464 8.8802 9.0889
封头重量
kg 1654.3841
数量
2
下封头数量
1
合计
表面积 全容积 容积（筒体 +下封头） 介质密度 装料系数 介质重量 设备壁厚 材料体积 设备材质 材料密度 设备材料重 量 设备总重量
7930
7850 1050～ 11106800～ 11335500～ 21160000～ 94203～09050 910～920 900～910
最新压力容器的强度计算
压力容器的强度计算第11章压力容器的强度计算本章重点要讲解内容：（1）理解内压容器设计时主要设计参数（容器内径、设计压力、设计温度、许用应力、焊缝系数等）的意义及其确定原则；（2）掌握五种厚度（计算壁厚、设计壁厚、名义壁厚、有效壁厚、最小壁厚）的概念、相互关系以及计算方法；能熟练地确定腐蚀裕度和钢板负偏差；（3）掌握内压圆筒的厚度设计；（4）掌握椭圆封头、锥形封头、半球形封头以及平板封头厚度的计算。
（5）熟悉内压容器强度校核的思路和过程。
第一节设计参数的确定1、我国压力容器标准与适用范围我国现执行GB150－98 “钢制压力容器”国家标准。
该标准为规则设计，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。
JB4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》，其允许采用高的设计强度，相同设计条件下，厚度可以相应地减少，重量减轻。
其采用塑性失效准则、失稳失效准则和疲劳失效准则，计算比较复杂，和美国的ASME标准思路相似。
2、容器直径（diameter of vessel）考虑压制封头胎具的规格及标准件配套选用的需要，容器筒体和封头的直径都有规定。
对于用钢板卷制的筒体，以内径作为其公称直径。
表1 压力容器的公称直径（mm）如果筒体是使用无缝钢管直接截取的，规定使用钢管的外径作为筒体的公称直径。
表2 无缝钢管制作筒体时容器的公称直径（mm）3、设计压力（design pressure）（1）相关的基本概念（除了特殊注明的，压力均指表压力）工作压力P W：在正常的工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。
①由于最大工作压力是容器顶部的压力，所以对于塔类直立容器，直立进行水压试验的压力和卧置时不同；②工作压力是根据工艺条件决定的，容器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（the maximum allowableworking pressure）。
③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。
关于化工压力容器的补强设计及计算
关于化工压力容器的补强设计及计算发表时间：2020-04-07T15:17:02.053Z 来源：《基层建设》2019年第32期作者：赵华融[导读] 摘要：在压力容器设计过程中，满足强度的开孔补强设计及计算对压力容器的安全、平稳运行至关重要。
广州市浩鑫洁净工程技术有限公司摘要：在压力容器设计过程中，满足强度的开孔补强设计及计算对压力容器的安全、平稳运行至关重要。
基于此，笔者展开以下探讨以供参考。
关键词：化工压力容器；开孔补强1.化工压力容器开孔补强设计在化工压力容器开孔补强设计过程中，最主要的是截面的选取，通过对补强面积的确定和计算，求得开孔所需补强面积，再选择适当的补强方式。
补强圈在化工压力容器补强设计中得到较多应用，而厚壁接管补强在其设计制造中显现出的优势使其得到广泛的应用。
2.开孔补强设计在压力容器设计中的运用（1）补强圈补强设计在设备中，适当的补强面积可以使开孔设备拥有更加强大的承载力，适当降低开口边沿的应力峰值。
采用补强圈结构进行补强时，必须符合下面的几项规定：1）低合金钢的标准抗拉强度下限值＜540MPa； 2）补强圈厚度小于或等于1.5倍壳体壁厚； 3）壳体名义厚度≤38mm。
此外，对于盛装毒性为极度危害与高度危害介质的压力容器，也不宜采用。
由于补强圈与壳体采用搭接连接方式，搭接结构处角焊缝会引起较大的局部应力。
补强圈与壳体金属间的热膨胀差会使补强局部区域产生热应力，因此，补强圈补强结构不能用于承受疲劳载荷的压力容器。
（2）厚壁接管补强设计针对容器壁的小孔径开孔补强设计，厚壁接管补强法是较为常用的方法，选用厚壁接管补强时，应保证接管内径满足工艺要求。
厚壁接管补强结构简单，焊缝少，焊接质量容易检验，补强效果较好，厚壁接管补强结构的加厚部分处于最大应力区域内，从而可以有效降低开孔边的应力集中系数。
厚壁接管补强可选择无缝钢管，也可选用锻件加工制造。
厚壁管补强与壳体的连接方式有内齐平式、内插入式和外安放式三种类型，见图1，按等面积法原则，内插入式能适当减小补强厚壁管壁厚。
压力容器壳体规格、容积、重量等常用基本参数
压力容器壳体规格、容积、重量等常用基本参数一：圆柱形筒体标准公称直径
规定用筒体内径为公称直径（DN）的尺寸系列表：
注：带括号的公称直径应尽量不采用
用无缝管制作筒体（外径）为公称直径（φ）的尺寸系列表
一：圆柱形筒体（公称直径为内径）的容积、内表面积和重量的基本参数
续一：圆柱形筒体（公称直径为内径）的容积、内表面积和重量的基本参数
续一：无缝管制筒体（公称直径为外径）的容积、内表面积和重量的基本参数
注：表中数据计算公式：V=π/4DN×1m Fi=πDN×1m（式中无缝管制为外径φ应减去壁厚按内径计算）。
G=π（DN＋δ）×1m×不同钢板厚度Kg/m²（钢板卷制公称直径为内径DN）
G=π（φ－δ）×1m×不同规格无缝管Kg/m （无缝管制公称直径为外径φ）。
压力容器ansys有限元分析设计实例
ANSYS应力分析报告Stress Analysis Report学生姓名学号任课教师导师目录一. 设计分析依据.............................................. 错误!未定义书签。
设计参数.................................................错误!未定义书签。
计算及评定条件...........................................错误!未定义书签。
二. 结构壁厚计算.............................................. 错误!未定义书签。
三. 结构有限元分析............................................ 错误!未定义书签。
有限元模型...............................................错误!未定义书签。
单元选择.................................................错误!未定义书签。
边界条件.................................................错误!未定义书签。
四. 应力分析及评定............................................ 错误!未定义书签。
应力分析.................................................错误!未定义书签。
应力强度校核.............................................错误!未定义书签。
疲劳分析校核..............................................错误!未定义书签。
五. 分析结论.................................................. 错误!未定义书签。
GB 150压力容器讲解
GB150-1998《钢制压力容器》讲解一、概述1、标准适用的压力范围GB150－1998《钢制压力容器》设计压力P：0.1～35 MPa ；真空度：≥0.02 MPaJB4732－95《钢制压力容器-分析设计标准》设计压力P：0.1～100 MPa真空度：≥0.02 MPaJB／T4735－1997《钢制焊接常压容器》设计压力P：圆筒形容器：-0.02 MPa≤P≤0.1 MPa立式圆筒形储罐、圆筒形料仓 -500Pa≤P≤0.2000 Pa矩形容器：连通大气JB4710－2000《钢制塔式容器》设计压力P：0.1～35MPa(对工作压力<0.1MPa内压塔器,P取 0.1MPa)高度范围 h>10m 且h/D(直径)>52.设计时应考虑的载荷1) 内压、外压或最大压差；2) 液体静压力(≥5%P)；需要时，还应考虑以下载荷3) 容器的自重（内件和填料），以及正常工作条件下或压力试验状态下内装物料的重力载荷；4) 附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷；5) 风载荷、地震力、雪载荷；6) 支座、座底圈、支耳及其他形式支撑件的反作用力；7) 连接管道和其他部件的作用力；8) 温度梯度或热膨胀量不同引起的作用力；9) 包括压力急剧波动的冲击载荷；10) 冲击反力,如流体冲击引起的反力等；11) 运输或吊装时的作用力。
3、设计单位的职责1) 设计单位应对设计文件的正确性和完整性负责。
2) 压力容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样。
3) 压力容器的设计总图应盖有压力容器设计资格印章。
4．容器范围GB150管辖的容器范围是指壳体及其连为整体的受压零部件1) 容器与外部管道连接2) 接管、人孔、手孔等的承压封头、平盖及其紧固件3) 非受压元件与受压元件的焊接接头。
接头以外的元件，如加强圈、支座、裙座等4) 连接在容器上的仪表等附件。
直接连接在容器上的超压泄放装置。
压力容器计算书
软件批准号：DATA SHEET OF PROCESSEQUIPMENT DESIGN设备名称：分气缸EQUIPMENT图号：DWG NO。
设计单位：青岛畅隆电力设备有限公司DESIGNER钢制卧式容器计算单位青岛畅隆电力设备有限公司计算条件简图设计压力p 1 MPa设计温度t300 ℃筒体材料名称Q235-B封头材料名称Q235-B封头型式椭圆形筒体内直径D i800 mm筒体长度L5656 mm筒体名义厚度δn10mm 支座垫板名义厚度δrn6mm 筒体厚度附加量C 2.8mm 腐蚀裕量C1 2 mm 筒体焊接接头系数Φ0.85封头名义厚度δhn8.8mm 封头厚度附加量C h 2.8mm 鞍座材料名称Q235-B鞍座宽度b150mm 鞍座包角θ120°支座形心至封头切线距离A625mm 鞍座高度H 250mm 地震烈度低于七度内压圆筒校核计算单位 青岛畅隆电力设备有限公司计算条件筒体简图计算压力 P c 1.00MPa 设计温度 t 300.00︒ C 内径 D i 800.00mm 材料Q235-B ( 板材 )试验温度许用应力 [σ]116.00MPa 设计温度许用应力 [σ]t81.00MPa 试验温度下屈服点 σs 235.00MPa 钢板负偏差 C 1 0.80mm 腐蚀裕量 C 2 2.00mm 焊接接头系数 φ0.85厚度及重量计算 计算厚度 δ = P D P c it c 2[]σφ- = 5.85mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= 7.20 mm 名义厚度 δn = 10.00mm 重量1129.80Kg压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验试验压力值 P T = 1.25P [][]σσt = 1.7901 (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过 的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs = 211.50MPa试验压力下 圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = 118.05 MPa校核条件 σT ≤ [σ]T校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力 [P w ]=2δσφδe t i e []()D += 1.22825MPa 设计温度下计算应力 σt= P D c i e e()+δδ2= 56.06 MPa [σ]tφ 68.85 MPa校核条件 [σ]t φ ≥σt 结论 合格左封头计算计算单位青岛畅隆电力设备有限公司计算条件椭圆封头简图计算压力P c 1.00 MPa设计温度 t 300.00 ︒ C内径D i 800.00 mm曲面高度h i 200.00 mm材料 Q235-B (板材)设计温度许用应力[σ]t 81.00 MPa试验温度许用应力[σ] 116.00 MPa钢板负偏差C1 0.80 mm腐蚀裕量C2 2.00 mm焊接接头系数φ 1.00厚度及重量计算形状系数 K = 16222+⎛⎝⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥Dhii= 1.0000计算厚度δ =KP DPc itc205[].σφ- = 4.95mm有效厚度δe =δn - C1- C2= 6.00mm最小厚度δmin = 3.00mm名义厚度δn =8.80mm结论满足最小厚度要求重量51.97 Kg压力计算最大允许工作压力[P w]=205[].σφδδtei eKD+= 1.21046MPa结论合格右封头计算计算单位青岛畅隆电力设备有限公司计算条件椭圆封头简图计算压力P c 1.00 MPa设计温度 t 300.00 ︒ C内径D i 800.00 mm曲面高度h i 200.00 mm材料 Q235-B (板材)设计温度许用应力[σ]t 81.00 MPa试验温度许用应力[σ] 116.00 MPa钢板负偏差C1 0.80 mm腐蚀裕量C2 2.00 mm焊接接头系数φ 1.00厚度及重量计算形状系数 K = 16222+⎛⎝⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥Dhii= 1.0000计算厚度δ =KP DPc itc205[].σφ- = 4.95mm有效厚度δe =δn - C1- C2= 6.00mm最小厚度δmin = 3.00mm名义厚度δn =8.80mm结论满足最小厚度要求重量51.97 Kg压力计算最大允许工作压力[P w]=205[].σφδδtei eKD+= 1.21046MPa结论合格卧式容器（双鞍座）计算单位青岛畅隆电力设备有限公司计算条件简图计算压力p C 1 MPa设计温度t300 ℃圆筒材料Q235-B鞍座材料Q235-B圆筒材料常温许用应力 [σ] 116 MPa圆筒材料设计温度下许用应力[σ]t 81 MPa圆筒材料常温屈服点σσ235MPa鞍座材料许用应力 [σ]sa147MPa 工作时物料密度Oγ1000kg/m3液压试验介质密度γT1000kg/m3圆筒内直径D i800 mm 圆筒名义厚度δn10mm 圆筒厚度附加量C 2.8mm 圆筒焊接接头系数φ0.85封头名义厚度hnδ8.8mm 封头厚度附加量 C h 2.8mm 两封头切线间距离L5706 mm 鞍座垫板名义厚度δrn6mm 鞍座垫板有效厚度δre6mm 鞍座轴向宽度 b150mm 鞍座包角θ120°鞍座底板中心至封头切线距离A625mm 封头曲面高度h i200mm 试验压力p T 1.79012MPa 鞍座高度H250mm 腹板与筋板组合截面积A sa9500mm2腹板与筋板组合截面断面系数Z r96864.8mm3地震烈度<7圆筒平均半径R a405 mm物料充装系数oφ1一个鞍座上地脚螺栓个数2地脚螺栓公称直径16mm 地脚螺栓根径13.835mm 鞍座轴线两侧的螺栓间距530 mm 地脚螺栓材料Q345。
压力容器壳体规格、容积、重量等常用基本参数
压力容器壳体规格、容积、重量等常用基本参数
:圆柱形筒体标准公称直径
规定用筒体内径为公称直径（DN的尺寸系列表:
注：带括号的公称直径应尽量不采用
用无缝管制作筒体（外径）为公称直径（0）的尺寸系列表
:圆柱形筒体（公称直径为内径）的容积、内表面积和重量的基本参数
续一：圆柱形筒体（公称直径为内径）的容积、内表面积和重量的基本参数
续一：无缝管制筒体（公称直径为外径）的容积、内表面积和重量的基本参数
注：表中数据计算公式：V=n/4DN< 1m Fi= n DNK 1m （式中无缝管制为外径©应减去壁厚按内径计算）G=n（DN+S）x imx不同钢板厚度Kg/m2 （钢板卷制公称直径为内径DN）
G=n（© —3）x 1mx不同规格无缝管Kg/m （无缝管制公称直径为外径©）。
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 962）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－系数A是受外压筒体刚失稳时的环向应变，该系数仅与筒体的几何参数L、D。
、δe 有关，与材料性能无关·应力系数B的物理意义：与系数A之间反映了材料的应力和应变关系（应力），可将材料的δ－ε曲线沿σ轴乘以2/3而得到B－A曲线。
压力容器的设计—内压薄壁容器圆筒的强度设计
2.若容器安放有安全阀，设计压力？
19
（5）外压容器——取 p≥正常操作下可能产生的 最大压差。
注意：“正常操作”——含空料，真空检漏， 稳定生产，中间停车等情况。 （6）真空容器— ※不设安全阀时，取0.1MPa ； ※设有安全阀时 取Min（1.25×△p ,0.1MPa) 。
16
设计压力p：设定的容器顶部的最高压力---设计载荷。
取值方法：
（1）容器上装有安全阀
取不低于安全阀开启压力 ： p ≤（1.05～1.1）pw
系数取决于弹簧起跳压力 。
17
防爆膜装置示意图
（2）容器内有爆炸性介质，安装有防爆膜时：
取 设计压力为爆破片设计爆破压力加制造范围上限。 P44 表3-1。
当 s
4
2、强度安全条件
为了保证结构安全可靠地工作，必须留有一定的安 全裕度，使结构中的最大工作应力与材料的许用应 力之间满足一定的关系，即
当
0
n
=
0 —极限应力（由简单拉伸试验确定）
当 —— 相当应n 力—，安M全Pa，系可数由强度理论确定
0 —— 极限应力，—M许P用a，应可力由简单拉伸试验确定
2、当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm，且 不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不 计。
42
（2）腐蚀裕量C2
容器元件由于腐蚀或机械磨损——厚度减薄。
——在设计壁厚时要考虑容器使用寿命期内的安全性！
具体规定如下：
对有腐蚀或磨损的元件:
C2=KaB
Ka---腐蚀速率（mm/a），由材料手册或实验确定。
要知道！
（1）需要焊后热处理的容器，须热处理后进行 压力试验和
压力容器-壁厚计算公式
Pc Diσφδδcδn Cδe0.97001130.853.294979 4.3949798 1.35 6.65以上是筒体计算壁厚参数：Pc：计算压力MPa，取设计压力Di：圆筒内径mmσ：设计温度下圆筒材料的许用应力φ：焊接接头系数C：厚度附加量C=C1+C2，C1为钢材厚度负偏差，C2为腐蚀裕量δ：圆筒计算厚度；δc：圆筒设计厚度；δn：圆筒名义厚度；δe：圆筒有效厚度；Pc Diσφδδcδn Cδe0.97001130.853.287242 4.3872428 1.9 6.1以上是封头计算壁厚参数：Pc：计算压力MPa，取设计压力Di：封头内径mmσ：设计温度下封头材料的许用应力φ：焊接接头系数C：厚度附加量C=C1+C2，C1为钢材厚度负偏差，C2为腐蚀裕量δ：封头计算厚度；δc：封头设计厚度；δn：封头名义厚度；δe：封头有效厚度；Pc Diσφδδcδn Cδe0.98113010.281359 1.3813594 1.45 2.55以上是接管补强计算Pc：计算压力MPa，取设计压力Di：接管内径mmσ：设计温度下接管材料的许用应力φ：焊接接头系数C：厚度附加量C=C1+C2，C1为钢材厚度负偏差，C2为腐蚀裕量δ：接管计算厚度；δc：接管设计厚度；δn：接管名义厚度；δe：接管有效厚度；d：开孔直径，圆形孔取接管内直径加两倍厚度附加量，椭圆形或长圆形孔取所考虑平面上的尺寸(弦长，A：开孔消弱所需要的补强截面积A1：壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积A2：接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积A3：焊缝金属截面积Pσσt P T1P T2P T3P T41113113 1.25 1.15 1.25 1.15以上是内压容器(外压容器和真空容器)的试验压力，其参数：P：设计压力Mpaσ：容器元件材料在试验温度下的许用应力MPaσt：容器元件材料在设计温度下的许用应力MPaP T1：内压容器的液压试验压力MPaP T2：内压容器的气压试验压力MPaP T3：外压容器和真空容器的液压试验压力MPaP T4：外压容器和真空容器的气压试验压力Mpa压力容器气密性试验压力为压力容器的设计压力钢号在下列温度下的许用应力MpaQ235-B≤150℃200℃250℃11310594 20R钢板≤100℃150℃200℃250℃133132123110 16MnR≤200℃250℃钢板170156 20钢管≤150℃200℃250℃130123110 20G钢管≤100℃150℃200℃250℃137132123110d A A1A2A3A083.9276.4487281.486383.12025-88.1578虑平面上的尺寸(弦长，包括厚度附加量)。