【正文】 來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 第三章 水工藝設(shè)備理論基礎(chǔ) 主要內(nèi)容 一、容器應(yīng)力理論 二、機(jī)械傳動(dòng)理論 三、機(jī)械制造工藝 四、熱量傳遞與交換理論 來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 167。 容器應(yīng)力理論 167。 容器概述 一、容器概念 容器 是設(shè)備外部殼體的總稱。 在這些設(shè)備中，有的用來(lái)貯存物料，例如各種貯罐、水槽、泥槽；有的進(jìn)行反應(yīng)過(guò)程，例如各種床式反應(yīng)器、離子交換柱、吸附塔。水工藝中使用的 容器壁厚 t與曲率半徑 R之比一般小于 1/10，稱作 薄壁容器 。即 二、容器的分類 容器根據(jù)其形狀、承壓、材質(zhì)、內(nèi)部構(gòu)造可分成不同的類型 （ 1）按容器形狀分為 ① 方形或矩形容器 —— 由平板焊成 特點(diǎn)：制造簡(jiǎn)單，便于布置和分格，但承壓能力差 適用范圍：故只用于小型常壓設(shè)備。 10/1( )/ m ax ?Rt 來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 167。 容器應(yīng)力理論 ② 球形容器 —— 由數(shù)塊球瓣板拼焊而成 (類似籃球 ) 特點(diǎn)：承壓能力好且相同表面積時(shí)容器容積最大，但制作麻煩且不便于安置內(nèi)部構(gòu)件 適用范圍：一般只用于承壓的貯罐。 ③ 圓筒形容器 —— 由圓柱形筒體和各種形狀的封頭組成 特點(diǎn)：制造較為容易，便于安裝各種內(nèi)部構(gòu)件，且承壓性能較好。 適用范圍：各種儲(chǔ)罐，在水工藝中應(yīng)用最為廣泛 (后面主要以圓筒容器為例講 )。 （ 2）按容器承壓情況分為 ①常壓容器：容器僅承受容器內(nèi)介質(zhì)的靜壓力，一般為開(kāi)口容器。 ②內(nèi)壓容器：容器內(nèi)部介質(zhì)壓力大于外界壓力的容器。 按介質(zhì)工作壓力 Pw 的大小，內(nèi)壓容器可分為低壓（ ~ ）、中壓（ 10~100MPa） 和高壓容器（ 100MPa）。 水工藝設(shè)備中，內(nèi)壓容器應(yīng)用較多，但一般屬于低、中壓容器。內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)時(shí)考慮的是強(qiáng)度問(wèn)題 來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 167。 容器應(yīng)力理論 ③外壓容器：容器內(nèi)介質(zhì)壓力小于外界壓力的容器。 外壓容器設(shè)計(jì)時(shí)主要應(yīng)考慮穩(wěn)定問(wèn)題。（變形） （ 3）按容器組成材料分為 ①金屬容器 ②非金屬容器 （ 4）按容器內(nèi)有無(wú)填料分為 ①無(wú)填料容器 ②填料容器 (本章中僅討論水工藝中使用最多的鋼制內(nèi)壓容器。 ) 三、容器結(jié)構(gòu) (以圓筒形容器為例 ) 容器一般由筒體（又稱筒身）、封頭（又稱端蓋）、法蘭、支座、進(jìn)出管及人孔（或手孔）視鏡等組成（如圖所示）。下面主要講的是有關(guān)中、低壓容器的筒體、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算的基本知識(shí)。 來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 167。 容器應(yīng)力理論 接管人孔 封頭支座 罐體圓筒形容器結(jié)構(gòu) 來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 167。 容器應(yīng)力理論 四、 容器設(shè)計(jì)的基本要求 （ 1） 工藝要求 容器的總體尺寸、接口管的數(shù)目與位置、介質(zhì)的工作壓力 Pw、 填料的種類、規(guī)格、厚度等一般是根據(jù)工藝生產(chǎn)的要求通過(guò)工藝設(shè)計(jì)算及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)決定。 （ 2） 機(jī)械設(shè)計(jì)的要求 ① 強(qiáng)度 強(qiáng)度是容器抵抗外力而不破壞的能力。 ② 剛度 剛度是容器抵抗外力使其不發(fā)生不允許變形的能力。 ③ 穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是容器或容器構(gòu)件在外力作用下維持其原有形狀的能力。以防止在外力作用下容器被壓癟或出現(xiàn)折皺。 ④ 嚴(yán)密性 容器必須具有足夠的嚴(yán)密性，特別是承壓容器和貯存、處理有毒介質(zhì)的容器應(yīng)具有良好嚴(yán)密性。 ⑤ 抗腐蝕性和抗沖刷性 容器的材料及其構(gòu)件和填充的填料要能有效的抵抗介質(zhì)的腐蝕和水流的沖刷，以保持容器具有較長(zhǎng)的使用年限 10/1( )/ m ax ?Rt 來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 167。 容器應(yīng)力理論 ⑥ 經(jīng)濟(jì)方面的要求 在保證容器和工藝要求和機(jī)械設(shè)計(jì)的要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)選擇較為便宜的材料以降低制作成本。 ⑦ 制作、安裝、運(yùn)輸及維修均應(yīng)方便。 167。 回轉(zhuǎn)曲面與回轉(zhuǎn)薄殼 回轉(zhuǎn)曲面 以一條直線或平面曲線作母線，繞其同平面的軸線（即回轉(zhuǎn)軸）旋轉(zhuǎn)一周就形成了回轉(zhuǎn)曲面。 回轉(zhuǎn)薄殼 以回轉(zhuǎn)曲面作為 中間面 的殼體稱作 回轉(zhuǎn)殼體 。內(nèi)外表面之間的法向距離稱為殼體厚度。對(duì)于薄殼，常用中間面來(lái)代替殼體的幾何特性。 經(jīng)線 如圖示，在曲面上取一點(diǎn) C， 過(guò) C點(diǎn)和回轉(zhuǎn)軸 OO′作一平面，該平面與回轉(zhuǎn)曲面的交線 OB稱作曲面的經(jīng)線 來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 167。 容器應(yīng)力理論 緯線 過(guò) C點(diǎn)作與 OO′軸垂直的平面，該平面與回轉(zhuǎn)曲面的交線為一個(gè)圓，稱為 回轉(zhuǎn)曲面的平行圓 ，平行圓就是回轉(zhuǎn)曲面的緯線。平行圓的圓心 K3必在軸 OO′上， 平行圓的半徑 CK3用 r表示。 第一曲率半徑 過(guò) C點(diǎn)作經(jīng)線的法線 CN， CN線上必有 C點(diǎn)的曲率中心 K1點(diǎn)， CK1是經(jīng)線上 C點(diǎn)的曲率半徑，用 ρ1表示，稱 C點(diǎn)的第一曲率半徑。 第二曲率半徑 過(guò) C點(diǎn)再作一個(gè)與經(jīng)線 OB在 C點(diǎn)的切線相垂直的平面，該平面與回轉(zhuǎn)曲面的交線為一條平面曲線，可以證明該曲線在 C點(diǎn)的曲率中心K2必定在 OO′軸上， CK2稱作點(diǎn)的第二曲率半徑，用 ρ2表示。 來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 167。 容器應(yīng)力理論 來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 (a) (b) (d) (c) dQ＝ 2πr p dL cosφ dQ＝ 2πrpdr prrdrpQ crc 202 pp == ?Q′＝ 2πrcδ σm sinφ= prc2pfr sin2cr= 來(lái)自 中國(guó)最大的資料庫(kù)下載 167。 容器應(yīng)力理論 167。 回轉(zhuǎn)薄殼承受內(nèi)壓后，在經(jīng)線方向和緯線方向都要產(chǎn)生伸長(zhǎng)變形，所以，在經(jīng)線方向?qū)?huì)產(chǎn)生經(jīng)向應(yīng)力 σm， 在緯線方向會(huì)產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力 σm 。 由于軸對(duì)稱，故同一緯線上各點(diǎn)的經(jīng)向應(yīng)力 σm 和環(huán)向應(yīng)力 σm 均相等。由于我們涉及的殼體為薄殼，可以認(rèn)為 σm 和 σm 在殼壁厚度上均勻分布。 （ 1） 經(jīng)向薄膜應(yīng)力 （殼體平衡方程） 用一個(gè)與回轉(zhuǎn)殼體中間面正交的圓錘面切割一承受內(nèi)壓的殼體，取截面以下的分離體進(jìn)行研