压力容器体积计算公式

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＝

考虑实际因素， δ＝

PD+C

2[σ]φ－PPD

2[σ]－P 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

卧罐体积计算公式

设卧式储罐内部为椭圆柱，椭圆的两半轴为a（宽度方向），b（高度方向），长度为L，内部介质的高度为h，则内部介质体积V1的计算公式与h的关系推导如下：

V1=2L∫(b-h,b)√(b^2-x^2)dx

=(2aL/b)[(x/2)√(b^2-x^2)+(b^2/2)arcsin(x/b)]| (b-h,b) =(2aL/b)[πb^2/4-(b-h)√(2bh-h^2)/2-(b^2/2)arcsin(1-h/b)]

以上计算是假设卧式储罐为平封头时的情况，当卧式储罐带有两个半椭球封头时，内部介质体积计算公式需要修正：

设椭球封头的三个半轴为a（宽度方向），b（高度方向），c（长度方向），内部介质的高度为h，则椭球封头处内部介质体积V2的计算公式与h的关系推导如下：

V2=4∫(b-h,b)∫(0,a√(1-x^2/b^2))c√(1-x^2/b^2-y^2/a^2)dydx =(4c/a)∫(b-h,b)∫(0,a√(1-x^2/b^2))√(a^2-a^2x^2/b^2-y^2)dydx =(4c/a)∫(b-h,b)y√(a^2-a^2x^2/b^2-y^2)/2

+ arcsin(y/√(a^2-a^2x^2/b^2

常用几何图形参数计算表序号 图形名称 图B任 意 三 角 形

式

参数 代号a b

参数值4

名

称A=b*h/2

计算公式

计算值6.000 6.000 53.130° 90.000° 36.870° 60.000° 120.000° 0.176 0.260 0.225 2.598 1.000

面积(A) 5 3 2.4 6 圆心角(α) β n 6 内角(β) R s R 0.26 面积(A) 外接圆(R) 内切圆(r) 面积(A) β=180-α=180*(n-2)/n A=n*s*r/2 R=(s/2)/sin(α/2) r=(s/2)/tan(α/2) A=n*R^2*sin(α/2)*cos(α/2) s=2*R*sin(α/2) 角度(°) A=sqrt((s*(s-a)*(s-b)*(s-c)) ∠A=acos((b^2+c^2-a^2)/(2*b*c)) ∠B=acos((a^2+c^2-b^2)/(2*a*c)) ∠C=acos((b^2+a^2-c^2)/(2*a*b)) α=360/n

c

1

h

ac

A

b

C

h s

2

正 n 边 形

r α

Sl

R

1 边长(s)

r

9 面积(A) A=l*r

最常用的面积、体积计算公式

用求面积、体积公式

1 平面图形面积

平面图形面积见表1-73。

平面图形面积 表

1-73

最常用的面积、体积计算公式

最常用的面积、体积计算公式

最常用的面积、体积计算公式

2 多面体的体积和表面积

多面体的体积和表面积见表1-74。

多面体的体积和表面积 表1-74

最常用的面积、体积计算公式

最常用的面积、体积计算公式

最常用的面积、体积计算公式

最常用的面积、体积计算公式

3 物料堆体积计算

物料堆体积计算见表1-75。

物料堆体积计算 表

1-75

最常用的面积、体积计算公式

4 壳体表面积、侧面积计算

1-3-4-1 圆球形薄壳（图1-1）

图1-1 圆球形薄壳计算图

最常用的面积、体积计算公式

最常用的面积、体积计算公式

4-2 椭圆抛物面扁壳（图1-2）

图1-2 椭圆抛物面扁壳计算图

最常用的面积、体积计算公式

1-3-4-3 椭圆抛物面扁壳系数计算

见图1-2，壳表面积（A）计算公式：

A＝Sx·Sy＝2a×系数Ka×2b×系数Kb

式中 Ka、Kb——椭圆抛物面扁壳系数，可按表1-76查得。

椭圆抛物面扁壳系数表 表1-76

最常用的面积、体积计算公式

查表说明

［例］已知2a＝24.0m，2b＝16.0m，hx

最常用的面积、体积计算公式

用求面积、体积公式

1 平面图形面积

平面图形面积见表1-73。

平面图形面积 表

1-73

最常用的面积、体积计算公式

最常用的面积、体积计算公式

最常用的面积、体积计算公式

2 多面体的体积和表面积

多面体的体积和表面积见表1-74。

多面体的体积和表面积 表1-74

最常用的面积、体积计算公式

最常用的面积、体积计算公式

最常用的面积、体积计算公式

最常用的面积、体积计算公式

3 物料堆体积计算

物料堆体积计算见表1-75。

物料堆体积计算 表

1-75

最常用的面积、体积计算公式

4 壳体表面积、侧面积计算

1-3-4-1 圆球形薄壳（图1-1）

图1-1 圆球形薄壳计算图

最常用的面积、体积计算公式

最常用的面积、体积计算公式

4-2 椭圆抛物面扁壳（图1-2）

图1-2 椭圆抛物面扁壳计算图

最常用的面积、体积计算公式

1-3-4-3 椭圆抛物面扁壳系数计算

见图1-2，壳表面积（A）计算公式：

A＝Sx·Sy＝2a×系数Ka×2b×系数Kb

式中 Ka、Kb——椭圆抛物面扁壳系数，可按表1-76查得。

椭圆抛物面扁壳系数表 表1-76

最常用的面积、体积计算公式

查表说明

［例］已知2a＝24.0m，2b＝16.0m，hx

针对《卧式容器任意液位高度下液体容积的计算》一文编制的EXCEL表,很实用,经过3D软件核实过计算结果,可放心使用……

卧式容器任意液位高度下液体容积的计算1.中间圆柱体部分的液体体积计算 容液体积 总容积 液位高度 直径 VH1(m )3 3

15.744907 25.132741 1.200000 2.000000 0.600000 3.141593 8.000000 0.678584 1.047198 1.000000 0.500000 1.200000 1.357168 2.094395

V总1(m ) H(m) D(m) K π 长度 L(m) 2.椭圆封头部分的液体体积计算 容液体积 单个封头 VH2(m3)3

V总2(m ) a(m) b(m) H(m) 3.球形封头部分的液体体积计算 容液体积 单个封头 VH3(m ) V总3(m3)3

卧式容器任意液位高度下液体容积的计算

针对《卧式容器任意液位高度下液体容积的计算》一文编制的EXCEL表,很实用,经过3D软件核实过计算结果,可放心使用……

备注 填写 计算结果 调用 VH1(m )3

15.744907 圆柱形

VH(m3)

17.1020752 圆柱形两端椭圆

VH(m )

3

18.459243

压力容器、常压容器钢板壁厚计算选择和标准公式

容器标准：

《GB 150-2011 压力容器》

《NB/T 47003.1-2009 钢制焊接常压容器》

钢材标准：

《GB 713-2008 锅炉和压力容器用钢板》－－GB 150碳素钢和低合金钢的钢板标准

牌号Q245R、Q345R、Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR、15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、12Cr1MoVR 《GB/T 3274-2007 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》－－GB150 Q235B钢板标准 《GB 24511-2009 承压设备用不锈钢钢板及钢带》－－GB150高合金钢的钢板标准

《GB/T 4237-2007 不锈钢热轧钢板和钢带》－－NB/T 47003高合金钢板标准，化学成分、力学性能 《GB/T 3280-2007 不锈钢冷轧钢板和钢带》

《GB/T 20878-2007 不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分》 《GB/T 699-1999 优质碳素结构钢》

牌号08F、10F、15F、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、15Mn、20Mn、25Mn

精品文档

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《钢制压力容器一分析设计标准》，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。

如果筒体是使用无缝钢管直接截取的，规定使用钢管的外

卧式容器任意液位高度下液体容积的计算1.中间圆柱体部分的液体体积计算 容液体积 总容积 液位高度 直径 VH1(m3)3

15.744907 25.132741 1.200000 2.000000 0.600000 3.141593 8.000000 0.678584 1.047198 1.000000 0.500000 1.200000 1.357168 2.094395

V总1(m ) H(m) D(m) K π 长度 L(m) 2.椭圆封头部分的液体体积计算 容液体积 单个封头 VH2(m3)3

V总2(m ) a(m) b(m) H(m) 3.球形封头部分的液体体积计算 容液体积 单个封头 VH3(m3) V总3(m3)

卧式容器任意液位高度下液体容积的计算

备注 填写 计算结果 调用 VH1(m3) 15.744907 圆柱形

VH(m3)

17.1020752 圆柱形两端椭圆

VH(m3)

18.4592432 圆柱形两端球形

目录

1.绪论…………………………………………………………… 1.1设计任务…………………………………………………… 1.2设计思想……………………………………………………… 1.3设计特点……………………………………………………… 2.储罐简介………………………………………………………… 2.1储罐的用途……………………………………………………. 2.2储罐的分类……………………………………………………. 3.材料及结构的选择……………………………………………… 3.1.材料选择……………………………………………………… 3.2.结构的选择…………………………………………………… 3.2.1.封头的选择………………………………………………… 3.2.2.法兰的选择………………………………………………… 3.3.鞍座的选择…………………………………………………… 4.结构设计………………………………………………………… 4.1.壁厚的确定…………………………………………………… 4.2.封头厚度设计………………………………………………… 4.2.1.计算封头厚度……………………………………………… 4.3.储罐零部件的选取…………………………