[实用新型]一种内压弹性温差预应力内加热自增强压力容器

摘要

一种内压弹性温差预应力内加热自增强压力容器，解决提高压力容器承载能力与安全性等技术问题。该种压力容器利用内、外壁温差产生的温差应力抵消部分由操作内压p引起的机械应力，以降低和均化其应力分布，从而增强其承载能力，比机械预应力方法自增强压力容器更安全、便捷、可靠、节省，设计更灵活。其技术方案要点是：以临界温差                                                或理想温差控制内、外壁温差，以或约束径比k、p、E、a、u、温差dt之间的大小；其中E为容器材料的弹性模量、a为容器材料的热膨胀系数、u为容器材料的泊松比、s_y为容器材料的屈服强度、k=r_o/r_i、r_i为容器内壁面半径、r_o为容器外壁面半径。该种压力容器的径比最低达或，最高承载能力达p/s_y=lnk或p/s_y=(k²-1)/k²。

主权项

一种内压弹性温差预应力内加热自增强压力容器，其特征是：所述压力容器内、外壁面存在温差，温差使压力容器器壁产生温差预应力，所述压力容器工作时的总应力为温差预应力与机械应力相叠加，所述机械应力指压力容器工作压力p所产生的应力，所述压力容器工作压力p为内压；所述压力容器内壁面半径为r_i、外壁面半径为r_o，内壁面温度为t_i、外壁面温度为t_o，温差dt=t_i‑t_o，t_i>t_o，称为内加热；所述压力容器在温差预应力作用下，处于弹性状态，即dt≤dt_c，dt_c为温差预应力刚使压力容器内壁面产生屈服的温差，称为临界温差，，其中E为容器材料的弹性模量、a为容器材料的热膨胀系数、u为容器材料的泊松比、s_y为容器材料的屈服强度、k为容器的径比，k=r_o/r_i；k≥k_c时，其温差限定为dt≤dt_c，承载能力p/s_y以规定；dt=dt_c时，承载能力为，此时容器径比为；其中p_e为初始屈服机械载荷或最大机械弹性载荷、k_c为由公式确定的k值，称为临界径比，k_c=2.2184574899167…；k≤k_c时，其温差限定为dt≤dt_x，承载能力p/s_y以规定；dt=dt_x时，承载能力为p=s_ylnk=p_y，此时容器径比为；其中，称为理想温差、p_y为全屈服机械载荷或整体屈服机械载荷；p≤p_c或p/s_y≤p_c/s_y时，其径比为；p≥p_c或p/s_y≥p_c/s_y时，其径比为；其中p_c为由公式确定的p值，p_c/s_y=0.796812…；这种压力容器的结构尺寸，即径比k、承载能力p/s_y、材料性能因素（E、a、u、s_y）、温差dt之间以或关系约束，容器壁厚b=r_o‑r_i=r_i(k‑1)；k、p、E、a、u、s_y、dt的大小根据实际需要调整、组合、匹配。