第八章 容器设计基本知识

Nanjing University of Technology,食品机械基础第三篇 化工容器设计,授课教师：仲兆祥,第八章 容器设计的基本知识,容器的基本结构与分类,1,2,容器零部件的标准化,4,容器机械设计的基本要求,3,压力容器的安全监察,现代化企业的雄姿,现代化企业的雄姿,现代化企业的雄姿,压力容器的特点,应用的广泛性,压力容器的特点,锅炉、换热器、加热炉 = 圆筒外壳 + 传热管束 核反应堆 = 圆筒安全壳 + 核反应零部件 塔器 = 圆筒外壳 + 传质元件（浮阀、填料等） 反应釜 = 圆筒夹套 + 搅拌器 压缩机、真空泵 = 圆筒气缸 + 活塞 透平机、泵 = 蜗壳 + 叶轮 ,应用的广泛性,过 程 装 备 = 受 压外 壳 + 功 能 内 件,压力容器的特点,压力容器不仅被广泛用于化学、石油化工、医药、食品、冶金、机械、采矿、电力、航天航空、交通运输等工业生产部门，在农业、民用和军工部门也颇常见，其中尤以石油化学工业应用最为普遍，石油化工企业中的塔、釜、槽、罐无一不是贮器或作为设备的外壳，而且绝大多数是在压力温度下运行，如一个年产30万吨的乙烯装置，约有793台设备，其中压力容器281台，占了35.4%。蒸汽锅炉也属于压力容器，但它是用直接火焰加热的特种受压容器。 ,应用的广泛性,8.1 容器的基本结构与分类,8.1.1 基本结构 一般容器的结构以卧式容器为例,8.1.2 压力容器分类1.按用途分类：盛装或储存储罐、计量槽、压力缓冲器；实现化学反应合成塔、反应釜、变换炉等；实现传热加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、废热锅炉、水洗塔等；实现传质、分离分馏塔、吸收塔、干燥塔、过滤器、分离器等。,2.考虑安全性按承压（表压）高低分类 低压容器 0.1 P 1.6 MPa 中压容器 1.6 P 10 MPa 高压容器 10 P 100 MPa 超高压容器 P 100 MPa,按容器壁温分：,（1）常温容器 -20壁温2000C;（2）高温容器 壁温蠕变温度 碳钢，低合金钢 - 4200C， 奥氏体不锈钢 - 5500C。（3）中温容器 指壁温在常温和高温之间的容器（4）低温容器 壁温-200C -200C-400C为浅冷容器， 壁温-400C为深冷容器。,8.2.1 标准化的意义设计无需计算和制图，按已有标准图选择。制造有利于成批生产，降低成本，保证产品质量，提高竞争力。维修备件规格尺寸通用，实现互换性。通商贸易国内、国际间通用，消除贸易障碍。我国已实现容器零部件标准化的有：圆筒体、封头、法兰、支座、人孔、手孔、视镜和液面计等。,8.2 容器零部件的标准化,8.2.2 标准化的基本参数,公称直径 (DN)公称压力 (PN)。规定:（1）圆筒体的公称直径：板卷制的 筒体内经； 无缝钢管制的钢管外径。（2）法兰与其相配的管子或筒体的PN、DN相一致。注意：钢管的DNDi,D0,8.3.1 压力容器安全监察的范围同时具备如下条件：(1).最高工作压力pw0.1MPa（表压，不含液体静压力）；(2).内直径Di0.15m,且容积V0.025m3;(3).介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点（大气压力下的饱和温度）的液体。,8.3 压力容器的安全监察,8.3.2 相关法规及常用标准,1.基本法规：特种设备安全监察条例 国务院 2003年施行 2009年重新修订2. 压力容器常用标准：GB150-98 钢制压力容器国家标准GB151-99 管壳式换热器 国家标准 JB4709-2000 钢制压力容器焊接规程JB4730-2005 压力容器无损检测HG2059220635-97 钢制管法兰、垫片、紧固件JB/T47004707-2000压力容器法兰,8.4 容器机械设计的基本要求,8.4.1 容器机械设计条件及程序：1.容器机械设计条件：（1）工艺结构要求及基本工艺尺寸；（2）工作压力、工作温度及工作介质；（3）容器的工作环境、重要程度；,科学严谨的态度 合格的设计质量,确定设计依据及相关标准,开始,选择材料,确定容器类别,结构设计,壁厚设计,零部件设计,压力试验核算,绘制施工图,校核,审核,结束,合格,合格,不合格,不合格,批准,2.机械设计程序,8.4.2 机械设计的基本要求：,1.强度不发生破坏 如焊缝开裂，筒体爆破，螺栓拉断等。2.刚度不发生过大变形 如塔体倾斜，塔盘下凹等。3.稳定性不发生瘪塌或褶皱 如卧式容器支座之间的筒体发生瘪塌，气柜抽负 瘪塌，塔体支座在起吊时发生瘪塌等。,4.耐久性保证使用寿命。一般化工设备设计使用寿命为1015年。大多取决于腐蚀情况，有些取决于疲劳、蠕变或振动。5.密封性包括内漏和外漏。,6. 标准化设计 法兰、螺栓、封头、筒体、支座、接管、人孔7.方便制造、操作与检修，便于运输操作阀门