辽宁大学化工制图课件第2章.ppt

化工设备机械基础 第二篇化工容器设计 第二章容器设计的基本知识第三章内压薄壁容器的应力分析第四章内压薄壁圆筒与封头的强度设计第五章外压圆筒与封头的设计第六章容器零部件 化工设备机械基础 第二章容器设计的基本知识 主要内容 一 容器的分类与结构 二 容器机械设计的基本要求 三 容器零部件的标准化 化工设备机械基础 第一节容器的分类与结构第二章 三 容器的结构 二 容器的分类 一 容器的概念 化工生产所用各种设备外部壳体的总称 如反应釜 塔器 热交换器 各种贮罐 贮槽等均具有外壳 这个外壳就是容器 化工设备机械基础 一 按容器的形状分类 1 方形和矩形容器 由平板焊成 制造简单 但承压能力低 只用作小型常压贮槽 2 球形容器 由数块球瓣拼焊而成 承压能力好 但内件安装不便 制造较难 一般用作贮罐 3 圆筒形容器 它是由圆柱形筒体和封头组成 作为容器主体的圆柱形筒体 制造容易 安装内件方便 而且承压能力较好 因此 此类容器得到了广泛的应用 二 容器的分类第一节 化工设备机械基础 二 按承压性质和能力分类 1 内压容器 当容器内部介质的压力大于外部压力时 为内压容器 容器设计时主要考虑强度问题 2 外压容器 当容器外部压力大于内部介质压力时为外压容器 设计时主要考虑稳定问题 通常 对内压容器按照其压力的大小分为以下几种 常压容器 p 0 1MPa 低压容器 0 1MPa p100MPa 二 容器的分类第一节 化工设备机械基础 三 按壁温分类 1 常温容器 工作壁温在 20 200 2 高温容器 指壁温达到材料蠕变温度的容器 对于碳钢或低合金钢容器 温度超过420 合金钢 Cr Mo钢 超过450 奥氏体不锈钢超过550 均是高温容器 3 中温容器 壁温介于常温和高温之间 4 低温容器 在壁温低于 20 条件下工作的容器 40 20 之间的为浅冷容器 低于 40 者为深冷容器 二 容器的分类第一节 化工设备机械基础 四 按管理分类 为便于安全技术管理和监督 检查 根据压力容器承受的压力高低 介质的危害程度 容积大小以及生产过程中的重要性将容器 不包括核能容器 船舶上的专用容器和直接受火焰加热的容器 分为以下三类 1 一类容器 2 二类容器 3 三类容器 二 容器的分类第一节 化工设备机械基础 1 一类容器 属于下列情况之一者为一类容器 A 非易燃或无毒介质的低压容器 B 易燃或有毒介质的低压分离容器或换热容器 一 容器的分类第一节 2 二类容器 属于下列情况之一者为二类容器 A 中压容器B 剧毒介质的低压容器 C 易燃或有毒介质的低压反应容器或贮运容器 D 低压管壳式废热锅炉 E 低压搪玻璃压力容器 化工设备机械基础 3 三类容器 属于下列情况之一者为三类容器 一 容器的分类第一节 A 高压 超高压容器 B 剧毒介质且最高工作压力p与容积V的乘积p V 0 2MPa m3的低压容器或剧毒介质的中压容器 C 易燃或有毒介质且p V 0 5MPa m3的中压反应容器 或p V 5MPa m3的中压贮运容器 D 中压废热锅炉或内径大于1米的低压废热锅炉 化工设备机械基础 一 容器的分类第一节 习题 P65习题二 组 组 化工设备机械基础 容器一般是由几个壳体 如圆筒壳 圆锥壳 椭球壳 组合而成 再加上连接法兰 支座 接口管 人孔 手孔等零部件 如下图所示 是一个卧式容器的结构图 二 容器的结构第一节 化工设备机械基础 二 容器的结构第一节 化工设备机械基础 1 容器零部件标准化的意义 第二节容器零部件的标准化第二章 标准化有利于成批生产 缩短生产周期 提高产品质量 降低成本 标准化为专业化生产提供了有利条件 有利于合理利用国家资源 节省原材料 有效的保障人民的安全与健康 标准化有利于与世界接轨 消除贸易障碍 提高竞争力 标准化可以增加零部件的互换性 有利于设计 安装和检修 提高劳动生产率 化工设备机械基础 2 容器零部件标准化的参数公称直径DN 公称压力PN 容器和管子在公称直径规定上的差异容器公称直径的规定见 表2 5 2 6 第二节容器零部件的标准化第二章 化工设备机械基础 2 管子的公称直径既非内径也非外径 而是小于管子外径的一个数值 但公称直径一定 其外径也就确定了 表2 6 3 当筒体直径较小 可直接采用无缝钢管制作 此时容器的公称直径是指无缝钢管的外径 表2 7 4 法兰的公称直径是指与它相配的筒体和管子的公称直径 1 由钢板卷制的筒体和封头 公称直径是它们的内径 表2 5 第二节容器零部件的标准化第二章 3 容器和管子的公称直径 化工设备机械基础 4 容器和管子的公称压力 在制定零部件标准时 仅有公称直径一个参数是不够的 因为对于公称直径相同的筒体 封头或法兰 只要它们的工作压力不同 它们的尺寸就不同 所以将所承受的压力分成若干个规定的压力等级 这种规定的标准压力等级就是公称压力 以PN表示 表2 9 第二节容器零部件的标准化第二章 化工设备机械基础 设计时 如果选用标准零部件 就必须将最高工作压力调整到所规定的某一公称压力等级 然后根据DN PN选定该零件的尺寸 如果非标准设计 就不必符合规定的公称压力了 第二节容器零部件的标准化第二章 化工设备机械基础 化工压力容器的危险性不仅在于其失效爆炸时产生的物理破坏 同时更重要的是 化工压力容器中的介质往往有毒 易燃易爆 所造成的危害更加严重 因此 为了压力容器在使用过程中能够安全稳定运行 对于压力容器的材料 设计 制造 安装 使用 维修 改造 检验和安全附件等进行了严格规定 政府部门必须对相关企业的涉及压力容器的生产活动依据国家有关法律法规进行监督和检查 使之符合有关安全规定 防止事故的发生 具体内容和要求自学 第三节压力容器的安全监察第二章 化工设备机械基础 1 强度2 刚度3 稳定性4 耐久性5 密封性6 节约材料 便于制造7 方便操作和便于运输8 技术经济指标合理 第四节容器机械设计的基本要求第二章 化工容器设计包括工艺设计和机械设计 工艺设计主要是确定容器的工艺尺寸 当设备的工艺尺寸初步确定以后 就进行零部件的结构和强度设计 即机械设计 对于机械设计应满足以下要求 化工设备机械基础 第四节容器机械设计的基本要求第二章 1 强度强度就是容器抵抗外力破坏的能力 容器应有足够的强度 以保证生产 2 刚度刚度就是构件抵抗外力使其发生变形的能力 容器及其构件必须有足够的刚度 以防止在使用 运输或安装过程中发生不允许的变形 有时设备的构件的设计主要决定于刚度而不是强度 例如塔板 化工设备机械基础 第四节容器机械设计的基本要求第二章 3 稳定性稳定性就是容器或构件在外力作用下维持原有形状的能力 承压容器或构件必须保证足够的稳定性 以防止被压瘪后出现褶皱 4 耐久性化工设备的耐久性是根据所要求的使用年限来决定的 一般设计使用年限为10 15a 但实际使用往往超过这个数 耐久性取决于腐蚀 蠕变 疲劳 振动等情况 化工设备机械基础 第四节容器机械设计的基本要求第二章 5 密封性密封性是安全生产的重要保证之一 A 易燃 易爆 有毒化学品的泄漏 B 负压设备 空气漏入 影响工艺过程或引起爆炸等 6 节省材料和便于制造降低材料消耗 尤其贵重材料的消耗 保证质量 减少复杂的