第二章--容器设计的基本知识--(恢复)PPT课件.pptx

2012 2013 1 化工设备机械基础第6节 第1章内容回顾 本节主要内容 本节 章 小结 思考题 下节内容早知道2012 9 28 2 1容器的分类与结构2 2容器零部件的标准化2 3压力容器的安全监察2 4容器机械设计的基本要求1 3 27 2020 1 2 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础 3 27 2020 2 3 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础 3 27 2020 3 4 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础 3 27 2020 4 5 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础 3 27 2020 5 6 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础 3 27 2020 6 7 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础 3 27 2020 7 8 2012 9 28 行 2012 2013 1 化工设备机械基础必须有一个外壳及相应附件 即容器 与大气环境隔开 获得适于工艺要求的温度 压力 介质条件 实现工艺目的 要保证该生产的正常运行 安全性要求 3 27 2020 8 9 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础第2篇化工容器设计DesignofProcessVessels学习目的及要求 本篇为内 外压容器的设计方法及标准零部件的选择 掌握回转薄壳的薄膜应力理论及其应用 了解边缘应力及其特点 掌握内压容器的筒体及封头的强度设计 包括几个壁厚的关系 设计参数的确定 在用容器的强度校核等 掌握外压筒体及封头的稳定性设计 理解外压容器的失稳及影响因素 加强圈的作用及设置原则 掌握容器标准零部件的选用方法 理解开孔补强的原则和方法 了解相关标准及容器的焊接结构 3 27 2020 9 10 2012 9 28 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 2012 2013 1 化工设备机械基础重点和难点 薄膜应力理论及应用 内压容器设计及相应设计参数的选择 材料零部件标准的使用 外压容器的稳定性校核 3 27 2020 10 11 2012 9 28 第二章 容器设计的基本知识 本章重点 容器的分类本章难点 对容器的基本感性认识计划学时 2学时 2012 2013 1 化工设备机械基础 3 27 2020 11 12 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础2 1容器的分类与结构ClassificationandStructureofVessels2 1 1容器的结构一般容器的结构 以卧式容器为例 3 27 2020 12 13 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础 3 27 2020 13 14 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础2 1 2压力容器的分类1 按容器在生产中的作用分类 储存容器 C 其中球罐代号B 储罐 计量槽 压力缓冲器 反应容器 R 合成塔 反应釜 变换炉等 换热容器 E 加热器 冷却器 冷凝器 蒸发器 废热锅炉 水洗塔等 分离容器 S 分馏塔 吸收塔 干燥塔 过滤器 分离器等 3 27 2020 14 15 2012 9 28 低压容器 L 0 1 P 1 6 MPa 中压容器 M 1 6 P 10MPa高压容器 H 10 P 100MPa超高压容器 U P 100MPa 2 外压容器ExternalPressureVessel themediapressureinsidethevesselislowerthanthatoutside gaugepressure Whenthepressureinsidethevesselislessthan0 1MPa absolutepressure suchvesselsarecalledVacuumVessel 2012 2013 1 化工设备机械基础2 按压力及其类型分类 考虑安全性 Accordingtopressureanditstype 1 内压容器InternalPressureVessel 按承压 表压 高低分类 3 27 2020 15 16 2012 9 28 1 常温容器 2 高温容器 20 壁温 2000C 壁温 蠕变温度 碳钢 低合金钢 4200C 奥氏体不锈钢 5500C 3 低温容器 壁温 200C 200C 400C为浅冷容器 壁温 400C为深冷容器 2012 2013 1 化工设备机械基础3 按容器壁温分类Accordingtotemperature 3 27 2020 16 17 Grade I Grade II Grade III 因素2012 9 28 MediaHazardnessP分类VDegreeofdanger I II III 2012 2013 1 化工设备机械基础4 按安装方式分类分为固定式压力容器和移动式压力容器5 按技术监督和管理分类Accordingtomanagement 固定式压力容器安全技术监察规程 TSGR0004 2009 3 27 2020 17 18 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础1 介质分组压力容器的介质分为以下两组 包括气体 液化气体或者最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体 1 第一组介质 毒性程度为极度危害 高度危害的化学介质 易爆介质 液化气体 2 第二组介质 除第一组以外的介质 3 27 2020 18 19 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础2 介质危害性介质危害性指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触 发生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度 用介质毒性程度和爆炸危害程度表示 1 毒性程度 综合考虑急性毒性 最高容许浓度和职业性慢性危害等因素 极度危害最高容许浓度小于0 1mg m3 高度危害最高容许浓度0 1 1 0mg m3 中度危害最高容许浓度1 0 10 0mg m3 轻度危害最高容许浓度大于或者等于10 0mg m3 3 27 2020 19 20 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础 2 易爆介质 指气体或者液体的蒸汽 薄雾与空气混合形成的爆炸混合物 并且其爆炸下限小于10 或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20 的介质 3 具体介质毒性危害程度和爆炸危险程度的确定按照HG20660 2000 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类 确定 HG20660没有规定的 由压力容器设计单位参照GB5044 85 职业性接触毒物危害程度分级 的原则 决定介质组别 3 27 2020 20 21 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础3 基本分类压力容器类别的划分应当根据介质特性 按照以下要求选择划分图 再根据设计压力p 单位MPa 和容积V 单位L 标出坐标点 确定压力容器类别 1 第一组介质 压力容器类别的划分见图1 2 第二组介质 压力容器类别的划分见图2 3 27 2020 21 22 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础图1压力容器类别划分图 第一组介质图2压力容器类别划分图 第二组介质 3 27 2020 22 23 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础4 多腔压力容器类别划分多腔压力容器 如换热器的管程和壳程 夹套容器等 按照类别高的压力腔作为该容器的类别并且按该类别进行使用管理 但应当按照每个压力腔各自的类别分别提出设计 制造技术要求 对各压力腔进行类别划定时 设计压力取本压力腔的设计压力 容积取本压力腔的几何容积 1 同腔多种介质压力容器类别划分一个压力腔内有多种介质时 按照组别高的介质划分类别 3 27 2020 23 24 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础 2 介质含量极小压力容器类别划分当某一危害性物质在介质中含量极小时 应当根据其危害程度及其含量综合考虑 按照压力容器设计单位决定的介质组别划分类别 3 特殊情况类别划分 坐标点位于图1或者图2的分类线上时 按照较高的类别划分其类别 新容规1 4条范围内的压力容器统一划分为第 类压力容器 3 27 2020 24 25 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础判断 判断下列容器属一 二 三类容器的哪一类 1 2000的液氨储罐2 p为4MPa的剧毒介质容器3 p为10MPa V为800L的乙烯储罐 3 27 2020 25 26 2012 9 28 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 2012 2013 1 化工设备机械基础2 2容器零部件的标准化StandardizationofPressureVesselParts2 2 1标准化的意义 3 27 2020 26 公称压力 PN 容器的零部件 例如封头 法兰 支座 人孔 手孔 视镜 液面计等 标准化 系列化 许多化工设备 例如贮槽 换热器 搪玻璃与陶瓷反应器 也有了相应的标准 2012 9 28 板卷 无缝管 筒体封头接管27 法兰 接管 2012 2013 1 化工设备机械基础2 2 2容器零部件标准化的基本参数BasicparametersofStandardization公称直径 DN 3 27 2020 27 28 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础一 公称直径NominalDiameter1 压力容器的公称直径 总共共48个级别 钢板卷焊的容器的公称直径是其内径 3 27 2020 28 29 2012 9 28 159 219 273 325 377 426 设计时 应将工艺计算初步确定的设备内径 调整为符合表2 5或表2 6所规定的公称直径 封头的公称直径与筒体一致 2012 2013 1 化工设备机械基础容器直径较小 可直接用无缝钢管制作的容器的公称直径指钢管外径 表2 3无缝钢管制作筒体时容器的公称直径 mm 3 27 2020 29 30 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础2 管子的公称直径也称公称口径 公称通径 有缝管 电焊钢管 化工厂用来输送水 煤气 空气 油以及取暖用蒸汽等流体管道 无缝管 分热轧管和冷拔管两种 如输送流体用无缝钢管 GB8163 石油裂化用无缝钢管 GB9948 化肥设备用高压无缝钢管 GB6479 等 3 27 2020 30 31 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础有缝管的公称直径 公称直径近似普通钢管内径的名义尺寸 公制mm 英制in 见表2 8 公称直径15mm或1 2英寸 外径21 3mm 壁厚2 75mm 普通 3 25mm 加厚 每一公称直径对应一外径 其内径数值随厚度不同而不同 有缝管按厚度可分为薄壁钢管 普通钢管和加厚钢管 管路附件也用公称直径表示 意义同 3 27 2020 31 32 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础无缝钢管的公称尺寸 DN Di DN Do 但DN是小于Do的一个定值 分热轧管和冷拔管 无缝钢管不用公称直径而是以外径乘厚度表示 为公称外径与公称厚度 在管道工程中 管径超过过57mm时 常采用热轧管 管径在在57mm以内常选用冷拔管 冷拔管的最大外径为为200mm 热轧管的最大外径为为630mm 3 27 2020 32 33 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础3 容器零部件的公称直径 法兰 支座等公称直径是相配的筒体 封头的公称直径 DN2000法兰 DN2000鞍座 还有一些零部件的公称直径是与它相配的管子公称直径DN200管法兰 另有一些容器零部件公称直径是指结构中某一重要尺寸 DN80 Dg80 视镜是指窥视孔的直径为80mm 3 27 2020 33 34 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础二 公称压力NominalPressure工作压力不同 相同公称直径的压力容器其筒体及其零部件的尺寸也不同 将承受的压力范围分为若干个标准压力等级 即公称压力 表2 3压力容器法兰与管法兰的公称压力 3 27 2020 34 35 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础 设计时如果选用标准零部件 必须将操作温度下的最高操作压力 或设计压力 调整为所规定的某一公称压力等级 调整方法见第五节 然后根据DN与PN选定该零部件的尺寸 如果零件不选用标准零部件 而是自行设计 设计压力就不必符合规定的公称压力 3 27 2020 35 36 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础2 3压力容器的安全监察2 3 1压力容器安全监察的意义与监察范围同时具备如下条件 1 最高工作压力pw 0 1MPa 表压 不含液体静压力 2 设计压力与容积的乘积大于或者等于2 5MPa L 3 介质为气体 液化气体或最高工作温度高于或者等于标准沸点 大气压力下的饱和温度 的液体 上述压力容器所用的安全附件亦属于本规程管辖范围 3 27 2020 36 37 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础2 3 2相关法规及常用标准1 基本法规 TSGR0004 2009 固定式压力容器安全技术监察规程 国家质量监督检验检疫总局20092 标准分类Classificationofstandardsi 国家标准ChineseStandardSymbol GB 3 27 2020 37 38 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础ii 部颁标准StandardissuedbyMinistryJB MinistryofMechanicalIndustryYB MinistryofMetallurgicalIndustryHB MinistryofChemicalIndustrySY MinistryofPetroleumIndustryiii 专用标准SpecialtyStandardiv 商业标准TradeStandardv 企业标准PlantStandard 3 27 2020 38 39 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础3 压力容器常用标准 GB150 2011 压力容器 GB151 1999 管壳式换热器 JB T4710 2005 钢制塔式容器 JB4709 2000 钢制压力容器焊接规程 JB4730 2005 压力容器无损检测 HG20592 20635 2009 钢制管法兰 垫片 紧固件 JB T4700 4707 2000 压力容器法兰 3 27 2020 39 40 2012 9 28 2012 2013 1 化工设备机械基础2 4容器机械设计的基本要求2 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 3 27 2020 40 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