化工设备设计基础知识(PPT 36).ppt

第二篇化工设备设计的基础，第七章中，7.1容器的结构和分类7.2容器的机械设计的基本要求是7.3容器的标准化设计7.4化工容器常用金属材料的基本性质，7.1容器的结构和分类，化工设备分类按用途的反应设备：介质的物理， 完成化学反应的设备热交换设备：完成介质热交换的设备分离设备：储藏设备：容纳生活用原料气、液体、液化气等设备的共同特征都有一个案例。 外壳被称为容器、换热器、塔设备、反应釜、7.1容器的结构和分类，容器：用于化工生产的各种化工设备的外壳的总称。 容器通常是由圆筒壳、圆锥壳、椭圆体壳等几个壳体组合而成的。 连接法兰、安装件、接口管、人孔、手孔、反射镜等零件。 二、容器的分类、分类方法的形状、厚度、受压性质、工作温度、支撑形式、结构材料技术管理、设计资质、7.2 .容器机械设计的基本要求、7.2.1容器机械设计条件和程序：1.容器机械设计条件： (1)技术结构要求和基本技术尺寸； (2)工作压力、工作温度和工作介质(3)容器的工作环境、重要性、科学严格的态度、设计依据和相关标准的确定、材料的选择、容器的种类的确定、结构设计、壁厚设计、零件设计、压力试验计算、制图、审查、审查、结束、合格、不合格、不合格、 批准，2 .机械设计程序，机械设计的基本要求：1 .强度不引起焊接裂纹、筒体爆破、螺栓断裂等破坏。 2 .刚性不怎么变形，如塔体倾斜、塔盘凹陷等。 3 .稳定性不凹陷，横形容器支撑台之间的筒体凹陷，储气罐爆胎，塔体支撑台在吊起时不凹陷。 4 .耐久性保证寿命。 一般化工设备的设计寿命为1015年。 多取决于腐蚀情况，有时取决于疲劳、蠕变和振动。 5 .密封性包括内漏和外漏。6 .标准设计法兰、螺栓、盖子、筒体、支撑台、接收管、人孔7 .制造、操作和检查容易，运输方便操作阀位于操作台高度2米，怎么样容器内的介质脏，设计结构如何考虑？ 塔的高度为100米，设计要求整体运输。 合理吗？ 直径2米的碳钢容器，壁厚2mm，满足强度要求，能批准吗？ 8 .技术经济指标合理的经济指标：单位生产能力消费系数设备价格管理费用和生产总成本。 7.3.1标准化的语义设计不需要计算和制图，而是基于现有的标准图进行选择。 制造有利于量产，降低成本，保证产品质量，提高竞争力。 服务备件的规格尺寸通用，实现了互换性。 通商贸易在国内、国际间通用，消除贸易障碍。 在我国实现容器零件标准化的有圆筒体、封头、法兰、台座、人孔、手孔、镜子和液面计等。 7.3容器的标准化设计、海外主要规范、海外规范主要有4个：美国ASME规格、英国压力容器规格(BS )、日本国家规格(JIS )、德国压力容器规格(AD )。 相关法规和常用标准1 .基本法规： 压力容器安全技术监察规程 国家质量技术监督局19992 .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JB 4709-2000钢制压力容器焊接规程 JB 4730-2005压力容器无损检测 Hg 20592206 b/t 47004707-2000钢制管法兰、垫片、紧固件，7.3容器的标准化设计，二、容器零件的标准化基本参数，标称直径DN :容器和管的直径标准化的标准直径。 标称压力PN :规定的标准应力等级、标称直径、DN为标称直径(或标称口径)，是各种管和管附件的通用口径。相同公称直径的管和管附件可相互连接，兼容。 虽然不是实际意义上的管外径或内径，但其数值接近或相等于管内径。公称直径a .压力容器(筒体、封头)的公称直径：用钢板缠绕的筒体，公称直径指其内径筒体的直径小时，直接用无缝钢管制作时，容器的公称直径应指无缝钢管的外径b .气管：公称直径既不是其内径也不是外径，而是比气管的外径小的数值。 如果软管的公称直径一定，其外径也决定，但软管的内径根据壁厚有各种各样的尺寸，几乎都接近软管的公称直径。 c .其他零件的公称直径：一部分零件的公称直径，例如压力容器法兰、鞍座等是指与之匹配的筒体和盖子的公称直径。 管道法兰、手孔等是指与之匹配的管道的公称直径。 7.4化工容器常用金属材料的基本性能，选择材料的一般要求(1)材料种类必须符合中国的资源和供给情况(2)材质可靠，能保证寿命(3)足够的强度、良好的塑性和韧性，能对腐蚀性介质耐腐蚀(4)制造加工容易，焊接性能良好选择材料要抓住主要矛盾，遵循适用、安全、经济原则。 7.4化工容器常用金属材料的基本性能，一是力学性能材料不能抵抗外力产生超出允许的变形和不被破坏的能力，称为材料的力学性能。 主要特征指标包括强度、塑性、韧性、硬度、材料在高温下的力学性能，是设计时选择材料的重要依据。 二、物理性能：密度、熔点、热膨胀系数、热传导率和导电性等，三、化学性能：耐腐蚀性、耐氧化性、四、工艺性能、五、其他性能、屈服极限，一、强度是固体材料在外力的作用下抵抗塑性变形和破坏的特性。 常用的强度指标有屈服点和拉伸强度等。 强度极限、耐久极限、断裂后伸长，2、塑性金属在外力作用下塑性变形不被破坏的能力。 截面收缩率、韧性：反映材料对缺口和裂纹敏感的一定程度的冲击韧性，显示材料受到动态载荷时抵抗裂纹的能力。 冲击载荷：在极短时间内作用于物体的载荷特征：载荷时间短的载荷速度必须考虑材料在冲击载荷下的破坏行为，3、韧性、冲击韧性试验材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和破坏功的能力。 用冲击吸收功AK或冲击韧性K表示。 冲击功AK=GH1-GH2，冲击韧性K=AK/F(F是面积)，冲击实验机，冲击实验，4，硬度，硬度是指金属材料局部变形，特别是塑性变形，抵抗压痕和伤痕的能力。 可以用硬度试验机测定，常用的硬度指标是布氏硬度HBW、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC等)和维氏硬度HV。 布氏硬度试验的原理，式中f-试验力(n) d-压痕的平均直径(mm) d-硬质合金球的直径(mm )，试验的优点和缺点：试验所使用的压头的直径大，试样的表面留下压痕也大，得到的值也正确。 应用：布氏硬度试验经常测定原材料、半成品和性能不均匀的材料(如铸铁)的硬度。 缺点：对金属表面损伤大，太薄，难以测量工件的硬度，也不适合测量成品的硬度。 5、材料在高温下力学性能-蠕变极限(n )、高温(例如碳钢 420，合金钢 450)，在一定的应力、联合作用下，金属逐渐塑性变形，蠕变、蠕变：高温，在一定的应力下，应变随时间增加的现象，或金属在高温和应力下逐渐塑性蠕变极限：抵抗材料在高温条件下产生缓慢塑性变形的能力。a在工作温度下引起规定的变形速度的应力值和b在一定的工作温度下，在规定的使用时间内，使样品产生一定量的总变形的应力值。 二、物理性能相对密度熔点热膨胀性热传导性磁弹性模量泊桑比，三、化学性能，主要是耐腐蚀性和耐氧化性1，耐腐蚀性：金属和合金对周围介质，如大气、水蒸气、各种电解液侵蚀的抵抗力。 2、耐氧化性：在高温工作条件下，设备不仅有自由氧的氧化腐蚀过程，还有其他气体介质(如水蒸气、CO2、SO2等)的氧化腐蚀作用。 四、工艺性能、金