第一章 化工容器

1、1绪论绪论一、问题的提出一、问题的提出二、课程内容二、课程内容（一）设备是工艺的基础（一）设备是工艺的基础（二）材料是设备的基础（二）材料是设备的基础（一）基础篇（一）基础篇材料材料材料的性能材料的性能碳钢碳钢特殊性能钢特殊性能钢合金钢合金钢常用三类钢常用三类钢2封头人孔支座筒体管口液位计内压容器内压容器外压容器的失稳外压容器的失稳（二）理论篇（二）理论篇中低压容器设计（内压和外压）中低压容器设计（内压和外压）3换热器换热器搅拌器搅拌器塔设备塔设备（三）实践篇（三）实践篇典型设备（换热器、塔设备、搅拌器）典型设备（换热器、塔设备、搅拌器）4化工设备机械基础化工设备机械基础u压力容器的常规设计方

2、法压力容器的常规设计方法u内压、外压（中、低压）内压、外压（中、低压） u几类常用化工设备几类常用化工设备u 换热设备、塔设备、搅拌设备换热设备、塔设备、搅拌设备 5参考书目u化工设备机械基础，化工设备机械基础编写组，北京：化学工业出版社，1979u化工容器及设备，余国琮主编，北京：化学工业出版社，1980u化工容器设计，化工设备设计全书编委员会，上海：上海科学技术出版社，1987u过程设备设计，郑津洋等主编，北京：化学工业出版社，2005uGB150-98钢制压力容器，北京：学苑出版社，19986第一篇化工容器设计第一篇化工容器设计 第一章容器设计的基本知识第一章容器设计的基本知识教学重点：

3、教学重点： 容器的分类容器的分类 教学难点：教学难点： 对容器的基本感性认识对容器的基本感性认识7第一节 容器的分类与结构一、容器的结构一、容器的结构封头人孔支座筒体管口液位计图图2-1 卧式容器的结构简图卧式容器的结构简图8压力容器主要结构包括：压力容器主要结构包括：筒筒体体封封头头密密封封装装置置开开孔孔和和接接管管支支座座附附件件910二、压力容器的分类二、压力容器的分类1.按压力等级分类按压力等级分类 内压：内压： 低压容器（低压容器（L） 0.1MPa P1.6MPa 中压容器（中压容器（M） 1.6MPa P10.0MPa 高压容器（高压容器（H） 10.0MPa P100MPa

4、超高压容器（超高压容器（U） P100MPa 外压：外压： 容器外部压力大于内部压力时容器外部压力大于内部压力时 容器的内压力容器的内压力420;合金钢合金钢450;奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢550 3、中温容器、中温容器 指壁温在常温和高温之间的容器；指壁温在常温和高温之间的容器； 4、低温容器、低温容器 指壁温低于一指壁温低于一20条件下工作的容器。条件下工作的容器。 其中其中-20 -40 (浅冷容器浅冷容器) 低于低于-40者为者为(深冷容器深冷容器) 4、按容器壁温、按容器壁温 15 1 1、薄壁容器（、薄壁容器（第三章第三章） 2 2、厚壁容器、厚壁容器 S/Di 0.1 (K=D0

5、/Di 1.2)（S-壁厚，壁厚，Di-内径，内径，D0-外径）外径）S/Di 0.1 (K=D0/Di 1.2)5、按容器壁厚、按容器壁厚 16第二节 容器零部件的标准化 一、标准化的意义一、标准化的意义1.1.组织现代化生产的重要手段之一组织现代化生产的重要手段之一2.2.标准化为组织专业化生产提供了有利条件标准化为组织专业化生产提供了有利条件 17二、容器零部件标准化的基本参数二、容器零部件标准化的基本参数公称直径公称直径DN 标准化的直径标准化的直径1）压力容器压力容器2）管子（小于管子外径的一个数值）管子（小于管子外径的一个数值）3）其它零部件（封头、法兰）其它零部件（封头、法兰）无

6、缝钢管无缝钢管2. 公称压力公称压力PN 规定的标准压力等级规定的标准压力等级18第三节 压力容器的安全监察 一、安全监察的意义与监察范围一、安全监察的意义与监察范围不包括核能容器、船舶上的专用容器和直接受火焰不包括核能容器、船舶上的专用容器和直接受火焰加热的容器以及真空容器等外压容器。加热的容器以及真空容器等外压容器。 二、压力容器相关的法规和标准二、压力容器相关的法规和标准技术性标准技术性标准法规性的规定法规性的规定19三、我国压力容器常用法规标准简介三、我国压力容器常用法规标准简介 ( (一一) )GB150-98钢制压力容器钢制压力容器参照参照ASME标准，近期国际同类标准针对标准，近

7、期国际同类标准针对GB150-89的修订。属于的修订。属于常规设计标准（相对分析设计标常规设计标准（相对分析设计标准）。准）。 1 1、适用范围、适用范围设计压力：设计压力： 0.1MPa p35MPa且真空度不低于且真空度不低于0.02MPa设计温度：设计温度： 钢材允许的使用温度钢材允许的使用温度只适用于固定的承受恒定载荷的压力容器只适用于固定的承受恒定载荷的压力容器 202、管辖范围、管辖范围除壳体本体外，还包括除壳体本体外，还包括与外部管道焊接连接的第一道环向接头坡口端面、与外部管道焊接连接的第一道环向接头坡口端面、第一个螺纹接头端面、第一个法兰密封面，以及专第一个螺纹接头端面、第一个

8、法兰密封面，以及专用连接件或管件连接的第一个密封面。用连接件或管件连接的第一个密封面。其他如接管、人孔、手孔等承压封头、平盖及其紧其他如接管、人孔、手孔等承压封头、平盖及其紧固件，以及非受压元件与受压元件的焊接接头，直固件，以及非受压元件与受压元件的焊接接头，直接连在容器上的超压泄压装置。接连在容器上的超压泄压装置。21(二二) JB4732-95钢制压力容器钢制压力容器分析设计标准分析设计标准弹性失效准则、塑性失效准则、弹塑性失效准则。弹性失效准则、塑性失效准则、弹塑性失效准则。根据应力对容器失效所构成的危害程度根据应力对容器失效所构成的危害程度, 将应力进将应力进行分类行分类, 对各类应力

9、用不同的限制值进行控制。对各类应力用不同的限制值进行控制。本标准适用于本标准适用于设计压力：设计压力：0.1MPa p100 MPa且真空度不低且真空度不低于于0.02MPa设计温度：低于以钢材蠕变控制其应力强度的相设计温度：低于以钢材蠕变控制其应力强度的相应温度，不同的钢材该温度不同应温度，不同的钢材该温度不同22( (三三) )JB/T4735钢制焊接常压容器钢制焊接常压容器常规设计标准常规设计标准适用范围为：适用范围为：设计压力：设计压力：-0.02MPa p0.1MPa设计温度：大于设计温度：大于-20350不适用于盛装高度毒性或极度危害介质的容器不适用于盛装高度毒性或极度危害介质的容

10、器 23（四）（四）压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程容规对压力容器的材料、设计、制造、使用、容规对压力容器的材料、设计、制造、使用、检验、修理、改造等七个环节中的主要问题提出检验、修理、改造等七个环节中的主要问题提出了基本规定。了基本规定。压力容器标准是设计、制造压力容器产品的依据压力容器标准是设计、制造压力容器产品的依据容规是安全技术法规，是政府对压力容器实施容规是安全技术法规，是政府对压力容器实施安全技术监督管理的依据。安全技术监督管理的依据。24(五五) ASME美国机械工程师协会美国机械工程师协会 American Society of Mechanical Engin

11、eering共有共有11卷，包括锅炉、压力容器、核动力装置、卷，包括锅炉、压力容器、核动力装置、焊接、材料、无损检测等内容。焊接、材料、无损检测等内容。与我国相关的有第与我国相关的有第卷压力容器和第卷压力容器和第卷卷玻璃纤维增强塑料压力容器玻璃纤维增强塑料压力容器(非金属材料篇非金属材料篇)。25第四节 容器机械设计的要求一、安全性一、安全性1. 强度强度2. 刚度刚度3. 密封性密封性4. 耐久性耐久性二、可靠性二、可靠性三、经济性三、经济性26习题答案习题答案一、课堂讨论一、课堂讨论第二题第二题二、重点习题答案二、重点习题答案第一题第一题 第三题第三题27习题答案温度分级温度分级温度范围（温度范围（C C）压力分级压力分级压力范围压力范围(Mpa)(Mpa)常温容器常温容器2020C 200C 200C C低压容器低压容器0.1P0.1P1.61.6中温容器中温容器壁温在常温和高温之间壁温在常温和高温之间中压容器中压容器1.6P1.6P1010高温容器高温容器壁温达到材料蠕变温度壁温达到材料蠕变温度高压容器高压容器10P10P100100低温容器低温容器壁温低于壁温低于2020C C超高压容器超高压容器P10