化工设备第15讲复习课件

1、化工设备第15讲复习化工设备设计基础总复习总复习n 什么是薄壁容器？n 化工容器的分类n 按工艺过程中的作用分类：n 按承压性质分类：n 内压容器：n 按破坏后造成的危害程度分类：n 压力容器零部件标准化的基本参数：n 化工压力容器机械设计的基本要求：/R0.1或D0/Di 1.2E，S，C ，R内压容器，外压容器L，M，H，U一类，二类，三类DN，PN化工设备第15讲复习化工设备设计基础总复习 n 化工设备对材料的基本要求：n 钢中的主要化学成分：n 钢的机械性能：n 强度：n 硬度：n 塑性：n 韧性：n 温度对钢的机械性能的影响：b，s， ， ，ftDtn强度，刚度，稳定，耐久，密封，经

2、济，方便机械性能，耐蚀性能，加工性能C ，Mn，Si ，S，P强度，硬度，塑性，韧性HB，HR，HV，冷弯性能Akv， Kic和COD，NDT强度，塑性，韧性化工设备第15讲复习化工设备设计基础总复习n 材料的耐腐蚀性能：n 材料的工艺性能：n 碳钢的分类及牌号：n 按含碳量分类：n 纯 铁： n 低碳钢：n 中碳钢：n 高碳钢：n 按冶炼方法分类：耐大气、海水，耐酸，耐碱焊，锻，切削，成型，热处理含碳量，冶炼方法，品质F，Z，bc0.04 0.04 c0.25 0.25 c0.60 c0.60化工设备第15讲复习化工设备设计基础总复习n 按品质分类：n 普通碳素钢：n 优质碳素钢：n 碳钢的

3、性能：机械，工艺，耐蚀性n 使用限制：n 碳钢的热处理： 与合金钢相比强度较低，只能用于压力不很高的中小型容器；耐腐蚀性差，不能用于腐蚀性介质；使用温度范围较窄，不能用于高温或低温场合。退，淬，正，回，调，固，化p0.045，s0.050 p0.035，s0.040化工设备第15讲复习化工设备设计基础总复习n 什么是合金钢？n 常用的合金元素：Mn、Si、Cr、Ni、Al、B、W、Mo、V、Ti、Nbn 合金元素的作用n 强化铁素体n 细化晶粒n 改善热处理性能n 提高耐腐蚀性n 提高高温强度和高温抗氧化性合金元素含量1.5%化工设备第15讲复习化工设备设计基础总复习n 合金钢的分类、牌号、性

4、能和用途n 按化学成分分类：低，中，高n 按用途分类：n 普低钢：牌号、性能和用途n 合金结构钢：牌号、性能和用途n 不锈钢：牌号、性能和用途n 耐热钢：牌号、性能和用途普低钢，合金结构钢，不锈钢，耐热钢化工设备第15讲复习化工设备设计基础总复习n 有色金属及其合金n 铜n 铝n 铅n 镍n 化工设备的选材原则（1）满足生产工艺要求（2）满足安全可靠要求（3）具有良好的加工工艺性（4）经济节约化工设备第15讲复习化工设备设计基础总复习n 回转薄壳的薄膜应力理论n 第一、二率半径R1和R2n 微体平衡方程：n 区域平衡方程：n 内压球壳内的薄膜应力：n 内压圆筒内的薄膜应力：n 内压圆锥壳内的薄

5、膜应力：z21pRR0sin2d2k0krrrprz2pRpR2cos2pr化工设备第15讲复习n 内压椭球壳内的薄膜应力：（1）、是坐标位置的函数，且连续变化。（2）、随长短轴之比a/b的增大而增大，应力分布状 况随a/b的增大而变差。当a/b1时，=，应力分 布最均匀。（3）在x=0处， ，在x=a， 。（4）a/b2时， ，周边压，顶点拉。化工设备设计基础总复习bbaxap2)(2224)(22)(222442224baxaabbaxapbapa22222 ,2bapapapa)()(maxmax拉压化工设备第15讲复习n 承受液体静压力的内压壳体化工设备设计基础总复习化工设备第15讲复

6、习n 边缘应力的特点n 局部性：边缘应力仅限于不连续部位附近，离开边 缘区很快衰减为壳体基本应力。作用范围： （R为壳体半径，为壳体厚度）n 自限性：随着边缘应力的增大，材料发生屈服，从 而使不连续处的变形趋于一致，结果使边缘应力自 动限制在一定范围内。化工设备设计基础总复习RL 化工设备第15讲复习n 薄膜应力理论的适用条件n 设计上对边缘应力的处理方法n 内压容器的设计内容： n内压容器的设计参数：化工设备设计基础总复习 （1）结构、形状、载荷轴对称 （2）结构、形状、载荷连续 （3）材料性能一致 壳体壁厚； 壳体强度校核； 容器最大允许工作压力。设计压力，设计温度，许用应力，焊缝系数，壁

7、厚附加量，最小壁厚等。化工设备第15讲复习n 压力容器的设计标准：n GB150钢制压力容器（现行1998版）n 内压圆筒计算厚度：n 内压圆筒强度校核：n 内压圆筒最高允许工作压力：n 公式的适用范围：化工设备设计基础总复习 ctic2pDp teeicmax2Dp eietw2Dp tc4 . 0p化工设备第15讲复习n 压力容器设计几种厚度的定义化工设备设计基础总复习2Cdne1CC毛坯厚度化工设备第15讲复习n 内压球壳计算厚度：n 内压球壳强度校核：n 内压球壳最高允许工作压力：n 公式的适用范围：化工设备设计基础总复习 ctic4pDp teeicmax4Dp eietw4Dp t

8、c6 . 0p化工设备第15讲复习n 设计参数的确定n 工作压力pw：n 设计压力p：n 计算压力pc：n 工作温度tw：n 设计温度t：非低温容器，低温容器n 焊缝系数的含义n 焊缝系数的取值：化工设备设计基础总复习双面焊：1.0，0.85；单面焊：0.9，0.8化工设备第15讲复习n 厚度附加量：C=C1+C2n 许用应力：n 安全系数的影响因素：（1）条件载荷的准确性程度（2）设计计算方法的精确性（3）材料性能的稳定性（4）制造与检验水平（5）操作与管理水平（6）安全裕度（7）其它因素化工设备设计基础总复习 ntnDtDstsbtbt,minnnnn化工设备第15讲复习n 圆筒的最小（有

9、效）厚度minn 椭圆形封头和碟形封头的最小有效厚度minn 椭圆形封头：n 形状系数k1时， min0.15Din 形状系数k1时， min0.30Din 碟形封头：n 形状系数M1.34时， min0.15Din 形状系数M1.34时， min0.30Di化工设备设计基础总复习 碳钢及低合金钢制容器，不小于3 mm; 高合金钢制容器，不小于2 mm。化工设备第15讲复习n 试验压力的确定n 液压试验：n 气压试验： n 气密性试验：n 压力试验情况下圆筒的应力校核n 液压试验：n 气压试验：化工设备设计基础总复习 tT25. 1pp tT15. 1pp pp TseeiTmax9 . 02

10、DpseeiTmax8 . 02Dp化工设备第15讲复习n 椭圆形封头n 计算厚度：n 强度校核：n 最高允许工作压力：n 标准椭圆形封头K=1化工设备设计基础总复习 ctic5 . 02pDKp teeicmax25 . 0KDp eietw5 . 02KDp化工设备第15讲复习n 碟形封头n 计算厚度：n 强度校核：n 最高允许工作压力：化工设备设计基础总复习 ctic5 . 02pDMp teeicmax25 . 0MDp eietw5 . 02MDp化工设备第15讲复习n 无折边球面封头n 计算厚度：n 强度校核：n 最高允许工作压力：化工设备设计基础总复习 ctic2pDQp tee

11、icmax2QDp eietw2QDp从强度上比较三种凸形封头的好坏（参考P194例题）化工设备第15讲复习n 无折边锥形封头n 锥体部分n 计算厚度：n 强度校核：n 最高允许工作压力：n 大端加强段：n 小端加强段：化工设备设计基础总复习 cos12ctccpDp teeccmaxcos2Dp ectewcos2Dp ctccr2pDQp ctiscr2pDQp化工设备第15讲复习n 无折边锥形封头的半锥角：30n 有折边锥形封头n 锥体部分：n 大端过渡段：n 小端加强段：化工设备设计基础总复习 ctiscr2pDQp ctic5 . 0pDfp ctic5 . 02pDkp化工设备第1

12、5讲复习n 外压圆筒失稳的临界压力n 临界压力的影响因素n 临界压力的计算公式（1）长圆筒的临界压力Bresse公式（2）短圆筒的临界压力Mises公式 化工设备设计基础总复习3e2cr12DEp5 . 2ecr6 . 2DLEDp（1）圆筒的几何尺寸：/D，L/D（2）材料的物理性能： E ，化工设备第15讲复习n 临界长度：n 许用外压力：n 外压容器设计参数的确定n 设计压力：p=max(p)（1）外压容器：p取最大内外压力差（2）真空容器：有安全阀，p=min1.25p，0.1MPa 无安全阀，p=0.1 MPan 试验压力化工设备设计基础总复习ecr17. 1DDL mppcr （1

13、）液压试验： pT=1.25p （2）气压试验： pT=1.15p化工设备第15讲复习n 外压圆筒计算长度Ln 圆筒上两相邻能起支撑作用的 构件之间的距离。n 能起支撑作用的构件：加强圈、 支承圈、夹套端板、法兰以及 封头等。n 对于凸形封头应计入封头曲面 高度的1/3。化工设备设计基础总复习化工设备第15讲复习n 外压圆筒图算法设计步骤 化工设备设计基础总复习（1）假设n，计算e、L/D0和D0/e；（2）由L/D0和D0/e查图11-3得到系数A；（3）由系数A，根据材料查图11-411-9得到系数B； e0DBp 时用此式图中查不到B)( 32 或e0DAEp （4）计算许用外压p：（5

14、）校核稳定性：pcp 且接近为合适。否则，重新假 设n，重复上述步骤，直至合适为止。化工设备第15讲复习n 外压加强圈的作用（1）设计壳体厚度时（2）给定壳体厚度时n 加强圈的结构n 型钢整圈围绕并焊接在筒体（内/外）圆周上。化工设备设计基础总复习 可减小壳体厚度，节约材料； 可提高圆筒的稳定性。化工设备第15讲复习n 外压加强圈的设计步骤（1）假设加强圈截面形状和尺寸As，计算d 和 a（2）计算组合截面惯性矩：（3）计算系数B：（4）查图11-411-9或按公式计算确定系数A：（5）计算满足稳定要求所需要的组合截面惯性矩： （6）校核稳定性： 且接近为合适。化工设备设计基础总复习2222s1saAIdAIIsse0cLADpBEBA23ALALDI9 .10)(sses20II s化工设备第15讲复习n 外压半球形封头n 临界压力： 对于钢材：n 许用外压：化工设备设计基础总复习20e2cr132REp20ecr25. 0REp 2e0cr0833. 0REmpp化工设备第15讲复习n 外压半球形封头图算法设计步骤(1) 假设n，计算e和R0/e；(2) 计算系数A： ；(3) 由系数A，按材料