化工设备课件-压力容器

第四章压力容器1234内压薄壁容器内压容器封头容器附件外压容器化学工程学院第四章压力容器1234内压薄壁容器内压容器封头容器附件第二节内压容器封头一、常用封头的形式无折边锥形封头折边锥形封头平板形封头化学工程学院第二节内压容器封头一、常用封头的形式无折边锥形封头折边第二节内压容器封头化学工程学院第二节内压容器封头化学工程学院二、椭圆形封头及选用特点：边缘应力小承压能力强

半椭球和高度为h的短圆筒(通称直边)两部分构成直边：避免边缘应力与热应力叠加，改善受力状况化学工程学院二、椭圆形封头及选用化学工程学院对椭圆形封头来说，随着Di/2hi值的变化，封头的形状在改变。当Di/2hi=1时，就是半球形封头；当Di/2hi=2时，应力分布最好，且封头壁厚与相连接的筒体壁厚大致相等，便于焊接，经济合理，为标准椭圆形封头。其计算公式：校核公式为：化学工程学院对椭圆形封头来说，随着Di/2hi值的变化，封头的形状在改变标准椭圆形封头的直边高度下表确定封头材料碳素钢、普低钢、复合钢板不锈钢、耐酸钢封头壁厚4～8

10～18≥20

3～910～18≥20

直边高度254050254050化学工程学院标准椭圆形封头的直边高度下表确定封头碳素钢、普低钢、不锈钢、三、半球形封头形状：半个球壳优点：受力状况好于椭圆形封头缺点：其深度大，当直径较小时采用整体冲压制造困难半球形封头的壁厚计算：化学工程学院三、半球形封头化学工程学院四、碟形封头又称带折边球形封头，球面半径Ri、过渡圆弧半径r和高度为h的直边。（标准碟形封头Ri=0.9Di，r=0.17Di）碟形封头壁厚计算公式：M—碟形封头形状系数，可查表确定，对于Ri=0.9Di，r=0.17Di时M=1.33化学工程学院四、碟形封头M—碟形封头形状系数，可查表确定，对于Ri=0.五、球冠形封头结构：将碟形封头的直边及过渡圆弧部分去掉，只留下球面部分。也称无折边球形封头厚度计算公式：Q为应力增强系数GB150--1998化学工程学院五、球冠形封头厚度计算公式：Q为应力增强系数GB150-六、锥形封头a≦30°a

30°-45°a

45°-60°化学工程学院六、锥形封头a≦30°a30°-45°a45°-60°化无折边锥形封头计算壁厚为：折边锥形封头：化学工程学院无折边锥形封头计算壁厚为：化学工程学院化学工程学院化学工程学院七、平板封头化工设备常用的一种封头，也称平盖，结构最简单，制造最容易的一种。壁厚计算公式：K—平盖系数，随平板形封头结构不同而不同，查阅有关标准确定。化学工程学院七、平板封头K—平盖系数，随平板形封头结构不同而不同，查阅有思考题1、常用封头形式有哪些种？各有什么特点？化学工程学院思考题1、常用封头形式有哪些种？各有什么特点？化学工程学院第三节容器附件一、容器设计的标准化容器标准化的基本参数是公称直径和公称压力。1.公称直径（DN）公称直径：是将容器及管子直径加以标准化以后的标准直径。

A．压力容器(筒体、封头)的公称直径：由钢板卷制的筒体，公称直径是指它的内径；当筒体的直径较小，直接采用无缝钢管制作时，容器的公称直径应是指无缝钢管的外径；封头的公称直径与筒体一致。见表4-7、4-8化学工程学院第三节容器附件一、容器设计的标准化化学工程学院B．管子：公称直径既不是它的内径，也不是外径，而是小于管于外径的一个数值。只要管子的公称直径一定，它的外径也就确定了，而管子的内径则根据壁厚的不同有多种尺寸，它们大都接近于管子的公称直径。见表4-9

C．其它零部件的公称直径：有些零部件的公称直径，如压力容器法兰，鞍式支座等就是指与它相配的筒体与封头的公称直径。而管法兰、手孔等则是指与它相配的管子的公称直径。化学工程学院B．管子：公称直径既不是它的内径，也不是外径，而是小于2、公称压力（PN）公称压力：是将所能承受的压力范围分为若干个等级，因为公称直径相同的同类零件，只要它们的工作压力不相同，那么它们的其他尺寸也就不会一样。所以规定了若干个压力等级，这种规定的标准压力等级就是公称压力。目前我国所规定的公称压力等级为：常压、0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4（MPa）化学工程学院2、公称压力（PN）化学工程学院二、法兰连接1.结构一对法兰，一个垫片，数个螺栓，螺母和垫圈分类按外廓形状一般为圆形，方形和椭圆形2.法兰连接的密封（1）法兰结构化学工程学院二、法兰连接化学工程学院压力容器法兰分类1）平面型密封面：（a）（b）；2）凹凸型密封面：（c）；3）榫槽型密封面：（d）；化学工程学院压力容器法兰分类1）平面型密封面：（a）（b）；化学工平面型密封面压紧面是光滑的，（b）形式有三角形断面的沟槽。适用于公称压力P≤2.5Mpa，广泛应用于P≤0.6Mpa,压紧面的宽度：压力容器法兰：20～60mm，管法兰：10～20mm。化学工程学院平面型密封面化学工程学院凹凸型密封面在凹型面内放置垫片，其优点是便于对中，能够防止软质垫片的挤出，而且比平行面窄，容易压紧。最大DN=3000mm,PN≤6.4Mpa化学工程学院凹凸型密封面化学工程学院榫槽法兰由一个榫面和一个槽面组成，垫片放在槽内，由于压紧面积小，垫片又受到槽的阻挡，不会从周边挤出，容易获得较好的密封效果。主要用于：易燃，易爆，有毒介质的场合，当PN=20Mpa,可用到DN=800mm化学工程学院榫槽法兰由一个榫面和一个槽面组成，垫片放在槽内，由于压管法兰分类化学工程学院管法兰分类化学工程学院（2）垫片作用：封住两法兰密封面的间隙，防止流体泄露。垫片的类型有：1）非金属垫片用石棉、橡胶、合成树脂、聚四氟乙烯等非金属制成的垫片。2）半金属垫片用金属和非金属材料制成的垫片3）金属垫片用钢、铝、铜、镍或蒙乃尔合金等金属制成的垫片。（金属镍为基体添加铜、铁、锰等其它元素而成的合金）化学工程学院（2）垫片化学工程学院选用垫片的原则：(1)耐腐蚀，不污染介质；（2）具有良好的变形能力和回弹能力；（3）有一定的机械强度和适当的柔软性；（4）在工作温度下不变形和软化。常用垫片的断面形状化学工程学院选用垫片的原则：(1)耐腐蚀，不污染介质；（2）具有良好的变3、压力容器法兰的标准及选用我国实施的法兰标准有两个：压力容器法兰标准JB4701-2000--JB4707-2000

钢制管法兰、垫片、紧固件标准HG20592-1997—HG20635-1997化学工程学院3、压力容器法兰的标准及选用化学工程学院（1）压力容器法兰的分类压力容器法兰分为平焊法兰和对焊法兰两类，平焊法兰又分为甲型和乙型两种。（2）公称直径和公称压力法兰的公称直径DN就是与其相配的筒体，封头或管子的公称直径。对于压力容器法兰，公称直径DN就是与其相匹配的筒体或封头的公称直径，也就是筒体或封头的内径。例如公称直径DN1000的筒体，应当选用公称直径DN1000的压力容器法兰化学工程学院（1）压力容器法兰的分类化学工程学院公称压力PN表示法兰连接的承载能力。我国在制定压力容器法兰标准的时候，将法兰材质为16MnR或16Mn在操作温度为200℃的最大允许工作压力值（MPa）规定为公称压力，分为七个等级：0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4化学工程学院公称压力PN表示法兰连接的承载能力。我国在制定压力容器法兰标（3）压力容器法兰的选用和标记根据压力容器的内径（法兰的公称直径）和设计压力查表4-10初步确定法兰的结构形式容器的设计压力，设计温度和准备采用的法兰材料查表4-11确定法兰的公称压力查表4-10验证初步选定的法兰是否合适不合适合适根据公称压力公称直径和法兰类型，由相关标准查出法兰的尺寸注意：工作温度下法兰材料的允许工作压力不小于设计压力化学工程学院（3）压力容器法兰的选用和标记根据压力容器的内径（法兰的公称压力容器法兰选定后在图样上予以标记，由7部分组成：法兰类型代号（表4-12）密封面形式及代号（表4-13）公称直径，mm公称压力法兰厚度（采用标准值时省略）法兰总高度（采用标准值时省略）法兰标准号（表4-10）法兰类型代号（表4-12）密封面形式及代号（表4-13）公称直径，mm公称压力法兰厚度（采用标准值时省略）法兰总高度（采用标准值时省略）法兰标准号（表4-10）化学工程学院压力容器法兰选定后在图样上予以标记，由7部分组成：法兰类型代4.管法兰标准及选用（1）管法兰的分类化学工程学院4.管法兰标准及选用（1）管法兰的分类化学工程学院（2）管法兰的公称直径和公称压力管法兰的公称直径是与其相连接的管子的公称直径，既不是管子的内径，也不是管子的外径，而是与内径相近的某个数值。常用钢管公称直径与其外径的关系见表4-15管法兰的公称压力分为十个等级：0.25，0.60，1.00，1.60，2.50，4.00，6.40，10.0，16.0，25.0化学工程学院（2）管法兰的公称直径和公称压力化学工程学院（3）标准管法兰的选用和标记管法兰与连接的管子具有相同的公称直径选取法兰公称直径选定管法兰的材质，并按照“同一设备的主体，接管，管法兰设计压力相同”确定管法兰的设计压力根据法兰标准查出法兰的尺寸根据法兰的材质和工作温度，查表4-16确定管法兰的公称压力查表4-14确定法兰及密封面形式注意：工作温度下法兰材料的允许工作压力不小于设计压力化学工程学院（3）标准管法兰的选用和标记管法兰与连接的管子具有相同的公称法兰类型代号（表4-14）法兰的公称直径法兰的公称压力密封面形式代号（表4-14）钢管厚度（可无）法兰材料牌号标准代号法兰化学工程学院法兰类型代号（表4-14）法兰的公称直径法兰的公称压力密封面三、容器的支座容器支座作用：支承容器重量、固定容器位置并使容器在操作中保持稳定分类：卧式容器支座和立式容器支座容器轴线平行于地面容器轴线垂直于地面化学工程学院三、容器的支座容器支座作用：支承容器重量、固定容器位置并使容1、卧式容器的支座

卧式容器的支座有三种：鞍座圈座

支承式支座：小型的卧式容器对于因容器自重而可能造成严重挠曲的大直径薄壁容器化学工程学院1、卧式容器的支座小型的卧式容器对于因容器自重而可能造成严重(1)鞍座的类型和结构鞍座有焊制和弯制两种。垫板筋板腹板底板化学工程学院(1)鞍座的类型和结构鞍座有焊制和弯制两种。垫板筋板腹板底板弯制鞍座化学工程学院弯制鞍座化学工程学院（2）鞍座的数目及位置

每台设备一般均用两个鞍座支承，固定式和滑动式各一个。支座位置的确定原则：当容器放置于鞍座上，鞍座的约束反力将几种作用于容器的局部器壁上，引起复杂而且相当大的局部应力。1、当筒体的L/Do较小，d/Do较大，或在鞍座所在平面内有加强圈时，取A≤0.2L。其中，L为圆筒体长度(两封头切线间距离)，

A为鞍座中心线至圆筒体端部的距离。2、当筒体的L/Do较大，或在鞍座所在平面内无加强圈时A≤0.5Do(Do为筒体内径)。化学工程学院（2）鞍座的数目及位置每台设备一般均用两个鞍座支（3）鞍座的选用和标记容器的总重每个鞍座的承载筒体和封头的重量容器内物料的重量人孔等附件的质量容器外保温层的质量容器的公称直径选择轻型或重型鞍座从标准查取鞍座的各部分尺寸化学工程学院（3）鞍座的选用和标记容器的总重每个鞍座的承载筒体和封头的重鞍座的标记方法：JB/T4712-2007,鞍座XX-X型号（A，BⅠ，BⅡ，BⅢ，BⅣ，BⅤ）公称直径固定鞍座F或滑动鞍座S例题4-6化学工程学院鞍座的标记方法：型号（A，BⅠ，BⅡ，BⅢ，BⅣ，BⅤ）公称2、立式容器支座立式容器的支座主要有：腿式支座耳式支座支承式支座裙式支座中、小型直立容器常采用前三种，高大的塔设备则广泛采用裙式支座。化学工程学院2、立式容器支座立式容器的支座主要有：化学工程学院（1）腿式支座由盖板、垫板、支柱、和底板四部分组成，有A型、AN型、B型、BN型四种，A型和AN型是角钢支柱，B型和BN型是钢管支柱。A型和B型带垫板，AN型和BN型不带垫板。垫板化学工程学院（1）腿式支座由盖板、垫板、支柱、和底板四部分组成，有A型、适用范围：刚性基础上，且符合下列条件：公称直径DN400~1600；圆筒长度L与公称直径DN之比L/DN≤5;容器总高Ho≤5m。不适用于通过管线直接与产生脉动载荷的机器设备刚性连接的容器。化学工程学院适用范围：化学工程学院（2）支承式支座有A、B两种形式。底板筋板垫板适用范围：公称直径DN800~4000；圆筒长度L与公称直径DN之比L/DN≤5;容器总高Ho≤10m化学工程学院（2）支承式支座有A、B两种形式。底板筋板垫板适用范围：公称（3）耳式支座

组焊而成中小型立式设备（高径比小于5且总高度不超过10m）应用最广泛的一种支座。当容器公称直径≤900mm时，可以不设垫板，但容器的厚度必须大于3mm。化学工程学院（3）耳式支座组焊而成中小型立式设备（高径比小于5且总高度化学工程学院化学工程学院化学工程学院化学工程学院（4）裙式支座塔设备最常用裙式支座。目前还没有标准。各部分尺寸均需通过计算或实践经验确定。基础环螺栓座裙座体基础化学工程学院（4）裙式支座基础环螺栓座裙座体基础化学工程学院四、容器的开孔与补强结构1.开孔补强的原因开孔破坏了原有的应力分布并引起应力集中；接管处容器壳体与接管形成结构不连续应力；壳体与接管连接的拐角处因不等截面过渡而引起应力集中；上述三种因素均使破坏从开孔或开孔接管部位开始，必须采用适当的补强措施，以保证足够的强度。化学工程学院四、容器的开孔与补强结构1.开孔补强的原因化学工程学院2.补强方法和局部补强结构补强方法有两种：增加容器厚度即整体加强，适用于容器上开孔较多且分