化工机械基础容器设计基础市公开课一等奖省赛课获奖课件

第三篇容器设计化工机械基础容器设计基础第1页第十章容器设计基础第一节概论化工机械基础容器设计基础第2页一、容器结构

壳体(筒体)、封头(端盖)、法兰、支座、接口管及人孔等组成。常低压化工设备通用零部件标准直接选取。化工机械基础容器设计基础第3页二、容器分类压力容器分类按容器形状按承压性质按管理其它

按容器壁温按金属材料按应用情况化工机械基础容器设计基础第4页按容器形状按容器形状分类名称特点方形\矩形容器平板焊成，制造简便，但承压能力差，只用作小型常压贮槽球形容器弓形板拼焊，承压好，安装内件不便，制造稍难,多用作贮罐圆筒形容器

筒体和凸形或平板封头。制造轻易，安装内件方便，承压很好，应用最广化工机械基础容器设计基础第5页按承压性质内压：内部介质压力大于外界压力外压：内部介质压力小于外界压力真空：内部压力小于一个绝压外压容器表4-1内压容器分类

容器分类设计压力p（MPa）低压容器0.1≤p＜1.6中压容器1.6≤p＜10高压容器10≤p＜100超高压容器p≥100化工机械基础容器设计基础第6页按管理表4-2安全检验规程使用范围项目条件最高工作压力pwpw≥0.1MPa，不包含液体静压内径Di，容积VDi≥0.15m且V≥0.025m3介质气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点液体化工机械基础容器设计基础第7页依据压力等级、介质毒性危害程度以及生产中作用，压力容器可分为三类。第一类压力容器、第二类压力容器、第三类压力容器不包含核能、船舶专用、直接收火焰加热容器化工机械基础容器设计基础第8页表10-3毒性危害程度分级指标分级Ⅰ极度危害Ⅱ高度危害Ⅲ中毒危害Ⅳ轻度危害急性中毒吸入＜200mg/m3200mg/m3~mg/m3~＞0mg/m3经皮＜100100~500~＞2500经口＜2525~500~＞5000急性中毒易中毒后果严重可中毒，愈后良好偶可中毒无中毒但有影响慢性中毒患病率高较高偶有发生有影响慢性中毒后果继续进展不能治愈可基本治愈可恢复无严重后果可恢复无不良后果致癌性人体致癌可疑致癌动物致癌无致癌性最高允许浓度＜0.10.1-1.0-＞10常见化学介质光气、汞、氰化氢甲醛,苯胺、氟化氢、二氧化硫,硫化氢,氨化工机械基础容器设计基础第9页名称说明三类容器（1）高压容器；

（2）毒性程度为极度和高度危害介质中压容器；

（3）中度危害介质，且pV大于等于10MPa·m3中压储存容器；

（4）中度危害介质，且pV大于等于0.5MPa·m3中压反应容器；

（5）毒性程度为极度和高度危害介质，且pV乘积大于等于0.2MPa·m3低压容器；

（6）高压、中压管壳式余热锅炉；

（7）中压搪玻璃压力容器；

（8）使用强度级别较高材料制造压力容器；

（9）移动式压力容器，铁路罐车、罐式汽车和罐式集装箱等；

（10）容积大于等于50m3球形储罐；

（11）容积大于5m3低温液体储存容器。

二类容器（1）中压容器；

（2）毒性程度为极度和高度危害介质低压容器；

（3）易燃介质或毒性程度为中度危害介质低压反应容器和低压储存容器；

（4）低压管壳式余热锅炉；

（5）低压搪玻璃压力容器。

一类容器不在第三类、第二类压力容器之内低压容器为第一类压力容器。化工机械基础容器设计基础第10页判断题：判断以下容器属一、二、三类容器哪一类？1）φ液氨储罐2）p为4MPa剧毒介质容器3）p为10MPa，V为800L乙烯储罐。

化工机械基础容器设计基础第11页按容器壁温常温容器：壁温-20℃至200℃；高温容器：壁温到达蠕变温度,碳素钢或低合金钢容器，温度超出420℃，合金钢超出450℃，奥氏体不锈钢超出550℃，均属高温容器；中温容器：在常温和高温之间；低温容器：壁温低于-20℃,-20℃至-40℃为浅冷容器，低于-40℃者为深冷容器。化工机械基础容器设计基础第12页按材料金属容器:钢制,铸铁,有色金属容器非金属材料：既可作为容器衬里，又可作为独立构件。化工机械基础容器设计基础第13页按材料应用最多是低碳钢和普通低合金钢，腐蚀严重或产品纯度要求高用不锈钢、不锈复合钢板、铝板及钛材。在深冷操作中，可用铜或铜合金；惯用非金属材料有：硬聚氯乙烯、玻璃钢、不透性石墨、化工搪瓷、化工陶瓷及砖、板、橡胶衬里等

化工机械基础容器设计基础第14页按应用情况反应压力容器（Ｒ）完成物理、化学反应，如反应器、反应釜、分解锅、聚合釜、变换炉等；换热压力容器（Ｅ）热量交换，如热交换器、管壳式余热锅炉、冷却器、冷凝器、蒸发器等；化工机械基础容器设计基础第15页按应用情况分离压力容器（Ｓ）流体压力平衡缓冲和气体净化分离，如分离器、过滤器、缓冲器、吸收塔、干燥塔等；储存压力容器：（Ｃ，球罐为Ｂ）储存、盛装气体、液体、液化气体等介质，如各种形式贮罐、贮槽、高位槽、计量槽、槽车等。化工机械基础容器设计基础第16页三、容器零部件标准容器零部件(比如封头、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(比如贮槽、换热器、搪玻璃与陶瓷反应器)也有了对应标准。化工机械基础容器设计基础第17页两个基本参数：公称直径DN：指标准化以后标准直径，以DN表示，单位mm，比如内径1200mm容器公称直径标识为DN1200。公称压力PN：容器及管道操作压力经标准化以后标准压力称为公称压力，以PN表示，单位MPa。化工机械基础容器设计基础第18页㈠公称直径1.压力容器公称直径钢板卷焊公称直径是内径。300(350)400(450)500(550)600(650)700(750)8009001000(1100)1200(1300)1400(1500)1600(1700)1800(1900)(2100)2200(2300)24002500260028003000320034003500360038004000420044004500460048005000520054005500560058006000

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容器直径较小，可直接用无缝钢管制作。公称直径指钢管外径。159219273325377426表4-5无缝钢管制作筒体时容器公称直径（mm）化工机械基础容器设计基础第20页设计时，应将工艺计算初步确定设备内径，调整为符合表4-4或表4-5所要求公称直径。封头公称直径与筒体一致。化工机械基础容器设计基础第21页2.管子公称直径

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(GB8163-87)、石油裂化用无缝钢管(GB9948-88)、化肥设备用高压无缝钢管（GB647986)等。化工机械基础容器设计基础第22页有缝管公称直径：公称直径近似普通钢管内径名义尺寸。公制mm，英制in，见表4-6。公称直径15mm或1/2英寸，外径21.3mm，壁厚2.75mm（普通）3.25mm（加厚）化工机械基础容器设计基础第23页有缝管公称直径：每一公称直径对应一外径，其内径数值随厚度不一样而不一样。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

化工机械基础容器设计基础第24页无缝钢管公称尺寸：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，管径超出57mm时，常采取热轧管。管径在57mm以内常选取冷拔管。冷拔管最大外径为200mm；热轧管最大外径为630mm。化工机械基础容器设计基础第25页3.容器零部件公称直径

法兰、支座等公称直径是相配筒体、封头公称直径。DN法兰，DN鞍座还有一些零部件公称直径是与它相配管子公称直径DN200管法兰另有一些容器零部件公称直径是指结构中某一主要尺寸，DN80(Dg80)视镜是指窥视孔直径为80mm。化工机械基础容器设计基础第26页㈡公称压力工作压力不一样，相同公称直径压力容器其筒体及其零部件尺寸也不一样。将承受压力范围分为若干个标准压力等级，即公称压力。表4-7压力容器法兰与管法兰公称压力压力容器法兰0.250.61.01.62.54.06.4管法兰0.250.61.01.62.54.05.0101525化工机械基础容器设计基础第27页设计时假如选取标准零部件，必须将操作温度下最高操作压力(或设计压力)调整为所要求某一公称压力等级(调整方法见第五节)，然后依据DN与PN选定该零部件尺寸。假如零件不选取标准零部件，而是自行设计，设计压力就无须符合要求公称压力。化工机械基础容器设计基础第28页四、压力容器标准介绍压力容器标准是全方面总结压力容器生产、设计、安全等方面经验，不停纳入新科技结果而产生。它是压力容器设计、制造、验收等必须遵照准则。压力容器标准包括设计方法、选材及制造、检验方法等。化工机械基础容器设计基础第29页㈠国内标准1989我国压力容器标准化技术委员会制订了GB150-89《钢制压力容器》1998年修订成GB150-1998，使标准愈加完善。GB150《钢制压力容器》内容包含：压力容器板壳元件计算容器结构要素确实定密封设计超压泄放装置设置容器制造与验收要求等化工机械基础容器设计基础第30页㈡国外主要规范国外规范主要有四个：美国ASME规范，英国压力容器规范（BS），日本国家标准（JIS），德国压力容器规范（AD）。化工机械基础容器设计基础第31页1．美国ASME规范美国机械工程师协会（ASME）制订《锅炉及压力容器规范》。美国国家标准该规范规模庞大、内容完善，仅依靠其本身即可完成选材、设计、制造、检验、试验、安装及运行等全部工作步骤。化工机械基础容器设计基础第32页1．美国ASME规范与压力容器亲密相关有：第Ⅱ卷材料技术条件、第Ⅴ卷无损检验、第Ⅷ卷压力容器及第Ⅸ卷焊接及钎焊评定。每年增补一次，每三年出一新版，技术先进，修订及时，能快速反应世界压力容器科技发展最新成就，为世界上影响最大一部规范。化工机械基础容器设计基础第33页2．英国压力容器规范（BS）BS5500《非直接火熔焊压力容器》是由英国家标准准协会（BSI）负责制订。由两部规范合并而成：一部相当于ASME第Ⅷ卷第一册BS1500《普通用途熔融焊压力容器标准》，另一部是近似于德国AD规范BS1515《化工及石油工业中应用熔融焊压力容器标准》。

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3.日本国家标准（JIS）

于80年代初制订了两部基础标准，一部是参考ASME第Ⅷ卷第1册制订JISB8243《压力容器结构》，另一部是参考ASME第Ⅷ卷第2册制订JISB8250《特定压力容器结构》。另外，还有与压力容器相关标准JISB8240《冷冻压力容器》、JISB8241《无缝钢制气瓶》及JISB8242《圆筒形液化石油气贮罐（卧式）结构》等。化工机械基础容器设计基础第35页4.德国压力容器规范（AD）AD压力容器规范是由七个部门编制：职员联合会、锅炉压力容器管道联合会、化学工业联合会、冶金联合会、机械制造者协会、大锅炉企业主技术协会及技术监督会联合会（VDTUV）。化工机械基础容器设计基础第36页AD规范在技术上有许多独特观点，它在