化工设备基础.pdf

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1、化工设备机械基础B化学与生物工程学院化工教研室姚金环2012年9月1化工设备储罐换热设备塔设备反应釜2储槽3储槽4储槽5浮头式换热器6套管式换热器7螺旋板式换热器8U型管式换热器9精馏塔10精馏塔11喷淋式吸收塔12吸收塔13萃取塔14离心式干燥塔15反应釜16反应釜171、这些设备要满足什麽生产工艺要求？结构如何才可以？2、用什麽材料，如何制作出来的？3、抵抗压力，温度的能力如何？——安全性如何？4、经济性如何？18一、主要内容1.化工设备常用材料（8学时）—简介化工设备常用材料性能、分类、热处理方法；2.中、低压化工容器设计（2

2、6学时）—薄膜理论；内、外压容器设计方法、容器零部件设计（自学）；3.典型化工设备机械设计（12学时）—管壳式换热器、塔设备以及搅拌器的机械设计方法。4.复习答疑（2学时）19二、学习本课程的目的与要求目的基本掌握化工设备常用材料的主要性能及选用方法；基本掌握中低压、外压容器及典型化工设备的设计方法。要求重点掌握——设计概念及方法；掌握——化工设备的结构特点；领会贯通——课堂上讲授的内容。20三、使用的教材及主要参考书使用的教材：《化工设备机械基础》(第六版），刁玉玮、王立业编著；主要参考书：《工程材料》闫康平编著化学工业出版社

3、，2001。《化工容器及设备》卓震编著中国石化出版社1998《化工设备设计》聂清德编著化学工业出版社199121第一篇化工设备材料第一章化工设备材料及其选择1.1概述化工设备的使用环境压力：真空—低压—中压—高压—超高压温度：低温—常温—中温—高温介质：腐蚀性；易燃；易爆；有毒；剧毒。22选用材料的一般要求材料品种应符合我国资源和供应情况；材质可靠，能保证使用寿命；要有足够的强度，良好的塑性和韧性以及抗腐蚀性；便于制造加工，焊接性能良好；经济上合算。231.2金属材料的性能一、力学性能在外力（外加能量）作用下不产生超过允许的变形或不

4、被破坏的能力。如弹性、塑性、强度、硬度和韧性等指标。金属材料在外力作用下所引起的变形和破坏过程，分为：弹性变形阶段弹-塑性变形阶段断裂24脆性断裂：断裂前没有明显塑性变形阶段断裂韧性断裂：发生大量塑性变形之后才发生断裂1.强度及其指标固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形或断裂的特性。例如：※容器爆裂；※管道破裂；※地脚螺栓拉断；※炉管爆裂；…..——强度不够！25金属材料的重要强度指标（1）屈服点（）s屈服现象：金属材料承受载荷作用，当载荷不再增加或缓慢增加时，仍继续发生明显的塑性变形。屈服点（）：材料发生屈服现象时的

5、应力，即发生塑性s变形时的应力。单位：MPa。pssFo一些合金没有明显的屈服点，规定发生0.2%残余伸长时的应力，作为“条件屈服点”。记作。0.2p0.20.2Fo26（2）抗拉强度()b抗拉强度()：金属材料在拉伸条件下，从开始加载到发生b断裂所能达到的最大应力值。由于外力形式的不同，有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪切强度等。抗拉强度是压力容器设计常用的性能指标，是试件拉断前最大载荷下的应力。以表示，单位MPa。bPbbFo屈强比：/屈强比小，表明材料具有较大的塑性储备。sb。但屈强比太小，材料的

6、强度水平不能充分发挥。27（3）蠕变极限（）n“蠕变”现象：在高温时，在一定的应力下，应变随时间而变化的现象，或金属在高温和应力作用下逐渐产生塑性变形的现象。例如：由于存在蠕变，高温高压的蒸汽管道的管径随时间的延长不断增大，壁厚减薄，最后可能导致断裂；高温高压下法兰及螺栓蠕变变形而泄漏；铅丝在高温下受重力作用而变长变细。“蠕变极限”：材料在高温下，抵抗发生缓慢塑性变形的能力，以表示，单位MPa。材料的蠕变极限与温度、蠕变速n度有关。28（4）持久强度（）D持久强度（）：在给定温度下，促使试样或工件经过一D定时间发生断裂

7、的应力，以表示，单位MPa。它是一D定温度和一定应力下，材料抵抗断裂的能力。材料抵抗断裂的能力越大，在相同的条件下，能支持的时间越久。规定：化工设备设计寿命一般为十万小时，所以用试件在十万小时断裂时的应力作为持久强度。29（5）疲劳强度（）-1疲劳现象：构件或零件受到大小和方向变化的交变载荷作用，这种交变载荷，使金属材料在应力远小于屈服点时就发生断裂。“疲劳极限”：构件或零件在无数次交变载荷作用下不致断裂的最大应力。表示符号：(MPa)。-1例如：频繁开、停车——容器内压力或温度波动；活塞式压缩机压缩气体——容器及管

8、道内压力波动；离心泵频繁开停机或震动——泵轴受力成交变式。302.塑性及其主要指标塑性：金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。塑性指标：金属在外力作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。因塑性不足引起材料破坏的例子：◎锻件裂纹；