化工设备第5讲.ppt

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1、化工设备设计基础－第十章内压容器设计第十章内压容器设计内压容器设计的概念压力容器壳体构成：圆筒、球壳和封头（凸形、锥形与平板）。内压容器的设计内容：①确定壳体（圆筒、球壳和封头）壁厚；②壳体壁厚强度校核；③计算容器最大允许工作压力。内压容器的设计方法：壳体内的应力材料的许用应力强度条件设计计算①②③。内压容器的设计参数：设计压力，设计温度，许用应力，焊缝系数，壁厚附加量（钢板负偏差和腐蚀裕量），最小壁厚等。化工设备设计基础－第十章内压容器设计内压容器设计的理论依据薄膜应力理论第一强度理论压力容器的设计

2、标准GB150《钢制压力容器》（现行1998版）化工设备设计基础－第十章内压容器设计§10.1内压圆筒的强度计算一、内压圆筒中的最大薄膜应力1.已知条件：设计计算压力pc，圆筒内径Di，壁厚δ2.圆筒中的最大薄膜应力：根据式（8-9）：二、材料的许用应力三、强度条件根据第一强度理论：，即(a)化工设备设计基础－第十章内压容器设计四、强度计算壳体计算厚度δ由式（a）得到：(10-1)壳体壁厚强度校核(10-2)容器最大允许工作压力[pw](10-a)化工设备设计基础－第十章内压容器设计五、公式(10-1

3、)和(10-2)的适用范围(10-b)上式相当于圆筒外径与内径之比K≤1.5。化工设备设计基础－第十章内压容器设计六、压力容器设计几种厚度的定义1.计算厚度δ：强度计算得到的厚度。2.设计厚度δd：计算厚度加上腐蚀裕量。3.名义厚度δn：设计厚度加上钢板负偏差向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度。4.有效厚度δe：能起强度作用的厚度，等于名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差。5.毛坯厚度：名义厚度加上壁厚加工减薄量。化工设备设计基础－第十章内压容器设计§10.2内压球壳的强度计算一、内压

4、球壳中的最大薄膜应力1.已知条件：设计压力pc，球壳内径Di，壁厚δ2.球壳中的最大薄膜应力：根据式（8-8）：二、材料的许用应力三、强度条件根据第一强度理论：，即(b)化工设备设计基础－第十章内压容器设计四、强度计算壳体计算厚度δ由式（b）得到：(10-3)壳体壁厚强度校核(10-4)容器最大允许工作压力pmax(10-c)化工设备设计基础－第十章内压容器设计五、公式(10-3)和(10-4)的适用范围(10-d)上式相当于球壳外径与内径之比K≤1.353。化工设备设计基础－第十章内压容器设计§10

5、.3设计参数的确定一、设计压力和设计温度设计压力pd：设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。工作压力pw：在正常工作情况下容器顶部可能达到的最高压力。计算压力pc：在相应设计温度下，用于确定元件厚度的压力。其值等于设计压力加上液柱静压力。当液柱静压力小于5％的设计压力时可以忽略不计。化工设备设计基础－第十章内压容器设计设计压力的确定：按GB150要求（1）容器上安装有超压泄放装置（安全阀、爆破片）时，应按GB150附录B确定设计压力。（2）对于盛装液化气体

6、的容器，应根据设计温度下介质的饱和蒸汽压确定设计压力。（3）由两个或两个以上压力室组成的容器，除考虑各压力室的设计压力外，还要考虑各室之间的压力差作为设计压力。化工设备设计基础－第十章内压容器设计设计温度td：设定的元件的金属温度，其值低温容器不高于工作温度，非低温容器不低于工作温度。通常指设计图纸上规定的最高或最低允许工作温度。工作温度tw：在正常工作情况下元件可能达到的最高或最低温度。低温容器：设计温度低于或等于-20℃的压力容器。当工作温度低于或等于-20℃时，应按低温容器来设定设计温度。化工设

7、备设计基础－第十章内压容器设计二、焊接接头系数（焊缝系数）定义：焊缝金属与母材金属强度之比，用符号φ来表示。表示焊接接头对容器整体的削弱程度。影响因素：焊接接头质量焊缝及热影响区的组织和性能焊接缺陷焊接应力焊缝系数的取值：按GB150规定双面焊或相当于双面焊的全焊透对接接头100％无损检测：φ=1.0局部无损检测：φ=0.85单面焊的对接接头化工设备设计基础－第十章内压容器设计单面焊的对接接头100％无损检测：φ=0.9局部无损检测：φ=0.8关于焊接结构和无损检测要求可参见GB150。三、厚度附加量

8、厚度附加量包括钢材负偏差和腐蚀裕量两部分：C=C1+C2其中C为厚度附加量，mmC1为钢材负偏差，mm（表10-1~4）C2为腐蚀裕量，mm。可按腐蚀速率乘以设计寿命来计算，但通常按经验选取：无腐蚀取0，弱腐蚀取1~2，强腐蚀考虑选材。化工设备设计基础－第十章内压容器设计四、许用应力1.定义：材料在一定温度下安全服役所允许的最高应力，用[σ]t表示，单位是MPa。2.取值：[σ]t＝极限应力/安全系数式中分别为材料在温度t时的强度、屈服、持久和蠕变极限应