《过程设备设计基础》

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1、《过程设备设计基础》教案4—压力容器设计课程名称：过程设备设计基础专业：过程装备与控制工程任课教师：第4章压力容器设计本章主要介绍压力容器设计准则、常规设计方法和分析设计方法，重点是常规设计的基本原理和设计方法。§4-1概述主　要　教　学　内　容授课方式授课时数1、压力容器设计的基本内容2、压力容器设计的基本要求3、压力容器设计条件4、压力容器设计文件讲授自学2教学目的和要求1、了解压力容器设计的基本内容、基本要求2、了解压力容器设计条件、设计方法和设计文件的内容教学重点和难点压力容器设计的基本内容和基本要求课外作业思考题4.1概述教学重点:压力容器设计的基本概念、设

2、计要求教学难点：无压力容器发展趋势越来越大型化、高参数、选用高强度材料，本章着重介绍压力容器设计思想、常规设计方法和分析设计方法。什么是压力容器的设计？压力容器设计是指根据给定的工艺设计条件，遵循现行规范标准的规定，在确保安全的前提下，经济正确地选取材料，并进行结构、强（刚）度和密封设计。结构设计--------确定合理、经济的结构形式，满足制造、检验、装配和维修等要求。强（刚）度设计---------确定结构尺寸，满足强度、刚度和稳定性要求，以确保容器安全、可靠地运行。密封设计--------选择合适的密封结构和材料保证密封性能良好。4.1.1设计要求设计的基本要求

3、是安全性和经济性的统一，安全是前提，经济是目标，在充分保证安全的前提下尽可能做到经济，经济性包括材料的节约、经济的制造过程和经济的安装维修。4.1.2设计文件压力容器的设计文件包括：设计图样技术条件设计计算书必要时包括设计或安装使用说明书.分析设计还应提供应力分析报告强度计算书包括：★设计条件、所用的规范和标准、材料、腐蚀裕量、计算厚度、名义厚度、计算应力等。★装设安全泄放装置的压力容器，还应计算压力容器安全泄放量安全阀排量和爆破片泄放面积。★当采用计算机软件进行计算时，软件必须经“压力容器标准化技术委员会”评审鉴定，并在国家质量技术监督局认证备案，打印结果中应有软件

4、程序编号、输入数据和计算结果等内容。设计图样包括：总图和零部件图总图包括压力容器名称、类别、设计条件；主要受压元件设计材料牌号及材料要求；主要受压元件材料牌号及材料要求；主要特性参数（如容积、换热器换热面积和程数）制造要求；热处理要求；防腐蚀要求；无损检测要求；耐压试验和气密性试验要求；安全附件的规格；压力容器铭牌位置；包装、运输、现场组焊和安装要求；以及其他特殊要求。4.1.3设计条件设计条件可用设计条件图表示(设计任务所提供的原始数据和工艺要求)设计条件图包含设计要求、简图、接管表等简图-------示意性的画出容器本体、主要内件部分结构尺寸、接管位置、支座形式及

5、其他需要表达的内容。设计要求-------工作介质、压力和温度、操作方式与要求和其他。为便于填写，设计条件图又分为一般设计条件图换热器条件图：应注明换热管规格、管长及根数、排列形式、换热面积与程数等塔器条件图：应注明塔型、塔板数量及间距、基本风压和地震设计烈度和场地土类别搅拌容器条件图：应注明搅拌器形式及转向、轴功率等。一、压力容器设计的基本内容2、压力容器设计的基本步骤：用户提出技术要求↓分析容器的工作条件，确定设计参数↓结构分析、初步选材↓选择合适的规范和标准↓应力分析和强度计算↓确定构件尺寸和材料↓绘制图纸，提供设计计算书和其它技术文件二、压力容器设计的基本要求

6、基本原则：安全是前提和核心，经济是设计的目标，在充分保证压力容器安全的前提下应尽可能做到经济。三、压力容器设计条件1、设计条件图2、基本设计要求§4-2设计准则主　要　教　学　内　容授课方式授课时数1、压力容器的失效2、压力容器失效设计准则讲授自学2教学目的和要求1、了解压力容器失效的基本形式2、了解压力容器的强度失效设计准则、刚度失效设计准则、稳定失效设计准则和泄漏失效设计准则教学重点和难点压力容器失效设计准则课外作业思考题1、强度失效——由于材料屈服或断裂引起的压力容器失效。（1）韧性断裂——压力容器在载荷作用下，应力达到或接近材料的强度极限而发生的断裂。特点：①

7、材料断裂前发生较大的塑性变形，容器发生鼓胀。②容器断口处厚度减薄。③断裂时几乎没有碎片。失效原因：①容器厚度不够。②压力过大（大于最大工作压力）。（2）脆性断裂（低应力脆断）——容器中的应力远低于材料的强度极限而发生的断裂。特点：①断口平齐，且与最大应力方向垂直。②断裂时可能碎裂成碎片飞出。③断裂时应里很低，安全附件不起作用，具有突发性。失效原因：①容器材料的脆性。②材料中存在缺陷。（3）疲劳断裂——在交变载荷作用下，材料原有的或萌生的裂纹扩展导致容器发生的断裂。特点：①断口有贝壳状的疲劳条纹。②断裂时容器无明显的塑性变形，容器整体应力较低。③断裂具