内压容器设计基础ppt课件.ppt

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1、第三章内压容器设计基础2.1概述设备都有一个外部壳体，称为容器。由几种不同几何形状的壳体组成一个密闭体。一.容器组成(见右图)1.筒体：一般为圆柱形.2.封头：常用的有椭圆形、半球形、锥形等，密闭作用通常与筒体焊接.3.支座：支撑固定作用，主要型式：、卧式容器支撑式、悬挂式。4.接口管管道接口：主物料管道、辅助物料管道(空气、水、蒸汽)。仪表接口：温度计、压力表、安全阀、液位计、溶氧、pH值等。5.人孔(手孔)：为了便于清洗和维修,一般安装在容器(设备)顶部。竖式安装的大型容器(设备)还应在筒体底部安装人孔.多为椭圆形（Φ400-450×30

2、0）或圆形。6.视镜用于观察容器内的情况。一般是对称（两个）安装在容器（设备）顶部或体的中部。二.容器分类1.按压力承受方式分：外压容器：容器内部的工作压力小于外界压力(主要承受外压)。如具有夹套加热的容器(设备)、在真空条件下操作的容器(设备)。内压容器：容器内部的工作压力大于外界压力(主要承受内压)。这类容器(设备)在工业上较普遍应用。如发酵罐等。2.按承受压力大小分：常压容器一般指承受介质内压为0.1MPa(lkgf/cm2)以下的容器；低压容器：容器内压在0.1-1.6MPa范围内；中压容器，容器内压在1.6-10MPa范围内；高压容

3、器，容器内压在10-100MPa范围内；超高压容器：容器内压100MPa以上。3.按设计方法不同（器壁厚度）来分：薄壁容器：容器外径Do内径Di之比不大于1.2，即K=Do/Di≤1.2或S/Di≤0.1(S为容器壁厚)。厚壁容器：容器外径Do内径Di之比大于1.2，即K=Do/Di>1.2或S/Di>0.1(S为容器壁厚)。一般中低压容器属于薄壁容器范围.4.容器的其它分类方法按容器的材料：分为金属和非金属容器。按容器的形状：分为矩形，圆形，球形，圆锥形容器等。按容器的安装方式：分为立式，卧式容器。5.压力容器综合分类根据容器承受压力的高低

4、、压力与容积的乘积PV、介质的性质、用途等综合分类(不包括核能容器，船舶上的专用容器和直接受火加热的容器)。综合分类根据《压力容器安全监察规程》分为三类。一类容器：属下列情况之一者为一类容器1.非易燃或无毒介质的低压容器。2.易燃或有毒介质的低压分离器外壳及热交换器的外壳。二类容器：属下列情况之一者为二类容器1.中压容器。2.剧毒介质的低压容器。3.易燃或有毒介质的低压反应容器和贮运容器。4.内径小于1米的低压废热锅炉。三类容器：属于下列情况之一者为三类容器1.高压，超高压容器。2.剧毒介质且最高工作压力与容积之乘积PV＞200LMPa(PV

5、＞2000Lkgf/cm2)的低压容器或剧毒介质的中压容器。3.易燃或有毒介且PV＞500LMPa(PV＞5000Lkgf/cm2)的中压贮运容器。4.中压废热锅炉或内径大于1米的低压废热锅炉。剧毒介质：是指进入人体量＜50克即会引起肌体严重损伤或致死作用的介质。如氟，氢氟酸，氢氰酸，氟化氢，光气等。有毒介质：是指进入人体量≥50克即会引起人体正常功能损伤的介质。如二氧化硫，氨，一氧化碳，氯乙烯，甲醇，二氧化碳，乙炔，硫化氢等。易燃介质：指与空气混合的爆炸下限＜10％或爆炸上限和下限之差值＞20％的气体。如甲烷，丙烷，丙烯，丁烷，丁二烯，丁烯

6、，氢，氯甲烷，乙烷，乙烯，环氧乙烷等。2.2内压薄壁容器设计计算在设计受压容器时，其容器的几何形状，结构，尺寸主要是满足工艺要求，而作为设备的强度尺寸(壳体壁厚)，则主要是在工艺给定的压力下，保证其安全生产和可靠运行，而不致于发生破坏。一.内压圆筒体设计计算1.筒体受力拉应力——轴向应力、环向应力。弯曲应力——数值与轴向应力、环向应力相比很小，设计时可略去不计。因此，设计内压薄壁容器时，可以认为筒体上只存在拉应力，且均匀分布在纵、横截面上。2.筒体应力计算轴向应力σzσz=P*D/4So式中P-圆筒内压力，kgf/cm2；D-圆筒平均直径，c

7、m；So-壁厚，cm。环(周)向应力σtσt=P*D/2So因此，σt=2σz可以得出结论：σzσt↓↓↓↓a.圆筒形容器危险截面是纵截面，纵向强度较弱，要确保纵向焊缝的质量；b.在圆筒体上开椭圆形人孔时，应使其短轴与筒体轴向一致；c.筒体纵向和横向焊缝不交叉。3.内压筒体强度设计1).强度设计的基本知识关于弹性失效准则:设计压力容器时，确定器壁内允许应力的限度，即容器判废标准有不同的理论依据。依据这一理论，容器上某处的最大应力达到材料在该温度下的屈服限σs，容器即告破坏(这里所讲的“破坏”并不完全指容器破裂，而是泛指容器失去正常的工作能力，

8、即工程上所说的‘失效”)。也就是说，容器的每一部分必须处于弹性变形范围内，保证器壁内的相当应力必须小于材料由单向拉伸时测得的屈服极限σs，即σ当≤σs。为了保证结构