化工機械基礎(chǔ)課件

1、第11章 容器零部件設(shè)計11.1 法蘭聯(lián)接11.2 容器支座11.3 容器的開孔與附件11.1 法蘭聯(lián)接在石油、化工設(shè)備和管道中，常采用可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)。常見的可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)有法蘭聯(lián)接、螺紋聯(lián)接、承插式聯(lián)接等，其中法蘭聯(lián)接應(yīng)用最普遍。法蘭聯(lián)接的優(yōu)點：密封可靠：能保證緊密不漏；強度高： 附加法蘭不削弱整體強度；適用面廣：設(shè)備和管道均可應(yīng)用；可拆聯(lián)接：可多次重復(fù)裝拆；經(jīng)濟合理：可批量生產(chǎn)。不能很快裝拆、制造成本高。缺點：一、法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)與密封原理1、組成法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)是一個組合件，由一對法蘭、螺紋緊固件（螺栓、螺母、墊圈）和密封墊片組成。聯(lián)接件強度破壞很少見，多是密封不好而泄漏。設(shè)計中要防止介質(zhì)泄漏。

2、泄漏途徑 壓緊面泄漏 墊片滲漏 2、工作原理通過墊片材料本體毛細(xì)管的滲透泄漏。可通過對滲透性墊片材料添加某些填充劑進行改良，或與不透性材料組合成型，來避免墊片滲漏。沿著墊片與壓緊面之間的泄漏，泄漏量大小主要與界面間隙尺寸有關(guān)。壓緊面泄漏是密封失效的主要途徑。墊片滲漏壓緊面泄漏泄漏壓緊面泄漏墊片滲漏壓緊面泄漏密封原理螺栓預(yù)緊力法蘭墊片壓緊變形填滿間隙阻止流體泄漏螺栓法蘭連接的整個工作過程：（a）尚未預(yù)緊狀況 （b）預(yù)緊狀況 （c）工作狀況（a）尚未預(yù)緊狀況 將法蘭壓緊面和墊片表面的微觀尺寸放大，可以發(fā)現(xiàn)表面是凹凸不平的，這樣在法蘭和墊片接觸處，形成許多微小的間隙，這就是流體泄漏的通道。（a）尚未

3、預(yù)緊狀況（b）預(yù)緊狀況（無內(nèi)壓） 擰緊螺栓，螺栓力通過法蘭密封面作用到墊片上。墊片產(chǎn)生彈性變形，填滿凹凸不平處，堵塞泄漏通道，形成初始密封條件。 形成初始密封條件時墊片單位面積上所需的最小壓緊力，稱為預(yù)緊密封比壓力，單位為MPa。在預(yù)緊情況下，如墊片單位面積上所受的壓緊力小于比壓力y，介質(zhì)即發(fā)生泄漏。引入概念1 預(yù)緊密封比壓y（b）預(yù)緊狀況y值與墊片材料、結(jié)構(gòu)與寬度有關(guān)。介質(zhì)內(nèi)壓形成的軸向力使螺栓伸長降低壓緊面與墊片之間的壓力預(yù)緊密封比壓下降導(dǎo)致墊片彈性壓縮變形部分產(chǎn)生回彈，使壓緊面上的密封比壓仍工作密封比壓，以保持密封性能。為保證在工作狀態(tài)時法蘭的密封性能而必須施加在墊片上的壓應(yīng)力，稱為工作

4、密封比壓。引入概念2“工作密封比壓”（c）工作狀況（c）工作狀況 二、法蘭的分類（1）整體法蘭將法蘭與殼體（設(shè)備筒體或管道）鍛、鑄或焊成一體。常見整體法蘭有平焊法蘭和對焊法蘭兩種。(a)(b)(c)a.平焊法蘭將法蘭盤直接焊在設(shè)備筒體或管道上。特點：制造容易、應(yīng)用廣泛、但剛性較差，只適用于PN4.0MPa。法蘭受力后，法蘭盤的矩形截面發(fā)生微小轉(zhuǎn)動，與法蘭相聯(lián)接的筒壁或管壁發(fā)生彎曲變形。在法蘭附近筒壁的截面上，將產(chǎn)生附加的彎曲應(yīng)力。所以，平焊法蘭適用的壓力范圍較低（PN4.0MPa）。對焊法蘭有一個錐形的頸脖，故又稱高（長）頸法蘭。由于有長頸，并采用對焊，故剛性更好，適用于壓力、溫度較高或設(shè)備直

5、徑較大的場合。 b. 對焊法蘭頸（2）松式法蘭法蘭不直接固定在殼體上或雖然固定而不能保證法蘭與殼體作為一個整體承受螺栓載荷。由于法蘭殼體不連接，比整體式連接強度差，一般只適用于壓力較低的場合。優(yōu)點：法蘭盤材料可以與殼體不同，適用于銅制、鋁制、陶瓷、石墨及其非金屬材料的設(shè)備或管道上。受力后無附加的彎曲應(yīng)力。整體性介于整體法蘭和松式法蘭之間，包括未焊透的焊接法蘭。（3）任意式法蘭圓形法蘭最常見，方形法蘭利于管子排列緊湊，橢圓形法蘭常用于閥門和小直徑的高壓管子上。三、影響法蘭密封的因素影響法蘭密封的因素主要有：螺栓預(yù)緊力、密封面型式、墊片性能、法蘭剛度、操作條件。1、螺栓預(yù)緊力預(yù)緊力使墊片壓緊實現(xiàn)初

6、始密封。預(yù)緊力過大，墊片被壓壞或擠出。 預(yù)緊力通過法蘭密封面?zhèn)鬟f給墊片，必須使預(yù)緊力均勻地作用于墊片。當(dāng)預(yù)緊力一定時，增加螺栓個數(shù)、減小螺栓直徑，對密封有利。2、密封面法蘭聯(lián)接密封性能與法蘭密封面形式有關(guān)，法蘭密封面形式選擇，主要考慮壓力、溫度、介質(zhì)。突面凹凸面榫槽面環(huán)聯(lián)接面優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。缺點：接觸面積大，需要的預(yù)緊壓力大，螺栓承載大，笨重；墊片易擠出，不易壓緊，密封性能較差。使用壓力P2.5MPa，有毒、易燃、易爆介質(zhì)中不能使用。（1）突面（光滑面 RF）（2）凹凸面（MFM）結(jié)構(gòu)：由一個凹面和一個凸面配合組成。墊片放凹面中。優(yōu)點：便于對中，能防墊片擠出。可用在P6.4MPa，D

7、N800mm（3）榫槽面（TG） 結(jié)構(gòu)：密封面由一榫一槽組成，墊片置于槽中。優(yōu)點：對中性好，密封預(yù)緊壓力小，墊片不易擠出，密封性能好，用于易燃易爆有毒密封要求高處。缺點：結(jié)構(gòu)制造較復(fù)雜，墊片更換較困難，榫易損壞。全平面環(huán)聯(lián)接面（4）全平面（FF）與環(huán)聯(lián)接面（RJ）全平面適合于壓力較小的場合（PN1.6MPa）；環(huán)聯(lián)接面主要用在帶頸對焊法蘭與整體法蘭上，適用壓力范圍:6.3MPaPN25.0MPa。（5）其他類型密封面錐形面：必須配合球面金屬墊片（透鏡墊片）；梯形槽面：配合橢圓形或八角形截面金屬墊片。 以上兩種密封面，用于高壓容器和高壓管道，但尺寸精度和表面粗糙度要求高，不易加工。錐形面梯形槽面

8、非金屬與金屬混合制墊片3、墊片性能 非金屬墊片：橡膠、石棉等，耐蝕柔軟，強熱差，適于中低壓法蘭金屬墊片：軟鋁、紫銅、鐵（軟鋼）等，軟韌 ，適于高壓法蘭金屬包墊片金屬纏繞墊片不帶定位圈帶定位圈一般要求軟韌，強度要求其次 墊片的作用：封住兩法蘭密封面之間的間隙，阻止流體泄漏。墊片應(yīng)具有：良好的變形回彈能力，適應(yīng)壓溫波動，耐蝕，耐熱，柔軟，一定強度，經(jīng)久耐用。橡膠石棉+金屬薄片（外）薄鋼帶+石棉帶（纏繞），回彈性能好便于安放到密封面上墊片材料的選擇，應(yīng)根據(jù)溫度、壓力以及介質(zhì)腐蝕決定，同時考慮密封面形式、螺栓力的大小以及裝卸要求等。查表11-1四、法蘭標(biāo)準(zhǔn)及選用石油化工上用的法蘭標(biāo)準(zhǔn)有兩個： 一是壓力

9、容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)；一是管法蘭標(biāo)準(zhǔn)。平焊法蘭 對焊法蘭 甲型 壓力容器法 蘭乙型 1、壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)焊縫形式：甲型為V型坡口，乙型為U型坡口，故乙型更易焊透，其強度和剛度更高。比較 結(jié)構(gòu)：乙型帶有一個短筒體，因此剛性比甲型好，可用于壓力較高，直徑較大的場合。平焊法蘭甲型（JB/T4701-2000）乙型（JB/T4702-2000）對焊法蘭：由于有長頸，并采用對焊，故剛性更好，用于壓力更高處（PN0.66.4MPa）。對焊法蘭（JB4703-92）帶襯環(huán)的甲型平焊法蘭對焊法蘭注意：平焊與對焊法蘭都有帶襯環(huán)與不帶襯環(huán)兩種。密封面都有平面型、凹凸型、榫槽型三種。 類型平焊法蘭對焊法蘭甲型乙型長頸標(biāo)準(zhǔn)號

10、JB4701JB4702JB4703PN (MPa) 0.250.61.01.60.250.601.01.602.504.000.601.01.602.504.006.40DN (mm) 300200070030003008003002000t()20300 20350 20450 乙型平焊法蘭DN2000以下規(guī)格，長頸對焊法蘭都有，這兩種法蘭的聯(lián)接尺寸和法蘭厚度相同，故DN2000以下的乙型平焊法蘭，可以用軋制的長頸對焊法蘭代替，以降低法蘭的生產(chǎn)成本。三類法蘭的規(guī)格（詳表11-2壓力容器的分類和規(guī)格）乙型平焊法蘭規(guī)格正好與甲型相銜接。注意 法蘭聯(lián)接的基本參數(shù)公稱直徑（DN）公稱壓力（PN）2

11、、標(biāo)準(zhǔn)壓力容器法蘭的選用法蘭的公稱直徑與法蘭相配的筒體或封頭的公稱直徑（內(nèi)徑）。例：DN1000的壓力容器，應(yīng)當(dāng)選配DN1000 的壓力容器法蘭。只要法蘭的公稱直徑、公稱壓力確定了，法蘭的尺寸也就確定了。（可查教材P305附錄9）法蘭公稱壓力16MnR在200時的最大允許操作壓力值。思考：上述法蘭，如果材料不是16MnR，溫度不是200，最大允許操作壓力是否還是0.6MPa？例：公稱壓力為0.6MPa的法蘭，含義就是當(dāng)該法蘭用16MnR制造，且工作溫度為200時，它的最大允許操作壓力為0.6MPa。答案：不是。因為材料不同，工作溫度不同，材料的許用應(yīng)力t也就不同，故最大允許操作壓力亦不同。分析

12、：壓力容器法蘭，PN0.6MPa16MnR 200 P =PN=0.6MPa16MnR 300 P PN=0.6MPa16MnR 100 P =PN=0.6MPaQ235-A 200 P PN=0.6MPa15MnVR 200 P PN=0.6MPa結(jié)論：材料不同，工作溫度不同時，最大允許操作壓力亦不同。甲乙型平焊法蘭最大允許工作壓力查表11-3表11-3還反映了公稱壓力與最大允許工作壓力的換算關(guān)系。利用這個表，可以根據(jù)設(shè)計壓力來確定法蘭的公稱壓力。根據(jù)設(shè)計壓力選擇法蘭的公稱壓力，使得在工作溫度時法蘭材料的最大允許工作壓力設(shè)計壓力（且最接近），由此確定法蘭的公稱壓力?！纠?1-1】已知容器操作

13、溫度300，設(shè)計壓力0.6MPa。試按15MNVR和20R兩種法蘭材料，確定法蘭的PN。解：（1）法蘭材料15MnVR，如果選擇PN0.25，查表，300時最大允許工作壓力為0.26MPa，小于設(shè)計壓力，不合適。如改選PN0. 6，查表，300時最大允許工作壓力為0. 63MPa，大于設(shè)計壓力且與設(shè)計壓力最接近，合適。所以確定法蘭公稱壓力為0.6MPa。（2）法蘭材料20R，如果選擇PN0. 6，查表，300時最大允許工作壓力為0.36MPa，小于設(shè)計壓力，不合適。如改選PN1. 0，查表，300時最大允許工作壓力為0. 60MPa，等于設(shè)計壓力，合適。所以確定法蘭公稱壓力為1.0MPa?！纠?/p>

14、11-2】為一臺精餾塔配一對聯(lián)接塔身與封頭的法蘭。塔內(nèi)徑1000mm，操作溫度280，設(shè)計壓力0.2MPa。材料Q235-A。 根據(jù)設(shè)計壓力、操作溫度和所用材料，應(yīng)按公稱壓力為0.6MPa查選法蘭尺寸。壓力不高，直徑不大，查表11-2用甲型平焊法蘭、平面密封面，墊片用石棉橡膠板。法蘭的各部尺寸從附錄表9中查， 聯(lián)接螺栓材料Q235-A，M20共36個。11.2 容器支座容器支座的作用：支承容器重量、固定容器位置，使容器在操作中保持穩(wěn)定。 容器支座分臥式容器支座、立式容器支座和球形容器支座三類。 一、臥式容器的支座臥式容器的支座有三種：鞍座、圈座、支腿。1、鞍式支座（簡稱鞍座） 應(yīng)用最廣泛，臥式

15、貯槽和熱交換器上應(yīng)用較廣 。已標(biāo)準(zhǔn)化，有JB/T4712-92 鞍式支座，根據(jù)容器公稱直徑和重量選用。鞍座由一塊底板、一塊豎板（橫向筋板）和若干塊肋板（軸向筋板）焊接而成。F型S型120臥式設(shè)備一般采用雙支座，一個F型，一個S型。其中F型的螺栓孔為圓孔（固定式），S型的螺栓孔為長圓孔（活動式）。 鞍座包角為120或150，以保證容器在支座上安放穩(wěn)定。高度有200、300、400和500四種。寬度b根據(jù)容器公稱直徑查出。鞍座與筒體端部距離，筒體剛性較差時取A0.25D，否則取A0.2L。一臺臥式容器的鞍座，一般情況下不宜多于兩個，以免受力不均。2、圈座以下兩種情況采用圈座（比鞍座受力更好） ：（

16、1）對于大直徑薄壁容器和真空容器，因其自身重量可能造成嚴(yán)重?fù)锨?；?）多于兩個支承的長容器。3、腿式支座（簡稱支腿）連接處會造成嚴(yán)重的局部應(yīng)力，只適用于小型設(shè)備（DN1600mm、L5m）。已標(biāo)準(zhǔn)化，有JB/T 4714-92 腿式支座。 二、立式容器的支座立式容器的支座主要有耳式支座、支承式支座、裙式支座三種。中、小型直立容器常采用前二種，高大的塔設(shè)備則廣泛采用裙式支座。1、耳式支座（簡稱耳座） 由筋板和支腳板組成，有帶墊板、不帶墊板兩種結(jié)構(gòu)，廣泛用在反應(yīng)釜及立式換熱器等直立設(shè)備上。已標(biāo)準(zhǔn)化，有 JB/T 4725-92 耳式支座。特點：簡單、輕便，但局部應(yīng)力較大。2、支承式支座與封頭外形吻

17、合支柱底板墊板AA底板墊板與封頭外形吻合支承板由底板、支座、墊板組成。分A型、B型， A型的支座是鋼板，B型的支座是鋼管。已標(biāo)準(zhǔn)化，型式、結(jié)構(gòu)、尺寸及材料可查JB/T 4724-92 支承式支座。特點：簡單輕便，但局部應(yīng)力較大。B型支座A型支座3、裙式支座高大的塔設(shè)備中最常用是裙式支座。目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)，各部分尺寸均需通過計算或?qū)嵺`經(jīng)驗來確定。11.3 容器的開孔與附件為了滿足工藝、安裝、檢修要求，常需要在容器的筒體和封頭上開各種孔。物料進出 安裝進出口接管觀察設(shè)備內(nèi)部操作過程 安裝視鏡檢查設(shè)備內(nèi)部情況 開設(shè)人孔、手孔一、容器的開孔與補強壓力容器開孔后，削弱器壁材料，還破壞結(jié)構(gòu)連續(xù)性，在開孔區(qū)域

18、產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力，這種局部范圍內(nèi)應(yīng)力顯著增大的現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。x應(yīng)力集中有局部性，隨著離孔口距離增加，集中應(yīng)力數(shù)值迅速衰減。開孔邊緣處就是應(yīng)力集中區(qū)，其最大應(yīng)力（稱為峰值應(yīng)力）通常較高，達到甚至超過了s。再加上容器材質(zhì)、制造缺陷等各種因素的綜合作用，容器破壞往往是從開孔邊緣處開始的。為了降低開孔處的應(yīng)力，一般需要對開孔部位進行補強。1、開孔補強的設(shè)計與補強結(jié)構(gòu)補強有二種方法：整體加強、局部加強。（1）整體補強 增加整個容器的厚度，降低開孔附近的應(yīng)力。一般不采用這個方法，采用局部加強的方法。（2）補強圈加強在開孔周圍焊上一個或二個圓環(huán)形鋼板（即補強圈），增強開孔處金屬強度。補強圈與器壁搭接，

19、材料相同。補強圈可以放在器壁外表面或內(nèi)表面（單面補強），或內(nèi)外表面對稱放置（雙面補強）。為了焊接方便，一般采用外面單面補強。補強圈已標(biāo)準(zhǔn)化。補強圈結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，使用經(jīng)驗成熟，應(yīng)用廣泛，缺點：高強度鋼，補強圈與殼體間的焊紋易開裂。補強圈與殼體間有間隙，二者溫差較大，易引起溫差應(yīng)力。GB150-1998規(guī)定 鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強度下限值b540MPa； 補強圈厚度1.5n； 殼體名義厚度n38mm。用補強圈結(jié)構(gòu)補強時2、允許開孔的范圍 （4） 錐殼（或錐形封頭）開孔最大直徑d1/3Di，Di為開孔中心處的錐殼內(nèi)直徑。筒體及封頭開孔最大直徑不允許超過：（1） 圓筒Di1500mm時，開孔最大直徑d

20、1/2Di，且d520mm；（2）圓筒Di1500mm時，開孔最大直徑d1/3Di，且d1000mm；（3） 凸形封頭或球殼的開孔最大直徑d1/2Di。3、 不需補強的最大開孔直徑并不是容器上所有開孔都需要補強。因為容器設(shè)計時，本身考慮了一些加強因素：厚度增加=整體加強開孔處焊接管加強作用考慮焊縫系數(shù)考慮鋼板規(guī)格當(dāng)開孔較小時，削弱程度不大，孔邊應(yīng)力集中在允許的范圍內(nèi)，容器就不一定另外補強。當(dāng)殼體開孔滿足以下全部條件，可不補強：接管公稱外徑253238454857657689最小壁厚3.54.05.06.0表11-9 接管最小壁厚（1）設(shè)計壓力2.5MPa；（2）兩相鄰開孔中心距(對曲面間距以弧

21、長計算) 不小于兩孔直徑之和的兩倍，即A2（d1+d2）；（3）接管公稱外徑89mm（4）接管最小壁厚滿足表11-9的要求。 二、容器的接口管與凸緣設(shè)備上的接口管與凸緣，既可用于聯(lián)接測量、控制儀表，也可用于聯(lián)接其他輸送管道。1、接口管有焊接接口管、鑄造接口管和螺紋接口管三種。焊接接口管，接口管與筒體焊接在一起，長度見表11-10l螺紋接管，主要用來聯(lián)接溫度計、壓力表或液面計等，根據(jù)需要，可做成內(nèi)螺紋或外螺紋。 鑄造接管，接口管與筒體一起鑄出。2、凸緣接管長度必須很短時，可用凸緣代替。凸緣本身具有加強開孔的作用，開孔不需要另外補強。凸緣與管法蘭配合使用，聯(lián)接尺寸應(yīng)根據(jù)所選用的管法蘭來確定。三、手

22、孔與人孔直徑：150mm250mm，標(biāo)準(zhǔn)手孔公稱直徑有DN150和DN250兩種。用于檢查設(shè)備內(nèi)部空間以及安裝和拆卸內(nèi)部構(gòu)件。結(jié)構(gòu)：容器上接一短管，其上蓋一盲板。1、手孔DN當(dāng)設(shè)備直徑超過900mm時，不僅開有手孔，必要時還要開人孔。2、人孔主要由人孔接管（筒節(jié)）、法蘭、蓋板和手柄組成。若使用中常打開，可用快開式結(jié)構(gòu)人孔。下圖是一種回轉(zhuǎn)蓋快開人孔的結(jié)構(gòu)圖。人孔的形狀有圓形和橢圓形兩種。橢圓形人孔短軸與筒身軸線平行（為什么？）。四、視鏡與液面計1、視鏡用來觀察設(shè)備內(nèi)部操作情況，也可用作物料液面指示鏡。分為不帶頸視鏡和帶頸視鏡。不帶頸視鏡由凸緣、視鏡玻璃、壓緊環(huán)等構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單，視察范圍大。當(dāng)視鏡

23、需要斜裝或設(shè)備直徑較小時，則需采用帶頸視鏡。視鏡已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。石化生產(chǎn)中常用的還有壓力容器視鏡、帶燈視鏡、帶燈有沖洗孔的視鏡、組合視鏡等。2、液面計 液面計又稱液位計，是用來測量容器內(nèi)液面變化情況的一種計量儀表。操作人員根據(jù)其指示的液面高低來調(diào)節(jié)或控制裝量，從而保證容器內(nèi)介質(zhì)的液面始終在正常范圍內(nèi)。壓力容器一般都是將液面計通過法蘭、活接頭或螺紋接頭與設(shè)備聯(lián)接在一起。設(shè)備直徑大的，可同時用幾組液面計接管。液面計種類很多，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中有反射式玻璃板液面計、反射式防霜液面計、透光式板式液面計和磁性液面計。本 章 結(jié) 束一、第三章強度計算公式內(nèi)壓薄壁圓筒一、內(nèi)壓強度計算公式內(nèi)壓半球形封頭二、外壓強度計算公

24、式二、計算題解答1、已知DN2000的內(nèi)壓薄壁圓筒，壁厚n=22mm，壁厚附加量為C=2mm，承受的最大氣體壓力P=2MPa，焊接接頭系數(shù)=0.85，試求筒體的最大應(yīng)力。 已知Di=2000mm，n=22mm，C=2mm，P=2MPa，=0.85，e=222=20mm。 解：則所以筒體的最大應(yīng)力為118.82Mpa?！玖硪环N解法】此題亦可以根據(jù)P159頁最大允許壓力計算公式得出，由題意：Pw=2MPa2. 某化工廠反應(yīng)釜，內(nèi)徑為1600mm。工作溫度為5105，工作壓力為1.6MPa，釜體材料用0Crl8Ni9。采用雙面對接焊縫，局部無損探傷，凸形封頭上裝有安全閥，試計算釜體壁厚。 解：已知D

25、i=1600mm。 查附表6，0Crl8Ni9在105時的，其許用應(yīng)力查表10-9，采用雙面對接焊縫，局部無損探傷，故取介質(zhì)對不銹鋼腐蝕極微，取C2=0。因裝安全閥，取設(shè)計壓力P=1.11.6=1.76MPa。105=137MPa。=0.85。估計n=8-25mm。查表10-10，取C1=則 d+C1=12.18+0.8=12.98mm，圓整后取n=13mm0.8mm。常用鋼板厚度3、4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、30、3. 材料為20的無縫鋼管，規(guī)格為573.5，求在室溫和400時，各能耐多大的壓力，按不考慮壁厚附加量和C=1.5mm兩種情況計算。 解

26、：已知D0=57mm，n=3.5mm，則Di=D02n=5723.5=50mm。 （1）不考慮壁厚附加量室溫時e=n=3.5mm400時（2）考慮壁厚附加量室溫時400時e=nC=2mm4. 今欲設(shè)計一臺反應(yīng)器，直徑為3000mm，采用雙面對接焊縫，100探傷。工作壓力為1.8MPa，工作溫度450，試用20R和16MnR兩種材料分別設(shè)計反應(yīng)器的厚度，并作分析比較。 解：已知Di=3000mm， P=1. 8MPa，=1，C2=2mm（腐蝕很小，取1mm，腐蝕較嚴(yán)重，取2mm，一般考慮單面腐蝕） （1）采用20R鋼 450=61MPa鋼板負(fù)偏差取C1=1.2mm，圓整后n=50mm（2）采用1

27、6MnR 450=66MPa鋼板負(fù)偏差取C1=1.2mm，圓整后n=46mm比較兩種材料設(shè)計反應(yīng)器厚度可知，16MnR比20R節(jié)省材料。5. 乙烯貯罐，內(nèi)徑1600mm，壁厚16mm，設(shè)計壓力為2.5MPa，工作溫度35，材料為16MnR 。采用雙面對接焊，局部無損探傷，壁厚附加量C1.5mm，試校核強度。 解：已知內(nèi)徑Di=1600mm，n=16mm。e=nC=161.5=14.5mm。 P=2.5MPa。16MnR在20時的許用應(yīng)力 20=170MPa。取=0.85。 則設(shè)計溫度下筒體的應(yīng)力為： 20=0.85170=144.5MPa因t20，所以，容器的強度是足夠的。6. 設(shè)計容器筒體和

28、封頭壁厚。已知內(nèi)徑1200mm，設(shè)計壓力1.8MPa，設(shè)計溫度40，材質(zhì)為20R，介質(zhì)無大腐蝕性。雙面對接焊縫，100探傷。討論所選封頭的形式。 解：已知Di=1200mm，P=1.8MPa，20R在40時的許用應(yīng)力40=133MPa。C2=1mm。=1.0（1）設(shè)計筒體壁厚取C1=0.8mm。則d+C1=9.18+0.8=9.98mm，圓整取n=10mm（2）設(shè)計封頭壁厚 本題對封頭形狀沒有特殊要求，球冠形封頭和平板封頭邊緣應(yīng)力較大，且采用平板封頭厚度較大，不宜采用。由定性分析可知，半球形封頭受力最好，壁厚最薄，但深度大，制造最難，中低壓小設(shè)備不宜采用；碟形封頭的深度可以調(diào)節(jié)，適于加工，但受

29、力不如橢圓形封頭。標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭制造比較容易，受力狀況比碟形封頭好，故采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。采用橢圓形封頭，材料與操作條件均與筒體相同。取C1=0.8mm（估計壁厚10mm），圓整后取n=10mm，與筒體同。7. 某工廠脫水塔塔體內(nèi)徑為Di700mm。壁厚為n12mm，工作溫度為180。壓力為2MPa。材質(zhì)為20R。塔體采用手工電弧焊，局部探傷，壁厚附加量為C2mm，試校核塔體工作與水壓試驗強度。 解：已知Di700mm，n12mm，C=2mm。e=nC10mm，P=2MPa，20R在180時的許用應(yīng)力180=126.6Mpa，=0.8（塔體內(nèi)徑小，只能單面焊）設(shè)計溫度下塔體的應(yīng)力為： 180=

30、0.8126.6=101.3MPa因t 180，所以，塔體的強度是足夠的。水壓試驗時的試驗壓力水壓試驗時的應(yīng)力為20R的s=245MPa，0.9s=0.90.8245=176.4MPa，因T0.9s故水壓試驗時滿足強度要求。8. 有一長期不用的反應(yīng)釜，經(jīng)實測內(nèi)徑為1200mm，最小壁厚為10mm，材質(zhì)為Q235-A，縱向焊縫為雙面對接焊，是否曾作探傷不清楚，今欲利用該釜承受1MPa的內(nèi)壓力，工作溫度為200，介質(zhì)無腐蝕性，裝設(shè)安全閥，試判斷該釜能否在此條件下使用。 解：此題屬筒體強度校核問題，解題過程從略。9. 有一臺聚乙烯聚合釜，外徑1580mm，高7060mm，壁厚11mm，材質(zhì)為0Crl

31、8Ni9，試確定釜體的最大允許外壓力（許用外壓）。(設(shè)計溫度為200。) 解：已知Do=1580mm，L=7060mm，壁厚n=11mm，200時材料的彈性模量Et=184000MPa， C1=0.8mm， C2=0mm，則釜體有效厚度e=n C1 C2=110.80=10.2mm臨界長度：因為LLcr，所以此聚合釜為短圓筒。短圓筒的臨界壓力 許用外壓：故釜體的最大允許外壓力為0.119MPa已知n=11mm，C1=0.8mm，取C2 =0mm，則e=110.8=10.2mmLD0 706015804.468 D0 / e 1580 10.2= 154.9；（2）查圖10-15（幾何參數(shù)計算圖

32、），得A=0.00015。 （3）0Cr18Ni9應(yīng)查圖10-20，A值所對應(yīng)B點在材料溫度線的直線段，故可用公式計算B：B=（2/3）EA=（2/3）1.84 105 0.00015=18.43MPa另一種解法圖算法：（1）（4）最大允許外壓（即許用外壓）【復(fù)習(xí)】用圖算法設(shè)計外壓圓筒壁厚步驟（1）假設(shè)n，e= n C，D0=Di+2n，計算出L/Do、 D0/e（2）由L/Do、 D0/e查幾何參數(shù)計算圖，得系數(shù)A第一種情況：D0/e20 （3）查厚度計算圖（A-B圖），在該圖下方找到A值所在點。若A在溫度材料線右方，查圖得系數(shù)B。若A值在材料溫度線左方，則按下式計算出系數(shù)B（4）按下式計算

33、許用外壓（5）比較許用外壓P與設(shè)計壓力P，若 P P，n可用，否則重新假設(shè)n，直至使PP且接近P為止。12. 今有一直徑為640mm，壁厚為4mm、筒長5000mm的容器，材料為Q235-A，工作溫度為200，試問該容器能承受0.1MPa外壓？如不能承受，應(yīng)加幾個加強箍？ 解：已知Di=640mm，n=4mm，L=5000mm，t=200，P=0.1MPa，Et=1.86105MPa，C1=0.3mm，C2=2mm，200下Q235-A（含碳量圓筒第十一章 容器零部件設(shè)計一、法蘭聯(lián)接1、法蘭聯(lián)接的密封原理。2、法蘭的分類。3、影響法蘭密封的因素。4、法蘭密封面的形式。5、法蘭標(biāo)準(zhǔn)有哪二類？法蘭

34、標(biāo)準(zhǔn)中的基本參數(shù)有哪些？6、法蘭的公稱壓力的含義，如何根據(jù)設(shè)計壓力確定法蘭的公稱壓力？二、容器支座1、臥式容器支座有哪幾種2、立式容器的支座有哪幾種三、容器的開孔1、壓力容器殼體上開孔對容器有何影響3、為什么壓力容器殼體上開孔尺寸較小時可不另行補強2、什么是整體補強，什么是補強圈補強，國標(biāo)對補強圈結(jié)構(gòu)使用范圍有何限制？第十四章 帶傳動3、V帶的型號和公稱長度（節(jié)線長度、基準(zhǔn)長度）1、帶傳動的工作原理。2、帶傳動分類，V帶和平帶傳動比較。1、初拉力、松邊、緊邊、有效拉力。4、帶傳動的優(yōu)點和缺點。一、帶傳動概述二、帶傳動的受力分析、運動分析和應(yīng)力分析2、打滑和彈性滑動有何區(qū)別？5、帶傳動工作時受哪些應(yīng)力作用，哪種應(yīng)力最大？為什么帶總是