第三章容器設計第一節(jié)

化工設備設計基礎容器設計第一節(jié)概述一、容器的結構1、液面計2、接管3、人孔4、封頭5、筒體6、支座第7、液面計二、容器分類1、形狀分類（方形、球形、圓筒形）2、承壓性質分類（內壓、外壓）3、壁溫分類（低溫－20度以下、常溫（—20——200）度、中溫（200—420）度、高溫420度以上）內壓容器又分：低壓容器P（0.1—1.6）MPa，中壓容器P（1.6—10）MPa

；高壓容器P（10—100）MPa

，超高壓容器P100MPa以上二、容器分類4、制造材料分類（金屬、非金屬）5、應用情況分類（反應R、換熱E、分離S、儲存C）6、管理分類（一類容器、二類容器、三類容器）一般用低碳鋼和普通低合金鋼，腐蝕嚴重或產品要求純度高的場合，用不銹鋼；深冷場合用銅合金。非金屬材料作襯里。一類容器：非易燃或無毒介質的低壓容器、易燃或有毒介質的低壓分離器和換熱器。二類容器：非易燃或無毒介質的中壓容器、劇毒介質的低壓、易燃或有毒介質的低壓反應容器和儲運容器。三類容器：高壓或超高壓容器、劇毒介質的低壓和中壓容器、易燃或有毒介質的中壓反應容器和儲運容器。三、容器零部件標準化3.1公稱直徑（標準化后的標準直徑，用DN表示，單位mm）壓力容器的公稱直徑：用鋼板卷制而成的筒體，公稱直徑指的內徑；小容器筒體用無縫鋼管制作，公稱直徑指外徑。封頭的公稱直徑與筒體一致。管子的公稱直徑：有縫鋼管其公稱直徑是一個名義尺寸，每一個公稱直徑對應一個外徑，其內徑隨壁厚不同不同。對無縫鋼管，不用公稱直徑標記，以外徑乘以壁厚，即公稱外徑與公稱壁厚。零部件的公稱直徑：指的是與它相配的筒體、封頭的公稱直徑。三、容器零部件標準化3.2公稱壓力（用PN表示，單位MPa）容器及管道的操作壓力經標準化以后的標準壓力稱為公稱壓力工作壓力不同，相同公稱直徑的壓力容器筒體及其零部件的尺寸不同，把壓力范圍分為幾個標準壓力等級。設計計算時，必須將操作溫度下的最高操作壓力調整為所規(guī)定的某一公稱壓力等級，然后，根據DN和PN選定該零部件的尺寸。第二節(jié)內壓薄壁容器設計一、薄壁容器設計的理論基礎1.薄壁容器容器外經與容器內經的比值K，K＞1.2為厚壁容器，K≤1.2為薄壁容器2.圓筒形薄壁容器承受內壓時的應力筒體壁內產生環(huán)相拉應力和縱向拉應力，而不產生彎曲應力在縱向上，作用在兩端封頭的內壓產生的兩個合力使筒體發(fā)生拉伸變形，在垂直于筒體軸線的橫截面內存在均勻分布的拉應力，稱為軸向應力，用表示。第二節(jié)內壓薄壁容器設計第二節(jié)內壓薄壁容器設計在橫的方向（筒體的徑向），將發(fā)生直徑增大的變形，在筒體器壁的縱向截面內存在均勻分布的拉應力，并稱為環(huán)向應力，用表示。第二節(jié)內壓薄壁容器設計3.圓筒的應力計算3.1軸向應力——內壓，——軸向應力，——壁厚，——筒體的平均直徑，中徑第二節(jié)內壓薄壁容器設計3.圓筒的應力計算3.2環(huán)向應力——內壓，——環(huán)向應力，——壁厚，——筒體的平均直徑，中徑第二節(jié)內壓薄壁容器設計二、回轉薄壁殼體的應力分析2.1旋轉殼體任意直線或平面曲線繞其同平面內的軸線旋轉一周而成的旋轉曲面。2.2軸對稱：指殼體的幾何形狀對稱于某一軸。第二節(jié)內壓薄壁容器設計2.3旋轉殼體的幾何概念A、母線，B、經線，C、旋轉角，D、法線，E：第一曲率半徑，B點在經線上的曲率半徑R1F:第二曲率半徑，通過B點的法線作垂直于經線的平面與曲面相割形成點的曲線，曲線在B點的曲率半徑R2第二節(jié)內壓薄壁容器設計2.4薄膜理論微體平衡方程

軸向應力環(huán)向應力第一曲率半徑第二曲率半徑內壓壁厚2.5任意殼體的區(qū)域平衡方程三、微體平衡方程與區(qū)域平衡方程的應用3.1圓筒形殼體應力3.2球形殼體應力3.3圓錐形殼體應力三、微體平衡方程與區(qū)域平衡方程的應用3.3橢圓形殼體應力三、微體平衡方程與區(qū)域平衡方程的應用標準（）橢圓形殼體應力分布特點在頂點處：在邊緣處：3.4液體靜壓圓筒形殼體應力四、筒體強度計算筒體的環(huán)向應力小于材料的許用應力，同時考慮到焊接系數(shù)四、筒體強度計算容器內徑容器計算壁厚容器設計壁厚最大許可承壓五、設計參數(shù)5.1設計壓力：在設計溫度下用以確定殼壁厚度的壓力，其值高于最大工作壓力。5.2設計溫度：在容器正常工作過程中，設備器壁可能達到的最高或最低的溫度。5.3許用應力：以材料的各項強度數(shù)據為依據，合理選擇安全系數(shù)n得出的。并取最低值。5.4焊接接頭系數(shù)：是考慮到焊接對強度的減弱，而用以降低設計許用應力的一種系數(shù)。5.5壁厚附加量：在滿足強度要求而計算出的壁厚之外，考慮其它因素而額外增加的壁厚量，包括鋼板負偏差和腐蝕裕量六、最小壁厚殼體加工成型后的最小壁厚按下列條件確定：1.碳素鋼和低合金鋼制容器不小于3個毫米2.高合金鋼制容器不小于2毫米七、壓力試驗用壓力試驗檢測加工后的設備在規(guī)定的工作壓力下是否發(fā)生過大變形或滲漏現(xiàn)象。液壓試驗：氣壓試驗：八、邊緣應力容器的某些部位如：殼體與封頭的連接處；不等厚度的筒體連接；筒體與附件的連接處；不同材料的連接等，因受外界因素的變化而引起兩部分變形量不同，但又相互約束，而產生較大的剪力和彎矩。這種附加局部應力稱為邊緣應力。具有兩個基本特性：1.局限性：隨著離開邊緣的距離增大，邊緣應力迅速衰減。2.自限性：邊緣應力是兩連接件彈性變形不一致，相互制約而產生的，一旦材料產生了塑性變形，彈性變形的約束就會緩解，邊緣應力自動受到限制，這就是邊緣應力的自限性。1、

一個低合金鋼內壓反應釜，內徑，工作壓力（裝有安全閥），工作溫度，釜體采用單面手工電弧焊（有墊板），全部無損探傷，內部介質有輕微腐蝕性，試設計反應釜筒體壁厚，并校核水壓試驗強度。（）

表鋼板負偏差Cl（mm）

鋼板厚度6～78～2526～3032～3436～4042～