大学课件 高校理工科化学化工类精品教材 Fundamental Chemical Process Equ

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1、大学课件 高校理工科化学化工类精品教材 Fundamental Chemical Process Equ 大学课件高校理工科化学化工类精品教材Fundamental ChemicalProcess Equipment化工设备机械基础(第二版赵军)第第2篇压力容器部分第第12章容器零部件目目录录第第1篇工程力学基础第第1章物体的受力分析和静力平衡方程第一节静力学基本概念第二节约束和约束反力第三节分离体和受力图第四节力的投影合力投影定理第五节力矩力偶第六节力的平移第七节平面力系的简化合力矩定理第八节平面力系的平衡方程第九节空间力系第第2章拉伸、压缩与剪切第一节轴向拉伸与压缩的概念和实例第二节轴向拉

2、伸或压缩时横截面上的内力第三节轴向拉伸或压缩时横截面上的应力第四节轴向拉伸与压缩时的变形第五节材料在拉伸和压缩时的力学性能第六节拉伸和压缩的强度计算第七节应力集中的概念第八节剪切和挤压的实用计算第第3章扭转第一节扭转的概念和实例第二节扭转时外力和内力的计算第三节纯剪切第四节圆轴扭转时的应力第五节圆轴扭转时的强度条件第六节圆轴扭转时的变形和刚度条件第第4章弯曲第一节弯曲的概念和实例第二节剪力和弯矩第三节剪力图和弯矩图第四节纯弯曲时梁横截面上的正应力第五节惯性矩的计算第六节弯曲正应力的强度条件第七节梁弯曲时的切应力第八节弯曲变形第九节提高梁弯曲强度和刚度的措施目目录录第第5章应力状态分析强度理论组

3、合变形第一节应力状态的概念第二节平面应力状态分析第三节三向应力状态简介广义胡克定律第四节强度理论简介第五节组合变形的强度计算第第6章疲劳第一节交变应力的概念第二节疲劳的概念第三节持久极限第四节提高构件疲劳强度的措施第第2篇化工设备设计基础第第7章概述第一节容器的结构与分类第二节容器机械设计的基本要求第三节容器的标准化设计第四节化工容器常用金属材料的基本性能第第8章内压薄壁容器设计基础第一节回转壳体的几何特性第二节回转壳体薄膜应力分析第三节典型回转壳体的应力分析第四节内压圆筒边缘应力的概念第第9章内压薄壁圆筒和球壳设计第一节概述第二节内压薄壁圆筒和球壳强度计算第三节容器的压力试验第第10章内压容

4、器封头的设计第一节凸形封头第二节锥形封头第三节平板封头第四节封头的结构特性及选择目目录录第第11章外压容器设计基础第一节概述第二节临界压力第三节外压容器设计方法及要求第四节外压球壳与凸形封头的设计第五节加强圈的作用与结构第第12章容器零部件第一节法兰连接第二节容器支座第三节容器的开孔补强第四节容器附件第第3篇机械传动第第13章带传动第一节带传动的类型、结构和特点第二节带传动的工作特性分析第三节普通V带传动的设计计算第第14章齿轮传动第一节齿轮传动的特点和分类第二节齿廓啮合基本定律第三节渐开线及渐开线齿廓第四节齿轮各部分名称及标准直齿圆柱齿轮的基本尺寸第五节渐开线齿轮的正确啮合条件和连续传动条件

5、第六节轮齿的根切现象及最少齿数第七节轮齿的失效和齿轮材料第八节直齿圆柱齿轮的强度计算第九节斜齿圆柱齿轮传动第第15章蜗杆传动第一节蜗杆传动的组成、特点及类型第二节蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算第三节蜗杆传动的主要失效形式、常用材料和结构第四节蜗杆传动的强度计算简介第第16章轮系和减速器第一节轮系第二节减速器目目录录第第17章轴、键和联轴器第一节概述第二节轴的材料第三节轴的结构设计第四节轴的强度计算第五节平键连接第六节联轴器第18章轴承第一节概述第二节非液体摩擦滑动轴承第三节滚动轴承Page6第12章容器零部件?法兰连接?容器支座?容器的开孔补强?容器附件Page712.1法兰连接?法兰连接结

6、构与密封原理?法兰结构和分类?影响法兰密封的因素?法兰标准及选用Page8?法兰连接结构与密封原理(1）连接结构 （2）失效形式 （3）密封原理Page9?法兰连接结构与密封原理(1）连接结构a.被连接件b.法兰1c.密封元件-垫片2d.连接件-螺栓和螺母3Page10 （2）失效形式泄漏a.渗透泄漏流体通过垫片材料本体毛细管的泄漏，主要与垫片的结构和材质有关；b.界面泄漏流体沿着垫片与法兰接触面之间的泄露，泄漏量的大小主要与界面间隙尺寸有关。 Page11 （3）密封原理a.预紧工况预紧螺栓时，螺栓力通过法兰压紧面作用到垫片上，使垫片发生弹性或塑性变形，以填满法兰压紧面上的不平间隙，为介质泄

7、漏形成了初始密封条件。 形成初始密封条件时在垫片单位面积上受到的压紧力，称为预紧密封比压。 Page12b.操作工况当通入介质压力时，螺栓被拉长，法兰压紧面沿着彼此分离的方向移动，垫片压缩量减小，垫片产生部分回弹，预紧密封比压下降。 如果垫片具有足够的回弹力，使压缩变形的回复能补偿螺栓和压紧面间的变形，而使预紧密封比压降到至少不小于工作密封比压，则密封良好，反之，密封失效。 Page13?法兰结构和分类1.法兰按接触面形式分两类 （1）窄面法兰法兰与垫片的整个接触面积位于螺栓包围的圆周范围内。 （2）宽面法兰法兰与垫片的整个接触面积位于螺栓中心圆的内外两侧。 Page142.按整体性程度分三类

8、 （1）松式法兰法兰环在壳体或管道上并未牢固地连接，而是松动地套在被连接件端部的支承环上。 Page15 （2）整体法兰将法兰与壳体锻或铸成一体或经全焊透的平焊法兰。 特点法兰与被连接件的变形相互约束。 Page16 （3）任意式法兰法兰环与被连接件存在一定的连接，但又不能完全融合为一体，介于整体法兰和松式法兰之间的约束状态。 Page173.按法兰盘的形状来分圆形、方形、椭圆形以及特殊形状。 Page18?影响法兰密封的因素 (1)螺栓预紧力预紧力必须足够大，使垫片压紧并实现初始密封条件；内压升器后，垫片上必须残留足够的螺栓预紧力，以保证不泄漏，提高螺栓预紧力可以提高工作密封比压。 但也不能

9、太大，否则垫片会被压坏或挤出。 Page19 (2)密封面（压紧面）压紧面直接与垫片接触，它既传递螺栓力使垫片变形，同时也是垫片变形的表面约束。 要保证连接的密封性，必须合理选择压紧面形状。 a.平面形压紧面b.凹凸形压紧面c.榫槽型压紧面d.锥形压紧面e.梯形槽压紧面Page20Page21 (3)垫片垫片是法兰连接核心，密封效果好坏主要取决于垫片的密封性能。 制作垫片材料要求耐介质腐蚀，不与操作介质发生化学反应，不污染产品和环境，具有良好的弹性，有一定的机械强度和柔软性，在工作温度和压力下不易变质。 Page22分类a.非金属垫片；b.金属垫片；c.金属-非金属组合垫片；选择取决于介质的性

10、质、操作温度、操作压力等，同时要考虑垫片的性能、压紧片的型式和螺栓力的大小。 对于高温高压的情况，一般选择金属垫片；中温中压，可采用金属与非金属组合式垫片；中低压多采用非金属垫片；高真空或深冷温度宜采用金属垫片。 Page23 (4)法兰刚度法兰刚度不足而产生过大的翘曲变形，是导致密封失效的原因。 提高法兰刚度的措施a.增加法兰厚度；b.减小螺栓力作用的力臂；c.增大法兰盘的外径；d.对于带长颈的整体和松式法兰，增大长颈部分的尺寸，能够提高法兰的抗弯变形能力。 Page24 （5）操作条件即压力、温度和介质的物理化学性质。 温度对密封性能的影响a.高温介质粘度小，渗透性强，易泄漏；b.高温会导

11、致法兰、螺栓发生蠕变和应力松弛，使密封比压下降；c.温度和压力联合作用，导致介质对垫片材料的腐蚀加快，造成密封失效；d.在高温作用下，密封组合件各部分的温度不同，发生热膨胀不均匀，增加泄漏的可能。 Page25法兰标准及选用 （1）压力容器法兰1）平焊法兰:分甲型和乙型平焊法兰Page26a.乙型平焊法兰本身带一个圆筒形的短节，短节厚度不小于16mm，该厚度较筒体厚度大；b.甲型的焊缝开V型坡口，乙型的焊缝开U型坡口，设备与筒界采用对接焊；c.甲型平焊法兰有四个压力等级0.25MPa，0.6MPa，1.00MPa，1.6MPa.直径范围DN3002000mm温度范围-20300?C垫片类型只限

12、于非金属软垫片，并配有光滑密封面和凹凸密封面。 Page27d.乙型平焊法兰有六个压力等级0.25MPa，0.6MPa，1.00MPa，1.6MPa，2.5MPa，4.0MPa直径范围DN3003000mm温度范围-20350?C垫片类型可采用非金属软垫片，缠绕式垫片，组合式垫片，并配有光滑密封面和凹凸密封面和榫槽密封面。 Page282）对焊法兰是有具有较大厚度的锥颈与法兰盘构成一体的，进一步增大了法兰盘的刚度。 对焊法兰有六个压力等级0.6MPa，1.00MPa，1.6MPa，2.5MPa，4.0MPa，6.4MPa，直径范围DN3002000mm温度范围-20450?C垫片形式同乙型平焊

13、法兰。 Page29Page303）压力容器法兰标准及选用a.选择压力容器法兰的主要参数是公称直径和公称压力；b.压力容器法兰的公称直径与容器的公称直径应取同一值。 c.容器的公称压力的选取与设备的最大工作压力、工作温度及法兰材料有关；d.法兰标准的选择基准是以16MnR在200?C时的力学性能确定的。 Page31e.法兰标准的标注方法Page32?管法兰1）由于容器筒体的公称直径与管子的公称直径所代表的具体尺寸不同，所以，同样公称直径的容器法兰和管法兰的尺寸不同。 2）管法兰的标注方法Page3312.2容器支座?卧式容器支座?立式容器支座 一、卧式容器支座 （1）双鞍式支座 （2）圈式支

14、座 （3）支腿Page34?卧式容器支座-双鞍式支座 （1）选取原则a.双鞍式支座的受力状态可简化为受均布载荷的简支梁，由材料力学知，当外伸长度A=0.207L，跨度中央弯矩与支座截面处弯矩绝对值相等，所以，取A0.2L其中取两封头切线间距离，为鞍座中心线至封头切线距离。 b.当鞍座临近封头时，封头对支座处筒体有加强刚性作用，所以，在满足A0.2L的情况下使A0.5R0；c.由于温度和载荷的变化，容器两端的支座不能都固定在基础上。 Page35 （2）结构与尺寸Page36?a.尺寸一般根据设备的公称直径选择选用标准形式，对于卧式容器，除考虑薄膜应力外，还要考虑容器重量在壳体上引起的弯曲，所以

15、，选择标准后，还要对容器的强度和稳定性进行校核。 b.结构由横向直立筋板，周向直立筋板和底板焊成，在与设备筒体连接处，有带加强垫板和不带加强垫板两种。 c.结构根据底板上螺栓孔形状的不同，鞍座分为两种形式，一种为固定鞍座（F），鞍座底板上开圆形螺栓孔；一种为滑动鞍座(S)，鞍座底板上开长圆形螺栓孔，每台设备一般需要两个鞍座支承，并且一个为固定鞍座，一个为滑动鞍座。 Page37d.结构在安装滑动鞍座时，每个地脚螺栓有两个螺母，第一个螺母拧紧后，倒退一圈，然后，再用第二个螺母锁紧，使鞍座在基础上自由滑动。 滑动支座底板下必须安装基础垫板，基础垫板必须保持平滑，以保证温度变化时自由伸缩。 Page38 （3）鞍座的标记Page39 （4）鞍座的选用步骤a.已知设备总重，计算出作用在每个鞍座上的载荷Q；b.根据设备的公称直径和支座高度，从标准中可查出轻型和重型二个允许的负荷值Q；c.按照允许负荷等于或大于计算负荷的原则选定轻型或重型，如果计算负荷Q超过重型鞍座的允许负荷值Q，则须加大腹板厚度重新计算。 Page40卧式容器支座-