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1、压力容器作业人员培训考核讲义n 压力容器基本知识部分压力容器基本知识部分n n 邓怀珍主讲邓怀珍主讲6/2/20221一、压力容器简介n1.压力：n 压力压力 (F) ：工程上把垂直作用在物体表面的力叫做压力。工程上把垂直作用在物体表面的力叫做压力。单位为；牛顿，用符号 N 表示。n 压强压强 (P):物理上把单位面积（物理上把单位面积（ 1m2）上承受垂直方向力叫上承受垂直方向力叫做压做压 强。强。单位为；帕斯卡，用符号 Pa 表示。亦即1Pa=1 N/m2 。n习惯上把压强称为压力，亦即单位为：帕斯卡，用符号习惯上把压强称为压力，亦即单位为：帕斯卡，用符号 Pa 表表示。示。n 1kgf/
2、cm2=9.8104 Pa ，由于 1 Pa 的压力（强）太小了，习惯上用兆帕（ 106 Pa ）来表示，亦即用符号 MPa 。 则有： 1kgf/cm2=0.098 MPa6/2/20222n 力 N 单位面积 m2n n 压力：垂直作用在物体表面 上的 n 力。n 压强：工程上把垂直作用在单位n 面积上的压力叫压强。n n 通常习惯上把压强叫压力。6/2/20223n1 ）大气压：包围在地球外面的大气层对地球表面及其上的物体产生的压力叫大气压。n 大气层越厚压力越大，反之越小。高山上的大气压比海平面的大气压小。n例如：兰州的大气压强85.3103Pa，天津的大气压为 101.33103Pa
3、。n 一个标准大气压等于海平面上的大气压 1.033kgf/cm2 ，或 760mmHg；1atm=101.325kPa；n 一个工程大气压等于 1kgf/cm2 ，或 0.968 标准大气压、 735.6mmHg、10m水柱；6/2/20224n例如：n1 工程大气压=1kgf/ cm2=0.0968MPan =10000mmH2O=10mH2O，n 1kgf/m2=9.8Pa=1mmH2On由此可见， 1Pa的压力仅为约 1/10 mmH2O 。6/2/202252 ）绝对压、表压、负压（真空度）之间）绝对压、表压、负压（真空度）之间的关系的关系绝对压以绝对零压为起点测定的压力 （常值）；
4、表压以标准大气压为起点测定的压力；负压低于标准大气压的压力。三者的关系为：三者的关系为：当绝对压高于标准大气压时： P 绝 = P 表+ P 大气 当绝对压低于标准大气压时 ： P负 = P大气- P绝负压绝对压标准大气压线绝对零压线绝对压表压6/2/20226 通常所说的容器压力或介质压力都是指表压。因通常所说的容器压力或介质压力都是指表压。因为压力表读出的都是以当地大气压为基准的表压。为压力表读出的都是以当地大气压为基准的表压。n2.压力容器的定义：n容器用来盛装物料的空间构件。n压力容器承受压力的密闭容器。6/2/20227特种设备安全监察条例规定：n压力容器是指同时具备下列条件（容规）
5、压力容器是指同时具备下列条件（容规）n1最高工作压力（ Pw）大于等于0.1MPa（不含液体静压力）；n2内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m,且容积（V)大于等于0.025m；n3盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。6/2/20228n3.压力容器的压力源：压力容器的压力源：n1 ）产生于容器外：n(1)压缩空气：由容积式压缩机（通过压缩小气体的体积，压缩空气：由容积式压缩机（通过压缩小气体的体积，n 增加气体的密度来提高气体的压力）与速度增加气体的密度来提高气体的压力）与速度n 式压缩机（通式压缩机（通 过在增加气体的流速使其的过在增加气体的流速使其
6、的n 动能转变势能来提高气体的压力）产生的压动能转变势能来提高气体的压力）产生的压n 力气体。力气体。n 可能达到的最高压力：压缩机的出口压力。n(2)水蒸汽：由锅炉（利用燃料燃烧放出的热量将水加热蒸水蒸汽：由锅炉（利用燃料燃烧放出的热量将水加热蒸n 发而产生水蒸汽）产生的压力汽体。发而产生水蒸汽）产生的压力汽体。n 可能达到的最高压力：锅炉的出口压力。在相同的压力下，水蒸汽的体积是饱和水的 1000 多倍。锅炉内饱和水泄漏后体积膨胀很大。6/2/20229n2 ）产生于容器内：n主要由容器内介质：主要指反应容器聚集状态发生改变而增主要由容器内介质：主要指反应容器聚集状态发生改变而增大压力：液
7、态或固态在容器内受热、蒸发或分解为气体体积大压力：液态或固态在容器内受热、蒸发或分解为气体体积剧烈膨胀而增加压力。剧烈膨胀而增加压力。n如： 液态的二氧化硫，当温度低于-10.1 （标准沸点）时， 在密闭的容器内其蒸汽压力低于大气压力，而当温度升高到 60 时，其呈液态的二氧化硫便大量的蒸发压力升至11.25 绝对大气压力。n 固态的聚甲醛，受热后“解聚”变为气体，其体积约增大1065 倍，在密闭容器内也会产生很高的压力。6/2/202210n受热而显著增加压力：一般少见，仅在特殊情况下才能发生。受热而显著增加压力：一般少见，仅在特殊情况下才能发生。n如：储存易于发生聚合反应的气体（某些碳氢化
8、合物），在适合的条件下单分子气体可局部发生聚合反应，产生大量的聚合热使容器内的气体受热温度大幅上升，致使压力剧烈增高。n发生体积增大的化学反应而增大压力：例子较多。发生体积增大的化学反应而增大压力：例子较多。n如：碳化钙加水经化学反应生成乙炔，体积大为增加，在密闭的容器会产生较大的压力。n电解水制取氢和氧的反应， 1m3的水可分解成 1240m3的氢气和 620m3的氧气，在密闭的容器会产生很高的压力。6/2/202211n4.压力容器界限压力容器界限：n 仅指按特种设备实行特殊监管的压力容器，亦即有爆炸危n 险，易发生事故的特种设备。n1 ）划分的界限因素：按发生事故的可能性和事故的危害大小
9、n 来考虑其与：n（ 1 ）介质的状态）介质的状态：常温下的液体因压缩性极小，而气体的压缩性很大，其爆破时膨胀功就比液体膨胀爆破时大得多如；n 10M3的容器存储气体，压力为 1MPa时，若发生爆破时的n 放能量约为 13.3 106 焦耳；n 10M3的容器存储水，压力为 1MPa时，若发生爆破时的释n 放能量约为 21.6 102 焦耳；n存储水爆破时的释放能量约为盛装气体的存储水爆破时的释放能量约为盛装气体的 1/6200 倍。倍。6/2/202212n 对于最高工作温度高于其标准沸点的液体和液化气体，在容器内承压而呈液态（实际上是汽、液两相共存的饱和状态），一旦爆破或泄漏，压力急剧上升
10、，这些饱和的液体就会汽化，体积急剧膨胀，同时释放出的能量很大。n（2） 压力：压力越大其储存的能量就越大。压力：压力越大其储存的能量就越大。n（3）容积：容积越大其储存的能量就越大）容积：容积越大其储存的能量就越大。6/2/202213n2 ）我国压力容器的界限范围：n条例中压力容器界限范围：na.盛装气体或者液体承载一定压力的密闭设备，其范围规定为：最高工作压力 P 0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积 2.5MPaL的气体,液化气体和最高工作温度高于和等于标准沸点温度的液体固定式容器和移动式容器；nb.盛装公称工作压力 P 0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积 1.0MPaL的气体
11、，液化气体和标准沸点温度 60 液体的气瓶；nC.氧舱。6/2/202214n压力容压力容容器安全技术监察规程容器安全技术监察规程中压力容器界限中压力容器界限范围：范围：n 同时具备以下三个条件：同时具备以下三个条件：na. 最高工作压力大于等于最高工作压力大于等于 0.1MPa（不含静液体压不含静液体压力）；力）；nb.内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于或等于内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于或等于 0.15m，且容积大或等于且容积大或等于 0.025m3；nc.盛装介质为气体，液化气体或最高温度高于等于盛装介质为气体，液化气体或最高温度高于等于标准沸点的标准沸点的 液体。液体。nGB1
12、50中压力容器界限范围：中压力容器界限范围：6/2/202215n5.压力容器的应用：n 压力容器被广泛应用在国民经济的各部门，各行各业都与压力容器密切相关，我们的生产、生活、医疗等方面都能看到，安全使用压力容器是我们每一个作业人员都应该尽的职责和义务。6/2/202216二、压力容器的工艺参数n1.压力压力：n1 ）工作压力：指容器顶部在正常的工艺）工作压力：指容器顶部在正常的工艺操作时的压力（不包括液体静压力）。操作时的压力（不包括液体静压力）。n2 ）最高工作压力：指容器顶部在工艺操）最高工作压力：指容器顶部在工艺操作过程中，可能出现的最大表压力（不包作过程中，可能出现的最大表压力（不包
13、括液体静压力）。括液体静压力）。6/2/202217n3 ）设计压力：指在相应设计温度下，用以确定容器计算壁厚及其元件尺寸的压力。n P设计P最大工作P工作n外压容器： P设计 P最大工作的内外压差n真空容器：n 有安全控制装置时， P设计取1.25倍的P最大工作的内外压差或0.1MPa两者的较小者；n 无安全控制装置时， P设计取0.1MPa。6/2/202218n2.温度：温度：n1 ）介质温度介质温度：指容器内工作介质的温度，可用温度计测得。n2 ）设计温度设计温度：指容器在正常的工艺操作时的表壁和元件金属可能达到的最高或最低温度。铭牌上标注的设计温度是指壳体的设计温度。n3）金属温度金
14、属温度：指容器受压元件沿截面厚度的平均温度。n4）试验温度试验温度：是指压力容器压力试验时的壳体温度。6/2/202219n3.介质介质：n1）毒性介质：n（1）毒性的形式：气体、蒸汽、雾、烟或粉尘等形式。na.气体：指常温常压下呈气体的物质；nb.蒸汽：由液体蒸发或固体升华而形成的。前者如苯蒸汽、汞蒸汽；后者如熔磷时的磷蒸汽；nc.雾：是指混悬在空气中的液滴，多为蒸汽冷凝或液体喷散所形成；如漆雾、铬酸雾、硫酸雾。6/2/202220nd.烟尘：又叫烟雾或烟气，是指悬浮在空气中的烟状固体微粒，其直径往往小于0.1微米。金属熔化时，产生的蒸汽在空气中氧化冷凝是可形成烟，如铅块加热熔解时，在空气中
15、形成的氧化铅烟，煤和石油的燃烧、塑料加热时的产生的烟等。ne.粉尘：是能较长时间悬浮于空气中的固体微粒，直径多为0.110微米。大都是固体物质经加工而形成。6/2/202221n（2）毒性的分类：n容规按对人体危害程度分为：na.极度危害（级）0.1mg/m3；nb.高度危害（级）0.11.0mg/m3；nc.中度危害（级）1.010mg/m3；nd.轻度危害（级）10mg/m3； 6/2/202222（ 3）工业毒物侵入人体的途径：a. 经呼吸道进入： 是生产性毒物进入人体最主要的途径。由于肺是人体主要呼吸器官，肺泡面积大、肺泡壁簿，仅14微米厚，其表面又为含碳酸的液体所湿润，并有丰富的毛细
16、血管。所以肺泡对毒物极其敏感，且吸收迅速。 如：人体吸进氟化氢、一氧化碳等介质，在数分钟内就会中毒昏倒。另外， 由呼吸道进入的毒物被肺泡吸收后不经肝脏解毒就直接进入血液循环而分布全身，所以有更大的危险性6/2/202223b. 经皮肤进入: 是职业中毒较为常见的途径，它是通过身体裸露部分表皮、毛囊或皮脂腺而渗入人体的，不经过肝即可直接进入血液循环分布全身。c. 经消化道进入： 在生产环境中，毒物单纯从消化道吸收而引起的中毒情况较少，大都是与在车间进食、吸烟有关。由消化道吸收的毒物，先经过静脉系统进入肝脏，在肝脏转化后，才经循环而至全身。6/2/202224n2）易燃易爆介质：n（1）燃烧及燃烧条件：na.燃烧：是一种放热伴随发光的化学反应。nb.燃烧条件：可燃物、助燃物、着火点。n 防止火灾应从燃烧的三个条件和火源能量出发，采取一防止火灾应从燃烧的三个条件和火源能量出发，采取一切阻断燃烧隐患的有效防火、灭火措施。切阻断燃烧隐患的有效防火、灭火措施。n（2）爆炸极限：na.爆炸极限：n 可燃气体、可燃液体的蒸汽或可燃粉尘和空气混合达到一定浓度时，遇到明火就会爆炸，这个浓度就称为爆炸极限。
