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1、Nanjing University of Technology食品机械基础食品机械基础第三篇第三篇 化工容器设计化工容器设计授课教师：仲兆祥授课教师：仲兆祥NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY第八章第八章 容器设计的基本知识容器设计的基本知识容器的基本结构与分类容器的基本结构与分类12容器零部件的标准化容器零部件的标准化4容器机械设计的基本要求容器机械设计的基本要求3 压力容器的安全监察压力容器的安全监察NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY现代化企业的雄姿NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY现代化企业的雄姿N
2、ANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY现代化企业的雄姿NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY压力容器的特点l 应用的广泛性NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY压力容器的特点l 锅炉、换热器、加热炉 = 圆筒外壳 + 传热管束l 核反应堆 = 圆筒安全壳 + 核反应零部件l 塔器 = 圆筒外壳 + 传质元件（浮阀、填料等）l 反应釜 = 圆筒夹套 + 搅拌器l 压缩机、真空泵 = 圆筒气缸 + 活塞l 透平机、泵 = 蜗壳 + 叶轮 l 应用的广泛性NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY压力容
3、器的特点压力容器不仅被广泛用于化学、石油化工、医药、食品、冶金、机械、采矿、电力、航天航空、交通运输等工业生产部门，在农业、民用和军工部门也颇常见，其中尤以石油化学工业应用最为普遍，石油化工企业中的塔、釜、槽、罐无一不是贮器或作为设备的外壳，而且绝大多数是在压力温度下运行，如一个年产30万吨的乙烯装置，约有793台设备，其中压力容器281台，占了35.4%。蒸汽锅炉也属于压力容器，但它是用直接火焰加热的特种受压容器。 l 应用的广泛性NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY8.1 容器的基本结构与分类容器的基本结构与分类8.1.1 基本结构基本结构 一般容器的结构以卧式
4、容器为例NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 8.1.2 压力容器分类压力容器分类1.1.按用途分类：按用途分类：盛装或储存储罐、计量槽、压力缓冲器；实现化学反应合成塔、反应釜、变换炉等；实现传热加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、废热锅炉、水洗塔等；实现传质、分离分馏塔、吸收塔、干燥塔、过滤器、分离器等。NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 2.2.考虑安全性考虑安全性按承压（表压）高低分类按承压（表压）高低分类 低压容器 0.1 P 1.6 MPa 中压容器 1.6 P 10 MPa 高压容器 10 P 100 MPa 超高压容器 P 1
5、00 MPaNANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY按容器壁温分：按容器壁温分：（1）常温容器 -20壁温2000C;（2）高温容器 壁温蠕变温度 碳钢，低合金钢 - 4200C， 奥氏体不锈钢 - 5500C。（3）中温容器 指壁温在常温和高温之间的容器（4）低温容器 壁温-200C -200C-400C为浅冷容器， 壁温-400C为深冷容器。NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY8.2.1 标准化的意义标准化的意义p设计无需计算和制图，按已有标准图选择。p制造有利于成批生产，降低成本，保证产品质量，提高竞争力。p维修备件规格尺寸通用，实现互
6、换性。p通商贸易国内、国际间通用，消除贸易障碍。p我国已实现容器零部件标准化的有：圆筒体、封头、法兰、支座、人孔、手孔、视镜和液面计等。8.2 容器零部件的标准化容器零部件的标准化NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY8.2.2 标准化的基本参数标准化的基本参数公称直径公称直径 (DN)(DN)公称压力公称压力 (PN)(PN)。规定规定:（1 1）圆筒体的公称直径：板卷制的）圆筒体的公称直径：板卷制的 筒体内经；筒体内经； 无缝钢管制的无缝钢管制的钢管外径。钢管外径。（2 2）法兰与其相配的管子或筒体的）法兰与其相配的管子或筒体的PNPN、DNDN相一致。相一致。注
7、意：注意：钢管的钢管的DNDDNDi i,D,D0 0 NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY8.3.1 8.3.1 压力容器安全监察的范围压力容器安全监察的范围同时具备如下条件：同时具备如下条件：(1).最高工作压力pw0.1MPa（表压，不含液体静压力）；(2).内直径Di0.15m,且容积V0.025m3;(3).介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点（大气压力下的饱和温度）的液体。8.3 压力容器的安全监察压力容器的安全监察NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 8.3.2 8.3.2 相关法规及常用标准相关法规及常用标准
8、1.基本法规：基本法规：特种设备安全监察条例特种设备安全监察条例 国务院国务院 20032003年施行年施行 20092009年重新修订年重新修订2. 2. 压力容器常用标准：压力容器常用标准：GB150-98 钢制压力容器国家标准GB151-99 管壳式换热器 国家标准 JB4709-2000 钢制压力容器焊接规程JB4730-2005 压力容器无损检测HG2059220635-97 钢制管法兰、垫片、紧固件JB/T47004707-2000压力容器法兰NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 8.4 容器机械设计的基本要求容器机械设计的基本要求8.4.1 8.4.1
9、 容器机械设计条件及程序：容器机械设计条件及程序：1.容器机械设计条件：容器机械设计条件：（1）工艺结构要求及基本工艺尺寸；（2）工作压力、工作温度及工作介质；（3）容器的工作环境、重要程度；NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY确定设计依据及相关标准开始选择材料选择材料确定容器类别确定容器类别结构设计结构设计壁厚设计壁厚设计零部件设计零部件设计压力试验核算压力试验核算绘制施工图绘制施工图校核审核结束合格合格不合格不合格批准2.2.机械设计程序机械设计程序NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY8.4.2 8.4.2 机械设计的基本要求：机械设
10、计的基本要求：1.1.强度强度不发生破坏不发生破坏 如焊缝开裂，筒体爆破，螺栓拉断等。如焊缝开裂，筒体爆破，螺栓拉断等。2.2.刚度刚度不发生过大变形不发生过大变形 如塔体倾斜，塔盘下凹等。如塔体倾斜，塔盘下凹等。3.3.稳定性稳定性不发生瘪塌或褶皱不发生瘪塌或褶皱 如卧式容器支座之间的筒体发生瘪塌，气柜抽负如卧式容器支座之间的筒体发生瘪塌，气柜抽负 瘪塌，塔体支座在起吊时发生瘪塌等。瘪塌，塔体支座在起吊时发生瘪塌等。NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY4.4.耐久性耐久性保证使用寿命。一般化工设备设计使用寿命为保证使用寿命。一般化工设备设计使用寿命为10101515年。大多取决于腐蚀情况，有些取决于疲劳、蠕变或振动。年。大多取决于腐蚀情况，有些取决于疲劳、蠕变或振动。5.5.密封性密封性包括内漏和外漏。包括内漏和外漏。NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY6. 标准化设计 法兰、螺栓、封头、筒体、支座、接管、人孔7.方便制造、操作与检修，便于运输操作阀门位于操作台面2米高，可否？塔高100米，设计要求整体运输。合理？直径2米的碳钢制容器，壁厚2mm就满足强度要求，可否批准？8.技术经济指标合理经济指标：单位生产能力；消耗系数；设备价格；管理费用和生产总成本。
