第八章 容器設(shè)計基本知識

Nanjing University of Technology,食品機械基礎(chǔ)第三篇 化工容器設(shè)計,授課教師：仲兆祥,第八章 容器設(shè)計的基本知識,容器的基本結(jié)構(gòu)與分類,1,2,容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)化,4,容器機械設(shè)計的基本要求,3,壓力容器的安全監(jiān)察,現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿,現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿,現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿,壓力容器的特點,應(yīng)用的廣泛性,壓力容器的特點,鍋爐、換熱器、加熱爐 = 圓筒外殼 + 傳熱管束 核反應(yīng)堆 = 圓筒安全殼 + 核反應(yīng)零部件 塔器 = 圓筒外殼 + 傳質(zhì)元件（浮閥、填料等） 反應(yīng)釜 = 圓筒夾套 + 攪拌器 壓縮機、真空泵 = 圓筒氣缸 + 活塞 透平機、泵 = 蝸殼 + 葉輪 ,應(yīng)用的廣泛性,過 程 裝 備 = 受 壓外 殼 + 功 能 內(nèi) 件,壓力容器的特點,壓力容器不僅被廣泛用于化學(xué)、石油化工、醫(yī)藥、食品、冶金、機械、采礦、電力、航天航空、交通運輸?shù)裙I(yè)生產(chǎn)部門，在農(nóng)業(yè)、民用和軍工部門也頗常見，其中尤以石油化學(xué)工業(yè)應(yīng)用最為普遍，石油化工企業(yè)中的塔、釜、槽、罐無一不是貯器或作為設(shè)備的外殼，而且絕大多數(shù)是在壓力溫度下運行，如一個年產(chǎn)30萬噸的乙烯裝置，約有793臺設(shè)備，其中壓力容器281臺，占了35.4%。蒸汽鍋爐也屬于壓力容器，但它是用直接火焰加熱的特種受壓容器。 ,應(yīng)用的廣泛性,8.1 容器的基本結(jié)構(gòu)與分類,8.1.1 基本結(jié)構(gòu) 一般容器的結(jié)構(gòu)以臥式容器為例,8.1.2 壓力容器分類1.按用途分類：盛裝或儲存儲罐、計量槽、壓力緩沖器；實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)合成塔、反應(yīng)釜、變換爐等；實現(xiàn)傳熱加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、廢熱鍋爐、水洗塔等；實現(xiàn)傳質(zhì)、分離分餾塔、吸收塔、干燥塔、過濾器、分離器等。,2.考慮安全性按承壓（表壓）高低分類 低壓容器 0.1 P 1.6 MPa 中壓容器 1.6 P 10 MPa 高壓容器 10 P 100 MPa 超高壓容器 P 100 MPa,按容器壁溫分：,（1）常溫容器 -20壁溫2000C;（2）高溫容器 壁溫蠕變溫度 碳鋼，低合金鋼 - 4200C， 奧氏體不銹鋼 - 5500C。（3）中溫容器 指壁溫在常溫和高溫之間的容器（4）低溫容器 壁溫-200C -200C-400C為淺冷容器， 壁溫-400C為深冷容器。,8.2.1 標(biāo)準(zhǔn)化的意義設(shè)計無需計算和制圖，按已有標(biāo)準(zhǔn)圖選擇。制造有利于成批生產(chǎn)，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高競爭力。維修備件規(guī)格尺寸通用，實現(xiàn)互換性。通商貿(mào)易國內(nèi)、國際間通用，消除貿(mào)易障礙。我國已實現(xiàn)容器零部件標(biāo)準(zhǔn)化的有：圓筒體、封頭、法蘭、支座、人孔、手孔、視鏡和液面計等。,8.2 容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)化,8.2.2 標(biāo)準(zhǔn)化的基本參數(shù),公稱直徑 (DN)公稱壓力 (PN)。規(guī)定:（1）圓筒體的公稱直徑：板卷制的 筒體內(nèi)經(jīng)； 無縫鋼管制的鋼管外徑。（2）法蘭與其相配的管子或筒體的PN、DN相一致。注意：鋼管的DNDi,D0,8.3.1 壓力容器安全監(jiān)察的范圍同時具備如下條件：(1).最高工作壓力pw0.1MPa（表壓，不含液體靜壓力）；(2).內(nèi)直徑Di0.15m,且容積V0.025m3;(3).介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點（大氣壓力下的飽和溫度）的液體。,8.3 壓力容器的安全監(jiān)察,8.3.2 相關(guān)法規(guī)及常用標(biāo)準(zhǔn),1.基本法規(guī)：特種設(shè)備安全監(jiān)察條例 國務(wù)院 2003年施行 2009年重新修訂2. 壓力容器常用標(biāo)準(zhǔn)：GB150-98 鋼制壓力容器國家標(biāo)準(zhǔn)GB151-99 管殼式換熱器 國家標(biāo)準(zhǔn) JB4709-2000 鋼制壓力容器焊接規(guī)程JB4730-2005 壓力容器無損檢測HG2059220635-97 鋼制管法蘭、墊片、緊固件JB/T47004707-2000壓力容器法蘭,8.4 容器機械設(shè)計的基本要求,8.4.1 容器機械設(shè)計條件及程序：1.容器機械設(shè)計條件：（1）工藝結(jié)構(gòu)要求及基本工藝尺寸；（2）工作壓力、工作溫度及工作介質(zhì)；（3）容器的工作環(huán)境、重要程度；,科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度 合格的設(shè)計質(zhì)量,確定設(shè)計依據(jù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),開始,選擇材料,確定容器類別,結(jié)構(gòu)設(shè)計,壁厚設(shè)計,零部件設(shè)計,壓力試驗核算,繪制施工圖,校核,審核,結(jié)束,合格,合格,不合格,不合格,批準(zhǔn),2.機械設(shè)計程序,8.4.2 機械設(shè)計的基本要求：,1.強度不發(fā)生破壞 如焊縫開裂，筒體爆破，螺栓拉斷等。2.剛度不發(fā)生過大變形 如塔體傾斜，塔盤下凹等。3.穩(wěn)定性不發(fā)生癟塌或褶皺 如臥式容器支座之間的筒體發(fā)生癟塌，氣柜抽負(fù) 癟塌，塔體支座在起吊時發(fā)生癟塌等。,4.耐久性保證使用壽命。一般化工設(shè)備設(shè)計使用壽命為1015年。大多取決于腐蝕情況，有些取決于疲勞、蠕變或振動。5.密封性包括內(nèi)漏和外漏。,6. 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計 法蘭、螺栓、封頭、筒體、支座、接管、人孔7.方便制造、操作與檢修，便于運輸操作閥門位于操作臺面2米高，可否？塔高100米，設(shè)計要求整體運輸。合理？直徑2米的碳鋼制容器，壁厚2mm就滿足強度要求，可否批準(zhǔn)？8.技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)合理經(jīng)濟指標(biāo)：單位生產(chǎn)能力；消耗系數(shù)；設(shè)備價格；管理費用和生產(chǎn)總成本。,