化工设备基础复习重点.ppt

1.某化工厂的螺旋输送机，输入功率为7．2KW。现拟用外径D=50mm、内径d=40mm的热轧无缝钢管做螺旋的轴，轴的转速n＝150r/min，材料的扭转许用剪应力[?]=50MPa，问强度是否足够? 习题8： 五、刚度条件 （抗拉刚度、抗扭刚度、抗弯刚度） 压力容器与化工设备常用材料 铁碳合金 含碳量在0.02％～2.11％者称为钢； 大于2.11％者称为铸铁； 钢的热处理 退火和正火，其作用？ 　　 淬火和回火，其作用？ 　　 常存杂质元素对钢材性能的影响 硫：热脆 磷：冷脆 锰 ：与硫形成高熔点(1600℃)的 MnS，一定程度上消除了硫的有害作用。锰具有很好的脱氧能力，能够与钢中的FeO成为MnO进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低钢的脆性，提高钢的强度和硬度。 压力容器常用铁碳合金的种类： 碳素钢：Q235C、20、Q245R 低合金钢：16Mn，Q345R,14Cr1MoR 高合金钢：06Cr19Ni10（S30408），022Cr7Ni12Mo2（S31603） 压力容器设计基础 容器的分类 设计压力 p （MPa） 低压容器 0.1≤p＜1.6 中压容器 1.6≤p＜10 高压容器 10≤p＜100 超高压容器 p≥100 为有利于安全技术管理和监督检查，根据容器的介质毒性危害程度、压力高低、以及容积大小，压力容器（不包括核能容器、船舶上的专用容器和直接受火焰加热的容器）可分为三类。 容器的零部件标准 容器零部件标准的最基本参数： 用钢板卷焊制成的筒体，其公称直径DN指的是内径。 管法兰的公称直径： 容器及管道的操作压力经标准化以后的标准压力称为公称压力，以PN表示，单位MPa 压力容器常规设计、制造、检验、验收标准GB150《压力容器》 内压薄壁容器设计 无力矩理论：是在回转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用。由于这种情况下的应力状态和承受内压的薄膜相似，故又称薄膜理论。 几何结构参数：R1、R2、r 圆筒形壳体 半球形封头、标准椭圆形封头，a/b=2、碟形封头、锥形封头 球形壳体 边缘应力特点：局部性、自限性 各种凸形封头和平板封头进行比较和选用 圆筒形容器厚度 计算厚度——设计厚度——名义厚度——有效厚度 设计参数 设计压力（P）：设定容器的顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件。是标准零部件选取的依据；是水压试验压力的依据；是容器分类的依据。 计算压力（Pc）：在相应的设计温度下，用以确定受压元件厚度的压力。 设计温度：在相应的设计条件下，金属器壁可能达到的最高或最低(指-20℃下)温度。 最小壁厚 壳体加工成形后不包括腐蚀裕量（C2）的最小厚度 按下述方法确定：a. 碳素钢和低合金钢制容器不小于3mm 。b．对高合金钢制容器，不小于2mm 。 压力试验目的：检验容器的宏观强度及密封性能。 压力试验的应力校核： 立式容器，确定P，Pc，PT 圆筒形锅炉汽包，内径为 =1200mm，工作压力为12.6MPa，汽包上装有安全阀，设计温度为350℃，材质为Q345R，双面焊对接接头，100%探伤，C1=0， C2=1mm， 【s】=【s】t=170MPa，试设计该汽包厚度，并校核水压试验强度。 外压容器稳定性计算 凡有压应力的存在，均需要考虑稳定性的问题。 临界压力的大小与筒体几何尺寸、材质及结构因素有关。 加强圈 设置加强圈主要提高刚性，增加外压筒体稳定性，减少壁厚。 容器零部件及焊接结构设计 法兰联接 密封原理 管法兰、容器法兰 f ΔP =P 容器法兰结构：甲型平焊法兰、乙型平焊法兰、长颈对焊法兰 法兰密封面型式：平面型、凹凸面、榫槽面 标准法兰选用： 公称压力：是将压力划分成若干等级，以方便设计制造和管理。法兰公称压力是以16Mn(16MnR)材料在200℃时的机械性能为基础制定的法兰尺寸。 公称直径：与法兰相配的容器或管子的公称直径。 影响法兰密封的因素有 、 、 、 和操作条件等。 容器壳体上开孔后，开孔不但削弱了容器壁的强度，而且在筒体与接管的连接处，由于原壳体结构产生了变化，出现不连续，在开孔区域将形成一个局部的高应力集中区。开孔应力集中 开孔补强结构 补强圈结构简单，易于制造，应用广泛。但补强圈与壳体之间存在着一层静止的气隙，传热效果差，致使二者温差与热膨胀差较大，容易引起温差应力。补强圈与壳体相焊时，使此处的刚性变大，对角焊缝的冷却收缩起较大的约束作用，容易在焊缝处造成裂纹。特别是高强度钢淬硬性大，对焊接裂纹比较敏感，更易开裂。还由于补强圈和壳体或接管金属没有形成一个整体，因而抗疲劳性能差。 容器的