化工设备机械基础授课PPT课件.ppt

课程简介 1.确定设计原则——经济指标，生产可靠度，能力，材质，自动化程度，设备备用，进一步的发展，等。 2.确定设计基础——年操作时间，原材料，产品，消耗与回收，界区交接条件，公用工程规格等。 3.工艺流程图设计(PFD)——过程确定，系统合成，工艺计算，设备特性要求，控制要求等。 4.带控制点的管道流程图（PID) 5.工艺设备设计——设计温度，设计压力，结构设计，材质选择，壁厚确定等。 6.定型设备选型。 7.设备布置设计。 8.管道工程设计。 9.保温工程设计。 10.公用工程设计。 二.学习本课程的目的与要求： 目的：基本掌握化工设备常用材料的主要性能及选用方法；基本掌握中低压、外压容器及典型化工设备的设计方法。 要求： 1. 重点掌握——设计概念及方法； 2.掌握——化工设备的结构特点； 3.领会贯通——课堂上讲授的内容。 三.主要参考书及参考资料： 1.《化工设备机械基础》(第五版） 刁玉玮 王立业编著； 2.《 压力容器安全技术监察规程》 1999； 3. 《钢制压力容器》 GB150---1998； 4. 《管壳式换热器》 GB151---1999 ； 5. 《钢制塔式容器》 JB4710---2002 ； 第一篇 化工设备材料第一章 化工设备材料及其选择 1.1 概述 1）.化工设备的使用环境： 压力：真空—低压—中压— 高压—超高压 温度：低温—中温—高温 介质：有毒；易燃；剧毒。 1.2 金属材料的性能 1.2.1 力学性能 ——在外力作用下不产生超过允许的变形或不被破坏的能力。如弹性、塑性、强度、硬度和韧性等指标。 1. 强度及其主要指标. 固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形或断裂的特性。 例如： ※容器爆裂； ※管道破裂; ※地脚螺栓拉断; ※炉管爆裂；….. ——强度不够！ （1）.屈服点 屈服现象：金属材料承受载荷作用，当载荷不再增加时，仍继续发生明显的塑性变形。 屈服点： （?s） ——材料发生屈服时的应力 。 单位：MPa。 ——一些合金没有明显的屈服点,规定发生0.2%残余变形时的应力，作为“条件屈服点”。 记作σ0.2 。 （2）.抗拉强度(sb) 定义：金属材料在受力过程中， 发生断裂所达到的最大应力值， 以σb 表示，单位MPa。 是压力容器设计常用的性能指标。 屈强比：?s/ sb 屈强比小，表明材料具有较大的塑性储备。 （3）. 蠕变强度（sn） “蠕变”现象： 高温高压的蒸汽管道下挠变形； 高温高压下法兰及螺栓蠕变变形而泄漏； 铅丝在常温下受重力作用而变长变细。 “蠕变强度”： 材料在高温下，抵抗发生缓慢塑性变形的能力，以sn 表示，单位MPa 。 （4）.持久强度（sD） 定义：在一定温度下，经过一定时间断裂时的应力，以sD 表示，单位MPa 。 ----是一定温度和一定载荷下，材料抵抗断裂的能力。 材料抵抗断裂的能力越大，在相同的条件下，能支持的时间越久。 规定：化工设备设计寿命一般为十万小时，所以用试件在十万小时断裂时的应力作为持久强度。 （5）疲劳强度 构件或零件受到大小和方向变化的交变载荷作用，应力远小于屈服点就断裂 ——疲劳。 “疲劳极限”——构件或零件在交变载荷作用下不致断裂的最大应力。表示符号：σ-1 (MPa)。 例如： 频繁开、停车——容器内压力或温度波动； 活塞式压缩机压缩气体——容器及管道内压力波动； 离心泵频繁开停机或震动——泵轴受力成交变式。 2. 塑性及其主要指标 金属的塑性：外力作用下产生塑性变形，而不破坏的性质。 因塑性不足引起材料破坏的例子： ◎锻件裂纹; ◎卷板裂纹; ◎焊缝热影响区裂纹 主要指标： （2）断面收缩率（y） （3）冷弯性能 室温下对试板以一定的内半径（R=0.5～3板厚）进行弯曲，a=1200或1800 ，是否出现裂纹或起层。 -----是钢材塑性指标和冶金质量的综合指标。 塑性指标的实际意义： 便于成型加工和焊接。如弯卷、锻压、冷冲、焊接等； 使构件在承载后由于变形而避免发生断裂。 ——压力容器及其零件都需要具备这个性质。 3. 硬度的概念 金属材料表面抵抗其它硬物压入的能力。 硬度高材料强度也高，耐磨性较好； —综合性能指标。 布氏硬度试验示意图 4. 冲击韧性及指标（Ak） 材料在外加动载荷作用下的一种吸收机械能，迅速塑