过程设备设计课程复习概要.ppt
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1、过程设备设计课程复习概要,北方民族大学化工学院,2015年6月,说明: 过程设备设计属于专业主干课,通过考试检验同学们的学习效果。 通过期末系统复习把有关内容消化,为今后毕业设计奠定基础。以下只是学完该课程后需要同学们应该掌握的重点部分,如果有精力,尽量系统复习。,第一章 、压力容器导言:,(一)、基本概念 1、过程设备的特点: (1)功能原理多种多样; (2)化机电一体化 (3)外壳一般为压力容器2、过程设备的要求:安全可靠;满足过程要求(主要指功能要求和寿命要求);综合经济性好;易于操作、维护和控制,3、 过程设备更新换代的途径: (1)改变工作原理; (2)改进制造工艺、结构和材料以提高
2、其综合技术性能; (3)加强辅助功能使其更适应使用者4、过程装备的内涵: 单元过程设备和单元过程机器二者统称为过程装备。 5、压力容器的基本组成: 压力容器通常是由板、壳组成的焊接结构。过程设备=内件+外壳, 外壳一般包括筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座和安全附件,其功能是提供能承受一定温度和压力的密闭空间。,6、压力容器的焊接接头型式有哪些? 对接、搭接、角接 7、压力容器按照承压高低分为四个等级: 低压(代号L)容器 0.1 MPap1.6 MPa;中压(代号M)容器 1.6 MPap10.0 MPa;高压(代号H)容器 10 MPap100 MPa;超高压(代号U)容器 p100MP
3、a。 8、固定式压力容器应具备的条件: (1)最高工作压力大于或者等于0.1MPa(不含液体静压力);(2)工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa.L;(3)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,(二)判断题 1、判断下列容器属一、二、三类容器的哪一类?1)2000mm长度为6000mm的液氨储罐;2)p为4MPa的剧毒介质容器;3)p为10MPa,V为800L的乙烯储罐。4) 公路上汽油罐车5)设计压力为2.5Mpa的空气储罐。6)设计压力为1.5 Mpa的二氧化硫吸收塔。,第一章 、压力容器导言:,第一章 、压力容器导言:,2、按承载方式分类,压力容器可分为:
4、()A.内压容器B.外压容器C.反应压力容器D.真空容器,第一章 、压力容器导言:,3、介质危害性有多种,其中影响压力容器分类的是:()A.毒性B.腐蚀性C.氧化性D.易燃性,第二章 压力容器应力分析,(一)、基本概念 1、薄壁圆柱壳或薄壁圆筒划分: 外直径与内直径的比(Do/Di)max1.11.2;外直径与内直径的比值(Do /Di)max1.11.2 。 2、无力距理论的适用条件假设: 壳体材料连续、均匀、各向同性;受载后的变形是弹性小变形;壳壁各层纤维在变形后互不挤压;,3、内压作用下的薄壁容器其筒体上任一点的应力情况:,第二章 压力容器应力分析,内压p,B点,轴向:经向应力或轴向应力
5、,圆周的切线方向:周向应力或环向应力,壁厚方向:径向应力r,三向应力状态,、,二向应力状态,4、不连续应力(边缘应力)的特点; 局部性、自限性 5、厚壁圆筒热应力的特点:,第二章 压力容器应力分析,a. 热应力随约束程度的增大而增大,b. 热应力与零外载相平衡,是自平衡应力,c. 热应力具有自限性,屈服流动或高温蠕变 可使热应力降低,d. 热应力在构件内是变化的,6、,第二章 压力容器应力分析,减小热应力的措施,1、控制设备的加热和冷却速度,2、控制和减小构件的热变形约束(见图),3、设置膨胀节,4、采用良好的保温层,第二章 压力容器应力分析,7、降低局部应力的措施,(1)减少两连接件的刚度差
6、,(2)尽量采用圆弧过渡,(3)局部区域补强,(4)选择合适的开孔方位,8、外压的短圆筒,失稳时,出现的波形个数为:( ) A.两个 B.四个 C.大于两个 D.大于四个,第二章 压力容器应力分析,第二章 压力容器应力分析,(二)分析题:,1、分析:,问题:钢板卷制圆筒形容器,纵焊缝与环焊缝哪个易裂?,筒体纵向焊缝受力大于环向焊缝,故纵焊缝易裂,施焊时应予以注意。,第二章 压力容器应力分析,(二)分析题:,2、分析:,问题1:锥形封头为什么不适合做压力容器封头?,问题2:椭圆形封头的应力分布有什么特点?,问题3:椭圆形封头为什么要设置直边段?,第二章 压力容器应力分析,(三)计算题:1、用应力
7、计算说明在同样内压力的作用下球形容器比圆筒型容器壁厚薄的理由。,2、不同安装方式下,充装液体的内压容器应力计算:,p0,第二章 压力容器应力分析,p0,第三章 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响,1、化工设备选材的重要性和复杂性.操作条件的限制.制造条件的限制.材料自身性能的限制2、选材要遵循 适用、安全和经济的原则。,3、怎样区分冷热加工?从金属学的观点来区分,冷、热加工的分界线是金属的再结晶温度。,第三章 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响,4、焊接接头组成?,焊接接头组成,5、减少焊接应力和变形的措施,如:尽量减少焊接接头数量相邻焊缝间应保持足够的间距尽可能避免交叉,避免出现十字
8、焊缝焊缝不要布置在高应力区焊前预热等等当焊接造成的残余应力会影响结构安全运行时,还需设法消除焊接残余应力。,设计,焊接工艺,第三章 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响,6、材料的力学性能指标:衡量材料力学性能的指标有强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。 7、材料的加工工艺性能: 加工工艺性能包括铸造性、锻造性、焊接性和切削加工性等。这些性能直接影响化工设备和零部件的制造工艺方法和质量,因此加工工艺性能是化工设备选材时必须考虑的因素。,第三章 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响,5、铁碳合金应如何划分归类?含碳量在0.022的称为钢;大于2的称为为铸铁,小于0.02时,称为工业纯铁。纯铁和含
9、碳量大于4.3的铸铁在工程上很少应用。 6、金属材料的热处理的方法:,第三章 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响,7、正火与退火的主要区别:正火与退火的主要区别在于冷却速度不同。正火的冷却速度比退火快,奥氏体转变温度较低,组织中珠光体量增多,且珠光体比较细,因此,强度和硬度提高。铸、锻件切削加工前一般进行退火或正火。,第三章 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响,8、普通碳素钢中含有的杂质元素: 除含碳以外,碳钢中的杂质元素有Mn、Si、S、P、O、N、H等。这些杂质是由矿石及冶炼过程中带入的,对钢材性能有一定影响: S引起“热脆”、 P引起“冷脆”、 O降低钢的强度、塑性。有害元素。
10、Mn使钢的强度提高、Si有助于脱氧,有益元素。,第三章 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响,9、新国标对常见钢的牌号表示方法及符号的规定: Q235-AF中各字母、数字的意义:Q:钢材屈服点“屈”字汉语拼音首位字母;235:此钢的屈服极限为235MPa;A:质量等级。共有A、B、C、D四个等级;其中Q195和Q275不分等级,Q215和Q255分A、B两个等级,Q235分四个等级,第三章 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响,0Cr13 含碳量小于0.08%,含鉻13% 0Cr18Ni9:含碳量小于0.08%,含鉻18%,含镍9% 15CrMoR00Cr19Ni1009MnNiD20Mn
11、Mo 10、金属材料在焊接厚板时必须在焊接接头处开适当的坡口,坡口的主要作用是什么?,第三章 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响,11、 对焊接接头进行必要的检验是保证焊接质量的重要措施,常用的焊接的检验方法有哪些? 外观检查、无损探伤、水压试验和气压试验、焊接接头的力学性能试验 12、焊缝的内部缺陷:未焊透、夹渣、气孔、裂纹、,第三章 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响,13、在钢材焊缝边缘开坡口的目的。 14、压力容器焊缝的接头型式有哪些,第三章 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响,1、压力容器按照设计压力划分等级,第四章 压力容器设计,一、概念部分,2、压力容器按照管理等级可
12、以分为三类: 会判断容器类别: 1)压力为0.8MPa的低温液氨储罐; 2)p为4MPa的氰化钠介质储存容器; 3)p为1.65MPa的管壳式余热锅炉。 4) 工作压力为23.5Mpa的尿素合成塔,第四章 压力容器设计,3、压力容器失效形式: 按照失效原因,压力容器失效形式可以分为强度失效、刚度失效、失稳失效、泄露失效。 4、薄壁圆筒受内压环向应力与轴向应力的大小比较:筒体上开椭圆孔,如何开孔? 5、什么是压力容器常规设计? 常规设计称为“按规则设计”,只考虑单一的最大载荷工况,按一次施加的静力载荷处理,不考虑交变载荷,也不区分短期载荷和永久载荷,因而不涉及容器的疲劳寿命问题。,第四章 压力容
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