化工设备机械基础第一、二章9428.pptx
《化工设备机械基础第一、二章9428.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工设备机械基础第一、二章9428.pptx(42页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 化工设备机械基础化工设备机械基础张张 茂茂 润润安徽理工大学化工学院安徽理工大学化工学院化工机械的概念化工机械的概念:为保证为保证化工生产连续进行的所有设备与机器的总称。化工生产连续进行的所有设备与机器的总称。设备的的概念设备的的概念:在化工产品在化工产品生产过程中用于进行化学反应、传质、传生产过程中用于进行化学反应、传质、传热、分离、结晶和贮存物料等装置。常用的热、分离、结晶和贮存物料等装置。常用的化工化工设备其结设备其结构见图构见图(a)、(b)、(c)、(d)。机器的概念机器的概念:在化工产品在化工产品生产过程中用于为各种流体提供动力的装生产过程中用于为各种流体提供动力的装置置(如各种
2、泵、压缩机、风机等如各种泵、压缩机、风机等)。设备与机器的区别:设备与机器的区别:研究对象:研究对象:化工化工设备的设计理论、设计的基本程序和方法设备的设计理论、设计的基本程序和方法及设计结果的正确表达。及设计结果的正确表达。(a)带搅拌的反应器带搅拌的反应器(b)列管式换热器列管式换热器(c)填料塔)填料塔(d)贮)贮 罐罐 化工容器的概念:化工容器的概念:所有化工设备外部壳体的总称。是设计一切化工设备所有化工设备外部壳体的总称。是设计一切化工设备的基础。的基础。化工容器的结构:化工容器的结构:筒体、封头、附件(法兰、支座、人孔、手孔等)筒体、封头、附件(法兰、支座、人孔、手孔等)筒体筒体支
3、座支座法兰法兰封头封头人孔人孔工艺接管工艺接管液面计液面计化工容器设计的主要内容:化工容器设计的主要内容:筒体、封头的强度、刚度、稳定性计算,结构设计;筒体、封头的强度、刚度、稳定性计算,结构设计;附件选型。附件选型。化工容器的设计是设计一切化工设备的基础。化工容器的设计是设计一切化工设备的基础。一、一、化工容器的分类化工容器的分类(1)按几何形状分类按几何形状分类 矩形容器(优、缺点)矩形容器(优、缺点)圆筒形容器(优、缺点,应用最广)圆筒形容器(优、缺点,应用最广)球形容器(优、缺点)、锥形容器(优、缺点)球形容器(优、缺点)、锥形容器(优、缺点)(2)按承压性质分类按承压性质分类 外压容
4、器的概念:外压容器的概念:内压容器:常压容器、低压容器内压容器:常压容器、低压容器(L)、中压容器、中压容器(M)、高压容器、高压容器(H)、超高压容器、超高压容器(U)。(3)按材料分类按材料分类 金属制容器、非金属制容器。金属制容器、非金属制容器。研究对象:研究对象:钢制的、典型的、常见的中、低、常压容器的钢制的、典型的、常见的中、低、常压容器的 设计。设计。容器又分为容器又分为类、类、类、类、类。类。二、零、部件设计的机械要求二、零、部件设计的机械要求(1)具有一定的具有一定的强度强度 防止构件在外力作用下被破坏。防止构件在外力作用下被破坏。(2)具有足够的具有足够的刚度刚度 防止构件在
5、外力作用下发生过大变形。防止构件在外力作用下发生过大变形。(3)具有充分的稳定性具有充分的稳定性 防止构件在外力作用下失去自身几何的形状。防止构件在外力作用下失去自身几何的形状。(4)具有一定的具有一定的耐久性耐久性 构件具有的使用寿命构件具有的使用寿命10-12年。年。(5)具有良好的密封性具有良好的密封性 防止构件发生泄漏。防止构件发生泄漏。三、零、部件标准化的意义三、零、部件标准化的意义(1)有利于产品的批量生产、提高产品的质量、降低产品有利于产品的批量生产、提高产品的质量、降低产品的价格等。的价格等。(2)有利于零、部件之间的互换,提高劳动效率,降低劳有利于零、部件之间的互换,提高劳动
6、效率,降低劳动强度。动强度。(3)有利于世界各国之间的技术交流。有利于世界各国之间的技术交流。四、零、部件标准化的基本参数四、零、部件标准化的基本参数(1)公称直径公称直径DN卷制的圆筒公称直径卷制的圆筒公称直径 DN 系列系列卷制的圆筒卷制的圆筒:DN=D i(内径内径)管制的筒体管制的筒体:DN=Do(管子的外径管子的外径)钢管钢管:DN 管子内、外径管子内、外径(2)公称压力公称压力PN 将化工容器承受的压力划分为若干个标准的压力等级,将化工容器承受的压力划分为若干个标准的压力等级,这一压力等级称为公称压力。这一压力等级称为公称压力。公称压力公称压力P N(M Pa)公称压力的确定:由化
7、工容器的工作压力向标准的压力等公称压力的确定:由化工容器的工作压力向标准的压力等级取值。级取值。要求:掌握上述基本参数,并会确定其值。要求:掌握上述基本参数,并会确定其值。0.250.61.01.62.54.06.4101625应用举例:应用举例:需要设计一台体积为需要设计一台体积为20 的液氨贮罐,若液氨的工的液氨贮罐,若液氨的工作压力为作压力为1.6 ;罐体的长径比为罐体的长径比为 ,试确定试确定贮罐的贮罐的 。解解:(1)罐体的)罐体的 确定确定 将罐体视为筒体,取将罐体视为筒体,取 ,由由 得:得:=1.996(m),),圆整圆整 ,罐体罐体(2)罐体)罐体 的确定的确定 因操作压力因
8、操作压力 1.6 ,=1.6LD i第一章第一章 化工设备常用金属材料的基本性能化工设备常用金属材料的基本性能本章要求:本章要求:一、了解金属材料的基本性能一、了解金属材料的基本性能(重点重点:机械、耐腐蚀性能机械、耐腐蚀性能);二、掌握化工设备常用金属材料牌号的意义及用途;二、掌握化工设备常用金属材料牌号的意义及用途;三、了解提高和改善碳钢机械性能和加工性能的方法三、了解提高和改善碳钢机械性能和加工性能的方法 化工生产的特点:高温、高压、强腐蚀。化工生产的特点:高温、高压、强腐蚀。1.1 金属材料的基本性能金属材料的基本性能一、机械性能(重点)一、机械性能(重点)(1)机械强度机械强度 概念
9、、强度指标(概念、强度指标(s、b)(2)弹塑性弹塑性 弹塑性指标(弹塑性指标(E、)、制造化工容器)、制造化工容器 使用材料的使用材料的20%。(3)冲击韧性冲击韧性 K 制造化工容器使用材料的制造化工容器使用材料的 K 24 Kg m/cm2(4)硬度硬度 概念、布氏硬度概念、布氏硬度HB、洛氏硬度、洛氏硬度HR的测试方法及应用。的测试方法及应用。(5)碳钢在高温下的机械性能碳钢在高温下的机械性能 强度、弹塑性、冲击韧性、硬度的变化强度、弹塑性、冲击韧性、硬度的变化 蠕变现象:蠕变现象:(6)碳钢在低温下的机械性能碳钢在低温下的机械性能r r hFF碳钢在高温下的机械性能碳钢在高温下的机械
10、性能5101520252001004005003000.10.20.30.40.520040060080020406080100200300400800T(C)强度、弹塑性、冲击韧性、硬度强度、弹塑性、冲击韧性、硬度的变化的变化 冷脆现象冷脆现象:二、材料的耐腐蚀性能(重点)二、材料的耐腐蚀性能(重点)耐腐蚀性能的概念耐腐蚀性能的概念:衡量耐腐蚀性能的指标:衡量耐腐蚀性能的指标:腐蚀速率腐蚀速率V(mm/a)根据腐蚀速率根据腐蚀速率V 的不同,金属材料分为下列三类:的不同,金属材料分为下列三类:耐腐蚀材料:耐腐蚀材料:V0.05 mm/a;尚腐蚀材料:尚腐蚀材料:0.05 mm/a V0.1
11、mm/a;不耐腐蚀材料:不耐腐蚀材料:V 0.1 mm/a 为了使设计的化工容器具有一定的使用寿命,在设计截为了使设计的化工容器具有一定的使用寿命,在设计截 面尺寸时需考虑面尺寸时需考虑腐蚀裕量腐蚀裕量C2.C2=使用年限使用年限V(单面腐蚀);(单面腐蚀);C2=2使用年限使用年限V(双(双面腐蚀)面腐蚀)三、物理性能三、物理性能 密度、熔点、热胀系数、沸点等。密度、熔点、热胀系数、沸点等。四、加工工艺性能四、加工工艺性能 金属材料具有切削、焊接、铸造、锻造等加工的可能金属材料具有切削、焊接、铸造、锻造等加工的可能性。制造化工容器使用的材料要求具有良好的加工工艺性性。制造化工容器使用的材料要
12、求具有良好的加工工艺性能,以便制造方便。能,以便制造方便。1.2 常用金属材料牌号的意义及用途常用金属材料牌号的意义及用途 制造化工设备常用金属材料:碳钢、合金钢、铸铁、制造化工设备常用金属材料:碳钢、合金钢、铸铁、有色金属及其合金。有色金属及其合金。一、碳一、碳 钢钢(1)普通碳素钢普通碳素钢甲类钢、乙类钢、特类钢甲类钢、乙类钢、特类钢,三种钢的特点,最常用的是甲三种钢的特点,最常用的是甲类类3号钢。号钢。甲类钢的牌号组成:以甲类钢的牌号组成:以Q235AF为例,为例,Q屈服极限屈服极限,235屈服极限值屈服极限值(M Pa),A材料的等级材料的等级(A、B、C、D四个等级四个等级),F沸腾
13、钢沸腾钢,b半镇静钢半镇静钢,g锅炉钢锅炉钢,R容器钢容器钢,Z镇静钢镇静钢(一般一般不写不写)。(2)优质碳素钢优质碳素钢 优质碳素钢的冶炼工艺及对优质碳素钢的冶炼工艺及对S、P 等杂质的控制更加等杂质的控制更加严格,其质量和价格比普通碳素钢高,牌号以含碳量(以严格,其质量和价格比普通碳素钢高,牌号以含碳量(以万分计)表示,根据含碳量的不同,优质碳素钢可分为三万分计)表示,根据含碳量的不同,优质碳素钢可分为三类类优质低碳钢优质低碳钢:(C 0.25%)08、10、15、20、25。优质中碳钢优质中碳钢:(0.25%C 0.6%)30、35、40、45、50、55优质高碳钢优质高碳钢:(C 0
14、.6%)60、65、70。10板材用于制造垫片,板材用于制造垫片,20、20g板材用于制造锅炉的外板材用于制造锅炉的外壳,壳,30、35棒材用于制造螺栓、螺母,棒材用于制造螺栓、螺母,45用于制造传动轴,用于制造传动轴,60、65、70用于制造弹簧、刀具、量具等。用于制造弹簧、刀具、量具等。碳钢的耐腐蚀性能较差,但可以用其制造的容器盛放碳钢的耐腐蚀性能较差,但可以用其制造的容器盛放浓硫酸、浓硝酸浓硫酸、浓硝酸(原因原因)。为了提高碳钢的耐腐蚀性能,。为了提高碳钢的耐腐蚀性能,在碳钢中加入少量的合金元素如在碳钢中加入少量的合金元素如 M n、Cr、Ni、Ti、V、S i等生成的钢称为合金钢。等生
15、成的钢称为合金钢。二、合金钢二、合金钢(1)普通低合金钢普通低合金钢 制造容器最常用的牌号有:制造容器最常用的牌号有:16Mn、16MnR、15MnVR、15MnDR牌号各项符号的意义:以牌号各项符号的意义:以15MnVR为例,为例,15含碳量含碳量(以以万分计万分计)、M n合金元素合金元素 ,其后的数字为合金元素含量其后的数字为合金元素含量(以百分计,低于以百分计,低于1.5%不写不写),V合金元素合金元素,R容器容器。(2)合合金结构钢金结构钢 合金结构钢牌号各项符号的意义与普通低合金钢相似,合金结构钢牌号各项符号的意义与普通低合金钢相似,以以20Cr为例:为例:20含碳量含碳量(以万分
16、计)、(以万分计)、Cr合金元素合金元素,其后的数字为合金元素含量(以百分计,低于其后的数字为合金元素含量(以百分计,低于1.5%不不写),合金结构钢在化工设备上应用较少,主要用于通用写),合金结构钢在化工设备上应用较少,主要用于通用机械。机械。(3)不锈钢及不锈耐酸钢不锈钢及不锈耐酸钢 常用的牌号有:常用的牌号有:1Cr 18Ni 9Ti,0Cr18Ni 9Ti,0Cr18Ni 10Ti,00Cr18Ni 9Ti牌号各项符号的意义:与普通低合金钢相似,但其含碳量牌号各项符号的意义:与普通低合金钢相似,但其含碳量以千分计。以千分计。0.8/1000、0.5/1000、0.3/1000。(4)耐
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工设备 机械 基础 第一 9428
限制150内