模块一化工设备外壳.pptx
《模块一化工设备外壳.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《模块一化工设备外壳.pptx(101页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、模块一模块一 化工设备外壳化工设备外壳列管式换热器的外壳搅拌反响釜缓冲罐工厂中的塔器 化工容器通常为压力容器,我们把承受一定的化工容器通常为压力容器,我们把承受一定的介质压力且与外界隔离的密闭容器称为压力容介质压力且与外界隔离的密闭容器称为压力容器。器。化工厂中的许多设备有个共同特点,都有一化工厂中的许多设备有个共同特点,都有一个外壳,化工生产中把所用化工设备的外壳个外壳,化工生产中把所用化工设备的外壳统称为容器。统称为容器。工程一工程一 初识压力容器初识压力容器知识点一知识点一 压力容器的基本结构压力容器的基本结构筒体封头支座人孔接管图图1-1压力容器的结构压力容器的结构安全附件压力容器一般
2、由筒体、压力容器一般由筒体、封头、法兰、支座、开封头、法兰、支座、开孔接管、平安附件等组孔接管、平安附件等组成成 知识点二知识点二 压力容器的分类压力容器的分类 一、按承压性质分类一、按承压性质分类1、内压容器:内部介质压力大于外部介质压力、内压容器:内部介质压力大于外部介质压力的容器。的容器。2、外压容器:外部介质压力大于内部介质压力、外压容器:外部介质压力大于内部介质压力的容器。的容器。二、按压力等级分类二、按压力等级分类内压容器又可按其承受压力(表压)的大内压容器又可按其承受压力(表压)的大小分为四个等级小分为四个等级 1、低压容器(、低压容器(L)0.1p1.6MPa2、中压容器(、中
3、压容器(M)1.6p10.0MPa3、高压容器(、高压容器(H)10p100MPa4、超高压容器(、超高压容器(U)p100MPa三、按平安技术监察规程分类三、按平安技术监察规程分类中国压力容器平安技术监察规程按容器的中国压力容器平安技术监察规程按容器的压力等级、容积的大小、介质的危害程度及在压力等级、容积的大小、介质的危害程度及在生产过程中的作用综合考虑。将压力容器分为生产过程中的作用综合考虑。将压力容器分为三类:三类:1、第一类压力容器、第一类压力容器2、第二类压力容器、第二类压力容器3、第三类压力容器,、第三类压力容器,其中第三类压力容器最为重要,要求也最严。其中第三类压力容器最为重要,
4、要求也最严。四、按工艺用途四、按工艺用途分类分类1、反响容器、反响容器(R)主要用于完成主要用于完成介质的化学反介质的化学反响。响。搅拌反应釜2、换热容器(、换热容器(E)主要用于完成介质的热量交换。主要用于完成介质的热量交换。换热器3、别离容器、别离容器(S)主要用于完成介主要用于完成介质的流体压力平质的流体压力平衡和气体净化别衡和气体净化别离等。离等。图1-4缓冲罐4、储存容器、储存容器(C或或B)主要用于盛主要用于盛装生产用的装生产用的原料、半成原料、半成品、成品等。品、成品等。图1-5 球罐知识点三知识点三 压力容器零部件的标准化压力容器零部件的标准化压力容器零部件标准化的基本参数是公
5、称压力容器零部件标准化的基本参数是公称直径和公称压力直径和公称压力一、公称直径一、公称直径 公称直径是将压力容器的直径加以标准化后的标公称直径是将压力容器的直径加以标准化后的标准直径,用准直径,用“DN”表示。表示。筒体和封头的公称直径是它们的内径;但无缝钢筒体和封头的公称直径是它们的内径;但无缝钢管做筒体时,筒体和封头的公称直径指钢管的外管做筒体时,筒体和封头的公称直径指钢管的外径;管子的公称直径既不是管子的外径,也不是径;管子的公称直径既不是管子的外径,也不是管子的内径,而是小于外径的一个值。只要管子管子的内径,而是小于外径的一个值。只要管子的公称直径一定,管子的外径就确定了,管子的的公称
6、直径一定,管子的外径就确定了,管子的内径因壁厚的不同而不同;法兰和支座的公称直内径因壁厚的不同而不同;法兰和支座的公称直径指与之相配合的筒体或管子的公称直径。径指与之相配合的筒体或管子的公称直径。二、公称压力二、公称压力 公称压力是为了设计、制造和使用方便而人为规公称压力是为了设计、制造和使用方便而人为规定的一个标准压力,它分为假设干标准压力等级,定的一个标准压力,它分为假设干标准压力等级,用用“PN”表示。表示。目前我国规定的中、低压的公称压力等级为:目前我国规定的中、低压的公称压力等级为:0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4(MPa)。)。知识点四知识点四 压力容器的失
7、效形式压力容器的失效形式 压力容器或零部件的失效,是指容器或其压力容器或零部件的失效,是指容器或其零部件在使用过程中,其尺寸、形状或材零部件在使用过程中,其尺寸、形状或材料性能发生改变而完全失去或不能良好地料性能发生改变而完全失去或不能良好地实现原定功能的现象。实现原定功能的现象。一、变形失效一、变形失效1、弹性变形失效、弹性变形失效 弹性变形失效是指当压力容器所承受的工作载荷弹性变形失效是指当压力容器所承受的工作载荷或工作温度使容器或其零部件产生可恢复的变形或工作温度使容器或其零部件产生可恢复的变形大到足以阻碍其正常工作的现象。例在风力的作大到足以阻碍其正常工作的现象。例在风力的作用下,塔顶
8、挠度超过许用值的现象。用下,塔顶挠度超过许用值的现象。2、塑性变形失效、塑性变形失效 塑性变形失效是指压力容器在一定条件下,发生塑性变形失效是指压力容器在一定条件下,发生过大的不可恢复的变形,从而导致不能继续工作过大的不可恢复的变形,从而导致不能继续工作的现象。例容器内压力异常升高,导致筒身膨胀的现象。例容器内压力异常升高,导致筒身膨胀的现象。的现象。3、失稳、失稳 失稳是指容器在外压失稳是指容器在外压的作用下,突然出现的作用下,突然出现的筒体失去原形,发的筒体失去原形,发生压瘪的现象。生压瘪的现象。图1-6失稳后的容器二、断裂失效二、断裂失效1、脆性断裂、脆性断裂 容器或其零部件在容器或其零
9、部件在外加载荷的作用下,外加载荷的作用下,没有明显的塑性变没有明显的塑性变形,而突然断裂的形,而突然断裂的现象。现象。断裂的活塞裙部图1-7 断裂失效2、疲劳断裂、疲劳断裂 容器在交变循环载荷的作用下,经过一定容器在交变循环载荷的作用下,经过一定周期后发生断裂的现象。这是压力容器最周期后发生断裂的现象。这是压力容器最常见的失效形式之一。常见的失效形式之一。3、蠕变断裂、蠕变断裂 压力容器或其零部件在高温和应力的共同压力容器或其零部件在高温和应力的共同作用下,经过一段时间,其塑性变形不断作用下,经过一段时间,其塑性变形不断增大,直至断裂的现象。增大,直至断裂的现象。三、腐蚀失效三、腐蚀失效 压力
10、容器由于接压力容器由于接触化学介质,而触化学介质,而发生化学或电化发生化学或电化学反响,从而引学反响,从而引起容器壁厚减薄、起容器壁厚减薄、局部局部 腐蚀变质,腐蚀变质,使得容器不能正使得容器不能正常工作,甚至发常工作,甚至发生破裂的现象。生破裂的现象。图1-8 设备腐蚀的局部外貌工程二工程二 内压薄壁容器内压薄壁容器 知识点一知识点一 压薄壁圆筒压薄壁圆筒一、受力分析一、受力分析薄壁圆筒在内部压力的作用薄壁圆筒在内部压力的作用下,会产生轴向应力(垂直下,会产生轴向应力(垂直于筒体轴线的横截面上的均于筒体轴线的横截面上的均匀应力匀应力1)和环向应力(在)和环向应力(在筒体器壁的纵截面内存在的筒
11、体器壁的纵截面内存在的均匀应力均匀应力2),而且环向应),而且环向应力是轴向应力的两倍。力是轴向应力的两倍。图1-9 内压薄壁圆筒二、应用二、应用 实践证明:圆筒形内压容器往往从强度薄实践证明:圆筒形内压容器往往从强度薄弱的纵向破裂。弱的纵向破裂。1、在焊接或检验容器、在焊接或检验容器时,纵向焊缝的质量必时,纵向焊缝的质量必须重点保证。须重点保证。2、在圆筒上开设椭、在圆筒上开设椭圆形人孔时,应使其圆形人孔时,应使其短轴与筒体的纵向一短轴与筒体的纵向一致。致。知识点二知识点二 内压薄壁球壳内压薄壁球壳 在内部压力的作用下,内压薄壁球壳的在内部压力的作用下,内压薄壁球壳的器壁上,只存在均匀的拉应
12、力。拉应力器壁上,只存在均匀的拉应力。拉应力约为相同条件下内压薄壁圆筒环向应力约为相同条件下内压薄壁圆筒环向应力的一半。的一半。1、当条件相同时,、当条件相同时,球壳的壁厚约为圆球壳的壁厚约为圆筒壁厚的一半。筒壁厚的一半。2、而且在相同容、而且在相同容积下,球体的外表积下,球体的外表积比圆柱体的外表积比圆柱体的外表积小,因而防护用积小,因而防护用剂和保温等费用也剂和保温等费用也较少。较少。所以,许多大容量所以,许多大容量储罐都采用球形容储罐都采用球形容器。器。工程三工程三 内压容器封头内压容器封头 封头与筒体构成了容器的主体,内压容器封头与筒体构成了容器的主体,内压容器封头按其形状不同可分为三
13、类:凸形封头、封头按其形状不同可分为三类:凸形封头、锥形封头和平板形封头。各类封头形状不锥形封头和平板形封头。各类封头形状不同,特点各异同,特点各异。知识点一知识点一 凸形封头凸形封头一、半球形封头一、半球形封头 1、组成、组成半球形封头即半半球形封头即半个球壳。个球壳。图1-10半球形封头半球形封头的制造2、特点、特点 受力情况最好,但制造较困难,尤其直径受力情况最好,但制造较困难,尤其直径较小时。较小时。3、应用、应用 多用于压力较高,直径较大的场合。多用于压力较高,直径较大的场合。二、椭圆形封头二、椭圆形封头1、组成、组成 椭圆形封头由椭圆形封头由半个椭球壳和半个椭球壳和一段直边组成。一
14、段直边组成。图1-11椭圆形封头2、设置直边的原因、设置直边的原因 设置直边的目的是使椭圆壳和圆筒的连接边设置直边的目的是使椭圆壳和圆筒的连接边缘与封头和筒体的焊接接头错开,防止了缘与封头和筒体的焊接接头错开,防止了边缘应力和热应力叠加的现象,改善了封边缘应力和热应力叠加的现象,改善了封头的受力情况。头的受力情况。3、椭圆形封头的标准、椭圆形封头的标准 椭圆形封头的长、短轴之比不同,封头的形椭圆形封头的长、短轴之比不同,封头的形状也不同,当其长短轴之比等于状也不同,当其长短轴之比等于2时,定为标时,定为标准椭圆形封头。准椭圆形封头。4、标准椭圆形封头的特点、标准椭圆形封头的特点 封头的应力分布
15、均匀,且壁厚和与之相连封头的应力分布均匀,且壁厚和与之相连的筒体壁厚大致相等,便于焊接,经济合的筒体壁厚大致相等,便于焊接,经济合理。理。5、标准椭圆形封头的应用、标准椭圆形封头的应用 承载能力强,边缘应力小,应用广泛。承载能力强,边缘应力小,应用广泛。三、碟形封头三、碟形封头 碟形封头又称碟形封头又称带折边的球面带折边的球面形封头形封头。1、组成、组成 由局部球面、由局部球面、直边和连接两直边和连接两局部的过渡圆局部的过渡圆弧三局部组成。弧三局部组成。图1-12碟形封头2、特点、特点 Ri越大,越大,r越小,封头的深度越浅,制造方越小,封头的深度越浅,制造方便,但边缘应力越大。便,但边缘应力
16、越大。3、标准碟形封头、标准碟形封头 Ri=0.9Di r=0.17Di 球面局部的壁厚与筒体相近,深度不大,球面局部的壁厚与筒体相近,深度不大,便于制造。便于制造。直边作用于椭圆形封头相同。直边作用于椭圆形封头相同。知识点二知识点二 锥形封头锥形封头锥形封头主要用作锥形封头主要用作设备的底盖,便于设备的底盖,便于收集并卸出黏度较收集并卸出黏度较大或呈悬浮状的物大或呈悬浮状的物料。此外,也常用料。此外,也常用作设备的变径段。作设备的变径段。图1-13锥形封头锥形封头的制造1、组成、组成 锥体、过渡圆弧(折边)、一段直边锥体、过渡圆弧(折边)、一段直边2、分类、分类 两端无折边两端无折边 半顶角
17、半顶角30 小端无折边小端无折边,大端有折边,大端有折边 30 45 大、小端都有折边大、小端都有折边 45 603、特点、特点 便于收集并卸除设备中的固体物料,防止凝便于收集并卸除设备中的固体物料,防止凝聚物、沉淀等堆积,利于悬浮粘稠液体排聚物、沉淀等堆积,利于悬浮粘稠液体排放。放。4、应用、应用设备的底盖设备的底盖变径段:将直变径段:将直径不等的两段径不等的两段塔体连接,气塔体连接,气流均匀。流均匀。知识点三知识点三 平板形封头平板形封头1、组成、组成底板、圆弧过渡、底板、圆弧过渡、直边直边图 1-14平板形封头2、特点、特点 在内压作用下,发生弯曲变形,受力不均,在内压作用下,发生弯曲变
18、形,受力不均,相同情况下,平板形封头比凸形封头厚度相同情况下,平板形封头比凸形封头厚度大得多,应用受限制。大得多,应用受限制。3、应用、应用 一般用作人孔及手孔的盲板,高压容器的一般用作人孔及手孔的盲板,高压容器的封头。封头。工程四工程四 外压容器外压容器 外压容器是指容器的外部压力大于其内部外压容器是指容器的外部压力大于其内部压力的容器。压力的容器。知识点一知识点一 外压容器的稳定性外压容器的稳定性外压容器的失效形式主要有两种:外压容器的失效形式主要有两种:1、刚度不够引起的失稳。、刚度不够引起的失稳。2、强度不够造成的破裂。、强度不够造成的破裂。失稳是主要的失效形式。失稳是主要的失效形式。
19、失稳是外压容器失稳是外压容器在某一临界压力在某一临界压力的作用下,突然的作用下,突然出现的筒体失去出现的筒体失去原形,发生压瘪原形,发生压瘪或出现褶皱的现或出现褶皱的现象。象。图1-6失稳后的容器 导致外压容器失稳时的最低外压力,称为导致外压容器失稳时的最低外压力,称为临界压力。临界压力。筒体操作时允许的工作外压力一定要小于筒体操作时允许的工作外压力一定要小于临界压力,否则筒体就发生失稳。临界压力,否则筒体就发生失稳。知识点二知识点二 提高外压容器稳定性的措施提高外压容器稳定性的措施影响外压容器稳定性的因素有很多,而最主影响外压容器稳定性的因素有很多,而最主要的因素是筒体的壁厚(要的因素是筒体
20、的壁厚(0)、外径()、外径(D)、)、长度(长度(L)、和材料的弹性模量()、和材料的弹性模量(E)。)。1、当、当L/D相同时,相同时,0/D越大,圆筒的临界压越大,圆筒的临界压力越大,其稳定性越好。力越大,其稳定性越好。2、当、当0/D相同时,相同时,L/D小者临界压力高,其小者临界压力高,其稳定性越好。稳定性越好。3、当、当0/D、L/D相同时,有加强圈者临界压相同时,有加强圈者临界压力高,其稳定性越好。力高,其稳定性越好。4、当筒体的厚度、外径和长度相同时,筒体、当筒体的厚度、外径和长度相同时,筒体材料的弹性模量大者临界压力高,稳定性材料的弹性模量大者临界压力高,稳定性好。但不同钢材
21、的弹性模量相差不大,因好。但不同钢材的弹性模量相差不大,因此不易选用高强度钢材。此不易选用高强度钢材。具体措施具体措施 增加筒体的壁厚、设置加强圈等措施都可增加筒体的壁厚、设置加强圈等措施都可以提高外压容器的稳定性,其中以在外压以提高外压容器的稳定性,其中以在外压容器筒体上设置加强圈最经济、有效。容器筒体上设置加强圈最经济、有效。工程五工程五 法兰连接法兰连接知识点一知识点一 法兰连接的组成和类型法兰连接的组成和类型 一、法兰连接的组成一、法兰连接的组成法兰连接由一对法兰、法兰连接由一对法兰、一个垫片、数个螺栓和一个垫片、数个螺栓和螺母组成。螺母组成。螺栓垫片法兰螺母图1-15 法兰连接的组成
22、二、法兰的类型二、法兰的类型 法兰按其整体性程度可分为整体法兰、松法兰按其整体性程度可分为整体法兰、松式法兰和任意式法兰。式法兰和任意式法兰。1、整体法兰、整体法兰 结构特点:整体法兰的整体性程度最高,其法结构特点:整体法兰的整体性程度最高,其法兰盘、法兰颈部及容器或接管三者能有效地连兰盘、法兰颈部及容器或接管三者能有效地连接成一整体结构。整体法兰的颈部为截面逐渐接成一整体结构。整体法兰的颈部为截面逐渐收缩的过渡段,称为长颈,长颈的存在提高了收缩的过渡段,称为长颈,长颈的存在提高了法兰的强度和刚度。法兰的强度和刚度。应用:整体法兰应用:整体法兰的强度和刚度的强度和刚度较好,但工作较好,但工作时
23、,会在设备时,会在设备或管道上产生或管道上产生附加弯曲应附加弯曲应 力,力,可用于压力和可用于压力和温度较高及设温度较高及设备直径较大的备直径较大的场合。场合。图1-16 铸成一体的整体法兰2、松式法兰、松式法兰 结构特点:松式结构特点:松式法兰的整体性程法兰的整体性程度最差,其法兰度最差,其法兰盘和容器或接管盘和容器或接管没有连成整体,没有连成整体,而是松套在壳体而是松套在壳体或管道的凸缘或或管道的凸缘或翻边上。翻边上。图1-18 松式法兰图1-17 松式法兰的装配简图应用:松式法兰刚度小,工作时对壳体不产应用:松式法兰刚度小,工作时对壳体不产生附加应力,法兰与设备或管道可以采用生附加应力,
24、法兰与设备或管道可以采用不同的材料制造,因此多用于有色金属、不同的材料制造,因此多用于有色金属、合金钢、非金属材料制的设备或管道上,合金钢、非金属材料制的设备或管道上,且压力较低的场合。且压力较低的场合。3、任意式法兰、任意式法兰 任意式法兰的整体性介于整体法兰和松套任意式法兰的整体性介于整体法兰和松套法兰之间。法兰之间。螺纹法兰螺纹法兰:法兰与管壁:法兰与管壁通过螺纹连接,两者之通过螺纹连接,两者之间既有一定的连接,又间既有一定的连接,又不完全形成一个整体,不完全形成一个整体,接近于松式法兰,常用接近于松式法兰,常用于高压管道连接。于高压管道连接。图1-19 螺纹法兰 压力容器用乙型压力容器
25、用乙型平焊法兰:法兰平焊法兰:法兰有一段与法兰盘有一段与法兰盘全焊透且较厚的全焊透且较厚的短管,因此其整短管,因此其整体性程度更接近体性程度更接近整体法兰。整体法兰。知识点二知识点二 法兰连接的密封法兰连接的密封一、密封原理一、密封原理法兰连接的密封就法兰连接的密封就是在螺栓压紧力的是在螺栓压紧力的作用下,使垫片产作用下,使垫片产生变形填满法兰密生变形填满法兰密封面上凹凸不平的封面上凹凸不平的间隙,阻止流体沿间隙,阻止流体沿界面的泄漏,从而界面的泄漏,从而到达密封的目的。到达密封的目的。图1-20 密封原理二、密封面的型式二、密封面的型式1、平面型密封面、平面型密封面 平面型密封面是一平面型密
- 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:
- 模块 化工设备 外壳
限制150内