化工機械基礎(chǔ)4-7(已修改)
2025-01-07 05:19 本頁面
【正文】 第四篇 壓力容器設(shè)計 第七章 內(nèi)壓容器 概述 殼體 (筒體 )、封頭 (端蓋 )、法蘭、支座、接口管及人孔等組成。常低壓化工設(shè)備通用零部件標(biāo)準(zhǔn)直接選用。 ?典型的薄壁殼體結(jié)構(gòu)示例圖如下 : 容器的分類 壓力容器分類 ?按容器壁厚 ?按承壓性質(zhì) ?按管理 ?按工藝過程的作用原理 按容器壁厚 薄壁容器： 或 厚壁容器： 或 ?inD? ??ioDDK?inD? ??ioDDK 按承壓性質(zhì) 內(nèi)壓：內(nèi)部介質(zhì)壓力大于外界壓力 外壓：內(nèi)部介質(zhì)壓力小于外界壓力 真空：內(nèi)部壓力小于一個絕對大氣壓的外壓容器 表 71 內(nèi)壓容器的分類 容器分類 設(shè)計壓力 p （ MPa） 低壓容器 ≤p＜ 中壓容器 ≤p＜ 10 高壓容器 10≤p＜ 100 超高壓容器 p≥100 根據(jù) TSG R0004《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 基于設(shè)計壓力、容積和介質(zhì)危害性三個因素對壓力容器進行分類，將所適用范圍內(nèi)的壓力容器劃分為第 Ⅰ類壓力容器、第 Ⅱ 類壓力容器和第 Ⅲ 類壓力容器。 ① 介質(zhì)分組 壓力容器的介質(zhì)為氣體、液化氣體以及介質(zhì)最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體，按其毒性危害程度和爆炸危險程度分為以下兩組： ⅰ. 第一組介質(zhì)：毒性危害程度為極度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)，易爆介質(zhì)，液化氣體。 ⅱ. 第二組介質(zhì)：除第一組介質(zhì)以外的介質(zhì)。 其分類方法簡述如下 : ?介質(zhì)危害性 是指壓力容器在生產(chǎn)過程中因事故致使介質(zhì)與人體大量接觸，發(fā)生爆炸或者因經(jīng)常泄漏引起職業(yè)性慢性危害的嚴(yán)重程度，用介質(zhì)毒性程度和爆炸危害程度表示。 ?毒性程度： 綜合考慮急性毒性、最高容許濃度和職業(yè)性慢性危害等因素，極度危害最高容許濃度小于 ；高度危害最高容許濃度 mg/m3～ ；中度危害最高容許濃度 mg/m3～ ；輕度危害最高容許濃度大于或者等于 。 ?易爆介質(zhì)： 指氣體或者液體的蒸汽、薄霧與空氣混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于 10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于 20%的介質(zhì)。 ?具體介質(zhì)毒性危害程度和爆炸危險程度按照 HG20660《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險程度分類》確定； HG20660沒有規(guī)定的，由壓力容器設(shè)計單位參照 GB5044《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》的原則，決定介質(zhì)組別。 ② 壓力容器類別劃分方法 ?壓力容器分類的劃分應(yīng)當(dāng)先按照介質(zhì)特性，按照以下要求選擇類別劃分圖，再根據(jù)設(shè)計壓力 p(單位 MPa)和容積 V(單位 L)，標(biāo)出坐標(biāo)點，確定壓力容器類別。 ⅰ . 對于第一組介質(zhì)，壓力容器類別的劃分見下圖 ⅱ. 對于第二組介質(zhì)，壓力容器類別的劃分見下圖 按應(yīng)用情況 反應(yīng)壓力容器（Ｒ）完成物理、化學(xué)反應(yīng)，如反應(yīng)器、反應(yīng)釜、分解鍋、聚合釜、變換爐等； 換熱壓力容器（Ｅ）熱量交換，如熱交換器、管殼式余熱鍋爐、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器等； 分離壓力容器（Ｓ）流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離，如分離器、過濾器、緩沖器、吸收塔、干燥塔等； 儲存壓力容器：（Ｃ，球罐為Ｂ）儲存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)，如各種形式的貯罐、貯槽、高位槽、計量槽、槽車等。 壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)簡介 壓力容器標(biāo)準(zhǔn)是全面總結(jié)壓力容器生產(chǎn)、設(shè)計、安全等方面的經(jīng)驗，不斷納入新科技成果而產(chǎn)生的。它是壓力容器設(shè)計、制造、驗收等必須遵循的準(zhǔn)則。壓力容器標(biāo)準(zhǔn)涉及設(shè)計方法、選材及制造、檢驗方法等。 ㈠ 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn) ?2023年我國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會修訂了 GB1502023《壓力容器》 ?GB150《壓力容器》內(nèi)容包括： ?通用要求 ?材料 ?設(shè)計 ?制造、檢驗和驗收 ㈡ 國外主要規(guī)范 國外的規(guī)范主要有四個： ?美國 ASME規(guī)范， ?英國壓力容器規(guī)范（ BS）， ?日本國家標(biāo)準(zhǔn)（ JIS）， ?德國壓力容器規(guī)范（ AD）。 美國 ASME規(guī)范 ?美國機械工程師協(xié)會（ ASME）制定的《鍋爐及壓力容器規(guī)范》。美國國家標(biāo)準(zhǔn) ?該規(guī)范規(guī)模龐大、內(nèi)容完善，僅依靠其本身即可完成選材、設(shè)計、制造、檢驗、試驗、安裝及運行等全部工作環(huán)節(jié)。 美國 ASME規(guī)范 ?與壓力容器密切相關(guān)有： 第 Ⅱ 卷 材料技術(shù)條件、第 Ⅴ 卷 無損檢驗、第Ⅷ 卷 壓力容器及第 Ⅸ 卷 焊接及釬焊評定。 ?每年增補一次，每三年出一新版，技術(shù)先進，修訂及時，能迅速反映世界壓力容器科技發(fā)展的最新成就，為世界上影響最大的一部規(guī)范。 壓力容器的失效形式與 設(shè)計準(zhǔn)則 壓力容器的失效形式 （ 1）強度失效 （ 2）剛度失效 （ 3）失穩(wěn)失效 （ 4）泄漏失效 壓力容器的設(shè)計準(zhǔn)則 （ 1）彈性失效設(shè)計準(zhǔn)則 （ 2）塑性失效設(shè)計準(zhǔn)則 （ 3）爆破失效設(shè)計準(zhǔn)則 內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計 的理論基礎(chǔ) ? 下圖為一般回轉(zhuǎn)薄壁殼體的中間面 ， 由于回轉(zhuǎn)薄壁殼體的厚度很小 ， 故 通?？捎弥虚g面來代表回轉(zhuǎn)薄壁殼體的幾何特性 。 回轉(zhuǎn)薄壁殼體的幾何特性 ?坐標(biāo)系： 采用柱坐標(biāo)，在 rz坐標(biāo)面上研究回轉(zhuǎn)薄殼的幾何特性 ?經(jīng)線、平行圓 (1)通過回轉(zhuǎn)軸的平面稱為經(jīng)線平面， 經(jīng)線平面與殼體中間面的交線稱為經(jīng)線。 (2)垂直于回轉(zhuǎn)軸的平面與中間面的交線形成的圓稱為平行圓 ，該圓的半徑稱為平行圓半徑，用r表示。 ?第一曲率半徑、第二曲率半徑 (1)經(jīng)線上任一點 A處的曲率半徑稱為第一曲率半徑，用 R1表示。 (2)通過經(jīng)線上任一點 A作垂直于經(jīng)線的平面，該平面與中間面相交形成一條平面曲線，如
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