【正文】 )＋C1＋C2 　　 ＝6000/（294）＋1＋4 ＝＋1＋4＝4＋1＋4＝9ｍｍ注：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，對(duì)碳素鋼和低合金鋼的鋼性要求，在φ≥1000mm取最小壁厚≥4ｍｍ?！∏笤撛O(shè)備的壁厚？解：已知P=，Dｉ＝4000ｍｍ，[σ]t＝94MPａ，?＝　　C2＝4ｍｍ　　　　　　　　Sｃ＝PDｉ/(2[σ]t?P)＋C2 　＝4000/（294）＋4 ＝＋4＝≈20ｍｍ例2：某化工塔φ4000ｍｍ、　H＝10000、　P=、　材料1Cr18Ni9Ti、 、　雙面腐蝕、　雙面焊接的局部無損探傷、操作溫度160℃。筒體與封頭的設(shè)計(jì)及計(jì)算一、受內(nèi)壓薄壁園筒的壁厚計(jì)算公式一般由化工工藝條件確定的園筒設(shè)備設(shè)計(jì)壁厚公式如下：　　　　　　　　　Sｃ＝PDｉ/(2[σ]t?P)＋C2　　式中：Sｃ——計(jì)算壁厚，ｍｍP——設(shè)計(jì)壓力，MPａDｉ——園筒的內(nèi)徑，ｍｍ[σ]t——設(shè)計(jì)溫度下園筒材料的許用應(yīng)力，MPａ?——焊接接頭系數(shù)或許用應(yīng)力折減系數(shù)，?＜1C2——腐蝕裕量，ｍｍ為使上式嚴(yán)格用于薄壁園筒，GB150將它限于P≤[σ] t?，即相當(dāng)于將園筒徑比K值限在一定范圍內(nèi)，以符合薄壁的假設(shè)前提。＋、容器分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，味精廠一般為Ⅰ、Ⅱ類容器。八、味精廠設(shè)備容器及管道焊接材料（用于電弧焊） （1）、碳鋼之間，J422（J－結(jié)）； （2）、不銹鋼之間，A132（A－奧），（用于3032316等）（3）、碳鋼與不銹鋼之間，A302。真空容器在實(shí)際設(shè)計(jì)中，直徑≥1000mm時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取： 對(duì)碳素鋼和低合金鋼制容器，最小厚度不小于 6mm。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，直徑≥1000mm時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)?。?對(duì)碳素鋼和低合金鋼制容器，最小厚度不小于 4mm。七、 最小壁厚容器壁厚除了滿足強(qiáng)度條件外，還必須滿足容器的鋼性要求，容器不包括腐蝕裕量的最小壁厚規(guī)定如下： 對(duì)碳素鋼和低合金鋼制容器，最小厚度不小于 3mm。常用內(nèi)徑系列如下：300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 14001600 1800 2000 2200 2400 2800 3000 32003400 3600 3800 4000括號(hào)內(nèi)的尺寸一般不考慮：（350 450 550 650 11001500 1700 1900 2100 2300）1501鋼板厚度應(yīng)符合冶金產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。 對(duì)不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)的腐蝕性極微時(shí)取 C2＝0。 當(dāng)材料的腐蝕速度為 ～，考慮單面腐蝕取 C2＝1～2mm；雙面腐蝕取 C2＝2～4mm。 C2＝KsB Ks為腐蝕速率（mm/a），查材料腐蝕手冊(cè)或由實(shí)驗(yàn)確定。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮母材的可焊性與焊接件的結(jié)構(gòu)，選擇適當(dāng)?shù)暮笚l和焊接工藝，而后按焊接接頭型式和焊縫的無損探傷檢驗(yàn)要求，選取焊接接頭系數(shù)。焊縫區(qū)強(qiáng)度降低的原因在于焊接時(shí)可能出現(xiàn)缺陷；焊接熱影響區(qū)往往形成粗大晶粒區(qū)而使強(qiáng)度和塑性降低；由于結(jié)構(gòu)鋼性約束造成焊接內(nèi)應(yīng)力過大。 [σ]許用應(yīng)力，對(duì)于普通鋼材以強(qiáng)度極限為計(jì)算基礎(chǔ)的安全系數(shù)nb＝4，屈強(qiáng)比在70％以上的鋼材，以屈服極限為計(jì)算基礎(chǔ)的安全系數(shù)ns＝。綜上所述，對(duì)于鋼制壓力容器，許用應(yīng)力取下列中的最小值： [σ]＝σb/nb[σ]＝σs（）/ns[σ]＝σts（）/ns[σ]＝σtD/nD或[σ]＝σtn/nn式中：nb，ns，nD，nn 為相應(yīng)的安全系數(shù)。所以只有當(dāng)無持久極限數(shù)據(jù)時(shí)，才按蠕變極限來計(jì)算。 目前確定許用應(yīng)力的極限應(yīng)力值比較多的是采用持久極限來代替蠕變極限。這時(shí)的蠕變速度為1％/105＝107mm/（）。當(dāng)碳素鋼或低合金鋼的溫度超過420℃，低合金鉻鉬鋼超過450℃，奧氏體不銹鋼超過550℃的情況下，必須同時(shí)考慮蠕變極限來確定許用應(yīng)力。設(shè)計(jì)溫度不低于250℃。容器的壁溫可以由實(shí)驗(yàn)或由化工傳熱過程計(jì)算確定，若無法預(yù)計(jì)壁溫，可參照下列設(shè)計(jì)決定溫度： 不被加熱或冷卻的器壁，壁外無保溫 ：T＝取介質(zhì)的最高或最低溫度 用蒸汽、熱水或其它液體介質(zhì)加熱或冷卻的器壁：T＝取加熱介質(zhì)的最高溫度或冷卻介質(zhì)的最低溫度。用于強(qiáng)度計(jì)算的壓力稱計(jì)算壓力。 一般化工和設(shè)備的 設(shè)計(jì)及其計(jì)算 編輯： 二00四年＋月＋八日目 錄目錄2筒體和封頭設(shè)計(jì)的參數(shù)選擇3 （一）、設(shè)計(jì)壓力 P3 （二）、設(shè)計(jì)溫度 T3 （三）、許用應(yīng)力[σ]和安全系數(shù) n4 （四）、焊接接頭系數(shù) ? 6 （五）、壁厚附加量 C 7 （六）、直徑系列與鋼板厚度7 （七）、最小壁厚8筒體與封頭的設(shè)計(jì)及計(jì)算9 （一）、受內(nèi)壓薄壁園筒的計(jì)算公式9 （二）、半球形封頭的計(jì)算公式（凹面受壓）11 （三）、橢圓形封頭的壁厚計(jì)算11（四）、錐形封頭的壁厚計(jì)算13（五）、平板封頭的壁厚計(jì)算13化工計(jì)算公式及舉例16 （一）、熱位移和熱16 （二）、熱應(yīng)力產(chǎn)生的軸向推力16 （三）、流體管徑的計(jì)算17 （四）、流體管子壁厚計(jì)算18 （五）、泵的功率和效率計(jì)算19傳熱學(xué)的有關(guān)公式及舉例21 （一）、熱量衡算21 （二）、傳熱方程式26 （三）、傳熱溫度差27 （四）、導(dǎo)熱方程式和導(dǎo)熱系數(shù)30 （五）、給熱方程式和給熱系數(shù)34 （六）、傳熱系數(shù)40 （七）、污垢熱阻48 （八）、管路與設(shè)備的熱損失和熱絕緣50 （九）、加熱、冷卻和冷凝54 （＋）、蒸發(fā)64有關(guān)參數(shù)75一般化工設(shè)備計(jì)算公式及舉例筒體和封頭設(shè)計(jì)的參數(shù)選擇 一、 設(shè)計(jì)壓力 P設(shè)計(jì)壓力是容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于正常工作情況下容器頂部可能達(dá)到的最高壓力。在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，確定容器殼壁計(jì)算厚度及其它元件尺寸時(shí)，還需要考慮液柱的靜壓、重量、風(fēng)載荷、地震、溫差及附件重量等等載荷，因此必須結(jié)合具體情況進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)壓力的取值如下：P設(shè)計(jì)壓力 Pw工作壓力 裝有安全泄放裝置：P＝～ 外壓容器：P＝可取略大于可能產(chǎn)生的內(nèi)外壓力差 真空容器：P＝（1） （2）裝有液化氣體容器：P＝根據(jù)容器可能達(dá)到的最高溫度來確定（設(shè)置在地面的容器可按不低于40℃時(shí)的氣體壓力來考慮） 裝有爆炸性介質(zhì)并裝有爆破片的容器：P =取爆破片計(jì)算爆破壓力加上爆破片制造范圍的上限二、 設(shè)計(jì)溫度 T設(shè)計(jì)溫度系指容器在工作過程中在相應(yīng)的工作壓力下殼壁元件金屬可能達(dá)到的最高或最低溫度。 用可燃?xì)怏w加熱或用電加熱的器壁：T＝器壁裸露在大氣中取t介＋20℃，直接受影響器壁取介質(zhì)溫度t介＋50℃，載熱體溫度超過600℃取≥t介＋100℃。三、 許用應(yīng)力 [σ]和安全系數(shù) n材料的許用應(yīng)力是以材料的極限應(yīng)力為依據(jù)，并選擇合理的安全系數(shù)后而得，即： [σ]＝極限應(yīng)力/安全系數(shù)對(duì)于低碳鋼一類的塑性材料制的容器，采用屈服強(qiáng)度σs作為計(jì)算許用壓力的極限應(yīng)力，但在實(shí)際應(yīng)用中還常常用強(qiáng)度極限 σh作為極限應(yīng)力來計(jì)算。對(duì)于化工容器常以在一定溫度下經(jīng)過10萬小時(shí)產(chǎn)生1％變形時(shí)的應(yīng)力定為材料在該溫度下的蠕變極限，σnt表示。對(duì)于同一材料在同一溫度下，蠕變速度不同，則蠕變極限也不同。這是因?yàn)閷?duì)于蠕變只規(guī)定了蠕變速度，設(shè)計(jì)的容器在使用過程中會(huì)不斷伸長，材料在高溫下的延伸率較常溫時(shí)小得多，往往在小變形情況下就發(fā)生斷裂。持久極限是在某一溫度條件下，達(dá)到額定時(shí)間（一般為10萬小時(shí)）材料產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力，以σDt表示。目前，GB150對(duì)中低壓容器所取的安全系數(shù)如下：⑴對(duì)常溫下的最低抗拉強(qiáng)度σb取安全系數(shù)nb≥3⑵對(duì)常溫或設(shè)計(jì)溫度下的最低屈服點(diǎn) σs或σts， （）或σts（）取安全系數(shù) ①對(duì)碳素鋼，低合金鋼ns≥ ②對(duì)高合金鋼ns≥⑶對(duì)設(shè)計(jì)溫度下的持久強(qiáng)度（經(jīng)過10萬小時(shí)斷裂） σtD平均值取安全系數(shù)nD≥⑷對(duì)設(shè)計(jì)溫度下的蠕變極限σtn（在10萬小時(shí)下蠕變率為1％）取安全系數(shù)nn≥以上安全系數(shù)對(duì)碳素鋼，低合金鋼，高合金鋼均適用。目前常用鋼材的最低許用應(yīng)力舉例如下：⑴、Q235 [σ]= σb/ nb＝375/3＝ MPa⑵、16Mn [σ]= σb/ nb＝510/3＝ MPa⑶、0Cr19Ni9 （304） [σ]= σb/ nb＝520/3＝ MPa⑷、1Cr18Ni9Ti （321） [σ]= σb/ nb＝540/3＝ MPa⑸、0Cr17Ni12Mo2 （316） [σ]= σb/ nb＝520/3＝ MPa⑹、00Cr17Ni14Mo2 （316L） [σ]= σb/ nb＝520/3＝ MPa [σ]許用應(yīng)力在工程計(jì)算中取安全系數(shù) nb＝4 上列各式計(jì)算如下：⑴、Q235 [σ]= σb/ nb＝375/4＝ MPa⑵、16Mn [σ]= σb/ nb＝510/4＝⑶、0Cr19Ni9 （304） [σ]= σb/ nb＝520/4＝ MPa⑷、1Cr18Ni9Ti （321） [σ]= σb/ nb＝540/4＝⑸、0Cr17Ni12Mo2 （316） [σ]= σb/ nb＝520/4＝ MPa⑹、00Cr17Ni14Mo2 （316L） [σ]= σb/ nb＝520/4＝ MPa四、 焊接接頭系數(shù) ? 焊縫區(qū)是容器上強(qiáng)度比較薄弱的地方。 焊接區(qū)強(qiáng)度主要決定于熔焊金屬，焊縫結(jié)構(gòu)和施焊質(zhì)量。推薦的焊接接頭系數(shù)如下：⑴、雙面焊的對(duì)接焊縫：① 100％無損探傷 ?＝ ②局部無損探傷 ?＝ ⑵、單面焊的對(duì)接焊縫：① 100％無損探傷 ?＝ ②局部無損探傷 ?＝⑶、雙面焊的對(duì)接焊縫：無無損探傷 ?＝⑷、單面焊的對(duì)接焊縫：無無損探傷 ?＝五、 壁厚附加量 C容器壁厚附加量主要考慮介質(zhì)的腐蝕裕度 C2 和鋼板的負(fù)偏差 C1 即： C＝C1＋C2 腐蝕裕度腐蝕裕度由介質(zhì)對(duì)材料的均勻腐蝕速率與容器的設(shè)計(jì)壽命決定。B為容器的設(shè)計(jì)壽命，通常為 10～15年。 當(dāng)材料的 Ks＜，考慮單面腐蝕取 C2＝1mm；雙面腐蝕取 C2＝2mm。 鋼板負(fù)偏差鋼板厚度的負(fù)偏差如下：鋼板厚度： ～3 ～ ～ 6～7 8～25負(fù)偏差 ： 設(shè)計(jì)一般可取 C1＝～六、 直徑系列與鋼板厚度壓力容器的直