《化工设备基础》王绍良 第三版 课件压力容器安全附件
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化工设备基础ppt课件
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第二节 化工容器结构与分类
一、化工容器的基本结构
3.密封装置 化工容器上需要有许多密封装置，如封头和筒体间的可拆式 连接，容器接管与外管道间的可拆连接以及人孔、手孔盖的连接 等，可以说化工容器能否正常安全地运行在很大程度上取决于密 封装置的可靠性。 4.开孔与接管 化工容器中，由于工艺要求和检修及监测的需要，常在筒体 或封头上开设各种大小的孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、 物料进出口接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表 等接管开孔。
（3）分离容器(代号S)主要是用于完成介质流体中不同组分分离 的容器。如分离器、过滤器、蒸发器、集油器、缓冲器、干燥塔等。
（4）储存容器(代号C，其中球罐代号B)主要是用于储存、盛装 气体、液体、液化气体等介质的容器。如液氨储罐、液化石油气储 罐等。
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第二节 化工容器结构与分类
二、 化工容器与设备的分类
8
第二节 化工容器结构与分类
一、化工容器的基本结构
1.筒体 筒体是化工设备用以储存物料或完成传质、传热或化学反应所需
要的工作空间，是化工容器最主要的受压元件之一，其内径和容 积往往需由工艺计算确定。圆柱形筒体(即圆筒)和球形筒体是工程 中最常用的筒体结构。 2.封头
根据几何形状的不同，封头可以分为球形、椭圆形、碟形、球 冠形、锥壳和平盖等几种，其中以椭圆形封头应用最多。封头与 筒体的连接方式有可拆连接与不可拆连接(焊接)两种，可拆连接一 般采用法兰连接方式。
4.经济性能要求
在满足安全性、工艺性、使用性的前提下，应尽量减少化 工设备的基建投资和日常维护、操作费用，并使设备在使用期 内安全运行，以获得较好的经济效益。
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第二节 化工容器结构与分类
一、化工容器的基本结构
第二节 化工容器结构与分类
一、化工容器的基本结构
3.密封装置 化工容器上需要有许多密封装置，如封头和筒体间的可拆式 连接，容器接管与外管道间的可拆连接以及人孔、手孔盖的连接 等，可以说化工容器能否正常安全地运行在很大程度上取决于密 封装置的可靠性。 4.开孔与接管 化工容器中，由于工艺要求和检修及监测的需要，常在筒体 或封头上开设各种大小的孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、 物料进出口接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表 等接管开孔。
（3）分离容器(代号S)主要是用于完成介质流体中不同组分分离 的容器。如分离器、过滤器、蒸发器、集油器、缓冲器、干燥塔等。
（4）储存容器(代号C，其中球罐代号B)主要是用于储存、盛装 气体、液体、液化气体等介质的容器。如液氨储罐、液化石油气储 罐等。
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第二节 化工容器结构与分类
二、 化工容器与设备的分类
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第二节 化工容器结构与分类
一、化工容器的基本结构
1.筒体 筒体是化工设备用以储存物料或完成传质、传热或化学反应所需
要的工作空间，是化工容器最主要的受压元件之一，其内径和容 积往往需由工艺计算确定。圆柱形筒体(即圆筒)和球形筒体是工程 中最常用的筒体结构。 2.封头
根据几何形状的不同，封头可以分为球形、椭圆形、碟形、球 冠形、锥壳和平盖等几种，其中以椭圆形封头应用最多。封头与 筒体的连接方式有可拆连接与不可拆连接(焊接)两种，可拆连接一 般采用法兰连接方式。
4.经济性能要求
在满足安全性、工艺性、使用性的前提下，应尽量减少化 工设备的基建投资和日常维护、操作费用，并使设备在使用期 内安全运行，以获得较好的经济效益。
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第二节 化工容器结构与分类
一、化工容器的基本结构
化工机械基础(第三版)第十章 容器设计基础PPT课件
按应用情况
反应压力容器（Ｒ）完成物理、化学反应，如反应器、 反应釜、分解锅、聚合釜、变换炉等； 换热压力容器（Ｅ）热量交换，如热交换器、管壳式余 热锅炉、冷却器、冷凝器、蒸发器等； 分离压力容器（Ｓ）流体压力平衡缓冲和气体净化分离， 如分离器、过滤器、缓冲器、吸收塔、干燥塔等； 储存压力容器（Ｃ，球罐为Ｂ）储存、盛装气体、液体、 液化气体等介质，如各种形式的贮罐、贮槽、高位槽、 计量槽、槽车等。
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
第十章 容器设计基础
第一节 概 论
一、容器的结构
壳体(筒体)、封头(端盖)、法兰、支座、接口管及人孔 等组成。常低压化工设备通用零部件标准直接选用。
二、容器的分类
压力容器分类
按容器的形状
内压：内部介质压力大于外界压力 外压：内部介质压力小于外界压力 真空：内部压力小于一个绝压的外压容器
表10-1 内压容器的分类
容器分类
设计压力 p （MPa）
低压容器
0.1≤p＜1.6
中压容器
1.6≤p＜10
高压容器
10≤p＜100
超高压容器
p≥100
按管理
根据压力等级、介质毒性危害程度以及生产中的作用，压 力容器可分为三类。 第一类压力容器 第二类压力容器 第三类压力容器 不包括核能、船舶专用、直接受火焰加热容器
不在第三、第二类压力容器之内的低压容器为第一类压力容器。
课堂作业：判断题
判断下列容器属一、二、三类容器的哪一类？ 1）φ2000mmx5000mm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。
1-20160316-1-2节 绪论《化工设备基础》王绍良
化工生产的特点？
3、生产原理多样性 ；
“三传一反”
4、生产的技术含量高；
先进工艺、先进生产设备，先进的控制与检测手段 学科综合，专业复合，化、机、电一体化发展
绪论
化工生产不仅过程不仅取决于化学工艺过程，而且与化 工机械装备密切相关。
一个大型的氮肥厂，静设备占全厂设备总数的70％左右，动设 备占全厂设备总数的30％左右。
1、结构合理、制造简单
2、运输与安装方便
3、操作、控制、维护简便
化工生产对化工设备基本要求
D/经济性能要求
在满足前面的要求的前提下，应尽量减少化工设备的基建投
资和日常维护、操作费用，并使设备在使用期内安全运行已 获得较好的经济效益。
1、合格设备的标准哪些？
2、生产中如何维护生产设备？
谢
谢
化工设备及管道
化工系
2016年03月16日
绪论 化工生产？
化工生产是以流程性物料（气体、液体、粉体） 为原料，以化学处理和物理处理为手段，以获 得设计规定的产品为目的的工业生产。
化工生产的特点？ a/生产连续性强；
提高生产效率，节约成本，化工生产过程一般采用连续的工艺流程。 在连续性的过程中，每一生产环节都非常重要，若出现事故，将破 坏连续性生产
化工生产对化工设备基本要求
A/安全性能要求 B/工艺性能要求 C/使用性能要求 D/经济性能要求
化工生产对化工设备本要求
A/安全性能要求
1、化工设备用材具有足够的强度
2、化工设备用材具有良好的韧性 3、具有足够的刚度和抗失稳能力 4、具有良好的抗腐蚀性 5、具有可靠的密封性
化工生产对化工设备基本要求
化工生产的特点？
b/生产的条件苛刻；
《化工设备基础》课件
1
分类
介绍反应釜、分离设备、传输设备、流
组件
2
体设备、固体设备等各种化工设备的分 类及应用领域。
介绍各种化工设备的组件，例如反应釜
中的搅拌器、夹套、加热器等，以及分
离设备中的分离腔、乳化器等。
3
原理
详细讲解化工设备的的工作原理，例如 反应釜中的批次式反应和连续式反应， 以及分离设备中的相对运动原理等。
2
故障措施
讲解常见故障的处理措施，例如机械故障、电气故障、液压故障等，并提供相应解决方案。
实例分析
经典实例
以化工行业典型企业为案例，讲 解其建设、设备选型、生产流程 等方面的经验。
维护案例
以化工企业的设备维护为案例， 讲解设备维护的重要性，以及如 何科学合理地进行维护。
安全案例
以近年来化工企业发生的安全事 故为案例，提醒学员在设计、选 型、生产、运营等方面如何注意 安全。
总结与展望
1 课程
总结整个课程的关键点，让学员再次重温化工设备基础知识。
2 前景
探讨化工设备发展的前景，以及行业未来的发展趋势。
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化工设备选型与设计
要点
讲解选型的重点，如投资成本、 维护成本、设计、生产能力等方 面。
原则
讲解设备的基本设计原则，如安 全、经济、环保等。
流程
详细介绍设备的设计流程，包括 需求分析、方案设计、细节考虑、 招标、实施等。
化工设备维护与故障处理
1
维护方法
介绍常见化工设备的维护方法，如清洗、检修、校准、润滑等。
《化工设备基础》PPT课 件
本课程将带您深入了解化工设备相关的背景、概述、常见设备、选型设计、 维护以及实例分析。让您全面把握化工设备的基础知识。
化工设备基础知识化工设备主要零部件PPT
化工设备基础知识 化工设备主要零部
件
化工设备基础知识
❖ 绪论
❖ 第一章 ❖ 第二章 ❖ 第三章 ❖ 第四章
化工设备常用材料 内压容器和外压容器 化工设备主要零部件 换热设备
❖ 第五章 塔设备
❖ 第六章 反应设备
❖ 第七章 加热炉和废热锅炉
❖ 第八章 油 罐
第三章 化工设备主要零部件
❖ 法兰连接 ❖ 开孔与补强 ❖ 人孔、手孔 ❖ 安全附件 ❖ 支座 ❖ 章结
标准号（JB/T4704-2000）
法兰在螺栓预紧力的作用下，将压紧面之间的垫片压紧，当垫圈单位面积上所受的压紧力达到某一值时，垫圈变形，填满法兰密封面
上的不平处 。 流体阻力大，阀体较长，占地较大。
公称压力（MPa）
玻璃破碎或刻度不清的压力表应停止使用。
长颈对焊法兰 三种 检查连接管上旋塞是否处于全开状态。
❖ 常压平盖人孔 ❖ 快开人孔：须经常开启的人孔
✓ 回转拱盖快开人孔 ✓ 手摇快开人孔 ✓ 旋柄快开人孔
❖ 受压人孔 ❖ 手孔：与人孔结构有许多相似的地方
DN小
常压平盖人孔
在带有法兰的接管上加装盲板 用于常压容器（不需经常检修）
回转拱盖快开人孔
通过螺杆拉紧两个半圆的锥面卡环压紧法兰
法兰在螺栓预紧力的作用下，将压紧面之间的垫片压紧，当垫圈单位面积上所受的压紧力达到某一值时，垫圈变形，填满法兰密封面
1、结构简单、安全可靠、测量数据准确，精度要高，液位指示明显醒目，操作维修方便。
凹面放垫圈，不会挤往外侧
适用于压力、温度高的设备
结构简单、加工方便、垫圈没有定位处，加压时易往两边伸展，不易压紧。
灵敏度高、测量范围大，便于远距离测量和自动记录等。
件
化工设备基础知识
❖ 绪论
❖ 第一章 ❖ 第二章 ❖ 第三章 ❖ 第四章
化工设备常用材料 内压容器和外压容器 化工设备主要零部件 换热设备
❖ 第五章 塔设备
❖ 第六章 反应设备
❖ 第七章 加热炉和废热锅炉
❖ 第八章 油 罐
第三章 化工设备主要零部件
❖ 法兰连接 ❖ 开孔与补强 ❖ 人孔、手孔 ❖ 安全附件 ❖ 支座 ❖ 章结
标准号（JB/T4704-2000）
法兰在螺栓预紧力的作用下，将压紧面之间的垫片压紧，当垫圈单位面积上所受的压紧力达到某一值时，垫圈变形，填满法兰密封面
上的不平处 。 流体阻力大，阀体较长，占地较大。
公称压力（MPa）
玻璃破碎或刻度不清的压力表应停止使用。
长颈对焊法兰 三种 检查连接管上旋塞是否处于全开状态。
❖ 常压平盖人孔 ❖ 快开人孔：须经常开启的人孔
✓ 回转拱盖快开人孔 ✓ 手摇快开人孔 ✓ 旋柄快开人孔
❖ 受压人孔 ❖ 手孔：与人孔结构有许多相似的地方
DN小
常压平盖人孔
在带有法兰的接管上加装盲板 用于常压容器（不需经常检修）
回转拱盖快开人孔
通过螺杆拉紧两个半圆的锥面卡环压紧法兰
法兰在螺栓预紧力的作用下，将压紧面之间的垫片压紧，当垫圈单位面积上所受的压紧力达到某一值时，垫圈变形，填满法兰密封面
1、结构简单、安全可靠、测量数据准确，精度要高，液位指示明显醒目，操作维修方便。
凹面放垫圈，不会挤往外侧
适用于压力、温度高的设备
结构简单、加工方便、垫圈没有定位处，加压时易往两边伸展，不易压紧。
灵敏度高、测量范围大，便于远距离测量和自动记录等。
《化工设备基础》王绍良 第三版 课件 内压薄壁容器设计参数确定 水压试验
许用应力的一种系数
（五）厚度附加量 在设计容器时预先给壁厚一个增量，这就是
厚度附加量
3. 设计参数的确定—Pw P Pc PT
3. 设计参数的确定—Pw P Pc PT
3.1 设计压力
工作压力Pw：是指在正常情况下，容器顶部可能达到的最高压力 ；由工艺过程决定的； 设计压力P：标注在设备铭牌上的压力，其值不低于工作压力； 根据具体条件而规定的； 计算压力Pc：在相应设计条件下，用以确定元件厚度的压力，包 括液体静压力。
化工设备基础(王绍良)（第三版）
容器参数确定 水压试验
思路：
1、壁厚计算公式 2、壁厚水压试验校核 3、封头壁厚计算及对比
δ pcDi 2[σ]tφ - pc
PT
1.25
P
[ ] [ ]t
T
(PT
PL)Di
2δe
δe
0.9
S 0.2
δ
Pc Di
2[ ]t 0.5Pc
球形、 标准椭圆形、 碟形
在运输过程中为了保持必要的刚度，都必须使用大量的辅助钢材，将圆筒撑 圆，而这些钢材所需费用都要计入设备的制造成本中去，所以规定容器的最 小壁厚在经济上是合理的。
GB150-1998规定： • 碳素钢和低合金钢制容器，取 δmin 3mm • 高合金钢制容器，取 δmin 2mm
内压薄壁筒体的强度
其值的大小有焊接接头的形式及无损检测的长度比例确定
3. 设计参数的确定—ф
3.4 焊接接头系数
焊接接头系数是指对接焊接接头强度与母材强 度之比值。用以反映由于焊接材料、焊接缺陷 和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱 的程度，是焊接接头力学性能的综合反映。 （实际上焊接接头系数并不真正反映焊缝处材 料强度被削弱的程度，而是一个经验数据，表 示焊缝质量的可靠程度。）
（五）厚度附加量 在设计容器时预先给壁厚一个增量，这就是
厚度附加量
3. 设计参数的确定—Pw P Pc PT
3. 设计参数的确定—Pw P Pc PT
3.1 设计压力
工作压力Pw：是指在正常情况下，容器顶部可能达到的最高压力 ；由工艺过程决定的； 设计压力P：标注在设备铭牌上的压力，其值不低于工作压力； 根据具体条件而规定的； 计算压力Pc：在相应设计条件下，用以确定元件厚度的压力，包 括液体静压力。
化工设备基础(王绍良)（第三版）
容器参数确定 水压试验
思路：
1、壁厚计算公式 2、壁厚水压试验校核 3、封头壁厚计算及对比
δ pcDi 2[σ]tφ - pc
PT
1.25
P
[ ] [ ]t
T
(PT
PL)Di
2δe
δe
0.9
S 0.2
δ
Pc Di
2[ ]t 0.5Pc
球形、 标准椭圆形、 碟形
在运输过程中为了保持必要的刚度，都必须使用大量的辅助钢材，将圆筒撑 圆，而这些钢材所需费用都要计入设备的制造成本中去，所以规定容器的最 小壁厚在经济上是合理的。
GB150-1998规定： • 碳素钢和低合金钢制容器，取 δmin 3mm • 高合金钢制容器，取 δmin 2mm
内压薄壁筒体的强度
其值的大小有焊接接头的形式及无损检测的长度比例确定
3. 设计参数的确定—ф
3.4 焊接接头系数
焊接接头系数是指对接焊接接头强度与母材强 度之比值。用以反映由于焊接材料、焊接缺陷 和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱 的程度，是焊接接头力学性能的综合反映。 （实际上焊接接头系数并不真正反映焊缝处材 料强度被削弱的程度，而是一个经验数据，表 示焊缝质量的可靠程度。）
化工设备基础-容器附件 教案--王绍良
(二)、按法兰与设备或管道的联接方式划分：1、整体法兰将法兰与壳体锻或铸成一体或全焊透，典型的整体法兰有一个锥形的颈脖，故又称高（长）颈法兰。
法兰受力后会使容器产生附加弯曲应力。
2、松套法兰法兰不直接固定在壳体上或虽然固定而不能保证法兰与壳体作为一个整体承受螺栓载荷的结构。
3、螺纹法兰法兰和管壁通过螺纹进行连接，法兰对管壁产生的附加应力较小。
常用于高压管道。
三、影响法兰密封的因素：1、螺栓预紧力：A、预紧力不能过大，也不能过小。
（过大：使垫片压坏或挤出；过小：达不到垫片压紧并实现初始密封条件。
）B、适当提高预紧力，可以增加垫片的密封能力。
（因为：使渗透性垫片材料的毛细管孔隙减小）C、使预紧力均匀作用于垫片——可以采取减小螺栓直径以及增加螺栓个数的办法2、压紧面(密封面) 型式a、平面型压紧面压紧面的表面为平面或带沟槽的平面。
优点：结构简单，加工方便。
缺点：是接触面积大，需要的预紧比压大，螺栓承载大，故法兰等零件要求高、笨重，垫片易挤出，密封性能较差。
使用压力P≤2.5Mpa，有毒、易燃、易爆介质中不能使用。
b、凹凸型由一个凹面和一个凸面配合组成。
垫片放凹面中。
优点：便于对中，能防垫片挤出。
可用在P≤6.4Mpa，DN≤800mmc、榫槽型一榫一槽密封面组成，优点是对中性好，密封预紧压力小，垫片不易挤出，也不受介质冲刷，用于易燃易爆密封要求高处。
缺点是更换较困难，榫易损坏。
d、锥形压紧面通常用于高压密封，其缺点是需要的尺寸精度和表面粗糙度要求高。
须与透镜垫片配合,常用于高压管路。
e、梯形槽压紧面槽底不起密封作用，是槽的内外锥面与垫片接触而梯形形成密封的，与椭圆或八角形截面的金属垫圈配合。
3、垫片性能：主要考虑变形能力和回弹能力，回弹能力大的，适应范围广，密封性能好，注意回弹能力仅取决于弹性变形，与塑性变形无关。
按材料分常用垫片有三种。
A、非金属垫片橡胶、石棉橡胶、聚四氟乙烯和膨胀石墨，断面形状一般为平面或O型，柔软，耐腐蚀，但使用压力较低，耐温度和压力的性能较金属垫片差。
化工设备安全技术(八)PPT
由挡架托住，避免飞出。与前述的两种反拱型爆破片相比，这种爆破片
的特点是适于更低的压力下选用， 由于爆破后可能有少量碎片产生， 因此在排放介质易燃易爆时要对由此产生二次爆炸的可能性有所估计。
这种爆破片的特点是适于更低的压力下选用， 由于爆破后可能有少量碎片产生， 因此在排放介 质易燃易爆时要对由此产生二次爆炸的可能性有所估计。
爆破片、爆破帽、易熔塞 一、 爆破片 爆破片是压力敏感元件，其形状有平板形、碟形或帽形膜片等，最薄的膜片厚度 小于0.1mm，它可以由金属或非金属材料制成。
1、特点
(1)密封性能好，在设备正常工作压力下能保持严密不漏。 (2)泄压反应迅速，爆破片的动作一般在2～ 10ms内完成，而安全阀则因为机械滞后
弯曲破坏型爆破片的特点是：无明显的塑性变形，动作反应最快；膜片比较厚， 容易按需要的尺寸加工制造；适用于动载荷的脉动载荷；动作压力受材料强度及装 配误差的影响而波动很大，故最不稳定；膜片强度低，常因安装操作不慎而破裂； 膜片破裂后成碎片飞出，影响排气管道的畅通。
（3）正拱普通型破坏型（破裂式）爆破片 这是结构最简单的一种爆破片，用塑性良好的材料，如不锈钢、镍、铜、铝等箔材制成 由 一个周边被夹持的金属圆平片(厚度通常不到1 mm)，在一侧施加静液压(或气压)，使其膨凸成 拱形。预拱成形压力一般大于其工作压力， 因此爆破片在工作压力下不发生显著的塑性变形。 随所受压力增加，拱形膜片发生拉伸变形，拱形高度增加，厚度减薄，当拱形膜片上的应力强 度达到材料的强度极限时，膜片首先在拱形顶部破裂，随即整个膜片沿夹持边缘无规则撕开。
这是早期广泛使用的一种爆破片，目前用得较少。常用的有夹片式和凸台式，见图9.3-1。膜 片中间部分较厚，是为了防止在承压时产生大的弯曲变形，使其周边受到大剪切载荷而沿边缘 切断。这种爆破片一般用不锈钢、铜、铝、镍等塑性好的材料制作。
化工设备基础第四章王绍良教学导案
(二)内压薄壁容器的变形：
(三)内压薄壁容器的内力:
结论
在任何一个压力容器中，总存在着两类不同性质的应力:薄膜应力、边缘应力
二、基本概念与基本假设
（一）回转壳体中的基本的几何概念
1、面
（1）中间面:平分壳体厚度的曲面称为壳体的中间面，中间面与壳体内外表面等距离，它代表了壳体的几何特性。
（2）回转曲面：由平面直线或平面曲线绕其同平面内的回转轴回转一周所形成的曲面。
工程实际中，应用较多的是薄壁容器，并且,这些容器的几何形状常常是轴对称的,而且所受到的介质压力也常常是轴对称的,甚至于它的支座,或者说约束条件都对称于回转轴,我们把几何形状、所受外力、约束条件都对称于回转轴的问题称为轴对称问题。
第一节回转壳体的应力分析—薄膜应力理论
一、薄膜容器及其应力特点
(一)内压薄壁容器的结构与受力:
例如有时采用高度自动化的设备,管理费用是降低了，但投资则会增加。
⑤产品总成本：是生产中一切经济效果的综合反映。一般要求产品的总成本愈低愈好，但如果一个化工设备是生产中间产品，
则为了使整个生产的最终产品的总成本为最低,此中间产品的成本就不一定选择最低的指标,而应从整个生产系统的经济效果来确定。
三、容器零部件的标准化
D．而管法兰、手孔等则是指与它相配的管子的公称直径。
公称压力：是将所能承受的压力范围分为若干个等级,因为公称直径相同的同类零件，
只要它们的工作压力不相同,那么它们的其他尺寸也就不会一样。所以规定了若干个压力等级,
这种规定的标准压力等级就是公称压力,以ＰＮ表示。
四、压力容器相关的法规与标准
相关标准与规定近300个，其中GＢ150-１998《钢制压力容器》是我国压力容器标准体系中的核心标准。
(三)内压薄壁容器的内力:
结论
在任何一个压力容器中，总存在着两类不同性质的应力:薄膜应力、边缘应力
二、基本概念与基本假设
（一）回转壳体中的基本的几何概念
1、面
（1）中间面:平分壳体厚度的曲面称为壳体的中间面，中间面与壳体内外表面等距离，它代表了壳体的几何特性。
（2）回转曲面：由平面直线或平面曲线绕其同平面内的回转轴回转一周所形成的曲面。
工程实际中，应用较多的是薄壁容器，并且,这些容器的几何形状常常是轴对称的,而且所受到的介质压力也常常是轴对称的,甚至于它的支座,或者说约束条件都对称于回转轴,我们把几何形状、所受外力、约束条件都对称于回转轴的问题称为轴对称问题。
第一节回转壳体的应力分析—薄膜应力理论
一、薄膜容器及其应力特点
(一)内压薄壁容器的结构与受力:
例如有时采用高度自动化的设备,管理费用是降低了，但投资则会增加。
⑤产品总成本：是生产中一切经济效果的综合反映。一般要求产品的总成本愈低愈好，但如果一个化工设备是生产中间产品，
则为了使整个生产的最终产品的总成本为最低,此中间产品的成本就不一定选择最低的指标,而应从整个生产系统的经济效果来确定。
三、容器零部件的标准化
D．而管法兰、手孔等则是指与它相配的管子的公称直径。
公称压力：是将所能承受的压力范围分为若干个等级,因为公称直径相同的同类零件，
只要它们的工作压力不相同,那么它们的其他尺寸也就不会一样。所以规定了若干个压力等级,
这种规定的标准压力等级就是公称压力,以ＰＮ表示。
四、压力容器相关的法规与标准
相关标准与规定近300个，其中GＢ150-１998《钢制压力容器》是我国压力容器标准体系中的核心标准。
化工设备课件 压力容器
焊法兰又分为甲型和乙型两种。 ❖ （2）公称直径和公称压力 ❖ 法兰的公称直径DN就是与其相配的筒体，封头
或管子的公称直径。对于压力容器法兰，公称直 径DN就是与其相匹配的筒体或封头的公称直径， 也就是筒体或封头的内径。 ❖ 例如公称直径DN1000的筒体，应当选用公称直 径DN1000的压力容器法兰
化学工程学院
❖ 弯制鞍座
化学工程学院
（2）鞍座的数目及位置
❖ 每台设备一般均用两个鞍座支承，固定式和滑动式
各一个。 支座位置的确定原则：当容器放置于鞍座上，鞍座的
约束反力将几种作用于容器的局部器壁上，引起复杂而且 相当大的局部应力。
1、当筒体的L/Do较小，/Do较大，或在鞍座所在平面内有
加强圈时，取A≤0.2L。 其中，L为圆筒体长度(两封头切线间距离)，
a 45°-60°
化学工程学院
❖ 无折边锥形封头计算壁厚为：
pDi
2 t
p
1
cos
❖ 折边锥形封头：
KpDi
2 t 0.5 p
化学工程学院
化学工程学院
❖ 七、平板封头
❖ 化工设备常用的一种封头，也称平盖，结构最简单，制造 最容易的一种。
❖ 壁厚计算公式：
P Dc
Kp
t
K—平盖系数，随平板形封头结构不同而不同，查阅有 关标准确定。
化学工程学院
榫槽法兰由一个榫面和 一个槽面组成，垫片放 在槽内，由于压紧面积 小，垫片又受到槽的阻 挡，不会从周边挤出， 容易获得较好的密封效 果。
❖主要用于： 易燃，易爆， 有毒介质的场合，当 PN=20Mpa, 可用到 DN=800 mm
化学工程学院
管法兰分类
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❖ （2）垫片 ❖ 作用：封住两法兰密封面的间隙，防止流体泄露。 ❖ 垫片的类型有： ❖1）非金属垫片 用石棉、橡胶、合成树脂、聚四
或管子的公称直径。对于压力容器法兰，公称直 径DN就是与其相匹配的筒体或封头的公称直径， 也就是筒体或封头的内径。 ❖ 例如公称直径DN1000的筒体，应当选用公称直 径DN1000的压力容器法兰
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❖ 弯制鞍座
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（2）鞍座的数目及位置
❖ 每台设备一般均用两个鞍座支承，固定式和滑动式
各一个。 支座位置的确定原则：当容器放置于鞍座上，鞍座的
约束反力将几种作用于容器的局部器壁上，引起复杂而且 相当大的局部应力。
1、当筒体的L/Do较小，/Do较大，或在鞍座所在平面内有
加强圈时，取A≤0.2L。 其中，L为圆筒体长度(两封头切线间距离)，
a 45°-60°
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❖ 无折边锥形封头计算壁厚为：
pDi
2 t
p
1
cos
❖ 折边锥形封头：
KpDi
2 t 0.5 p
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❖ 七、平板封头
❖ 化工设备常用的一种封头，也称平盖，结构最简单，制造 最容易的一种。
❖ 壁厚计算公式：
P Dc
Kp
t
K—平盖系数，随平板形封头结构不同而不同，查阅有 关标准确定。
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榫槽法兰由一个榫面和 一个槽面组成，垫片放 在槽内，由于压紧面积 小，垫片又受到槽的阻 挡，不会从周边挤出， 容易获得较好的密封效 果。
❖主要用于： 易燃，易爆， 有毒介质的场合，当 PN=20Mpa, 可用到 DN=800 mm
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❖ （2）垫片 ❖ 作用：封住两法兰密封面的间隙，防止流体泄露。 ❖ 垫片的类型有： ❖1）非金属垫片 用石棉、橡胶、合成树脂、聚四
化工机械基础(第三版)第十一章容器零部件设计.
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二、立式容器的支座
立式容器的支座主要有：
耳式支座 支承式支座 裙式支座 中、小型直立容器常采用前二种， 高大的塔设备则广泛采用裙式支座。
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㈠ 耳式支座
简称耳座：垫板、筋板和支脚板。
广泛用在反应釜及立式换热器等直立设备上。
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二、法兰的分类
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（一）整体法兰
１．平焊法兰，制造容易，应用广泛，但刚性较差。
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平焊法兰的适用范围：
法兰附近筒壁的截面上，将产生附加的弯曲应力。所以 平焊法兰适用的压力范围较低（PN<4.0MPa）。
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㈢ 垫片性能
垫片适当变形和回弹能力是形成密封的必要条件。 最常用垫片分为：
非金属、金属、非金属与金属混合制的垫片
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非金属垫片：
橡胶石棉板、聚四氟乙烯等。 柔软 耐温度和压力性能较金属垫片差。 只适用于常、中温和中、低压设备和管道的法兰密封。
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一、法兰联接结构与密封原理
组合件
联接件强度破坏很少见，多是密封不好而泄漏。设计中要 防止介质泄漏。
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法兰密封的原理
预紧力压紧垫片。 压紧应力（垫片密封比压力）到一定数值使垫片变形，密封 面上微隙被填满，形成初始密封条件。 密封比压力主要决定于垫片材质。 垫片材质确定后，垫片越宽，为保证比压力，预紧力越大， 螺栓和法兰尺寸也越大，所以垫片不应过宽，更不应该把整
二、立式容器的支座
立式容器的支座主要有：
耳式支座 支承式支座 裙式支座 中、小型直立容器常采用前二种， 高大的塔设备则广泛采用裙式支座。
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㈠ 耳式支座
简称耳座：垫板、筋板和支脚板。
广泛用在反应釜及立式换热器等直立设备上。
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二、法兰的分类
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（一）整体法兰
１．平焊法兰，制造容易，应用广泛，但刚性较差。
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平焊法兰的适用范围：
法兰附近筒壁的截面上，将产生附加的弯曲应力。所以 平焊法兰适用的压力范围较低（PN<4.0MPa）。
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㈢ 垫片性能
垫片适当变形和回弹能力是形成密封的必要条件。 最常用垫片分为：
非金属、金属、非金属与金属混合制的垫片
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非金属垫片：
橡胶石棉板、聚四氟乙烯等。 柔软 耐温度和压力性能较金属垫片差。 只适用于常、中温和中、低压设备和管道的法兰密封。
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一、法兰联接结构与密封原理
组合件
联接件强度破坏很少见，多是密封不好而泄漏。设计中要 防止介质泄漏。
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法兰密封的原理
预紧力压紧垫片。 压紧应力（垫片密封比压力）到一定数值使垫片变形，密封 面上微隙被填满，形成初始密封条件。 密封比压力主要决定于垫片材质。 垫片材质确定后，垫片越宽，为保证比压力，预紧力越大， 螺栓和法兰尺寸也越大，所以垫片不应过宽，更不应该把整
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热电偶温度计由三部分组成：热电偶；测量仪表；连接热 电偶和测量仪表的导线。
热电偶温度计测温系统示意图
图 热电偶示意图
1—热电偶；2—导线；3—测量仪表
热电偶：两种不同的金属A和B构成闭合回路， 当两个接触端T﹥T0时，回路中会产生热电势。
热电势由两种材料的 接触电势和单一材料
的温差电势决定
1、容器安全装置-热电阻测温仪表
1、容器安全装置作用
化工容器在一定的操作压力和操作温度下运行， 化工容器的壳体及附件依据操作压力和操作温度进行设计 和选择。
泄压装置-安全阀、爆破片 参数监测-压力表、测温仪
1、容器安全装置-安全阀
弹簧式安全阀： • 阀座、阀头、 • 顶杆、弹簧、 • 调节螺栓等零件组成。
1、容器安全装置-安全阀
4、液位计是（ ）压力容器内液面位置变化的安全装置。 A.控制 B.显示 C.控制和显示
1、容器其他附件-手孔与人孔
• 目的：检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。 • 选用标准：手孔（HG21515～21527-95）
人孔（HG21528～21535-95） 根据设备公称压力，工作温度以及所用材料等按标准直接选用。
法兰、安全阀、爆破片、 测温仪、液面计、视镜、 接管与凸缘
• 爆破片： 当压力容器的压力超过爆破片爆破压力时，爆破片 即自行爆破泄压，防止压力容器爆炸事故的发生
使用场合： 介质具有粘性、不洁净 容器内压力急剧上升 剧毒介质或昂贵气体 要求全量泄放
1、容器安全装置-爆破片
• 爆破片选用：
根据介质性质、工艺条件、载荷特性等选用爆破片
一般爆破片装置在2~3年内更换，对腐蚀性、毒性介质 与苛刻条件下使用的爆破片，应缩短更换周期
利用导体或半导体材料的电阻率随温度变化的特性制成 的传感器叫做热电阻式传感器。 热电阻温度计由热电阻，显示仪表以及连接导线所组成。
1、容器其他附件-视镜
• 视镜分为两种： • 不带颈视镜：用凸缘构成的视镜，其结
构简单，不易结料，有比较宽阔的视察 范围。 • 带颈视镜：当视镜需要斜装或设备直径 较小时，则采用带颈视镜。
弹簧式安全阀优点：
✓结构简单，可靠性高 ✓适用范围广 ✓价格经济 ✓对介质不过分挑剔
德国leser切换安全阀
安全阀选用基本要求：
• 1、动作灵敏、可靠
-准确的开启
• 2、在排放压力下，能够排放出规定的气量
-稳定的排放
• 3、密封性能良好
•
-及时的回座，可靠的密封
• 4、结构应紧凑，调节方便
1、容器安全装置-爆破片
练习：
1、热电偶式温度计是利用不同的材料温度不同（ ）的原理显示温度的变化。 A.热辐射 B.受热膨胀 C.产生的热电势 D.热电效应
2、压力表的使用范围一般在量程的1/3-2/3处，如果低于1/3，则（ ） A、因压力过低，仪表没有指示 B、精度等级下降 C、相对误差增加
3、锅炉的三大安全附件分别是（ ）、压力表、水位表 A 电表 B 温度计 C 安全阀 D、防爆片
1、容器其他附件-视镜
1、容器其他附件-液面计
1、容器其他附件-液面计
1、容器其他附件-液面计
1、容器其他附件-接管与凸缘
接口管
设备上的接口管与凸缘，既可用于 装置测量、控制仪表，也可用于连接其 他设备和介质的输送管道。
1、容器其他附件-接管与凸缘
凸缘
当接管长度必须很短时，可用凸缘(又叫突出接口)来代替接管， 如图所示。凸缘本身具有加强开孔的作用，不需再另外补强。缺点 是当螺柱折断在螺栓孔中时，取出较困难。由于凸缘与管道法兰配 用，因此它的联接尺寸应根据所选用的管法兰来确定。δ 来自cDi 2[σ]tφ - pc
δ
Pc Di
2[ ]t 0.5Pc
封头与半节筒身合并两块合并
开孔(接管 人孔) 组焊接管口人孔组件
重点内容：
1、容器附件-安全装置P129 2、容器附件开孔补强P127 3、容器附件-支座P121
开孔(接管 人孔) 组焊接管口人孔组件
第三节 容器附件
法兰、支座、 人孔、安全装置
1、容器安全装置-压力表
弹簧式压力表利用弹性元件的弹性力与被测压力相互平衡的原理， 根据弹性元件原件的变形程度来确定被测的压力值
结构简单、造价低廉、精度较高、便于携带，安装使用方 便、测压范围较宽
1、容器安全装置-测温仪表
1、容器安全装置-热电偶测温仪表
• 热电偶
热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。
热电偶温度计测温系统示意图
图 热电偶示意图
1—热电偶；2—导线；3—测量仪表
热电偶：两种不同的金属A和B构成闭合回路， 当两个接触端T﹥T0时，回路中会产生热电势。
热电势由两种材料的 接触电势和单一材料
的温差电势决定
1、容器安全装置-热电阻测温仪表
1、容器安全装置作用
化工容器在一定的操作压力和操作温度下运行， 化工容器的壳体及附件依据操作压力和操作温度进行设计 和选择。
泄压装置-安全阀、爆破片 参数监测-压力表、测温仪
1、容器安全装置-安全阀
弹簧式安全阀： • 阀座、阀头、 • 顶杆、弹簧、 • 调节螺栓等零件组成。
1、容器安全装置-安全阀
4、液位计是（ ）压力容器内液面位置变化的安全装置。 A.控制 B.显示 C.控制和显示
1、容器其他附件-手孔与人孔
• 目的：检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。 • 选用标准：手孔（HG21515～21527-95）
人孔（HG21528～21535-95） 根据设备公称压力，工作温度以及所用材料等按标准直接选用。
法兰、安全阀、爆破片、 测温仪、液面计、视镜、 接管与凸缘
• 爆破片： 当压力容器的压力超过爆破片爆破压力时，爆破片 即自行爆破泄压，防止压力容器爆炸事故的发生
使用场合： 介质具有粘性、不洁净 容器内压力急剧上升 剧毒介质或昂贵气体 要求全量泄放
1、容器安全装置-爆破片
• 爆破片选用：
根据介质性质、工艺条件、载荷特性等选用爆破片
一般爆破片装置在2~3年内更换，对腐蚀性、毒性介质 与苛刻条件下使用的爆破片，应缩短更换周期
利用导体或半导体材料的电阻率随温度变化的特性制成 的传感器叫做热电阻式传感器。 热电阻温度计由热电阻，显示仪表以及连接导线所组成。
1、容器其他附件-视镜
• 视镜分为两种： • 不带颈视镜：用凸缘构成的视镜，其结
构简单，不易结料，有比较宽阔的视察 范围。 • 带颈视镜：当视镜需要斜装或设备直径 较小时，则采用带颈视镜。
弹簧式安全阀优点：
✓结构简单，可靠性高 ✓适用范围广 ✓价格经济 ✓对介质不过分挑剔
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安全阀选用基本要求：
• 1、动作灵敏、可靠
-准确的开启
• 2、在排放压力下，能够排放出规定的气量
-稳定的排放
• 3、密封性能良好
•
-及时的回座，可靠的密封
• 4、结构应紧凑，调节方便
1、容器安全装置-爆破片
练习：
1、热电偶式温度计是利用不同的材料温度不同（ ）的原理显示温度的变化。 A.热辐射 B.受热膨胀 C.产生的热电势 D.热电效应
2、压力表的使用范围一般在量程的1/3-2/3处，如果低于1/3，则（ ） A、因压力过低，仪表没有指示 B、精度等级下降 C、相对误差增加
3、锅炉的三大安全附件分别是（ ）、压力表、水位表 A 电表 B 温度计 C 安全阀 D、防爆片
1、容器其他附件-视镜
1、容器其他附件-液面计
1、容器其他附件-液面计
1、容器其他附件-液面计
1、容器其他附件-接管与凸缘
接口管
设备上的接口管与凸缘，既可用于 装置测量、控制仪表，也可用于连接其 他设备和介质的输送管道。
1、容器其他附件-接管与凸缘
凸缘
当接管长度必须很短时，可用凸缘(又叫突出接口)来代替接管， 如图所示。凸缘本身具有加强开孔的作用，不需再另外补强。缺点 是当螺柱折断在螺栓孔中时，取出较困难。由于凸缘与管道法兰配 用，因此它的联接尺寸应根据所选用的管法兰来确定。δ 来自cDi 2[σ]tφ - pc
δ
Pc Di
2[ ]t 0.5Pc
封头与半节筒身合并两块合并
开孔(接管 人孔) 组焊接管口人孔组件
重点内容：
1、容器附件-安全装置P129 2、容器附件开孔补强P127 3、容器附件-支座P121
开孔(接管 人孔) 组焊接管口人孔组件
第三节 容器附件
法兰、支座、 人孔、安全装置
1、容器安全装置-压力表
弹簧式压力表利用弹性元件的弹性力与被测压力相互平衡的原理， 根据弹性元件原件的变形程度来确定被测的压力值
结构简单、造价低廉、精度较高、便于携带，安装使用方 便、测压范围较宽
1、容器安全装置-测温仪表
1、容器安全装置-热电偶测温仪表
• 热电偶
热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。