化工设备设计基础第二章容器设计基础
化工设备机械基础
• 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
• 1．标准化的意义
• ①组织现代化生产的重要手段之一。实现标准化，有利于 成批生产，缩短生产周期，提高产品质量，降低成本从而 提高产品的竞争能力。
金属腐蚀破坏的形式: 均匀腐蚀与非均匀腐蚀（又称局部腐蚀）
金属设备的防腐措施：
1、衬覆保护层 2、电化学保护 3、缓蚀剂
第二章 容器设计的基本知识
• 一、容器的分类与结构 • （一）结构
• （二）分类 • 第一种：按设计压力分类 • 按承压方式，压力容器可分为内压容器与外压容器。 • 内压容器又可按设计压力（P）大小分为四个压力等级：：
一化学腐蚀：金属遇到干燥的气体或非电解质溶液而发生化 学作用所引起的腐蚀。其产物在金属的表面，腐蚀过程 中没有电流的产生。
二氢腐蚀：氢气在较低温度和压力(＜200℃，＜5.0MPa)下 对普通碳钢及低合金钢不会有明显的腐蚀，但是在高温 高压下则会对它们产生腐蚀，结果使材料的机械强度和 塑性显著下降，甚至损坏，这种现象常称为“氢腐蚀”。
（也是通过试验方法获得，一般在油压机上进行弯曲试验，测定材料的 缺口敏感性。）
• 4.硬度 ： • 衡量材料软硬的一个指标 • 总之，在材料的力学性能所包括的强度、塑性、韧性、硬度四个指
标中， • 强度和塑性占主导地位，但使用时要考虑温度的变化。 二化学性能（主要指耐腐蚀性和抗氧化性） • 1、耐腐蚀性： • 金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各种电解液侵蚀的抵抗能
化工设备机械基础习题解答容器设计的基本知识指出
《化工设备机械基础》习题解答
第二章容器设计的基本知识一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围
二、指出下列容器属于一、二、三类容器的哪一类
三、填空题
1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（内）径。
2、无缝钢管做筒体时，其公称直径是指它们的（外）径。
6．目前我国纳入安全技术监察范围的压力容器须同时具备的三个条件是（①最高工作压力p w≥0.1MPa；②内直径Di≥150mm，且容积V≥0.025m3；③介质为气体、液化气或最高工作温度高于标准沸点的液体。
）
7．我国现有与压力容器相关的标准与规定有近（300）个。
8．我国现行的关于压力容器具有强制性的、法规性的规定主要有（《特种设备安全监察条例》、《压力容器安全技术监察规程》、《钢制压力容器》）三个。
9．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。
10．容器机械设计的基本要求主要有（强度、刚度、稳定性、耐久性、密封性、节省材料和便于制造、方便操作和便于运输、技术经济指标合理）等八条。
化工设备机械基础习题解答
第一章化工设备材料及其选择二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量Ａ组B组：第二章容器设计的基本知识一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围第三章 内压薄壁容器的应力分析和MP S m 63844=⨯==σSPRR m =+21σσθ MP SPD634==σθ2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。
αcos 2,:21DA R R =∞=点MP S PD m 58.14866.010410105.0cos 4=⨯⨯⨯==ασ SPRR m =+21σσθ MP S PD 16.29866.010210105.0cos 2=⨯⨯⨯==ασθ0,:21=∞=R R B 点0==σσθm3. 椭球壳上之A ，B ，C 点，已知：p=1Mpa ，a=1010mm ，b=505mm ，S=20mm 。
B 点处坐标x=600mm 。
25051010==b a 标准椭圆形封头bb b y x A a R a R 2221,:),0====点（MP S Pa m 5.502010101=⨯===θσσMPa sbPB b a x am 3.43)(2 2224=--=σ点：MPa b a x a a sbP ba x a 7.27)(2)(2 222442224=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=θσ:)0,(==y a x C 点MPa S Pa m 25.25202101012=⨯⨯==σ MPa S Pa 5.502010101-=⨯-=-=σθ五、 工程应用题1. 某厂生产的锅炉汽包，其工作压力为，汽包圆筒的平均直径为816 mm ，壁厚为16 mm ，试求汽包圆筒壁被的薄膜应力σσθ和m。
【解】 P= D=816mm S=16mm1.00196.081616<==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 875.311648165.24=⨯⨯==σ MPa S PD m 75.631628165.22=⨯⨯==σ2. 有一平均直径为10020 mm 的球形容器，其工作压力为，厚度为20 mm ，试求该球形容器壁内的工作压力是多少。
化工设备机械基础试题库完整
化工设备机械基础试题库一、填空力学基础部分1．在外力的作用下,杆件可产生变形的基本形式为轴向拉、压、剪切、扭转、弯曲。
2．就所受外力而言,受剪切直杆与受弯的梁二者之间的区别是受剪横向外力作用线相距很近、受弯横向外力作用线相距很远。
3．从工程意义上讲,材料的破坏可分为二类,一类是脆性断裂破坏,应采用第一或二强度理论解释其破坏原因；另一类是屈服流动破坏,应采用第三或四强度理论解释其破坏原因。
4．碳钢和铸铁都是铁塑性材料；而铸铁是典型的脆性材料。
和碳组成的合金,但是它们却有非常明显的性能差别,低碳钢是典型的5．碳钢和铸铁都是铁和碳组成的合金。
一般来说,对钢材性能有害的元素是硫和磷,其有害作用主要表现在硫使钢材发生热脆,磷使钢材发生冷脆。
6．碳钢和铸铁中的主要化学元素除铁外还有碳 2.11% 时为碳钢；如果组成的合金中碳含量大于2.11% 时为铸铁。
,如果组成的合金中碳含量小于7．就钢材的含碳量而言,制造压力容器用钢与制造机器零件用钢的主要区别是制造容器用低碳钢,而制造机器零件用中碳钢。
其主要原因是低碳钢有良好的塑性与焊接性能,中碳钢可以通过调质提高其综合机械性能。
8．从应力角度看,等壁厚、内径和内压均相同的球形容器比圆筒形容器具有优越性,二者经向应力相同,而周向（环向）2倍。
应力不同,圆筒形容器是球形容器9．受气体内压的锥形壳体,壳体上的薄膜应力随距锥顶经向距离的增大而增大,锥顶处应力为零,最大应力位于锥底处。
10．标准椭圆形封头的长、短半轴之比等于2,这种封头的最大拉应力位于椭圆壳体的顶点处,最大压应力位于壳体的赤道。
11．标准椭圆形封头最大拉应力位于椭圆壳体的顶点处,位于壳体的赤道出现经向的最大压应力,其绝对值与最大拉应力值相等。
12．边缘应力的两个基本特征是局部性,自限性。
13．圆锥壳与圆柱壳的连接点A处圆锥壳的第一主曲率半径为_______,第二主曲率半径为________。
锥顶处B点的第一主曲率半径为__________,第二主曲率半径为_________。
容器设计基础PPT课件
2、按承压性质分类
（1）压力方向 真空容器与外压容器的区别
内压容真器空容器指外部压力来源于大气的压 外力压（容外器压（为真1个空大容气器压:外，Ｐ即=00..11MMpPaa,）内，P<即0.1Mpa） 将设备内空气抽掉，内部压力小于大气压 （2）力压。力大小（设计压力大小） 压力外不压限大容小器低指。压外容部器压：力0来.1≤源P＜于1介.6质M压Pa力， 内压容器 中压容器：1.6≤P＜10 MPa
二类容器
高度、极度毒性 ≥0.2
三类 容器
4、按容器壁温或材料分类
低温容器：≤-20℃ 常温容器：-20～200℃ 中温容器：200～420 ℃ 高温容器：达到材料蠕变温度
蠕变碳：素在钢应或力低不合变金的钢条＞件4下20，℃应变随时间延长 而增合加金的钢现＞象4。50它℃与屈服现象不同，屈服现象 通常奥在氏应体力不超锈过钢弹＞性5极50限℃之后才出现，而蠕变 只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹 性极限时也能出现。
10.2 内压薄壁容器设计
一、薄壁容器设计的理论基础
1、薄壁容器 容器
厚壁容器 K＞1.2 薄壁容器 K ≤1.2
δ/Di≤0.1
根据容器的外径D0和内径Di的比值K来判断。
K D0 Di 2 1 2
Di
Di
Di
石油、化工中使用的压力容器大多为薄壁容器。
2、圆筒薄壁容器承受内压时的应力
2
1 2 p R1 R2
pr
1 2 cos
pr
2 cos
pr
1 2 cos
pr
2 cos
锥形壳的环向应力是经向 应力的2倍，并且应力随着 半锥角α的增大而增大。
一般α≤45°，不宜太大。
第二篇 化工设备设计基础
第四节 化工容器常用金属材料的基本性能
四、碳素工具钢
碳素工具钢的编号是在“碳”或“T”的后面附以数字来 表示的，数字是用其平均含碳量的千分之几来表示。
优质钢有T7、-T13七个牌号
高级优质钢有T10A、T12A等牌号
第四节 化工容器常用金属材料的基本性能
五、铸钢
铸钢与铸铁相比，机械性能好，但流动性差，凝固过程 中收缩率较大。
5. 密封性和节省材料。
6. 便于制造、运输、安装和操作
一、标准化的意义
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第三节 容器的标准化设计
1、便于成批生产；2、增加零部件的互换性；
3、便于专业化生产；4、消除贸易障碍，提高竞争力；
二、容器零部件标准化的基本参数
1、公称直径DN： 由钢板卷制而成的容器和成型封头，公称直径指它们的内径。 管子的公称直径，既不是内径也不是外径，由公称直径确定外径，再 由壁厚确定内径。 小直径筒体，采用无缝钢管制作的容器，公称直径指无缝钢管的外径.
第四节 化工容器常用金属材料的基本性能
非金属材料：工业塑料、玻璃钢、有机玻璃、陶瓷、
材料
水泥、石墨 等
金属材料
有色金属：铜、铝、钛 等
黑色金属：钢、铁（铁碳合金）
铁碳合金的分类：
工业纯铁—— C<0.020%
钢 铸铁 钢材的分类： 按化学成分分类；按用途分类；按冶炼方法分类；按质量等级分类。 —— C=0.020-2.0% —— C>2.0%
金属和合金对周围介质，如大气、水气、各种电解液侵蚀的 抵抗能力叫做耐腐蚀性。金属材料的耐腐蚀性指标常用腐蚀速 度来表示，一般认为，介质对材料的腐蚀速度在0.1mm／a以下 时，材料属于耐腐蚀的。 2、抗氧化性
化工设备机械基础课后答案
《化工设备机械基础》习题解答第一篇: 化工设备材料第一章化工设备材料及其选择一.名词解释A组：1.蠕变：在高温时，在一定的应力下，应变随时间而增加的现象。
或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变形的现象。
2.延伸率：试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率。
3.弹性模数(E)：材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即σ=Eε,比例系数E为弹性模数。
4.硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。
5.冲击功与冲击韧性：冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。
冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。
6.泊桑比（μ）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。
对于钢材，μ=0.3 。
7.耐腐蚀性：金属和合金对周围介质侵蚀（发生化学和电化学作用引起的破坏）的抵抗能力。
8.抗氧化性：金属和合金抵抗被氧化的能力。
9.屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应力。
它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。
10.抗拉强度：金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。
B组：1.镇静钢：镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂Si, Al等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。
把FeO中的氧还原出来，生成SiO2和Al2O3。
钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。
钢锭上部形成集中缩孔，内部紧密坚实。
2.沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧，是脱氧不完全的钢。
其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应，放出大量CO 气体，造成沸腾现象。
沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。
3.半镇静钢：介于镇静钢和沸腾钢之间，锭模也是上小下大，钢锭内部结构下半部像沸腾钢，上半部像镇静钢。
4.低碳钢：含碳量低于0.25%的碳素钢。
5.低合金钢：一般合金元素总含量小于5%的合金钢。
化工设备设计基础--内压薄壁容器设计
化工设备设计基础–内压薄壁容器设计引言内压薄壁容器是化工设备中常见的一种结构，广泛应用于石油、化工、医药等行业。
其设计合理与否直接影响到化工设备的使用效果和安全性。
本文将介绍内压薄壁容器设计的基础知识和设计要点，以帮助读者更好地理解和掌握该方面的知识。
1. 薄壁容器的定义与分类薄壁容器是指在工作条件下，容器壁厚度相对较小，其内压应力主要由壁板引起的容器。
根据容器的形态可分为圆筒形、球形、圆锥形、矩形等多种类型。
根据容器的用途可分为储存容器、反应容器、传热容器等。
2. 内压薄壁容器的设计计算内压薄壁容器的设计计算主要包括以下几个方面：2.1 材料选择内压薄壁容器的材料选择至关重要，直接影响容器的强度和耐腐蚀性。
常用的材料包括碳钢、不锈钢、合金钢等。
在选择材料时，要充分考虑工作介质的性质和工艺条件。
2.2 壁厚计算壁厚是内压薄壁容器设计中的一个关键参数。
根据ASME（美国机械工程师协会）等标准，可以通过以下公式计算容器的最小壁厚：t = (P * r) / (S * F)其中，t为壁厚，P为设计压力，r为容器的内部半径，S为材料的允许应力，F为安全系数。
2.3 结构设计内压薄壁容器的结构设计需要考虑容器的强度和稳定性。
常用的结构形式有圆筒形、球形、圆锥形等。
在设计过程中，要合理选择结构形式，同时考虑容器的受力特点，确保容器在工作条件下能够承受住内压力的影响。
2.4 衬里设计针对一些特殊介质，内压薄壁容器常需要进行衬里设计。
衬里材料一般为耐腐蚀的塑料或橡胶材料，用于保护容器壁免受介质的侵蚀。
3. 内压薄壁容器的安全考虑内压薄壁容器的安全性是设计过程中必须考虑的重要因素。
下面介绍几个与安全相关的要点：3.1 压力容器的安全阀内压薄壁容器常常需要配备安全阀，用于控制容器内部的压力，一旦超过设计压力，安全阀就会自动打开释放压力，避免容器爆炸等事故的发生。
3.2 检漏装置为了及时发现容器的泄漏情况，常常需要在容器上设置检漏装置。
化工设备机械设计基础-5-1
第二篇化工容器及设备第8章化工设备常用材料1.金属材料2.非金属材料3.复合材料8-1 化工设备常用金属材料的基本性能⏹金属材料的基本性能包括⏹机械性能、⏹化学性能（耐蚀性能）、⏹物理性能和⏹加工工艺性能。
一.机械性能1.强度：定义：材料抵抗外载荷的能力大小指标。
屈服极限：[]elelRn σ=elR强度极限：高温要考虑蠕变极限和持久极限屈强比＝[]m mm R R n σ=⎧⎨⎩小：低强钢，屈服后强度裕量较大。
大：高强钢，屈服后强度裕量较小。
e R l mR n σD σ2.塑性：定义：材料破坏前的变形能力大小，是设计的主要依据。
主要参数有：①弹性模量E,②延伸率,③截面收缩率。
δϕ化工设备要求材料塑性要好，一般要求，另外对冷弯成型材料要求冷弯后不开裂。
15%~20%A 1803.韧性：定义：材料对缺口或裂纹敏感程度的反映。
用冲击韧性表示，好，材料在缺口或裂纹引起应力集中，能防止其快速扩展。
材料的冷脆性：低温（前提下）材料由塑性变为脆性，破坏时应力较低，又无可见变形，危险性极大。
()k J α()k J α4.硬度：定义：材料对局部塑性变形的抵抗能力。
说明材料的耐磨性及切削加工性能。
常用硬度指标有布氏硬度指标HB 和洛氏硬度指标HR。
非金属材料以摩氏硬度表示。
举例：管子与管板硬度选择，管板硬度大于管子硬度；螺栓硬度大于螺母硬度。
5.高温下材料的极限性能材料的蠕变：金属材料在高温和应力共同作用下会产生不可回复的变形，应变随时间延长而增加。
蠕变极限或持久极限，参见图13-1，随温度上升而下降。
t n σt b σe R ,,l mR E二.耐蚀性能（金属腐蚀的评定方法）化工材料的选择对耐蚀性起决定性作用。
（1）根据重量的变化评定金属的腐蚀：材料的腐蚀速度用重量损失率()2g K⋅m hr⏹根据金属重量损失或增加来评定金属的腐蚀速度的方法应用极为广泛。
它是通过试验的方法测出金属试件在单位表面积、单位时间腐蚀而引起的重量变化。
化工设备机械基础例题详解及思考题
（1）试求容器上 A、B、C 各点的薄膜应力 m 和 。 （2）分别画出筒体和封头的经向应力 m 和环向应力 的分布图。 解：（1）计算 A、B、C 各点的薄膜应力 圆筒上的 B 点：
??4pdm?圆筒???2pd?圆筒125mpa2mpd???????125mpa2pd???????625mpa4mpd????125mpa2pd?????114434mpa2cospd???????17217mpa4cosmpd??????图34例题31附图2化工设备机械基础课后习题与参考答案???cos12??prm圆锥????cos1??pr圆锥比较圆筒与圆锥壳的薄膜应力公式可知圆锥壳大端的应力与圆筒的应力之间有如下关系
第二章 容器设计基本知识
例题详解
[例题 2-1] 《压力容器安全技术监察规程》是怎样对压力容器的类别进行划分的？
解：固定式压力容器安全技术监察规程 TSG0004-2009 对压力容器类别的划分综合考虑了容器
的压力、容积、介质及用途方面的特性进行分类，反映了容器整体特性指标，有利于压力容器的安 全技术监督和管理。该方法将压力容器分为三类，如图 2.1 和图 2.2 所示。
（）
（四）填空
1. 容器零部件标准化的两个基本参数分别是
和
。
2. 划定下列容器的类别
序号 设计压力 P/ MPa
介质
种类
1
0.6Βιβλιοθήκη 氯乙烯分离容器（毒性 Ш 级）
2
0.8
丁烷（易燃） 贮存容器
3
1.0
水蒸汽
废热锅炉
4
壳程 1.9
化工设备机械基础
—－可编辑修改，可打印——别找了你想要的都有！精品教育资料——全册教案，，试卷，教学课件，教学设计等一站式服务——全力满足教学需求，真实规划教学环节最新全面教学资源，打造完美教学模式第一篇: 化工设备材料第一章化工设备材料及其选择2.名词解释A组：1.蠕变：在高温时，在一定的应力下，应变随时间而增加的现象。
或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变形的现象。
2.延伸率：试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率。
3.弹性模数(E)：材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即σ=Eε,比例系数E为弹性模数。
4.硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。
5.冲击功与冲击韧性：冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。
冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。
6.泊松比（μ）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。
对于钢材，μ=0.3 。
7.耐腐蚀性：金属和合金对周围介质侵蚀（发生化学和电化学作用引起的破坏）的抵抗能力。
8.抗氧化性：金属和合金抵抗被氧化的能力。
9.屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应力。
它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。
10.抗拉强度：金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。
B组：1.镇静钢：镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂 Si, Al等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。
把FeO中的氧还原出来，生成SiO2和Al2O3。
钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。
钢锭上部形成集中缩孔，内部紧密坚实。
2.沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧，是脱氧不完全的钢。
其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应，放出大量CO 气体，造成沸腾现象。
沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。
3.半镇静钢：介于镇静钢和沸腾钢之间，锭模也是上小下大，钢锭内部结构下半部像沸腾钢，上半部像镇静钢。
化工设备机械基础：第二章 容器设计的基本知识
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2.1 容器的分类与结构
2.1.1 容器的分类（表2-1）
1、按设计压力分类 按承压方式，压力容器可分为内压容器与外压容器。
内压容器又可按设计压力（P）大小分为四个压力等级 （L,M,H,U)；外压容器中，当容器的内压力小于0.1Mpa 时又称为真空容器。
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压力容器按用途分类
卧式储罐
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高压反应釜
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板式换热器
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精馏塔
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固定容器
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移动容器
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2.1 容器的分类与结构
6、按几何形状分类：球形、圆筒、圆锥、轮胎形容器 7、三类容器（P57） 8、根据介质的毒性程度和易燃介质划分
极度危害、高度危害、中度危害、轻度危害
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2.2 容器零部件的标准化
2.1.1 标准化的意义
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2.2 容器零部件的标准化
2.2.2 容器零部件标准化的基本参数 ——公称直径DN和公称压力PN
①公称直径：是将容器及管子直径加以标准化以后的标准 直径。 A．压力容器(筒体、封头)的公称直径：由钢板卷制的筒 体，公称直径是指它的内径；当筒体的直径较小，直接采 用无缝钢管制作时，容器的公称直径应是指无缝钢管的外 径；封头的公称直径与筒体一致。
化工设备设计基础.pptx
7.1 容器的结构与分类
• 容器：化工生产所用各种化工设备外部壳体的总称。 • 容器一般由几种壳体（如圆柱壳、圆锥壳、椭球壳）组合而成。再加上连
接法兰、支座、接口管、人孔、手孔、视镜等零部件。
接管
人孔 封头
液面计
筒身
支座
二、容器的分类
• 分类方法 形状 厚度 承压性质 工作温度 支承形式 结构材料 技术管理
选择材料 确定容器类别
结构设计 壁厚设计 零部件设计 压力试验核算
不合格
校核
合格
审核
合格
批准
绘制施工图
结束
机械设计的基本要求：
1.强度——不发生破坏 如焊缝开裂，筒体爆破，螺栓拉断等。 2.刚度——不发生过大变形 如塔体倾斜，塔盘下凹等。 3.稳定性——不发生瘪塌或褶皱 如卧式容器支座之间的筒体发生瘪塌，气柜抽负瘪塌，塔体支座在起吊时
选材要抓住主要矛盾，遵循适用、安全和经济的 原则。
7.4 化工容器常用金属材料的基本性能
一、力学性能
材料抵抗外力而不产生超过允许的变形或不被破 坏的能力，叫做材料的力学性能。主要特征指标包括 强度、塑性、韧性、 硬度、材料高温下的力学性能 这是设计时选用材料的重要依据。
二、物理性能：密度、熔点、热膨胀系数、 导热系数和导电性等
求，可否批准？ 8.技术经济指标合理 经济指标：单位生产能力；消耗系数；设备价格；
管理费用和生产总成本。
7.3 容器标准化设计
7.3.1 标准化的意义 • 设计——无需计算和制图，按已有标准图选择。 • 制造——有利于成批生产，降低成本，保证产品质量，提高竞争力。 • 维修——备件规格尺寸通用，实现互换性。 • 通商贸易——国内、国际间通用，消除贸易障碍。 我国已实现容器零部件标准化的有：圆筒体、封头、法兰、支座、人孔、手孔、
第二章化工设备设计的基础知识
第二章化工设备设计的基础知识
一.概述 •1.3 压力容器的安全特征 危害性大
• a.灾难性事故指灾难性破坏事故或无法修复的容器； • b.损伤事故指有潜在危险的事故； • c.事故发生率＝发生事故数/（设备台数×运行年）
• 表中的数字表明10000台容器中发生损坏事故每年
12.5次，达到破坏事故0.7次，事故几率为1.32‰ ，而且
25MPa，工作温度为450～550ºC，内直径为3000～5000mm，
壁厚为200～400 mm，重400～2600吨，对这类容器的工艺
要求和运行可靠性要求更高，显然比一般压力容器又有更
高更严格的安全性要求。
第二章化工设备设计的基础知识
一.概述 •1.3 压力容器的安全特征 量大面广
1996年12月的统计资料表明，国内在用固定式压力容
第二章化工设备设计的基础知识
一.概述 •1.3 压力容器的安全特征 事故率高
国内1998年共发生锅炉、压力容器、气瓶爆炸事故132
起，严重事故274起，共死亡104人，受伤371人，直接经济
损失2813.58万元。锅炉、压力容器、气瓶的爆炸事故率分
别为1.07次/万台，0.28次/万台，0.65次/万台。
这132起使用中的容器事故，按其原因分类，89.3%，即
118起是各种制造裂纹所引起。
第二章化工设备设计的基础知识
一.概述 •1.3 压力容器的事故实例
• 1979年9月7日国内某电化厂415升液氯 钢瓶爆炸，击穿5个，爆炸5个，10200公斤液 氯外泄，波及7公里范围，59人死亡，779人 严重中毒。 • 1979年12月18日国内某液化气站400M3储 罐爆炸，引发3个球罐和一个卧罐爆炸，5000 只气瓶爆炸，600吨液化气燃烧，32人死亡， 54 人伤。
《化工设备机械基础》习题解答
1 《化工设备机械基础》习题解答第一篇: 化工设备材料第一章化工设备材料及其选择一. 名词解释A组 1.蠕变在高温时在一定的应力下应变随时间而增加的现象。
或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变形的现象。
2.延伸率试件受拉力拉断后总伸长的长度与原始长度之比的百分率。
3.弹性模数E材料在弹性范围内应力和应变成正比即σEε比例系数E为弹性模数。
4.硬度金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。
5.冲击功与冲击韧性冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。
冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。
6.泊桑比μ拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。
对于钢材μ0.3 。
7.耐腐蚀性金属和合金对周围介质侵蚀发生化学和电化学作用引起的破坏的抵抗能力。
8.抗氧化性金属和合金抵抗被氧化的能力。
9.屈服点金属材料发生屈服现象的应力即开始出现塑性变形的应力。
它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。
10.抗拉强度金属材料在受力过程中从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。
B组 1.镇静钢镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂Si Al等完全脱氧脱氧是脱氧完全的钢。
把FeO中的氧还原出来生成SiO2和Al2O3。
钢锭膜上大下小浇注后钢液从底部向上向中心顺序地凝固。
钢锭上部形成集中缩孔内部紧密坚实。
2.沸腾钢沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧是脱氧不完全的钢。
其锭模上小下大浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应放出大量CO 气体造成沸腾现象。
沸腾钢锭中没有缩孔凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡布满全锭之中因而内部结构疏松。
3.半镇静钢介于镇静钢和沸腾钢之间锭模也是上小下大钢锭内部结构下半部像沸腾钢上半部像镇静钢。
4.低碳钢含碳量低于0.25的碳素钢。
5.低合金钢一般合金元素总含量小于5的合金钢。
6.碳素钢这种钢的合金元素含量低而且这些合金元素不是为了改善钢材性能人为加入的。
7.铸铁含碳量大于2的铁碳合金。
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压力容器的安全特征
危害性大
1968年英国原子能局（UKAEA）安全卫生处和联合部 技术委员会（AOTC）工程检验机构调查使用年限在30年以 内，符合英国BS1500和BS1515等压力容器规范的一级压力 容器发生破坏事故的统计情况如下表所示：
压力容器破坏几率
年份 容器运行 灾难性事故a 损伤事故b
压力容器的事故实例
1979年9月7日国内某电化厂415升液氯 钢瓶爆炸，击穿5个，爆炸5个，10200公斤液 氯外泄，波及7公里范围，59人死亡，779人 严重中毒。
1979年12月18日国内某液化气站400M3储 罐爆炸，引发3个球罐和一个卧罐爆炸，5000 只气瓶爆炸，600吨液化气燃烧，32人死亡， 54 人伤。
第二篇 化工容器设计
第二章 容器设计基础
第一节 概 论
压力容器的特点
应用的广泛性
压力容器的特点
应用的广泛性
锅炉、换热器、加热炉 = 圆筒外壳 + 传热管束
核反应堆 = 圆筒安全壳 + 核反应零部件
塔器 = 圆筒外壳 + 传质元件（浮阀、填料等）
反应釜 = 圆筒夹套 + 搅拌器
压缩机、真空泵 = 圆筒气缸 + 活塞
透平机、泵 = 蜗壳 + 叶轮
压力容器的特点
应用的广泛性
压力容器不仅被广泛用于化学、石油化工、医药、冶 金、机械、采矿、电力、航天航空、交通运输等工业生产 部门，在农业、民用和军工部门也颇常见，其中尤以石油 化学工业应用最为普遍，石油化工企业中的塔、釜、槽、 罐无一不是贮器或作为设备的外壳，而且绝大多数是在压 力温度下运行，如一个年产30万吨的乙烯装置，约有793 台设备，其中压力容器281台，占了35.4%。蒸汽锅炉也属 于压力容器，但它是用直接火焰加热的特种受压容器，至 于民用或工厂用的液化石油气瓶，更是到处可见。
压力容器的事故实例
1986年4月28日前苏联切尔诺 贝利核电站压力壳发生核泄漏， 31人死亡，20个国家4亿人受害 。
压力容器的事故实例
1984年12月3日印度博帕尔市 农药厂异氰甲酸脂储罐发生泄漏 ，2580人死亡，125000人中毒， 5万人失明。
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。
高更严格的安全性要求。
压力容器的安全特征
量大面广
1996年12月的统计资料表明，国内在用固定式压力容
器多达122.22万台 ，移动式压力容器中罐车16910辆，在
用气瓶5498.7571万只；锅炉总台数也高达51.57万台 。
此外全国持有压力容器制造许可证的企业合计2432个，设
计单位1380个。如此庞大且潜在隐患容器的存在，以及地
域广泛的制造设计部门，自然成为国内外政府部门特别重
视其安全管理和监察检查的原因。
压力容器的安全特征
事故率高
国内1998年共发生锅炉、压力容器、气瓶爆炸事故132
起，严重事故274起，共死亡104人，受伤371人，直接经济
损失2813.58万元。锅炉、压力容器、气瓶的爆炸事故率分
别为1.07次/万台，0.28次/万台，0.65次/万台。
台·年 次数 事故率 次数 事故率 1962-1967 100300 7 0.7×10－4 125 1.25×10－4 1967-1972 105400 16 1.5×10－4 123 1.17×10－4
总计
次数 事故 132 1.32×10－4 139 1.32×10－4
压力容器的安全特征
危害性大
压力容器的特点
操作的复杂性
压力容器的操作条件十分复杂，甚至近于苛刻。压力
从1～2×10－5Pa的真空到高压、超高压，如石油加氢为
10.5～21.0 MPa；高压聚乙烯为100～200 MPa；合成氨为
10～100 MPa；人造水晶高达140 MPa；温度从-196º C低
温到超过一千摄氏度的高温；而处理介质则包罗爆、燃、
a.灾难性事故指灾难性破坏事故或无法修复的容器； b.损伤事故指有潜在危险的事故； c.事故发生率＝发生事故数/（设备台数×运行年）
表中的数字表明10000台容器中发生损坏事故每年
12.5次，达到破坏事故0.7次，事故几率为1.32‰ ，而且
这132起使用中的容器事故，按其原因分类，89.3%，即
118起是各种制造裂纹所引起。
释放出来的破坏能量极大，加上压力容器极大多数系焊接
制造，容易产生各种焊接缺陷，一旦检验、操作失误容易
发生爆炸破裂，器内易爆、易燃、有毒的介质将向外泄漏，
势必造成极具灾难性的后果。因此，对压力容器要求很高
的安全可靠性。
压力容器的特点
安全的高要求
当前压力容器向大容量、高参数发展，如核电站一个
1500MW压水堆压力壳，工作压力为14～16MPa，工作温度
二、容器的分类
压力容器分类
•按容器的形状 •按承压性质 •按管理
按容器壁温 •其它 按金属材料
按应用情况
按容器的形状
按容器形状分类
名称
特点
方形\矩 平板焊成，制造简便，但承压能 形容器 力差，只用作小型常压贮槽
球形容 器
圆筒形 容器
弓形板拼焊，承压好，安装内件 不便，制造稍难,多用作贮罐 筒体和凸形或平板封头。制造容
易，安装内件方便，承压较好， 应用最广
按承压性质
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4-1 内压容器的分类
容器分类 低压容器 中压容器 高压容器 超高压容器
毒、辐(照)、腐(蚀)、磨(损)等数千个品种。操作条件的
复杂性使压力容器从设计、制造、安裝到使用、维护都不
同于一般机械设备，而成为一类特殊设备。
压力容器的特点
安全的高要求
压力容器因其承受各种静、动载荷或交变载荷，还有
附加的机械或温度载荷；其次，大多数容器容纳压缩气体
或饱和液体，若容器破裂，导致介质突然卸压膨胀，瞬间
为250～330ºC，容器内直径7800mm，壁厚317 mm，重650
吨；又如煤气化液化装置中的压力容器工作压力为17.5～
25MPa，工作温度为450～550ºC，内直径为3000～5000mm，
壁厚为200～400 mm，重400～2600吨，对这类容器的工艺
要求和运行可靠性要求更高，显然比一般压力容器又有更