第8章化工设备机械设计应用.ppt
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1、第8章 化工设备机械设计应用,8.1 压力容器设计 8.1.1 概述,1压力容器设计的任务 1)根据工作需要和承受压力能力,确定设计容器的结构型式。如矩形(箱形)、球形或圆筒形。 2)确定容器的壁厚。 3)选择容器的附件,如支座、接管等。,2容器所受裁荷,1)压力:内压、外压。 2)容器和物料净重。 3)自支承高耸容器上的风载荷与地震载荷。 4)管道和辅助设备所施加的载荷等。,3容器机械设计的基本要求,1)强度:容器应有抵抗外力破坏的能力。 2)刚度 :零部件应有抵抗外力使其变形的能力。 3)稳定性:容器或其零部件在外力作用下应有维 持其原有形状的能力。 4)耐久性 :抵抗介质及大气腐蚀的能力
2、。 5)气密性 :容器在承受压力或处理有毒介质时应 密封防止泄漏。 6)其他 :节约材料,便于制造,运输、安装、操 作、维修。,8.1.2 内压圆筒的强度计算,1. 壁厚计算,壁厚附加量C包括钢板厚度负偏差C1,腐蚀裕度C2以及钢材在加工和热处理过程中损失的厚度C3。 负偏差C1小于设计厚度6%、且小于0.25mm时可以不计。 当腐蚀和磨蚀速度大于0.1mm/a时,腐蚀裕度C2由设计者决定,腐蚀速度在0.10.05mm/a范围内,单面腐蚀和磨蚀取C22mm,双面腐蚀或磨蚀取C24mm;腐蚀速度0.05mm/a时,单面腐蚀和磨蚀C21mm,双面腐蚀和磨蚀C22mm。 焊缝系数参照下表,例8-1
3、液氨贮罐的筒体设计 已知条件:设计压力p2.5MPa,操作温度544,贮罐内径Di1200mm, 设计要求;确定筒体厚度、钢材牌号。,方案1:选用材料16MnR钢板,170MPa 焊缝应为v型坡口双面焊接,焊缝系数查得:0.85;钢板负偏差C0.8mm,腐蚀裕度由:C2=1mm,则壁厚附加量C 0.8+11.8mm。得,方案2: Q245钢板 133MPa 焊缝系数0.85;壁厚附加量C=0.8+1=1.8mm。 得:,两种方案比较 (1)钢板耗用量 采用16MnR时,钢板相对重量比采用Q245时可减轻。 (2)制造费用 按设备重量计价,16MnR制造费用比较经济。,8.1.3 封头的厚度计算
4、,椭圆封头,8.1.4 外压容器的设计,1外压容器的失稳与临界压力 当容器受外部受压时(如有压夹套内层、真空容器等),器壁亦会突然被压瘪,这种现象叫失稳,发生失稳的最小外压叫临界压力(PK),而设计压力应满足。,2外压圆筒的壁厚计算,当圆筒足够长,两端封头的影响可忽略,称为长圆筒(LLc),3外压圆筒壁厚参考值。,4外压封头壁厚计算,(1)椭圆形与碟形头 按钢制石油化工压力容器设计规定,可用受内压(凹面受压)时的计算公式计算。但采用的计算压力为设计外压的1.25倍。,例8-2 苯乙烯精馏塔内径2m,筒体高度20m,封头总深度2.5m,在120及真空度9.07104Pa(680mm汞柱)下操作。
5、材料选用20g钢板,试确定其壁厚。,解: (1)塔的计算长度L(封头长度取其深度的l/3),(2)设筒体计算厚度15mm,临界长度,L,(3)壁厚 按短圆筒计算: 查得在t=120时,E=1.94105MPa, p取0.1MPa。因腐蚀性不大,C取2mm; 按钢板厚度规格,取S=20mm,(4)复核,复核,:,(5)封头厚度 实际上取封头厚度与筒体相同S20mm。,8.2 塔设备设计示例,8.2.1 塔设备的机械设计 塔设备在操作时,塔体及裙座可能受到以下几种载荷的作用: 操作压力:对塔体形成轴向和环向载荷,但对裙座则不起作用。 塔的重量 :塔体(Q1)、内件(Q2)、保温材料(Q3)、平台及
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