過程設(shè)備儲罐設(shè)計(jì)

1、寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 賀華賀華本課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容本課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容壓力容器壓力容器總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析應(yīng)力分析材料材料設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法設(shè)備設(shè)計(jì)設(shè)備設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)強(qiáng)度強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算儲存設(shè)備儲存設(shè)備換熱設(shè)備換熱設(shè)備反應(yīng)設(shè)備反應(yīng)設(shè)備塔塔設(shè)設(shè)備備主要解決的問題主要解決的問題典型過程設(shè)備的結(jié)構(gòu)分析典型過程設(shè)備的結(jié)構(gòu)分析常用零部件的強(qiáng)度計(jì)算常用零部件的強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的應(yīng)用設(shè)計(jì)創(chuàng)新思想的建立設(shè)計(jì)創(chuàng)新思想的建立（1）教與學(xué)有機(jī)結(jié)合，多想多問。）教與學(xué)有機(jī)結(jié)合，多想多問。（2）課后及時(shí)復(fù)習(xí)，答疑。）課后及時(shí)復(fù)習(xí)，答疑。（3）學(xué)習(xí)過程中的問題及時(shí)和教師溝通、）學(xué)習(xí)過程中

2、的問題及時(shí)和教師溝通、反饋，提出好的建議。反饋，提出好的建議。（4）按時(shí)交作業(yè)，及時(shí)糾正錯(cuò)誤。）按時(shí)交作業(yè)，及時(shí)糾正錯(cuò)誤。（5）成績評定：平時(shí)成績）成績評定：平時(shí)成績(包括作業(yè)和課堂包括作業(yè)和課堂提問）提問）20-30% ，期末考試，期末考試70-80%學(xué)習(xí)基本要求及考核方式煉油廠的設(shè)備煉油廠的設(shè)備過程設(shè)備設(shè)計(jì)概述過程設(shè)備設(shè)計(jì)概述-從原材料到產(chǎn)品要經(jīng)歷一系列物理的或化學(xué)的加工處理從原材料到產(chǎn)品要經(jīng)歷一系列物理的或化學(xué)的加工處理步驟，這些加工處理步驟稱為過程。如化工、輕工、煉油、制步驟，這些加工處理步驟稱為過程。如化工、輕工、煉油、制藥、橡膠、食品等。藥、橡膠、食品等。過程工業(yè)過程工業(yè)是加工制造

3、是加工制造流程性材料產(chǎn)品流程性材料產(chǎn)品的現(xiàn)的現(xiàn)代國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。代國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。-是由一系列的過程機(jī)器和過程設(shè)備，按一定的是由一系列的過程機(jī)器和過程設(shè)備，按一定的流程方式用管道、閥門等連接起來的一個(gè)獨(dú)立的密閉連續(xù)系統(tǒng)，流程方式用管道、閥門等連接起來的一個(gè)獨(dú)立的密閉連續(xù)系統(tǒng)，再配以必要的控制儀表和設(shè)備，即能平穩(wěn)連續(xù)地把以流體為主的再配以必要的控制儀表和設(shè)備，即能平穩(wěn)連續(xù)地把以流體為主的各種流程性材料，讓其在裝置內(nèi)部經(jīng)歷必要的物理化學(xué)過程，制各種流程性材料，讓其在裝置內(nèi)部經(jīng)歷必要的物理化學(xué)過程，制造出人們需要的新的流程性材料產(chǎn)品。造出人們需要的新的流程性材料產(chǎn)品。-單元過程設(shè)備（

4、如塔、換熱器、反應(yīng)器、儲罐等）單元過程設(shè)備（如塔、換熱器、反應(yīng)器、儲罐等）與單元過程機(jī)器（如壓縮機(jī)、泵、分離機(jī)等）二者的統(tǒng)稱為過程與單元過程機(jī)器（如壓縮機(jī)、泵、分離機(jī)等）二者的統(tǒng)稱為過程裝備。裝備。過程裝備與控制工程的概念過程設(shè)備和容器的概念 過程設(shè)備過程設(shè)備-用于傳質(zhì)、傳熱和化學(xué)反應(yīng)等過程的裝置用于傳質(zhì)、傳熱和化學(xué)反應(yīng)等過程的裝置 容器容器-設(shè)備外部殼體的總稱設(shè)備外部殼體的總稱 * 過程設(shè)備為過程的實(shí)現(xiàn)服務(wù)，因此過程設(shè)備的設(shè)計(jì)過程設(shè)備為過程的實(shí)現(xiàn)服務(wù)，因此過程設(shè)備的設(shè)計(jì)必須滿足過程的要求，沒有相應(yīng)的設(shè)備，過程也無法必須滿足過程的要求，沒有相應(yīng)的設(shè)備，過程也無法實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。* 設(shè)備設(shè)備是靜止的

5、，沒有相對運(yùn)動的機(jī)構(gòu)（有些靜止設(shè)是靜止的，沒有相對運(yùn)動的機(jī)構(gòu)（有些靜止設(shè)備上帶有運(yùn)動的傳動裝置，如夾套反應(yīng)釜），如儲存?zhèn)渖蠋в羞\(yùn)動的傳動裝置，如夾套反應(yīng)釜），如儲存設(shè)備、換熱設(shè)備、塔設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備等。設(shè)備、換熱設(shè)備、塔設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備等。機(jī)器機(jī)器有相對運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，如泵、壓縮機(jī)、離心機(jī)等。有相對運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，如泵、壓縮機(jī)、離心機(jī)等。過程設(shè)備設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本課程主要介紹儲存設(shè)備、換熱設(shè)備、塔設(shè)備、本課程主要介紹儲存設(shè)備、換熱設(shè)備、塔設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備的一般設(shè)計(jì)方法，從設(shè)備工作時(shí)的受載情反應(yīng)設(shè)備的一般設(shè)計(jì)方法，從設(shè)備工作時(shí)的受載情況出發(fā)，通過應(yīng)力分析和強(qiáng)度計(jì)算，結(jié)合結(jié)構(gòu)分析，況出發(fā)，通過應(yīng)力分析和強(qiáng)度計(jì)算

6、，結(jié)合結(jié)構(gòu)分析，并按相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)備的零部件及整體并按相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)備的零部件及整體的設(shè)計(jì)工作。的設(shè)計(jì)工作。 受載情況受載情況應(yīng)力分析、強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力分析、強(qiáng)度計(jì)算結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析零部件及整體設(shè)計(jì)零部件及整體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù)的選取設(shè)計(jì)參數(shù)的選取設(shè)計(jì)方法的確定設(shè)計(jì)方法的確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的選用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的選用教學(xué)中的實(shí)踐環(huán)節(jié)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累教學(xué)中的實(shí)踐環(huán)節(jié)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的作用課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的作用基本設(shè)計(jì)步驟：基本設(shè)計(jì)步驟： 工藝條件和使用條件工藝條件和使用條件 結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 應(yīng)力分析及強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力分析及強(qiáng)度計(jì)算 零部件

7、和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零部件和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 繪圖、提出技術(shù)要求繪圖、提出技術(shù)要求 1、非標(biāo)設(shè)備，功能原理多樣化。、非標(biāo)設(shè)備，功能原理多樣化。2、機(jī)電一體化、機(jī)電一體化-過程工藝、設(shè)備、控制緊密結(jié)合。過程工藝、設(shè)備、控制緊密結(jié)合。 3、外殼一般為壓力容器。、外殼一般為壓力容器。 4、過程設(shè)備設(shè)計(jì)的規(guī)范性和能動性。、過程設(shè)備設(shè)計(jì)的規(guī)范性和能動性。過程設(shè)備的特點(diǎn)發(fā)展方向發(fā)展方向多功能、大型化、成套化、自動化多功能、大型化、成套化、自動化過程設(shè)備設(shè)計(jì)的基本要求合理設(shè)計(jì)合理設(shè)計(jì)-安全安全 經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)過程設(shè)備設(shè)計(jì)的基本原則：在保證過程設(shè)備設(shè)計(jì)的基本原則：在保證安全的前提下，盡可能做到經(jīng)濟(jì)。安全的前提下，盡可能做到經(jīng)

8、濟(jì)。 強(qiáng)度強(qiáng)度-材料在載荷作用下抵抗永久變形和斷裂的能力材料在載荷作用下抵抗永久變形和斷裂的能力 韌性韌性-材料對缺口或裂紋的敏感程度，即材料斷裂前吸收變材料對缺口或裂紋的敏感程度，即材料斷裂前吸收變形能量的能力形能量的能力 耐腐蝕性（材料與介質(zhì)相容）耐腐蝕性（材料與介質(zhì)相容） 剛度和抗失穩(wěn)能力剛度和抗失穩(wěn)能力-構(gòu)件在載荷作用下維持原有形狀的能力構(gòu)件在載荷作用下維持原有形狀的能力 密封性能密封性能 功能要求功能要求-實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)定功能（儲存量、換熱量、反應(yīng)速實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)定功能（儲存量、換熱量、反應(yīng)速率等），滿足生產(chǎn)要求，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。率等），滿足生產(chǎn)要求，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。 壽

9、命要求壽命要求a、安全可靠、安全可靠b、滿足過程要求、滿足過程要求 生產(chǎn)效率高（單位生產(chǎn)能力高）、消耗系數(shù)低生產(chǎn)效率高（單位生產(chǎn)能力高）、消耗系數(shù)低 單位生產(chǎn)能力單位生產(chǎn)能力-單位時(shí)間、單位設(shè)備容積（面積）處理的物單位時(shí)間、單位設(shè)備容積（面積）處理的物料量或所得產(chǎn)品的數(shù)量。料量或所得產(chǎn)品的數(shù)量。 消耗系數(shù)消耗系數(shù)-生產(chǎn)單位重量或體積產(chǎn)品所消耗的資源（原材料生產(chǎn)單位重量或體積產(chǎn)品所消耗的資源（原材料、能量、燃料、水、電、蒸汽等）和人力。、能量、燃料、水、電、蒸汽等）和人力。 結(jié)構(gòu)合理、制造方便結(jié)構(gòu)合理、制造方便 便于安裝和運(yùn)輸便于安裝和運(yùn)輸 操作簡單、安全操作簡單、安全-易于操作，誤操作或錯(cuò)誤操

10、作時(shí)可發(fā)出報(bào)警信號。易于操作，誤操作或錯(cuò)誤操作時(shí)可發(fā)出報(bào)警信號。 易于維護(hù)、修理易于維護(hù)、修理-安全、正常地運(yùn)轉(zhuǎn)，維修周期長安全、正常地運(yùn)轉(zhuǎn)，維修周期長 便于控制便于控制-手動或自動檢測裝置，對工藝參數(shù)及時(shí)測量、報(bào)警和控制手動或自動檢測裝置，對工藝參數(shù)及時(shí)測量、報(bào)警和控制。 有害介質(zhì)的泄漏、噪音、環(huán)境污染等有害介質(zhì)的泄漏、噪音、環(huán)境污染等 c、綜合經(jīng)濟(jì)性好、綜合經(jīng)濟(jì)性好d、易于操作、維護(hù)和控制、易于操作、維護(hù)和控制e、優(yōu)良的環(huán)境性能、優(yōu)良的環(huán)境性能過程設(shè)備設(shè)計(jì)的基本過程需求分析和目標(biāo)界定需求分析和目標(biāo)界定總體結(jié)構(gòu)分析總體結(jié)構(gòu)分析零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 性能參數(shù)狀態(tài)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)確定參數(shù)參數(shù)

11、設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)實(shí)施設(shè)計(jì)實(shí)施 決策過程決策過程壓力容器總體結(jié)構(gòu)壓力容器總體結(jié)構(gòu)壓力容器六大基本部件筒體筒體封頭封頭支座支座開孔與開孔與接管接管密封密封裝置裝置安全安全附件附件繞帶式繞板式纏繞式熱套式層板包扎式多層式組合式鍛焊式整體鍛造式單層卷焊式無縫鋼管式單層式、筒體1多層式多層式平板形封頭無折邊錐形封頭帶折邊錐形封頭錐形封頭無折邊球形封頭半球形封頭球形封頭碟形封頭橢圓形封頭凸形封頭、封頭2支腿圈座鞍式支座臥式容器支座裙式支座腿式支座支承式支座耳式支座立式容器支座、支座3儀表接管口物料進(jìn)出口接管人孔、手孔、試鏡孔等、開孔與接管4承力件密封件、密封裝置5爆破膜等緊急切斷閥、安全閥、報(bào)警或泄放計(jì)等壓力表

12、、溫度計(jì)、液面監(jiān)測、安全附件6膨脹節(jié)環(huán)殼環(huán)形板錐形封頭錐殼形封頭）球冠形封頭（無直邊球球冠封頭）碟形封頭（帶直邊球形環(huán)殼球冠橢圓形封頭橢球殼球罐（或球形封頭）球殼筒體圓柱殼七種殼管板彈性基礎(chǔ)圓平板法蘭）環(huán)（基礎(chǔ)環(huán)）環(huán)形板（平蓋（或平封頭）圓平板四種板tRRtRRii101000介質(zhì)危害性某種化學(xué)毒物引起有機(jī)體損傷的能力。某種化學(xué)毒物引起有機(jī)體損傷的能力。毒性大?。憾拘源笮。夯瘜W(xué)物質(zhì)引起實(shí)驗(yàn)動物某種毒性反應(yīng)所需要的劑量?；瘜W(xué)物質(zhì)引起實(shí)驗(yàn)動物某種毒性反應(yīng)所需要的劑量。 對于氣態(tài)毒物，以空氣中該物質(zhì)的濃度表示。對于氣態(tài)毒物，以空氣中該物質(zhì)的濃度表示。 對人體不會發(fā)生危害作用的最高濃度。對人體不會發(fā)生

13、危害作用的最高濃度。 極度危害（極度危害（級）級）最高容許質(zhì)量濃度最高容許質(zhì)量濃度0.1mg/m3 高度危害（高度危害（級）級）最高容許質(zhì)量濃度最高容許質(zhì)量濃度0.11.0mg/m3 中度危害（中度危害（級）級）最高容許質(zhì)量濃度最高容許質(zhì)量濃度1.010mg/m3 輕度危害（輕度危害（級）級）最高容許質(zhì)量濃度最高容許質(zhì)量濃度10mg/m3毒性毒性最高允許質(zhì)量濃度最高允許質(zhì)量濃度Q235-A或或Q235-B鋼板不得用于制造毒性程度為鋼板不得用于制造毒性程度為極度或高度危害的壓力容器極度或高度危害的壓力容器可燃?xì)怏w或蒸氣與空氣混合物遇到可燃?xì)怏w或蒸氣與空氣混合物遇到 明火能夠明火能夠發(fā)生爆炸的濃度

14、范圍。發(fā)生爆炸的濃度范圍。易燃性易燃性可燃?xì)怏w或蒸氣與空氣混合物遇到明火能夠發(fā)生爆炸可燃?xì)怏w或蒸氣與空氣混合物遇到明火能夠發(fā)生爆炸的可能性大小。的可能性大小。易燃性易燃性爆炸濃度極限爆炸濃度極限爆炸下限小于爆炸下限小于10%，或爆炸上限和下限的差值，或爆炸上限和下限的差值大于等于大于等于20%的介質(zhì)。的介質(zhì)。 如甲烷、乙烷、乙烯、氫氣等。如甲烷、乙烷、乙烯、氫氣等。易燃介質(zhì)易燃介質(zhì)* Q235-AF不得用于制造易燃介質(zhì)容器不得用于制造易燃介質(zhì)容器 Q235-A不得用于制造液化石油氣容器不得用于制造液化石油氣容器a、按壓力等級分類、按壓力等級分類低壓低壓(代號代號L)容器容器 0.1MPap1.

15、6MPa；中壓中壓(代號代號M)容器容器 1.6MPapl0.0MPa；高壓高壓(代號代號H)容器容器 10MPap100MPa；超高壓超高壓(代號代號U)容器容器 p100MPa。b、按承壓方式分類、按承壓方式分類內(nèi)壓容器內(nèi)壓容器-容器內(nèi)部壓力大于外部壓力容器內(nèi)部壓力大于外部壓力外壓容器外壓容器-容器外部壓力大于內(nèi)部壓力容器外部壓力大于內(nèi)部壓力 c、按作用原理、按作用原理換熱容器（換熱容器（E）-主要用于實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的熱量交換主要用于實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的熱量交換反應(yīng)容器（反應(yīng)容器（R）-主要用于完成介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)主要用于完成介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)分離容器（分離容器（S）-主要用于對混合物料進(jìn)行分離主要用于對混合物

16、料進(jìn)行分離貯運(yùn)容器（貯運(yùn)容器（C）-主要用于盛裝物料，其中球罐（主要用于盛裝物料，其中球罐（B） 壓力容器分類d、按安裝方式分類、按安裝方式分類固定式容器固定式容器-有相對固定的安裝、工作地點(diǎn)，工藝條件和操作人有相對固定的安裝、工作地點(diǎn)，工藝條件和操作人員也較為固定。員也較為固定。移動式容器移動式容器-需經(jīng)常搬運(yùn)的容器需經(jīng)常搬運(yùn)的容器 e、按容器形狀分類、按容器形狀分類 方形或矩形容器方形或矩形容器-由平板焊制而成由平板焊制而成 球形容器球形容器-由數(shù)塊球瓣拼焊而成由數(shù)塊球瓣拼焊而成 圓筒形容器圓筒形容器-由圓柱形筒體和各種形狀的成型封頭組成由圓柱形筒體和各種形狀的成型封頭組成f、按安全技術(shù)管

17、理分類、按安全技術(shù)管理分類（按綜合因素，即壓力高低、生產(chǎn)過程（按綜合因素，即壓力高低、生產(chǎn)過程重要性、介質(zhì)危險(xiǎn)程度等）重要性、介質(zhì)危險(xiǎn)程度等）一類容器一類容器二類容器二類容器三類容器三類容器壓力容器的壓力容器的質(zhì)量保證質(zhì)量保證可以理解為廣義的、更嚴(yán)格的安全可以理解為廣義的、更嚴(yán)格的安全性，是為使容器在整個(gè)使用過程中能夠安全運(yùn)行，不發(fā)性，是為使容器在整個(gè)使用過程中能夠安全運(yùn)行，不發(fā)生事故，而采取的有計(jì)劃的、系統(tǒng)的措施，是一種系統(tǒng)生事故，而采取的有計(jì)劃的、系統(tǒng)的措施，是一種系統(tǒng)工程。工程。壓力容器的質(zhì)量保證* 質(zhì)量保證質(zhì)量保證安全性安全性* 容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范必須依據(jù)容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范必須依據(jù)質(zhì)量

18、保證系統(tǒng)的要求來制定質(zhì)量保證系統(tǒng)的要求來制定 * 質(zhì)量監(jiān)督是達(dá)到質(zhì)量保證的手段質(zhì)量監(jiān)督是達(dá)到質(zhì)量保證的手段 壓力容器用鋼的基本要求 1、設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì) 2、材料、材料 3、制造和制造過程中的檢驗(yàn)、制造和制造過程中的檢驗(yàn) 4、使用過程中的定期檢驗(yàn)和監(jiān)控、使用過程中的定期檢驗(yàn)和監(jiān)控 壓力容器用鋼的基本類型 壓力容器材料的選用 耐壓試驗(yàn)內(nèi)外部檢驗(yàn)外部檢查定期檢驗(yàn)的類別和期限質(zhì)量保證的內(nèi)容 滿足標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的基本要求滿足標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的基本要求 “創(chuàng)造性創(chuàng)造性”地使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范地使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 了解標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的變動情況，采用最新版本的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范了解標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的變動情況，采用最新版本的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 按分析設(shè)計(jì)按規(guī)則設(shè)計(jì)、容器設(shè)計(jì)方法1壓力容器標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不同規(guī)范設(shè)計(jì)不同規(guī)范設(shè)計(jì)結(jié)果比較結(jié)果比較2、壓力容器規(guī)范簡介、壓力容器規(guī)范簡介 (1) 國外壓力容器規(guī)范國外壓力容器規(guī)范 ASME鍋爐與壓力容器規(guī)范鍋爐與壓力容器規(guī)范 第第篇篇壓力容器壓力容器 第一分篇第一分篇壓力容器壓力容器 第二分篇第二分篇壓力容器壓力容器另一規(guī)則另一規(guī)則 第三分篇第三分篇高壓容器另一規(guī)則高壓容器另一規(guī)則 第第篇篇玻璃纖維增強(qiáng)塑料壓力容器玻璃纖維增強(qiáng)塑料壓力容器 第第篇篇移動式容器建造和連續(xù)使用規(guī)則移動式容器建造和連續(xù)使用規(guī)則 （2）國內(nèi)壓力容器規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)）國內(nèi)壓