過程裝備設(shè)計總結(jié)

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1、過程設(shè)備設(shè)計總復(fù)習(xí)第一章壓力容器導(dǎo)言基本組成筒體封頭密封裝置開孔與接管支座安全附件其功能是提供能承受一定溫度和壓力的密閉空間。1.1壓力容器總體結(jié)構(gòu)1.1.1壓力容器基本組成1-法蘭；2-支座；3-封頭拼接焊縫；4-封頭；5-環(huán)焊縫；6-補(bǔ)強(qiáng)圈；7-人孔；8-縱焊縫；9-筒體；10-壓力表；11-安全閥；12-液面計筒體╬封頭╬密封裝置╬開孔接管╬支座╬安全附件壓力容器的外殼內(nèi)件反應(yīng)、傳熱、傳質(zhì)、分離等容器╬儲運(yùn)容器1.2.2壓力容器分類世界各國規(guī)范對壓力容器分類的方法各不相同，本節(jié)著重介紹我國《壓力容器安全

2、技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中的分類方法按壓力等級按容器在生產(chǎn)中的作用按安裝方式按安全技術(shù)管理分類第二章壓力容器應(yīng)力分析壓力容器受到介質(zhì)壓力，支座反力等多種載荷的作用。分析載荷作用下壓力容器的應(yīng)力和變形，是壓力容器設(shè)計的重要理論基礎(chǔ)2.1載荷分析2.1.1載荷壓力內(nèi)壓外壓非壓力載荷整體載荷重力載荷風(fēng)載荷地震載荷運(yùn)輸載荷波動載荷局部載荷管系載荷支座反力吊裝力交變載荷載荷能夠在壓力容器上產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變的因素作用于整臺容器上的載荷。作用于容器局部區(qū)域上的載荷。載荷工況正常操作工況特殊載荷工況壓力試驗開停車及檢修意外載荷工況緊急狀

3、態(tài)下快速啟動緊急狀態(tài)下突然停車設(shè)計壓力液體靜壓力重力載荷風(fēng)載荷地震載荷隔熱材料、襯里、內(nèi)件、物料、平臺、梯子、管系、支承在容器上的其他設(shè)備重量等容器內(nèi)發(fā)生化學(xué)爆炸容器周圍的設(shè)備發(fā)生燃燒或爆炸等2.1.2載荷工況2.2回轉(zhuǎn)薄殼應(yīng)力分析概念薄殼：殼體厚度t與其中面曲率半徑R的比值為（t/R）max≤1/10。反之為厚殼薄壁圓筒：外直徑與內(nèi)直徑的比值Do/Di≤1.2。厚壁圓筒：外直徑與內(nèi)直徑的比值Do/Di≥1.2。2.2.1薄殼圓筒的應(yīng)力1.基本假設(shè)：a.殼體材料連續(xù)、均勻、各向同性；b.受載后的變形是彈性小變

4、形；c.殼壁各層纖維在變形后互不擠壓。圖2-1薄壁圓筒在內(nèi)壓作用下的應(yīng)力DiDDoAADit薄殼圓筒B點(diǎn)受力簡化成二向應(yīng)力σφ和σθ(見圖2-1)橫向剪力彎矩轉(zhuǎn)矩內(nèi)力薄膜內(nèi)力彎曲內(nèi)力Nφ、Nθ、Nφθ、NθφQφ、QθMφ、Mθ、Mφθ、Mθφ、無力矩理論或薄膜理論（靜定）有力矩理論或彎曲理論（靜不定）由中面的拉伸、壓縮、剪切變形而產(chǎn)生由中面的曲率、扭率改變而產(chǎn)生N?圖2-4殼中的內(nèi)力分量2.2.2回轉(zhuǎn)薄殼的無力矩理論即無力矩理論:只考慮薄膜內(nèi)力,忽略彎曲內(nèi)力的殼體理論。有力矩理論:同時考慮薄膜內(nèi)力和彎曲內(nèi)力

5、的殼體理論。求解思路：1.取微元力分析法線方向：內(nèi)力=外力微元平衡方程→→→2.取區(qū)域力分析軸線方向：內(nèi)力=外力區(qū)域平衡方程→→→σθσφ求得：2.2.3無力矩理論的基本方程一、微元平衡方程■微元平衡方程。又稱拉普拉斯方程。三、區(qū)域平衡方程（圖2-6）區(qū)域平衡方程式：（2-3）（2-4）求解步驟：a.由求軸向力b.由(2-4)式求得c.將代入(2-3)式求得●無力矩理論的兩個基本方程微元平衡方程區(qū)域平衡方程2.2.4無力矩理論的應(yīng)用◇分析幾種工程中典型回轉(zhuǎn)薄殼的薄膜應(yīng)力：承受氣體內(nèi)壓的回轉(zhuǎn)薄殼球形薄殼薄壁圓筒

6、錐形殼體橢球形殼體儲存液體的回轉(zhuǎn)薄殼圓筒形殼體球形殼體一、承受氣體內(nèi)壓的回轉(zhuǎn)薄殼回轉(zhuǎn)薄殼僅受氣體內(nèi)壓作用時，各處的壓力相等，壓力產(chǎn)生的軸向力V為：由式（2-4）得：（2-5）將式（2-5）代入式（2-3）得：（2-6）A、球形殼體（2-7）B、薄壁圓筒（2-8）結(jié)論:a.應(yīng)用(a)開橢圓孔時,應(yīng)使短軸∥軸線。b.變形后仍為圓筒殼(b)縱焊縫受,強(qiáng)度,薄弱,∴質(zhì)量要求(A類)推導(dǎo)思路：橢圓曲線方程R1和R2式（2-5）（2-6）（2-10）又稱胡金伯格方程C、錐形殼體D、橢球形殼體圖2-9橢球殼中的應(yīng)力隨長軸與

7、短軸之比的變化規(guī)律橢球殼承受均勻內(nèi)壓時，在任何a／b值下:恒為正值，即拉伸應(yīng)力，且由頂點(diǎn)處最大值向赤道逐漸遞減至最小值。當(dāng)時，應(yīng)力將變號。從拉應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力。隨周向壓應(yīng)力增大，大直徑薄壁橢圓形封頭出現(xiàn)局部屈曲。(即:內(nèi)壓橢球有可能周向失穩(wěn))措施：整體或局部增加厚度，局部采用環(huán)狀加強(qiáng)構(gòu)件。工程上常用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其a/b=2。的數(shù)值在頂點(diǎn)處和赤道處大小相等但符號相反，即頂點(diǎn)處為，赤道上為-，恒是拉應(yīng)力，在頂點(diǎn)處達(dá)最大值為。二、儲存液體的回轉(zhuǎn)薄殼與殼體受內(nèi)壓不同，殼壁上液柱靜壓力隨液層深度變化。a.圓筒形殼體b

8、.球形殼體見課本P34-35與殼體受內(nèi)壓不同，殼壁上液柱靜壓力隨液層深度變化。圓筒形殼體圖2-10儲存液體的圓筒形殼P0ARtHχ(氣+液)聯(lián)合作用筒壁上任一點(diǎn)A承受的壓力:由式（2-8）得(2-11a)作垂直于回轉(zhuǎn)軸的任一橫截面，由上部殼體軸向力平衡得：(2-11b)三、無力矩理論應(yīng)用條件①殼體的厚度、中面曲率和載荷連續(xù)，沒有突變，且構(gòu)成殼體的材料的物理性能相同。②殼體的邊界處不受橫向剪力、彎矩和