第2章化工容器设计的基本知识
《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四、计算下列各种承受气体均匀内压作用的薄壁回转壳体上诸点的薄膜应力σσθ和m。
MP S PD m 6384100824=⨯⨯==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,:21D A R R =∞=点MP S PD m 58.14866.010410105.0cos 4=⨯⨯⨯==ασSP RR 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 aR 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。
化工设备之容器设计基本知识
[3.反应釜4.卧式容器■ FV第二章彖赛设计基本知识TiiiiiiiWiiiiiiiiiiiiWi"2.1家器的结构与分类 2.1.1基本结构由于化工设备的這用场合不同，设备内部的结故化工说备又隸为化工彖赛。
枸也不同，但它们却有一外亮, 这一外亮称为彖春P 化工家春常见的结枸由：筒体.封头.支座.密封裝置、开孔以及各种工艺接管和附件等。
鲁i -r nt 口A 『L聲护2.1.2化工家器的分类为了了解各种压力容器的结构特点、适用场合以及设计、制造、管理等方面的要求，需对压力容器进行分类，着重介绍中国《压力容器安全技术监察规程》中的分类方法。
1) •按压力容器承压等级分类(1). 内压容器:容器器壁IdiiiiiiiiBiiiiiiiiaiiiiiiiiiiiiB勺部的压力高于容器外表面所承受的压力。
低压容器(L) 中压容器(M) 高压容器(H)O.IMPa < P<1.6MPa 1.6MPa < P<lO.OMPa lO.OMPa < P<lOOMPa超高压容器(U )P>lOOMPa(2).夕卜压容器:容器器壁外部的压力大于内部所承受压力。
容器的内压力小于一个大气压(0.1M Pa)时称为真空容器2 ).按压力容器的工艺用途分类(1)反应压力容器(R):主要用于完成介质的物理、枕学反应的压力容器。
代表设备：反应器、分解塔、合成塔(2 )换热压力容器(E):主要用于介质热量交换的压力容器。
代表设备：换热器、余热或废热锅炉、冷凝器、蒸发器等。
(3)分离压力容器(S):主要用于介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器。
代表设备：分离器、过滤器、缓冲器、干燥器等。
(4 )储存压力容器(C f球罐B ):主要用于储存或盛装气体.液体■液化气体等介质的压力容器。
3 ).按安全综合分类按照《压力容器安全技术监察规程》力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响 因素，将压力容器分为：第一、第二、第三类压力容器。
化工容器设计知识点总结
化工容器设计知识点总结化工容器在化学工业生产中起着至关重要的作用，它们被广泛应用于各个领域，如石油化工、制药、食品加工等。
合理的容器设计能够确保工艺过程的安全、高效进行。
本文将对化工容器设计的相关知识点进行总结。
一、容器选择在进行化工容器设计之前，首先需要选择合适的容器类型。
常见的化工容器包括储罐、反应釜、塔器等。
判断容器类型的选择主要基于以下几个考虑因素：1.1 化工过程需求：根据化工生产工艺的不同，选择符合工艺需求的容器类型。
例如，涉及液-液反应的工艺需要选择反应釜，而涉及气-液反应的工艺则需要选择塔器。
1.2 容器容量要求：根据化工生产的规模和产量要求，选择合适的容器容量。
容器容量的选择需要充分考虑生产周期、工艺流程和原料储存等因素。
1.3 材料适应性：化工容器需选择适用的材料以确保其对工艺介质的安全和稳定性。
根据介质的性质和工艺条件，可以选择不同的材料，如不锈钢、玻璃钢、碳钢等。
二、容器结构设计化工容器的结构设计是确保容器具备良好性能和安全性的重要环节。
以下是容器结构设计中需要考虑的知识点：2.1 强度计算：化工容器在设计中要进行强度计算，包括内部和外部压力、温度、重力荷载等各项载荷的计算。
强度计算应符合相关标准和规范，确保容器结构能够承受工艺条件下的各种负荷。
2.2 密封设计：化工容器的密封设计是确保介质不会泄漏的重要因素。
密封设计需要考虑介质的性质、压力和温度等条件，选择合适的密封材料和密封形式，以确保容器的密封性能。
2.3 支撑结构设计：容器的支撑结构设计影响容器的稳定性和安全性。
支撑结构设计需要考虑容器自重和工艺条件下的载荷，选择适当的支撑形式和材料，以确保容器的稳定性和可靠性。
三、安全设计化工容器设计中的安全性是至关重要的考虑因素。
以下是化工容器安全设计的相关知识点：3.1 防腐蚀设计：化工介质对容器材料有可能产生腐蚀作用，因此需要进行防腐蚀设计。
防腐蚀设计包括选择适合介质的材料、使用内衬材料、涂层保护等方式，以延长容器的使用寿命和确保安全性。
《化工容器设计》课件
化工容器强度计算
总结词
强度计算是确保化工容器安全可靠的重 要手段，需根据容器的工作压力、温度 和盛放物质等因素进行计算。
VS
详细描述
化工容器强度计算的主要目的是确定容器 的壁厚和材料强度，以确保容器在使用过 程中能够承受各种压力、温度和腐蚀条件 。强度计算需依据相关标准和规范进行， 同时需要考虑容器的结构设计、材料属性 和制造工艺等因素。
详细描述
随着科技的发展，新型材料如高强度轻质材料、耐腐蚀材料、纳米材料等不断涌现，为化工容器设计提供了更多 的选择。这些新型材料具有更高的强度、耐腐蚀性和轻量化等特点，能够提高化工容器的性能和安全性，降低生 产成本，满足更严格的安全和环保要求。
智能化技术在化工容器设计中的应用
总结词
智能化技术的应用使得化工容器设计更加智能化、自动化和远程化，提高了生产效率和 安全性。
化工容器工艺控制设计
总结词
通过控制系统的设计和优化，实现对容器工 艺参数的精确控制。
详细描述
根据生产工艺的要求和容器的特性，设计和 优化控制系统，实现对容器工艺参数的精确 控制，提高生产效率和产品质量。
04
化工容器设计实例分析
某化工厂反应釜设计案例
总结词
工艺流程与操作条件
详细描述
该化工厂反应釜设计案例主要考虑了工艺流 程和操作条件，包括反应物料的性质、反应 温度和压力、搅拌器的类型和转速等因素。 在设计过程中，需要综合考虑这些因素，以 确保反应釜能够满足生产要求并保证安全。
化工容器密封设计
总结词
密封设计是化工容器设计中不可或缺的一环，直接关系到容器的安全性能和使用寿命。
详细描述
化工容器密封设计需根据容器的使用环境和盛放物质的性质选择合适的密封材料和密封 方式。常见的密封材料包括橡胶、聚四氟乙烯和金属垫片等。密封方式包括接触式密封 和非接触式密封等。密封设计需保证容器的密封性能可靠，防止介质泄漏和外部杂质进
化工容器设计知识点
化工容器设计知识点化工容器设计是一项关键的工作，它涉及到化工工艺的顺利运行、安全性和效率。
本文将介绍化工容器设计的几个重要知识点，帮助读者了解和掌握相关内容。
一、容器选择在化工容器设计中，合适的容器选择是至关重要的。
设计师需要考虑诸多因素，包括容器的材料、尺寸、形状等。
常见的材料有不锈钢、玻璃钢和碳钢等，选择时需根据介质的特性、操作条件和需求来确定。
此外，容器尺寸的选择应考虑到装载物料的数量、流量要求等因素，形状也应满足操作要求和工艺流程的需要。
二、容器强度计算容器的强度计算是确保容器稳定性和安全性的关键步骤。
设计师需要根据容器的几何形状和材料的力学性质进行计算。
常见的强度计算方法有应力分析、有限元分析等。
这些计算方法可以帮助确定容器是否能够承受内外部压力、温度变化等载荷，并预测可能的变形情况。
三、容器密封设计容器的密封设计对于化工工艺的顺利进行至关重要。
不合适的密封设计可能会导致泄漏，造成安全事故以及物料的损失。
在密封设计中，设计师需要考虑到压力变化、介质特性、温度变化等因素。
常见的密封设计包括垫片密封、螺纹连接和焊接等，选择时需要综合考虑密封可靠性、易维修性等因素。
四、容器搅拌设计在某些化工过程中，需要对容器内的物料进行搅拌。
搅拌设计必须考虑到搅拌速度、搅拌方式以及搅拌器的选择等因素。
搅拌器的设计应考虑到物料的性质和工艺要求，确保搅拌均匀、效率高。
设计师还需要考虑到搅拌器与容器壁之间的距离，以避免撞击和损坏。
五、防腐蚀涂层设计由于化工容器常接触腐蚀性介质，防腐蚀涂层是必不可少的。
设计师需要选择适合的涂层材料和涂层厚度，以保护容器免受腐蚀和氧化的侵害。
常见的防腐蚀涂层材料有橡胶、聚合物和陶瓷等，选择时应考虑介质的腐蚀性质和工艺要求。
总结：化工容器设计是一项复杂的工作，需要设计师充分考虑材料选择、强度计算、密封设计、搅拌设计和防腐蚀涂层设计等方面。
只有全面考虑和合理设计，才能确保容器的安全和高效运行。
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。
第二章 讲义化工容器
薄壁容器
厚壁容器
第二章 化工容器
第一节 概述 一 容器的组成与分类
(三)按《安全监察规程》中的规定分类
1
一类容器
2
二类容器
3
三类压力容器
4
按容器的工作壁温分类
第二章 化工容器
第一节 概述 二 化工容器的常用材料
1
碳钢
2
低合金钢
3
不锈耐酸钢
4
低温容器及高温容器用钢
第二章 化工容器
第一节 概述 三 容器部件的标准化
2.焊缝的无损检验
第二章 化工容器
第三节 容器的封头 一 概述
封头又称端盖，它是容器的重要组成部分，按其形状可分为三类:凸形封头、锥形封头 和平板形封头，如图2-6所示。
第二章 化工容器
第三节 容器的封头 二 凸形封头
内压半球形封头
凸形封头 内压椭圆形封头
内压碟形封头
第二章 化工容器
第三节 容器的封头 二 凸形封头
第二章 化工容器
第二节 内压薄壁容器 二 球形容器
球形容器的本体就是一个球壳，如图2-3所示。由于球形容器的直径一般都比较大，所 以它大多是由许多块按一定的尺寸预先压制成形的球面板组焊而成的。
第二章 化工容器
第二节 内压薄壁容器 三 容器的焊缝与无损检验
1.容器焊缝结构
第二章 化工容器
第二节 内压薄壁容器 三 容器的焊缝与无损检验
第二章 化工容器
第四节 外压薄壁容器 一 外压容器稳定性概念
第二章 化工容器
第四节 外压薄壁容器 一 外压容器稳定性概念
除了压杆以外，工程结构中的薄壁构件，也存在稳定问题。例如，受均匀外压作用的薄 壁容器，如图2-12所示。
化工容器设计课程设计
化工容器设计课程设计背景化工容器是化学工业中常用的储存、运输和生产化学品的设备。
化工容器设计对于保障化学品安全及提高化工生产效率至关重要。
本课程设计旨在通过设立化工容器设计课程，培养学生的化工容器设计能力，提升其在化学工业中的竞争力。
课程目标1.了解化工容器的基本概念、分类和特性；2.掌握化工容器的设计原则和方法；3.了解常见化工容器的结构和工艺技术；4.进行化工容器的设计、优化和模拟。
课程大纲第一章化工容器的基本概念1.化工容器的定义；2.化工容器的分类；3.化工容器的常见特性。
第二章化工容器的设计原则和方法1.化工容器的设计原则；2.化工容器设计的主要方法；3.化工容器的设计流程。
第三章常见化工容器的结构和工艺技术1.塔式容器；2.罐式容器；3.球形容器；4.风箱。
第四章化工容器的设计、优化和模拟1.化工容器的设计和优化；2.化工容器计算机模拟；3.化工容器模拟软件的应用。
课程实践本课程将与校内的化学工程实验室合作，让学生进行化工容器的设计、实际制作和测试。
实践内容包括：1.化工容器制作的基本操作；2.化工容器的物理性能测试；3.化工容器的模拟软件应用。
成果评估评估内容包括：1.课程论文；2.化工容器制作和测试报告；3.化工容器计算机模拟报告；4.答辩和口头报告。
参考资料1.沈文德等. 化工容器与设备制造工艺. 化学工业出版社，2014.2.赵磊等. 化工容器设计. 华南理工大学出版社，2017。
3.《化工容器结构设计及选型手册》李洁编著。
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2、管辖范围 除壳体本体外，还包括
与外部管道焊接连接的第一道环向接头坡口端面、 第一个螺纹接头端面、第一个法兰密封面，以及专 用连接件或管件连接的第一个密封面。
其他如接管、人孔、手孔等承压封头、平盖及其紧 固件，以及非受压元件与受压元件的焊接接头，直 接连在容器上的超压泄压装置。
法规性的规定
第2章化工容器设计的基本知识
三、我国压力容器常用法规标准简介
(一)GB150-98《钢制压力容器》 参照ASME标准，近期国际同类标准针对GB15089的修订。属于常规设计标准。 1、适用范围 设计压力： 0.1MPa ≤p≤35MPa且真空度不低于 0.02MPa 设计温度： 钢材允许的使用温度 只适用于固定的承受恒定载荷的压力容器
第2章化工容器设计的基本知识
(三)JB/T4735《钢制焊接常压容器》 常规设计标准 适用范围为： 设计压力：-0.02MPa ＜p＜0.1MPa 设计温度：大于-20℃~350℃ 不适用于盛装高度毒性或极度危害介质的容器
第2章化工容器设计的基本知识
（四）《压力容器安全技术监察规程》
《容规》对压力容器的材料、设计、制造、使用、 检验、修理、改造等七个环节中的主要问题提出 了基本规定。
压力容器标准是设计、制造压力容器产品的依据
《容规》是安全技术法规，是政府对压力容器实施 安全技术监督管理的依据。
第2章化工容器设计的基本知识
(五) ASME—— American Society of Mechanical Engineering
◇共有11卷，包括锅炉、压力容器、核动力装置、 焊接、材料、无损检测等内容。
第2章化工容器设计的基 本知识
2020/11/25
第2章化工容器设计的基本知识
第一节 容器的分类与结构 一、容器的结构
图2-1 卧式容器的结构简图
第2章化工容器设计的基本知识
压力容器主要结构包括：
筒 体
封 头
密 封 装 置
开 孔 和 接 管
支 座
附 件
第2章化工容器设计的基本知识
第2章化工容器设计的基本知识
Ι
Ⅱ
Ⅲ
对容器的设计、制造、检验、使用和管理要求愈 高。
第2章化工容器设计的基本知识
第2章化工容器设计的基本知识
4、按容器壁温
1、常温容器 壁温-20℃~ 200℃ 2、高温容器 指壁温达到材料蠕变温度下工作的容器。
碳钢>420℃;合金钢>450℃;奥氏体不锈钢 >550℃
3、中温容器 指壁温在常温和高温之间的容器； 4、低温容器 指壁温低于一20℃条件下工作的容器。
◇与我国相关的有第Ⅷ卷《压力容器》和第Ⅹ卷 《玻璃纤维增强塑料压力容器》(非金属材料篇)。
第2章化工容器设计的基本知识
第四节 容器机械设计的要求
一、安全性 1. 强度 2. 刚度 3. 密封性 4. 耐久性 二、可靠性 三、经济性
第2章化工容器设计的基本知识
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
第2章化工容器设计的基本知识
二、压力容器的分类
2.按用途分类 反应压力容器（R） 换热压力容器（E） 分离压力容器（S） 盛装压力容器（C，球罐B） 如果同时具备几项作用，按主要作用来划分。
第2章化工容器设计的基本知识
二、压力容器的分类
3.按安全综合分类 《压力容器安全技术监察规程》，综合考虑了设 计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质 危害程度等影响因素。
2020/11/25
第2章化工容器设计的基本知识
其中-20 ℃~-40 ℃(浅冷容器) 低于-40℃者为(深冷容器)
第2章化工容器设计的基本知识
5、按容器壁厚 1、薄壁容器
S/Di ≤0.1 (K=D0/Di ≤ 1.2)
2、厚壁容器
S/Di ＞ 0.1 (K=D0/Di ＞ 1.2)
第2章化工容器设计的基本知识
第二节 容器零部件的标准化 一、标准化的意义 1.组织现代化生产的重要手段之一 2.标准化为组织专业化生产提供了有利条件
第2章化工容器设计的基本知识
(二) JB4732-95《钢制压力容器—分析设计标准》 弹性失效准则、塑性失效准则、弹塑性失效准则。 根据应力对容器失效所构成的危害程度, 将应力进 行分类, 对各类应力用不同的限制值进行控制。
本标准适用于
设计压力：0.1MPa ≤p＜100 MPa且真空度不低 于0.02MPa 设计温度：低于以钢材蠕变控制其应力强度的相 应温度，不同的钢材该温度不同
二、压力容器的分类
1.按压力等级分类
内压： 低压容器（L） 0.1MPa ≤ P<1.6MPa 中压容器（M） 1.6MPa ≤ P<10.0MPa 高压容器（H） 10.0MPa ≤ P<100MPa 超高压容器（U） P≥100MPa
外压： 容器外部压力大于内部压力时 容器的内压力<一个大气压(0.1MPa)时称为真空容器
第2章化工容器设计的基本知识
二、容器零部件标准化的基本参数 1. 公称直径DN 标准化的直径
1）压力容器
2）管子 3）其它零部件 2. 公称压力PN
规定的标准压力等级
第2章化工容器设计的基本知识
第三节 压力容器的安全监察 一、安全监察的意义与监察范围 不包括核能容器、船舶上的专用容器和直接受火焰 加热的容器以及真空容器等外压容器。 二、压力容器相关的法规和标准 技术性标准