《过程设备设计基础》.doc

《过程设备设计基础》 教案 4—压力容器设计 课程名称：过程设备设计基础 专 业：过程装备与控制工程 任课教师： 第4章 压力容器-1 概述 主　要　教　学　内　容 授课方式 授课时数 1、压力容器设计的基本内容 2、压力容器设计的基本要求 3、压力容器设计条件 4、压力容器设计文件 讲授 自学 2 教学目的和要求 1、了解压力容器设计的基本内容、基本要求 2、了解压力容器设计条件、设计方法和设计文件的内容 教学重点和难点 压力容器设计的基本内容和基本要求 课外作业 思考题 4.1概述 教学重点:压力容器设计的基本概念、设计要求 教学难点：无 压力容器发展趋势越来越大型化、高参数、选用高强度材料，本章着重介绍压力容器设计思想、常规设计方法和分析设计方法。 什么是压力容器的设计？ 压力容器设计是指根据给定的工艺设计条件，遵循现行规范标准的规定，在确保安全的前提下，经济正确地选取材料，并进行结构、强（刚）度和密封设计。 结构设计--------确定合理、经济的结构形式，满足制造、检验、装配和维修等要求。 强（刚）度设计---------确定结构尺寸，满足强度、刚度和稳定性要求，以确保容器安全、可靠地运行。 密封设计--------选择合适的密封结构和材料保证密封性能良好。 4.1.1设计要求 设计的基本要求是安全性和经济性的统一，安全是前提，经济是目标，在充分保证安全的前提下尽可能做到经济，经济性包括材料的节约、经济的制造过程和经济的安装维修。 4.1.2设计文件 压力容器的设计文件包括：设计图样 技术条件 设计计算书 必要时包括设计或安装使用说明书. 分析设计还应提供应力分析报告 强度计算书包括： 设计条件、所用的规范和标准、材料、腐蚀裕量、计算厚度、名义厚度、计算应力等。 装设安全泄放装置的压力容器，还应计算压力容器安全泄放量安全阀排量和爆破片泄放面积。 当采用计算机软件进行计算时，软件必须经“压力容器标准化技术委员会”评审鉴定，并在国家质量技术监督局认证备案，打印结果中应有软件程序编号、输入数据和计算结果等内容。 设计图样包括：总图和零部件图 总图包括压力容器名称、类别、设计条件； 主要受压元件设计材料牌号及材料要求； 主要受压元件材料牌号及材料要求； 主要特性参数（如容积、换热器换热面积和程数） 制造要求；热处理要求；防腐蚀要求；无损检测要求；耐压试验和气密性试验要求；安全附件的规格；压力容器铭牌位置； 包装、运输、现场组焊和安装要求；以及其他特殊要求。 4.1.3设计条件 设计条件可用设计条件图表示(设计任务所提供的原始数据和工艺要求) 设计条件图包含设计要求、简图、接管表等 简图-------示意性的画出容器本体、主要内件部分结构尺寸、接管位置、支座形式及其他需要表达的内容。 设计要求-------工作介质、压力和温度、操作方式与要求和其他。 为便于填写，设计条件图又分为 一般设计条件图 换热器条件图：应注明换热管规格、管长及根数、排列形式、换热面积与程数等 塔器条件图：应注明塔型、塔板数量及间距、基本风压和地震设计烈度和场地土类别 搅拌容器条件图：应注明搅拌器形式及转向、轴功率等。 一、压力容器设计的基本内容 2、压力容器设计的基本步骤： 用户提出技术要求 ↓ 分析容器的工作条件，确定设计参数 ↓ 结构分析、初步选材 ↓ 选择合适的规范和标准 ↓ 应力分析和强度计算 ↓ 确定构件尺寸和材料 ↓ 绘制图纸，提供设计计算书和其它技术文件 二、压力容器设计的基本要求 基本原则： 安全是前提和核心，经济是设计的目标，在充分保证压力容器安全的前提下应尽可能做到经济。 三、压力容器设计条件 1、设计条件图 2、基本设计要求 §4-2 设计准则 主　要　教　学　内　容 授课方式 授课时数 1、压力容器的失效 2、压力容器失效设计准则 讲授 自学 2 教学目的和要求 1、了解压力容器失效的基本形式 2、了解压力容器的强度失效设计准则、刚度失效设计准则、稳定失效设计准则和泄漏失效设计准则 教学重点和难点 压力容器失效设计准则 课外作业 思考题 1、强度失效 ——由于材料屈服或断裂引起的压力容器失效。 （1）韧性断裂 ——压力容器在载荷作用下，应力达到或接近材料的强度极限而发生的断裂。 特点：①材料断裂前发生较大的塑性变形，容器发生鼓胀。 ②容器断口处厚度减薄。 ③断裂时几乎没有碎片。 失效原因： ①容器厚度不够。 ②压力过大（大于最大工作压力）。 （2）脆性断裂（低应力脆断） ——容器中