過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)

過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè)核心課程教材目錄

緒論壓力容器導(dǎo)言壓力容器應(yīng)力分析壓力容器材料及環(huán)境和時(shí)間對(duì)其性能的影響壓力容器設(shè)計(jì)儲(chǔ)存設(shè)備換熱設(shè)備塔設(shè)備緒論（1）產(chǎn)品的分類(lèi)硬件產(chǎn)品（hardware)軟件產(chǎn)品(software)流程性產(chǎn)品(processedmaterial)（2）過(guò)程工業(yè)的概念

過(guò)程工業(yè)是指包括:化工輕工煉油食品制藥冶金能源等行業(yè)在內(nèi)的工業(yè)。煉油廠設(shè)備（3）過(guò)程工業(yè)的特點(diǎn)

a.屬于生產(chǎn)流程性材料產(chǎn)品的制造業(yè)

b.生產(chǎn)過(guò)程為流程性的例：合成氨工業(yè)造氣、凈化、合成三大部分組成。

c.處理的物料以流體、粉體為主（4）過(guò)程裝備過(guò)程裝備——過(guò)程機(jī)器

——過(guò)程設(shè)備過(guò)程機(jī)器——壓縮機(jī)、泵、分離機(jī)、風(fēng)機(jī)等。

完成其功能的主要部件為轉(zhuǎn)動(dòng)或平動(dòng)！過(guò)程設(shè)備——塔器、傳熱設(shè)備、反應(yīng)器、儲(chǔ)罐等完成其功能的主要部件不運(yùn)動(dòng)?。?）工藝與裝備的關(guān)系“工藝是先導(dǎo)，裝備是保障”。啟示：只有既懂工藝，又懂裝備與控制，才可能成為合格的過(guò)程工業(yè)的工程師。

（6）過(guò)程系統(tǒng)

工藝+裝備+控制+技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)（7）過(guò)程工業(yè)的主要發(fā)展領(lǐng)域過(guò)程原理與技術(shù)的創(chuàng)新

——主要包括三傳一反原理與技術(shù)的創(chuàng)新。成套裝置技術(shù)的創(chuàng)新

——從系統(tǒng)工程的角度研究裝備技術(shù)的創(chuàng)新。過(guò)程裝備放大技術(shù)的創(chuàng)新

——規(guī)模化是過(guò)程工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。過(guò)程裝備結(jié)構(gòu)技術(shù)的創(chuàng)新

——具有優(yōu)良性能的新結(jié)構(gòu)技術(shù)。

過(guò)程裝備設(shè)計(jì)理論和手段的創(chuàng)新

——如熱經(jīng)濟(jì)學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論、強(qiáng)度理論、失效判斷理論等；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAE)軟件包（i-deas、pro-e、UG、ANSYS等）。過(guò)程裝備材料技術(shù)的創(chuàng)新

——陶瓷材料、納米材料、復(fù)合材料等的技術(shù)創(chuàng)新。過(guò)程裝備制造技術(shù)的創(chuàng)新

——計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)（CAM)。過(guò)程裝備故障診斷技術(shù)的創(chuàng)新

——再線診斷技術(shù)的創(chuàng)新。過(guò)程控制技術(shù)的創(chuàng)新

——新型傳感器技術(shù)和控制理論的創(chuàng)新。清潔生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新

——環(huán)境影響評(píng)估技術(shù)與清潔生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新。（8）過(guò)程設(shè)備與過(guò)程機(jī)器示例

過(guò)程機(jī)器和過(guò)程設(shè)備的聯(lián)系與區(qū)別：——都屬于過(guò)程裝備；——過(guò)程機(jī)器：完成其主要功能的部件是運(yùn)動(dòng)的（平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)），如壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵、分離機(jī)；物料只經(jīng)歷物理過(guò)程；——過(guò)程設(shè)備：完成其主要功能的部件是不動(dòng)的，如塔、換熱器、反應(yīng)器、儲(chǔ)罐；物料經(jīng)歷物理或化學(xué)過(guò)程；——過(guò)程機(jī)器的主要功能是把能量傳遞給物料，提高其壓力或速度；過(guò)程設(shè)備的主要功能是為物料的物理過(guò)程或化學(xué)過(guò)程提供適宜的場(chǎng)所；（9）過(guò)程設(shè)備的基本要求a.安全可靠過(guò)程設(shè)備往往都是“炸彈”，即使是常壓設(shè)備，由于過(guò)程工業(yè)所處理的物料往往具有較強(qiáng)的腐蝕性、毒性、發(fā)射性，一旦物料泄漏，將對(duì)環(huán)境和各種生物帶來(lái)毀滅性的傷害，所以，過(guò)程設(shè)備必須安全可靠。b.滿足過(guò)程的要求過(guò)程設(shè)備的主要功能是為物料的物理過(guò)程或化學(xué)過(guò)程提供適宜的場(chǎng)所，因此它必須要滿足過(guò)程的要求。如合成塔、吸收塔、換熱器都必須滿足相應(yīng)過(guò)程的要求。c.有好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)單位產(chǎn)品成本低、熱力學(xué)完善度高。d.易于操作、維護(hù)和控制操作簡(jiǎn)單、可維護(hù)性和可修理性好，有優(yōu)良的控制水平。如換熱器的清污性能好、管束替換方便、操作彈性好。e.優(yōu)良的環(huán)境性能

對(duì)環(huán)境的影響盡可能地?。òǎ何锪衔廴尽⒙曃廴?、光污染、熱污染、放射性污染等）。（10）過(guò)程設(shè)備的設(shè)計(jì)

a.設(shè)計(jì)制造使用維護(hù)與修理評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)：功能安全性經(jīng)濟(jì)性對(duì)環(huán)境的影響可制造性時(shí)間等改進(jìn)b.過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容文獻(xiàn)檢索與分析確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定材料確定設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法工藝設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定制造工藝性能評(píng)價(jià)總結(jié)：過(guò)程設(shè)備是化工、輕工、煉油、食品、制藥、冶金、能源等行業(yè)廣泛使用的一種裝備，有別于一般的裝備。過(guò)程設(shè)備的設(shè)計(jì)涉及到過(guò)程原理、固體力學(xué)、流體力學(xué)、熱力學(xué)、機(jī)械學(xué)、自動(dòng)控制原理與儀器儀表等學(xué)科。其涉及學(xué)科的范圍和問(wèn)題的復(fù)雜程度都是工程問(wèn)題中極為少見(jiàn)的。先進(jìn)的過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)方法是以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAE)為標(biāo)志的以尋求最優(yōu)化結(jié)果為目標(biāo)的設(shè)計(jì)。壓力容器導(dǎo)言1.1壓力容器總體結(jié)構(gòu)1.2壓力容器的分類(lèi)1.3壓力容器規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)封頭筒身支座接管筒節(jié)環(huán)焊縫縱焊縫補(bǔ)強(qiáng)圈盲板接管支座上封頭下封頭圖片法蘭補(bǔ)強(qiáng)圈圖片返回思考題：壓力容器主要由哪幾部分構(gòu)成？各有什么作用？a.筒身

鋼板卷制而成制造容易、成本低筒身整體鍛造而成制造困難、成本高、性能好單層多用于中低壓容器筒身多層多用于高壓容器b.封頭

按形狀可分為：球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭、錐形封頭、平板封頭等。圖片c.

法蘭

容器法蘭：用于容器間或容器與封頭的連接；

管道法蘭：用于管道間的連接；圖片d.密封裝置

用于連接件之間的密封，防止物料泄漏。e.開(kāi)孔與接管

在容器上開(kāi)孔的目的是為了便于檢修（人孔和手孔），或是為了安裝各種安全附件、或是為了滿足工藝的要求。f.支座把壓力容器支承并固定在基礎(chǔ)上。g.補(bǔ)強(qiáng)圈開(kāi)孔會(huì)引發(fā)開(kāi)孔區(qū)域產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力，為安全計(jì)，需要補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。h.安全附件安裝各種安全泄放裝置和各種壓力表、測(cè)溫儀表、液位計(jì)等。1.2壓力容器的分類(lèi)a.壓力容器分類(lèi)的理由壓力容器潛在的危害程度不同！

壓力容器發(fā)生事故所造成的危害程度差別很大，而決定危害程度的因素又很多，有壓力、溫度、物料的相態(tài)、物料的毒性、易燃易爆性、規(guī)模、使用場(chǎng)所等。b.壓力容器分類(lèi)的依據(jù)主要根據(jù)壓力、溫度、物料的相態(tài)、物料的毒性、易燃易爆性、規(guī)模、使用場(chǎng)所等。c.壓力容器的分類(lèi)按設(shè)計(jì)壓力大小分低壓容器（L）0.1MPa≤p<1.6MPa

中壓容器（M）1.6MPa≤p<10MPa

高壓容器（H）10MPa≤p<100MPa

超高壓容器（U）p>100MPa按用途分反應(yīng)器換熱器分離器儲(chǔ)罐按安裝方式分固定式和移動(dòng)式。按安全管理分（按容規(guī)分類(lèi)）分為三類(lèi)：具有下列情況之一的，為第三類(lèi)壓力容器：高壓容器中壓容器且介質(zhì)為極度毒性和高度危害中壓貯存容器且介質(zhì)為易燃或中等毒性、pv≥10MPa.m3中壓反應(yīng)容器且介質(zhì)為易燃或中等毒性、pv≥0.5MPa.m3低壓容器且介質(zhì)為極度毒性和高度危害、pv≥0.2MPa.m3高壓、中壓管殼式余熱鍋爐中壓搪玻璃壓力容器使用強(qiáng)度級(jí)別較高的材料制造的壓力容器(抗拉強(qiáng)度≥540MPa)移動(dòng)式壓力容器容積大于50m3的球形容器容積大于5m3的低溫貯存容器具有下列情況之一的，為第二類(lèi)壓力容器：中壓容器低壓容器且介質(zhì)為極度毒性和高度危害低壓反應(yīng)器和低壓貯存容器，介質(zhì)易燃或毒性中等低壓管殼式余熱鍋爐低壓搪玻璃壓力容器除上述規(guī)定以外的低壓容器為第一類(lèi)壓力容器。注意：各國(guó)對(duì)壓力容器的分類(lèi)方法不相同，各有特點(diǎn)。1.3壓力容器規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)1.3.1國(guó)外壓力容器標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介ASME規(guī)范美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（AmericansocietyofMachineryengineering)

為世界上第一部壓力容器設(shè)計(jì)和制造方面的規(guī)范，歷史悠久，更新速度快，涵蓋范圍寬，同時(shí)也是許多國(guó)家制定相關(guān)規(guī)范的藍(lán)本（如日本、中國(guó)等國(guó)家）。

1965年推出ASME規(guī)范；1968年推出ASME規(guī)范的兩個(gè)分冊(cè)：第一冊(cè)為傳統(tǒng)的規(guī)則設(shè)計(jì)（DesignbyRules),第二冊(cè)為分析設(shè)計(jì)規(guī)范（DesignbyAnalysis）。歐盟壓力容器標(biāo)準(zhǔn)為適應(yīng)歐洲一體化而建立的標(biāo)準(zhǔn)，正在逐步完善。該規(guī)范對(duì)中國(guó)的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)也有一定的影響。如英國(guó)1976年制定的BS5500標(biāo)準(zhǔn)，為分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。日本標(biāo)準(zhǔn)日本于1993年推出分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)JIS8250。1.3.2國(guó)內(nèi)主要壓力容器標(biāo)準(zhǔn)較為成熟的標(biāo)準(zhǔn)是：2011年制定的GB150-2011《壓力容器》和

GB151-1999《管殼式換熱器》等。1998年又重新修訂了這兩部標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)都是以ASME規(guī)范為藍(lán)本，同時(shí)也吸取了歐洲標(biāo)準(zhǔn)的一些思想，同時(shí)也加入了一些自己的思想和方法（如管板強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法）。

1995年推出分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)JB4732。注意：由于部門(mén)分割、標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)和所采用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則不同，造成了我國(guó)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，甚至還有地方標(biāo)準(zhǔn)的狀況，但這些標(biāo)準(zhǔn)的差別并不是很大，今后，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)會(huì)逐步淡出，壓力容器的規(guī)范還是以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為主，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)因?yàn)榻?jīng)濟(jì)全球化而逐步向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靠攏。1.3.3國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的比較

GB150與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容基本相同，制定標(biāo)準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)也相差不多。差別主要在標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍、材料的許用應(yīng)力、材料的品牌性能、某些技術(shù)指標(biāo)有所不同。1.3.4制定標(biāo)準(zhǔn)的目的標(biāo)準(zhǔn)化的目的是為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化、通用化、降低產(chǎn)品成本、且提供了法律依據(jù)。壓力容器是一種潛在危害很大的裝備，因此，對(duì)設(shè)計(jì)、制造、使用、維修等方面的工作和從事這些工作的資質(zhì)都必須有章可循。思考題：如何看待壓力容器的規(guī)范？在容器分類(lèi)中，為什么不僅要考慮壓力的高低，還要考慮pv的大小？壓力容器應(yīng)力分析2.1回轉(zhuǎn)薄殼的應(yīng)力分析2.2厚壁容器的應(yīng)力分析2.3結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系2.4殼體的穩(wěn)定性分析2.5典型局部應(yīng)力2壓力容器應(yīng)力分析問(wèn)題：你覺(jué)得壓力容器失效的后果會(huì)是怎樣的？導(dǎo)致壓力容器失效的最根本原因又是什么呢？2.1回轉(zhuǎn)薄殼的應(yīng)力分析2.1.1回轉(zhuǎn)薄殼的概念回轉(zhuǎn)殼的特點(diǎn)：母線以回轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)而得，故為對(duì)稱殼體。若：

壁厚/中面曲率半徑≤0.1，稱該殼體為薄殼，反之為厚殼。

在應(yīng)力分析中，假定：材料是連續(xù)、各向同性、變形為彈性小變形、殼壁各層纖維在變形過(guò)程及變形后互相不擠壓（？）。2.1.2薄壁圓筒的應(yīng)力分析分析方法：?jiǎn)卧w平衡法環(huán)向應(yīng)力和經(jīng)向應(yīng)力2.1.3回轉(zhuǎn)薄殼的幾何要素

第一曲率半徑R1、第二曲率半徑R22.1.4無(wú)力矩理論和有力矩理論

2.1.5無(wú)力矩理論的基本方程

采用微元體平衡法導(dǎo)出區(qū)域平衡方程——應(yīng)力求解的重要途徑！2.1.6無(wú)力矩理論的應(yīng)用

承受氣體內(nèi)壓的回轉(zhuǎn)薄殼C、錐形殼體D、橢球形殼體儲(chǔ)存液體的回轉(zhuǎn)薄殼E.球形殼體

應(yīng)力在支座支承處有突變，說(shuō)明什么？圖片無(wú)力矩理論的應(yīng)用條件殼體的厚度、中面曲率和載荷連續(xù)，沒(méi)有突變，且構(gòu)成殼體的材料的物理性能相同。殼體的邊界處不受集中力、且不受變形限制。客觀地說(shuō)，實(shí)際的壓力容器都不能使用無(wú)力矩理論，但對(duì)于大部分的薄壁容器，由無(wú)力矩理論得到的結(jié)果與真實(shí)情況之間的偏差并不大，完全可以滿足工程界的要求。如果上述條件得不到滿足，則無(wú)力矩理論不適用。2.1.7回轉(zhuǎn)薄殼的不連續(xù)分析

a.不連續(xù)和不連續(xù)分析幾何形態(tài)不連續(xù)、或數(shù)學(xué)不連續(xù)、或載荷突變，由此造成應(yīng)力突變或出現(xiàn)大應(yīng)力狀況。由于不連續(xù)情況的存在，在此區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了各部分變形不協(xié)調(diào)的情況，造成過(guò)大的應(yīng)力，導(dǎo)致設(shè)備在局部破壞，最終造成設(shè)備失效。分析不連續(xù)應(yīng)力的方法稱為不連續(xù)分析。b.不連續(xù)分析方法

力的連續(xù)（各種內(nèi)力、應(yīng)力）分析方法的核心是：變形的連續(xù)（線位移、角位移）注意：內(nèi)力包括軸力、剪力、彎距；應(yīng)力包括正應(yīng)力和剪應(yīng)力。通過(guò)有力矩理論建立協(xié)調(diào)方程后即可求解出不連續(xù)區(qū)域的各種力和變形。c.不連續(xù)應(yīng)力的特性局限性自限性（限于塑性材料）d.對(duì)不連續(xù)應(yīng)力的處理盡量消除或降低不連續(xù)應(yīng)力產(chǎn)生的條件；對(duì)一般的由塑性材料制成的壓力容器不進(jìn)行不連續(xù)應(yīng)力的計(jì)算（計(jì)算難度大且工作量大、局限性和自限性也降低了不連續(xù)應(yīng)力的危害），僅根據(jù)不連續(xù)應(yīng)力的特點(diǎn)進(jìn)行局部處理；對(duì)由脆性材料制成的壓力容器或重要的設(shè)備（如三類(lèi)容器），必須用有限元程序計(jì)算不連續(xù)應(yīng)力。2.2厚壁容器的應(yīng)力分析方法：在彈性力學(xué)和板殼理論的基礎(chǔ)上，按有力矩理論的方法處理。但只有一部分相對(duì)簡(jiǎn)單的問(wèn)題可以得到理論解，而大部分的問(wèn)題無(wú)法得到理論解，此時(shí)，只能利用有限元程序包（i-deas、pro-e、UG、ANSYS等）來(lái)對(duì)厚壁容器的應(yīng)力和變形進(jìn)行分析。2.2.1壓力載荷引起的彈性應(yīng)力采用微元體平衡分析方法。物理方程：即廣義虎克定律綜合平衡方程、幾何方程和物理方程得：2.2.2溫差引起的熱應(yīng)力

容器內(nèi)外表面溫度不一樣時(shí)，會(huì)在材料內(nèi)產(chǎn)生溫差應(yīng)力，對(duì)厚壁容器來(lái)說(shuō)，該應(yīng)力有時(shí)會(huì)很大。作業(yè)：定量比較K和Kr對(duì)厚壁容器三向應(yīng)力的影響;第87頁(yè)第3、4、5題。2.2.3厚壁容器材料的有效利用

厚壁內(nèi)壓容器在承受壓力時(shí)，內(nèi)部材料先于外部材料進(jìn)入塑性狀態(tài)，由此提出兩個(gè)問(wèn)題：一是容器的失效判定，二是材料的有效利用問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題涉及容器設(shè)計(jì)的強(qiáng)度理論，第二個(gè)問(wèn)題涉及容器的合理結(jié)構(gòu)和材料的配置使用問(wèn)題。2.2.4圓平板的應(yīng)力分析周邊固支圓平板的應(yīng)力分布：周邊簡(jiǎn)支圓平板的應(yīng)力分布：支承方式對(duì)變形和應(yīng)力的影響：在其它條件相同的情況下，周邊固定圓平板的最大應(yīng)力小于周邊簡(jiǎn)定圓平板的最大應(yīng)力，只約為后者的2/3；前者的最大變形也僅為后者的1/4。2.2.5有限元方法有限單元法：把連續(xù)的實(shí)體（無(wú)限多自由度）離散為有限多個(gè)單元實(shí)體的集合（有限多自由度），即把一個(gè)連續(xù)的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為不連續(xù)的問(wèn)題，最終得到問(wèn)題的數(shù)值解。啟示：布料的結(jié)構(gòu)pp

總的質(zhì)量不變，梁的剛度不變，把連續(xù)分布的質(zhì)量離散為4個(gè)集中質(zhì)量，梁本身無(wú)質(zhì)量。引擎連桿的(CAE)分析（實(shí)體分為2978個(gè)元素）

作為一種數(shù)學(xué)方法，有限元法的思想在很早以前就提出來(lái)了，但由于計(jì)算量太大，限制了該方法的應(yīng)用。80年代以后，由于計(jì)算機(jī)的普及尤其是PC機(jī)性能的提高，有限元法得到了飛速發(fā)展，出現(xiàn)了集CAD、CAE、CAM為一體的各種有限元軟件包，如i-deas、pro-e、UG、ANSYS、SAP等。目前，有限元方法的軟件包越來(lái)越多，功能也越來(lái)越強(qiáng)大，大量地應(yīng)用于航天、機(jī)械、水利、能源等等領(lǐng)域，不僅用于力學(xué)方面，也用于溫度場(chǎng)的確定。

2.3結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系決定設(shè)備應(yīng)力分布的因素很多，其中，設(shè)備的結(jié)構(gòu)是重要的一個(gè)因素。通過(guò)比較各種結(jié)構(gòu)薄壁容器的應(yīng)力大小，我們可以得到如下的一些結(jié)論：對(duì)筒身來(lái)說(shuō)，力學(xué)性能由好到差的順序是按球體、橢球體、圓筒、錐筒、平壁容器排列的；對(duì)封頭來(lái)說(shuō)，力學(xué)性能由好到差的順序是按半球形、半橢球形、碟形、錐形、平板形。2.4殼體的穩(wěn)定性分析對(duì)外壓容器，存在失穩(wěn)的破壞形式。2.4.1圓柱殼體的三種類(lèi)型：長(zhǎng)圓筒失穩(wěn)呈兩個(gè)波形短圓筒失穩(wěn)呈兩個(gè)以上波形剛性圓筒不失穩(wěn)問(wèn)題：什么樣的圓筒易失穩(wěn)？2.4.2臨界壓力和臨界長(zhǎng)度臨界長(zhǎng)度

Lcr

式中：D0——圓筒外徑

t——厚度當(dāng)Lcr<L時(shí)，為長(zhǎng)圓筒（L為計(jì)算長(zhǎng)度）當(dāng)Lcr>L時(shí)，為短圓筒計(jì)算長(zhǎng)度L為剛性構(gòu)件（如封頭、法蘭、加強(qiáng)圈等）之間的距離，取法見(jiàn)下圖：臨界壓力對(duì)長(zhǎng)圓筒：對(duì)短圓筒：外壓容器的失效形式步驟：判斷圓筒類(lèi)型計(jì)算臨界壓力判斷圓筒是否安定p<pcr2.4.3理論計(jì)算和工程實(shí)踐的關(guān)系現(xiàn)象：外壓力<臨界壓力,有時(shí)也會(huì)發(fā)生容器的失穩(wěn)！？結(jié)論：理論計(jì)算的預(yù)測(cè)不夠準(zhǔn)確原因：理論計(jì)算的模型和真實(shí)容器存在較大的出入。

理論模型的假定條件？材料是各向同性的；材料無(wú)缺陷；圓筒的不直度和不圓度為0；各處壁厚完全一樣。

理論的功能：解釋現(xiàn)象預(yù)測(cè)現(xiàn)象問(wèn)題：什么樣的理論是正確的？表象上可能有偏差，但必須揭示現(xiàn)象的本質(zhì)規(guī)律！大衛(wèi)·思各特的實(shí)驗(yàn)2.5典型局部應(yīng)力不連續(xù)問(wèn)題!解決不連續(xù)問(wèn)題的方法?有力矩理論采用塑性好的材料如銅、鋁、鈦的合金，或低碳鋼合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還有其它計(jì)算方法嗎？不開(kāi)孔時(shí)殼體上的環(huán)向薄膜應(yīng)力最大應(yīng)力如何降低局部應(yīng)力?合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少兩連接部件的剛度差別；盡量采用圓弧過(guò)渡；減少附件傳遞的局部載荷盡量減少結(jié)構(gòu)中的缺陷局部補(bǔ)強(qiáng)選擇合理的開(kāi)孔位置圖片總結(jié)：回轉(zhuǎn)薄殼薄壁圓筒的應(yīng)力分析單元體平衡法：拉普拉斯公式區(qū)域平衡方程無(wú)力矩理論及其使用條件有力矩理論不連續(xù)問(wèn)題及其解決方法厚壁容器的應(yīng)力分析方法：有力矩理論、有限元法壓力容器材料及環(huán)境和時(shí)間對(duì)其性能的影響3.1壓力容器常用鋼材3.2非金屬材料3.3環(huán)境對(duì)壓力容器用鋼性能的影響3.4壓力容器材料的選擇3.1壓力容器常用鋼材鋼材形狀：鋼板如筒身鋼管如接管鍛造件如法蘭鋼材類(lèi)型

碳素鋼含碳量〈2.06%

如Q235系列、10、20、20R鋼低合金鋼低碳低合金，合金元素總量〈3%

如16MnR、16MnDR等高合金鋼低碳高合金如0Cr18Ni9、40Cr、1Cr18Ni9Ti等鐵-碳合金相圖：

α—α鐵素體

γ—奧氏體

δ—δ鐵素體3.1.1晶粒尺寸和合金元素提示：晶體：原子或分子在空間規(guī)則排列的物質(zhì)。材料分為晶體和非晶體，金屬材料是晶體。晶粒尺寸與材料性能的關(guān)系結(jié)論：晶粒尺寸越小，材料的整體性能越好。措施？塑性變形鐵匠反復(fù)鍛打鐵塊的目的？加工拉面或千層餅的面團(tuán)如何處理？淬火處理可以細(xì)化晶粒。回火、焊接操作對(duì)晶粒尺寸的影響？合金元素的作用純金屬的特點(diǎn)以純鐵為例合金的特點(diǎn)合金元素在基體材料中加入的某些金屬或非金屬元素。合金化合金化的目的提高材料的綜合性能。如力學(xué)性能、加工性能、防止腐蝕的性能等。3.1.2塑性變形塑性變形的優(yōu)點(diǎn)？細(xì)化晶粒尺寸使晶格扭曲提高材料的強(qiáng)度！塑性變形的缺點(diǎn)？造成加工硬化降低材料的抗腐蝕性能。3.1.3焊接焊接的優(yōu)點(diǎn)加工方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)。焊接的缺點(diǎn)造成晶粒粗大、有殘余應(yīng)力、局部變形、焊接缺陷等現(xiàn)象。圖片圖片焊接缺陷焊接質(zhì)量檢驗(yàn)一般采用無(wú)損探傷方法，如射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷等方法。3.2非金屬材料主要有工程塑料、石墨、陶瓷等。共同特點(diǎn)為耐蝕性好、強(qiáng)度低。用途逐漸增多，如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、石墨換熱器、陶瓷換熱器等。3.3環(huán)境對(duì)壓力容器用鋼性能的影響溫度性能變化高溫蠕變介質(zhì)腐蝕3.3.1溫度短期、靜載條件下溫度對(duì)鋼材力學(xué)性能的影響E—彈性模量σs—屈服強(qiáng)度σb—抗拉強(qiáng)度δ—延長(zhǎng)率Ψ—斷面收縮率高溫、長(zhǎng)期靜載條件下鋼材的力學(xué)性能3.3.2介質(zhì)化學(xué)腐蝕腐蝕電化學(xué)腐蝕局部腐蝕腐蝕全面腐蝕圖片金屬腐蝕的危害？金屬材料的浪費(fèi)、突發(fā)安全事故、污染產(chǎn)品等。絕大部分金屬材料的腐蝕都是能夠自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程提示：不要想從根本上消除腐蝕！影響金屬材料腐蝕的因素？四個(gè)：材料、介質(zhì)、力學(xué)因素和結(jié)構(gòu)因素。提示：防止或減小腐蝕的措施也要從這幾方面著手！腐蝕分類(lèi)局部腐蝕全面腐蝕局部腐蝕分類(lèi)應(yīng)力腐蝕孔蝕間隙腐蝕晶間腐蝕腐蝕疲勞磨損腐蝕3.4壓力容器材料的選擇3.4.1壓力容器用鋼的基本要求較高的強(qiáng)度良好的塑性韌性制造性與介質(zhì)的相容性介質(zhì)使材料脆化、腐蝕經(jīng)濟(jì)性3.4.2壓力容器鋼材的選擇

需考慮以下因素：壓力容器的使用條件制造工藝的特點(diǎn)材料的使用經(jīng)驗(yàn)（尤其是工業(yè)經(jīng)驗(yàn)）經(jīng)濟(jì)性能相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)壓力容器設(shè)計(jì)4.1概述4.2設(shè)計(jì)準(zhǔn)則4.3工程設(shè)計(jì)的過(guò)去、現(xiàn)在、將來(lái)4.4常規(guī)設(shè)計(jì)4.5分析設(shè)計(jì)4.6疲勞分析4.7壓力容器設(shè)計(jì)進(jìn)展4.1概述4.1.1設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求：功能、安全性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一滿足設(shè)備的功能是最基本的要求；安全是核心，是前提；經(jīng)濟(jì)是目標(biāo)；先進(jìn)性必須以設(shè)備的功能、安全、經(jīng)濟(jì)性為前提，并在這三個(gè)方面得到體現(xiàn)。

注意事項(xiàng)：對(duì)待工程設(shè)計(jì)的態(tài)度決定了設(shè)計(jì)的成??；設(shè)備設(shè)計(jì)必須有系統(tǒng)思想；設(shè)計(jì)依據(jù)必須充分；設(shè)計(jì)方案的論證是關(guān)鍵；必須遵循設(shè)計(jì)規(guī)范；工程設(shè)計(jì)可以不完美，但絕不能有錯(cuò)誤；沒(méi)有哪個(gè)設(shè)計(jì)是十全十美的；相關(guān)技術(shù)問(wèn)題的有效解決是達(dá)成合格設(shè)計(jì)的前提；先進(jìn)、高效的設(shè)計(jì)手段是達(dá)成優(yōu)秀設(shè)計(jì)作品的有力保證。4.1.2設(shè)計(jì)文件包括：設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)；設(shè)計(jì)參數(shù)；設(shè)計(jì)方案論證；設(shè)計(jì)圖紙，包括裝配圖和零部件圖；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，包括工藝設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。4.2設(shè)計(jì)準(zhǔn)則4.2.1壓力容器失效壓力容器在使用條件和使用時(shí)間內(nèi)，因尺寸、形狀或材料的性能發(fā)生改變而不能繼續(xù)使用的現(xiàn)象稱為失效。失效形式：強(qiáng)度失效剛度失效失穩(wěn)失效泄漏失效a.強(qiáng)度失效韌性失效——斷裂前有明顯的塑性變形。厚度過(guò)薄或壓力過(guò)高是主要原因。脆性失效——斷裂前無(wú)明顯的塑性變形。脆性材料或材料存在嚴(yán)重缺陷是主要原因。疲勞斷裂失效——在交變載荷作用下，經(jīng)歷一段時(shí)間后，突然斷裂。材料脆性或有裂紋或腐蝕疲勞等是主要因素。蠕變斷裂失效——容器在高溫下長(zhǎng)期承載，逐步發(fā)生蠕變變形，最終斷裂。腐蝕斷裂失效——腐蝕導(dǎo)致壁厚減薄，或局部腐蝕導(dǎo)致斷裂。b.剛度失效——過(guò)度的彈性變形使設(shè)備無(wú)法使用。c.失穩(wěn)失效——外壓容器或受壓桿件的失效。泄漏失效——物料泄漏量超過(guò)規(guī)定的設(shè)備。4.2.2失效判據(jù)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則問(wèn)題：如何判定設(shè)備是否會(huì)失效？失效判據(jù)對(duì)各種失效形式，以相應(yīng)物理量是否超過(guò)某個(gè)值作為失效與否的判據(jù)。使用失效判據(jù)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：直觀且物理意義明確；缺點(diǎn)：使用的可靠性低；例如：?不同企業(yè)制造的Q235鋼，力學(xué)和化學(xué)指標(biāo)是有差別的；?不同企業(yè)加工的產(chǎn)品；?各種判據(jù)的定量指標(biāo)的獲取是有誤差的或是其使用場(chǎng)合有限制的話。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則理想氣體真實(shí)氣體；理想葉輪真實(shí)葉輪失效判據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

強(qiáng)度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則剛度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則穩(wěn)定失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

泄漏失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則修正修正修正安全系數(shù)

4.2.3強(qiáng)度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一

為最大拉應(yīng)力，為設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力。稱為最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則。彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則二（最大剪應(yīng)力理論）彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則三（形狀改變能理論）外力變形能量變形能當(dāng)比變形能≥臨界比變形能失效！塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則判據(jù)：材料整體屈服為失效

－整體失效載荷；－安全系數(shù)爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(爆破為失效)

－爆破壓力－安全系數(shù)安定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則局部材料屈服但塑性變形不會(huì)持續(xù)增加，周?chē)牧先蕴幱趶椥誀顟B(tài)時(shí)，設(shè)備處于安定狀態(tài)，不會(huì)失效！疲勞失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則注意：腐蝕疲勞的特點(diǎn)蠕變失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則脆性斷裂設(shè)計(jì)準(zhǔn)則4.2.4剛度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則剛度的物理意義？位移<=許可位移不失效！例如：傳動(dòng)軸的許可位移為0.5～1.0度/米注意：位移為廣義位移4.2.5穩(wěn)定失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則即：承載壓力<臨界壓力

p<pcr4.2.6泄漏失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則4.3工程設(shè)計(jì)的過(guò)去、現(xiàn)在、將來(lái)工程設(shè)計(jì)？有目標(biāo)有手段非實(shí)體作品

運(yùn)用科技方法和知識(shí)，有目標(biāo)地創(chuàng)造工程產(chǎn)品的構(gòu)思過(guò)程和計(jì)劃過(guò)程。例如：？工具生活資料公共工程家庭用品儀器運(yùn)載工具武器服裝設(shè)備計(jì)算機(jī)軟件電子產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)涉及人類(lèi)生活的各個(gè)方面！工程設(shè)計(jì)的費(fèi)用1977年河南出土的距今7000年的用于價(jià)格谷物的石磨盤(pán)和磨棒

功能！

合理性！設(shè)計(jì)特點(diǎn)：經(jīng)驗(yàn)、靈感1973山東出土的距今4000多年的黑陶高柄杯高265mm厚、0.2～0.3mm功能！結(jié)構(gòu)！制造工藝！132年張衡候風(fēng)地動(dòng)儀數(shù)學(xué)、自然科學(xué)知識(shí)和原理的應(yīng)用1852年德國(guó)學(xué)者Redtenbacher：機(jī)械設(shè)計(jì)的力學(xué)和方法學(xué)40年代Kesslring提出工程設(shè)計(jì)的5項(xiàng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：最低成本原理最小尺寸原理最小質(zhì)量原理最低損耗原理最方便操作原理60年代以后：工程設(shè)計(jì)：——方案設(shè)計(jì)

——技術(shù)設(shè)計(jì)

——工藝設(shè)計(jì)60年代以后項(xiàng)目研究系統(tǒng)預(yù)研系統(tǒng)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)制度系統(tǒng)運(yùn)行分析綜合分析評(píng)價(jià)決策目標(biāo)社會(huì)經(jīng)濟(jì)政治人文法律環(huán)境工程設(shè)計(jì)造型藝術(shù)自然科學(xué)工程科學(xué)管理科學(xué)工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)與環(huán)境現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的核心因素生態(tài)環(huán)境法律環(huán)境技術(shù)環(huán)境質(zhì)量時(shí)間成本用戶需求市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)：a.設(shè)計(jì)過(guò)程的數(shù)字化設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程生產(chǎn)與營(yíng)銷(xiāo)過(guò)程現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)營(yíng)銷(xiāo)過(guò)程b.平行設(shè)計(jì)

平行設(shè)計(jì)工程工作模式c.協(xié)同設(shè)計(jì)d.綠色設(shè)計(jì)物質(zhì)集成與優(yōu)化能量集成與優(yōu)化清潔生產(chǎn)物質(zhì)循環(huán)利用資源最有效利用生命周期分析可回收性對(duì)環(huán)境的排放最??！e.面向制造、環(huán)境、經(jīng)營(yíng)的集成設(shè)計(jì)RPM——快速原型制造技術(shù)DFMA——面向制造和裝配的設(shè)計(jì)f.綜合智能優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)綜合智能理論和方法結(jié)論工程設(shè)計(jì)是藝術(shù)和科學(xué)的結(jié)合；工程設(shè)計(jì)是所有科學(xué)結(jié)晶的綜合；工程設(shè)計(jì)的發(fā)展歷史同時(shí)也是人類(lèi)文明的發(fā)展歷史。4.4常規(guī)設(shè)計(jì)4.4.1概述設(shè)計(jì)思想——按規(guī)則設(shè)計(jì)（DesignbyRules)；規(guī)則——GB150-1998及相關(guān)規(guī)定；載荷——最大靜載荷（尋找最危險(xiǎn)截面）；設(shè)計(jì)準(zhǔn)則——最大拉應(yīng)力理論；為什么不用最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則、比能設(shè)計(jì)準(zhǔn)則？不連續(xù)問(wèn)題的處理——通過(guò)局部結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)來(lái)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，不教學(xué)具體計(jì)算；前言范圍引用標(biāo)準(zhǔn)總論材料內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球殼外壓圓筒和外壓球殼封頭開(kāi)孔和開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)法蘭制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收附錄

范圍——本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋼制壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收的要求。規(guī)定了適用的容器類(lèi)型。引用標(biāo)準(zhǔn)——45個(gè)，涉及材料、加工、公差與配合、運(yùn)輸、探傷、結(jié)構(gòu)、檢驗(yàn)澄方面?？傉摗O(shè)計(jì)單位、制造單位的資格和職責(zé)；基本概念、基本公式、基本規(guī)定等。材料——壓力容器用材料的使用規(guī)定和力學(xué)性能。內(nèi)壓圓筒和內(nèi)壓球殼——設(shè)計(jì)計(jì)算方法與公式。外壓圓筒和外壓球殼——設(shè)計(jì)計(jì)算方法與公式。封頭——類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、應(yīng)力計(jì)算公式與圖表。開(kāi)孔和開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)——結(jié)構(gòu)、應(yīng)力計(jì)算公式與圖表、補(bǔ)強(qiáng)方法和計(jì)算公式等。法蘭——類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、應(yīng)力計(jì)算公式與圖表、焊接坡口制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收——標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定、方法等計(jì)算公式薄壁容器：最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則中徑公式說(shuō)明：a.中徑公式只能用于薄壁容器，此處未考慮此限制。b.縱坐標(biāo)為表4－1中應(yīng)力強(qiáng)度項(xiàng)系數(shù)的倒數(shù)。結(jié)論：a.比能理論最合理；b.對(duì)于薄壁容器，各種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的差別很?。籧.最大拉應(yīng)力理論最激進(jìn)，而最大剪應(yīng)力理論最保守。4.4.2圓筒設(shè)計(jì)4.4.2.1結(jié)構(gòu)圓筒：?jiǎn)螌佣鄬樱憾鄬影綗崽资嚼@板式整體多層包扎式繞帶式多層包扎圓筒（捆綁后焊接、通氣小孔）熱套式圓筒（預(yù)熱外筒熱套）繞板式圓筒（繞多層后焊接、楔形）扁平鋼帶傾角（15～30°）錯(cuò)繞式筒體4.4.2.2內(nèi)壓圓筒的設(shè)計(jì)中徑公式：設(shè)計(jì)計(jì)算公式：式中：為計(jì)算壓力，φ為焊縫系數(shù)。校核計(jì)算：若已知、（名義厚度）或強(qiáng)度校核：確定最大允許工作壓力：（真實(shí)厚度）習(xí)題：

1、如果采用比能設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，薄壁容器的壁厚計(jì)算公式、強(qiáng)度校核公式、最大允許工作壓力計(jì)算公式分別是怎樣的？

2、P.230第2題4.4.2.3安全泄放裝置4.4.2.4設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)壓力容器的依據(jù)，由設(shè)備運(yùn)行中的參數(shù)得出。有：設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)溫度厚度及厚度附加量焊接系數(shù)許用應(yīng)力

設(shè)計(jì)壓力用于容器設(shè)計(jì)的壓力，其值往往為設(shè)備工作過(guò)程中可能出現(xiàn)的最大壓力。容器是有超壓泄放裝置時(shí)，執(zhí)行GB150附錄B的規(guī)定：設(shè)計(jì)壓力不小于安全閥的開(kāi)啟壓力，通常為最高工作壓力的1.05～1.1倍；b.安裝了爆破片的裝置，取爆破片標(biāo)定壓力的上限；c.對(duì)于承裝液化氣體的容器，按工作過(guò)程中可能出現(xiàn)的最高金屬溫度來(lái)確定設(shè)計(jì)壓力；

注意：壓力：一般指表壓，MPa；工作壓力：在正常工作情況下，容器中可能出現(xiàn)的最高壓力。計(jì)算壓力：用來(lái)確定元件最危險(xiǎn)截面厚度的壓力，一般為設(shè)計(jì)壓力加液柱靜壓力。設(shè)計(jì)溫度一般為工作過(guò)程中金屬可能達(dá)到的最高溫度或最低溫度（對(duì)低溫設(shè)備）。厚度及厚度附加量a.計(jì)算厚度：設(shè)計(jì)公式計(jì)算值；b.設(shè)計(jì)厚度：計(jì)算厚度＋腐蝕裕量c.名義厚度：設(shè)計(jì)厚度＋鋼板負(fù)偏差，圓整得到的鋼板標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格厚度。d.有效厚度：名義厚度－腐蝕裕量－鋼板負(fù)偏差鋼板負(fù)偏差

例：GB/T3274中5.5～7.5規(guī)格鋼板的負(fù)偏差為0.6mm腐蝕裕量

腐蝕速度*使用年限焊接系數(shù)焊接區(qū)域比其它區(qū)域更薄弱：各種缺陷、晶粒粗大。焊接接頭焊接系數(shù)焊接接頭形式無(wú)損檢測(cè)比例Φ值焊接接頭形式無(wú)損檢測(cè)比例Φ值雙面焊對(duì)接接頭100％局部1.000.85單面焊對(duì)接接頭100％局部0.900.80焊接系數(shù)與哪些因素有關(guān)？許用應(yīng)力由GB150中可以查到。例4－1（P.135）：計(jì)算厚度1.49mm，加腐蝕裕量后為3.49mm，鋼板厚度負(fù)偏差為0，但GB150規(guī)定最小真實(shí)厚度不小于3mm，故名義厚度為5mm,考慮鋼板厚度規(guī)格，取6mm。4.4.2.5外壓圓筒設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)：外壓圓筒的失效形式？如何判斷外壓圓筒是否會(huì)失穩(wěn)？步驟：判斷圓筒的類(lèi)型當(dāng)Lcr<L時(shí)，為長(zhǎng)圓筒（L為計(jì)算長(zhǎng)度）當(dāng)Lcr>L時(shí)，為短圓筒計(jì)算臨界壓力對(duì)長(zhǎng)圓筒：對(duì)短圓筒：判定圓筒是否穩(wěn)定若P<Pcr,容器穩(wěn)定！一般按P≤Pcr/m=[P]作為容器穩(wěn)定的條件,對(duì)于圓筒容器m=3。問(wèn)題：設(shè)計(jì)容器之前，壁厚未知，如何判斷容器是否穩(wěn)定？方法：假設(shè)名義壁厚δn，計(jì)算有效厚度δ；計(jì)算臨界長(zhǎng)度Lcr，確定圓筒的類(lèi)型；計(jì)算臨界壓力Pcr及[P],若P≤[P]且二者接近，設(shè)計(jì)結(jié)束！否則重新假設(shè)壁厚，重復(fù)以上步驟直至滿意為止。太麻煩了！圖算法：

長(zhǎng)圓筒：短圓筒：

繪圖！圖形的使用：假設(shè)，計(jì)算出，由圖4－6求得A；在圖4－7、4－8或4－9中求得B；按計(jì)算[P]，然后與p值比較，若p值大于[P]，重新假設(shè)厚度，重復(fù)以上步驟；若得不到B值，按下式計(jì)算：優(yōu)點(diǎn)：方便、快捷！外壓圓筒設(shè)計(jì)重的幾個(gè)問(wèn)題：設(shè)計(jì)壓力a.容器工作重可能出現(xiàn)的最大內(nèi)外壓力差；b.對(duì)真空容器，取外壓為設(shè)計(jì)壓力，或取0.1Mpa；c.帶夾套容器，取容器兩側(cè)最大壓力差。穩(wěn)定性安全系數(shù)a.圓筒容器m=3;b.球形容器m=14.52。加強(qiáng)圈設(shè)計(jì)a.設(shè)置加強(qiáng)圈的目的——把長(zhǎng)圓筒變?yōu)槎虉A筒！加強(qiáng)圈的間距L

由短圓筒計(jì)算公式,若、、已知，可得：最大間距是計(jì)算壓力等于許用壓力時(shí)的加強(qiáng)圈間距！加強(qiáng)圈的數(shù)量與容器的厚度之間有什么關(guān)系？c.加強(qiáng)圈截面尺寸

——保證足夠的剛度加強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)——用扁鋼、角鋼、槽鋼、工字鋼等型材，可以加工成內(nèi)加強(qiáng)圈或外加強(qiáng)圈。內(nèi)外壓力容器設(shè)計(jì)方法？電阻應(yīng)變片貼片與接線實(shí)驗(yàn)一、基本原理把試件表面清理光潔，然后把電阻應(yīng)變片用502膠水粘貼在此表面上，待膠水干燥后，加載荷，則應(yīng)變片和試件表面產(chǎn)生系統(tǒng)的變形，引起應(yīng)變片電阻變化，通過(guò)電橋放大此電信號(hào)后輸入電阻應(yīng)變儀，把信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流或電壓，以應(yīng)變示值輸出。二、實(shí)驗(yàn)用儀器及材料壓力容器、電阻應(yīng)變片、萬(wàn)用表、電烙鐵、砂紙、丙酮、藥棉等。三、實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)變片檢查檢查內(nèi)容：外形、是否斷短路、電阻值與標(biāo)定阻值是否一致。試件表面清理把試件表面打磨至光潔明亮，目的是使應(yīng)變片與時(shí)間表面能夠密切地貼合。若表面過(guò)于光潔，可用0＃砂紙輕輕打出紋路來(lái)。打磨時(shí)注意先用粗砂紙，后用細(xì)砂紙。打磨達(dá)到要求后，用藥棉粘丙酮清洗金屬表面至藥棉無(wú)污跡。貼片用干凈的毛筆粘少許502膠水，均勻地在選好的試件表面薄薄地涂一層，注意膠水不能太多，更不能弄得膠水流動(dòng)起來(lái)，也要避免貼片位置無(wú)膠水的現(xiàn)象。整個(gè)過(guò)程動(dòng)作要快而準(zhǔn)確。干燥固化數(shù)分鐘后即干燥固化。檢查檢查內(nèi)容：是否使應(yīng)變片失效（破碎、膠水過(guò)多或膠水過(guò)少以致應(yīng)變片脫落、電阻絲方向錯(cuò)誤等）。接線用電烙鐵把應(yīng)變片的接頭與引出接線焊接起來(lái)，焊接完成后，若外觀符合要求，測(cè)量應(yīng)變片的電阻值，檢查是否出現(xiàn)短斷路或阻值補(bǔ)符合要求等現(xiàn)象。用凡士林等輕輕涂抹在應(yīng)變片上以防潮。實(shí)驗(yàn)后完成清理工作四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理與分析五、結(jié)論附錄4.4.3封頭設(shè)計(jì)

常見(jiàn)的封頭類(lèi)型有哪些？半球形封頭設(shè)計(jì)半橢球形封頭設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)封頭：對(duì)理論修正：碟形封頭在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出：球面體、圓環(huán)、直邊構(gòu)成！無(wú)折邊錐形封頭設(shè)計(jì)有折邊錐形封頭設(shè)計(jì)圓形平板封頭設(shè)計(jì)符號(hào)的含義見(jiàn)表4－8，其中：

K——結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，與封頭的結(jié)構(gòu)型式及與筒身的連接方式有關(guān)。

Dc——平板封頭計(jì)算直徑

4.4.4密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密封機(jī)理未預(yù)緊預(yù)緊工作狀況問(wèn)題：密封的壓緊面積和密封效果之間有關(guān)系嗎？墊片類(lèi)型a.非金屬——如石棉、橡膠、聚四氟乙烯等b.金屬——軟鋁、軟銅等或它們的合金密封類(lèi)型a.靜密封動(dòng)密封流體泄漏途徑a.滲透泄漏b.界面泄漏密封面形式

全平面突面凹凸面榫槽面密封效果？影響密封效果的因素a.密封面形式b.預(yù)緊力法蘭剛度壓緊面質(zhì)量操作條件完全消除泄漏？法蘭的類(lèi)型及其選用可拆連接和法蘭！設(shè)備法蘭接管法蘭松式法蘭螺紋法蘭活套法蘭整體法蘭其它法蘭法蘭的標(biāo)準(zhǔn)與法蘭選用法蘭標(biāo)準(zhǔn)：管法蘭標(biāo)準(zhǔn)：GB9112~9125、HG20592~20635、JB/T74~90等。容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)：JB4703－92、JB4700~4707-92標(biāo)準(zhǔn)多法蘭選用：a.公稱壓力（pN）公稱直徑（DN）容器為內(nèi)徑管道為名義直徑（與內(nèi)徑接近），例如：DN100的鋼管，有Φ108×4、Φ108×4.5、Φ108×5等規(guī)格。c.工作溫度d.介質(zhì)按標(biāo)準(zhǔn)選用，可不進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算！4.4.5開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)容器開(kāi)孔的后果：a.削弱強(qiáng)度b.不連續(xù)問(wèn)題開(kāi)孔后補(bǔ)強(qiáng)問(wèn)題：a.是否需要補(bǔ)強(qiáng)？b.如何補(bǔ)強(qiáng)？圖片圖片補(bǔ)強(qiáng)形式整鍛件補(bǔ)強(qiáng)厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)圈和焊接的基本要求外補(bǔ)強(qiáng)－平齊外補(bǔ)強(qiáng)－內(nèi)伸內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)－平齊內(nèi)外補(bǔ)強(qiáng)－內(nèi)伸允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大開(kāi)孔直徑接管公稱直徑（mm）253238454857657689接管最小厚度（mm）3.54.05.06.0注：按GB150－1998規(guī)定，設(shè)計(jì)壓力小于2.5MPa且相鄰兩孔中心距離大于兩孔直徑之和補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法等面積補(bǔ)強(qiáng)基本思想：開(kāi)孔減小了承載面積，需要用金屬進(jìn)行等效面積的補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)依據(jù)：受拉伸開(kāi)小孔平板的應(yīng)力分布規(guī)律。允許開(kāi)孔范圍:見(jiàn)教材p184~185（超過(guò)此范圍后誤差大，不符合要求）

最小補(bǔ)強(qiáng)面積：補(bǔ)強(qiáng)面積包括：殼體厚度的等效多余面積A1；接管厚度的等效多余面積A2；焊縫金屬的等效多余面積A3；

補(bǔ)強(qiáng)圈增加的有效面積A4，待求！

A4≥A-A1-A2-A3b.極限分析補(bǔ)強(qiáng)－分析設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：避免在焊縫處開(kāi)孔；避免在同一條經(jīng)線上連續(xù)開(kāi)孔；兩開(kāi)孔位置不能離得太近。4.4.6支座鞍式支座圖片移動(dòng)支座耳式支座1－墊板2－筋板3－支腳板4.4.7焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)容器焊縫分類(lèi)A類(lèi)焊縫：容器縱焊縫、凸形封頭拚接焊縫B類(lèi)焊縫：容器環(huán)向焊縫C類(lèi)焊縫：法蘭、平封頭、管板等與殼體的連接焊縫D類(lèi)焊縫：接管、人孔等與殼體或封頭處的焊縫注意：A、B類(lèi)焊縫必須為對(duì)接焊縫！焊縫分類(lèi)是為了便于管理！焊縫形式對(duì)接接頭搭接接頭角接接頭焊縫坡口形式齊邊U形X形V形帶墊板V形焊縫筒體與圓平板焊接筒體與圓平板焊接補(bǔ)強(qiáng)圈法蘭焊縫4.4.8壓力試驗(yàn)復(fù)習(xí)：壓力容器的失效形式：強(qiáng)度失效剛度失效失穩(wěn)失效泄漏失效問(wèn)題：導(dǎo)致壓力容器失效的原因有哪些？設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或失誤制造方面的問(wèn)題使用方面的問(wèn)題如何盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題？壓力試驗(yàn)的目的：考核壓力容器的安全性能！壓力試驗(yàn)的類(lèi)型：耐壓試驗(yàn)（強(qiáng)度試驗(yàn)）

——液壓試驗(yàn)

——?dú)鈮涸囼?yàn)氣密性試驗(yàn)——檢驗(yàn)密封性能，一般用空氣或氮?dú)?，壓力?.05倍的設(shè)計(jì)壓力。4.5分析設(shè)計(jì)4.5.1壓力容器設(shè)計(jì)：常規(guī)設(shè)計(jì)（DesignbyRules）分析設(shè)計(jì)（DesignbyAnalysis）4.5.2常規(guī)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：簡(jiǎn)便不計(jì)算局部應(yīng)力執(zhí)行彈性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則不能對(duì)容器進(jìn)行完全定量化的分析評(píng)價(jià)：設(shè)計(jì)工作簡(jiǎn)便，但設(shè)計(jì)出的容器存在設(shè)計(jì)隱患、不合理、不經(jīng)濟(jì)等缺陷。4.5.3分析設(shè)計(jì)的基本思想：引起容器材料內(nèi)應(yīng)力的原因很多，如載荷、溫差、變形不協(xié)調(diào)等，各種應(yīng)力的特點(diǎn)及其對(duì)容器安全性能的影響不相同。因此，因該在詳細(xì)了解容器內(nèi)應(yīng)力分布情況和對(duì)各種應(yīng)力對(duì)容器的危害性的高低進(jìn)行評(píng)估的前提下進(jìn)行容器的設(shè)計(jì)。應(yīng)力載荷溫差變形不協(xié)調(diào)應(yīng)力1應(yīng)力2應(yīng)力3應(yīng)力4容器安全影響不同！4.5.4常規(guī)設(shè)計(jì)與分析設(shè)計(jì)的比較常規(guī)設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)常規(guī)設(shè)計(jì)4.5.5應(yīng)力的詳細(xì)分布情況管板的分析設(shè)計(jì)：通過(guò)有限元軟件包計(jì)算得到。4.5.6應(yīng)力分類(lèi)及限制應(yīng)力分類(lèi)——按照應(yīng)力產(chǎn)生的原因和應(yīng)力的分布特點(diǎn)。一次應(yīng)力——載荷引起的應(yīng)力，無(wú)“自限性”，作用范圍大，危害大。二次應(yīng)力——不同部件間的相互約束造成的應(yīng)力，作用范圍為局部，危害比一次應(yīng)力小。峰值應(yīng)力——局部不連續(xù)造成的應(yīng)力，高度局部性，危害小。限制：對(duì)不同的應(yīng)力依據(jù)其危害性的高低分別限制。4.6疲勞分析載荷：靜載荷——強(qiáng)度或剛度失效動(dòng)載荷（交變載荷）——疲勞破壞疲勞：交變載荷作用有限次數(shù)后，材料出現(xiàn)裂紋并破壞的現(xiàn)象。如：回轉(zhuǎn)構(gòu)件的疲勞斷裂；流體誘導(dǎo)引起的列管式換熱器換熱管的疲勞斷裂等。?疲勞失效主要發(fā)生于動(dòng)設(shè)備，靜設(shè)備不多見(jiàn)。?在有腐蝕介質(zhì)存在的場(chǎng)合，很小的循環(huán)應(yīng)力也會(huì)引起材料的失效。4.7壓力容器設(shè)計(jì)進(jìn)展4.7.1可靠性設(shè)計(jì)在統(tǒng)計(jì)學(xué)處理基礎(chǔ)是的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理可能的失效形式的統(tǒng)計(jì)分析以失效的概率描述指導(dǎo)設(shè)計(jì)4.7.2優(yōu)化設(shè)計(jì)在保證功能和安全的前提下，目標(biāo)函數(shù)為極值的設(shè)計(jì)。如：最小成本設(shè)計(jì)重量最輕的設(shè)計(jì)體積最小的設(shè)計(jì)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)最小排放設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)和約束條件：例：用長(zhǎng)度為16米的鋼筋加工成一個(gè)矩形的框，要求所圍的面積最大，答案是：？4.7.3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD——AutoCAD，一種莫大的誤解！CAE——i-Deas、ANSYSCAM特點(diǎn)：數(shù)值分析交互式設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐設(shè)備5.1概述5.2臥式儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)5.1概述儲(chǔ)罐的功能儲(chǔ)罐的形式——立式

——臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)中的考慮因素a.介質(zhì)的性質(zhì)——物理的和化學(xué)的性質(zhì)b.規(guī)模大小c.場(chǎng)地——室內(nèi)？室外？地下？山洞？d.環(huán)境溫度e.填充系數(shù)——一般小于0.9f.經(jīng)濟(jì)性圖片圖片5.2臥式儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)熱交換器設(shè)計(jì)6.1換熱器在過(guò)程工業(yè)中的地位和作用6.2換熱器的分類(lèi)和特點(diǎn)6.3換熱器的傳熱原理6.4換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容6.5換熱器設(shè)計(jì)的主要步驟6.6換熱器研究中的幾個(gè)主要問(wèn)題設(shè)計(jì)方法性能評(píng)價(jià)強(qiáng)化傳熱污垢沉積與對(duì)策流體誘導(dǎo)振動(dòng)換熱器的腐蝕6.1換熱器在過(guò)程工業(yè)中的地位和作用傳熱設(shè)備是化工、輕工、動(dòng)力、能源、制藥和其它許多工業(yè)部門(mén)廣泛應(yīng)用的一種通用工藝設(shè)備。對(duì)于化工、煉油等行業(yè)，傳熱設(shè)備約占設(shè)備總投資的20~40%。換熱器不僅可以滿足生產(chǎn)工藝的特定要求（如冷凝、加熱），而且也是合理利用與節(jié)約常規(guī)能源，開(kāi)發(fā)新能源的關(guān)鍵設(shè)備，特別是在回收工業(yè)余熱方面能發(fā)揮重大作用。

6.2換熱器的分類(lèi)和特點(diǎn)按用途分——預(yù)熱器（或加熱器）、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器。按材料分——金屬的、陶瓷的、石墨的等。按熱量傳遞方式分——間壁式、混合式、蓄熱式、中間載熱體式（兩個(gè)間壁式換熱器由載熱體連接起來(lái)，載熱體在高低溫?fù)Q熱器中循環(huán)，如熱管）等。

最常用的換熱器為：金屬制間壁式換熱器。陶瓷或石墨制換熱器主要用于溫度較高或介質(zhì)腐蝕性很強(qiáng)的場(chǎng)合。熱管主要用于小傳熱溫差、或要求傳熱量大而體積很小的場(chǎng)合（如計(jì)算機(jī)芯片的冷卻）。沉浸式換熱器噴淋式熱交換器板式換熱器圖片剛性管板圖片橢圓撓性管板圖片折流板膨脹節(jié)圖片圖片主要零部件及結(jié)構(gòu)介紹：換熱管排列方式6.3換熱器的傳熱原理冷流體t熱流體Ta.溫差對(duì)數(shù)平均溫差此溫差為純逆流傳熱時(shí)的平均溫差，對(duì)于其它的傳熱方式，需要對(duì)該溫差進(jìn)行修正，并要求溫差修正系數(shù)ψ大于0.8。b.傳熱單元數(shù)——可看作單位傳熱溫差、單位熱容量的傳熱量，是換熱器的一個(gè)無(wú)因次特性，表示了傳熱的難度，也反映了換熱器的規(guī)模。c.換熱器效率ε——代表?yè)Q熱器熱力學(xué)完善度的指標(biāo)

R為熱容比6.4換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容方案論證傳熱計(jì)算壓力降計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流體誘導(dǎo)振動(dòng)防范6.5換熱器設(shè)計(jì)的主要步驟根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)收集有關(guān)的原始資料，并選定熱交換器的型式等。原始資料應(yīng)包括：流體的物理化學(xué)性質(zhì)（如結(jié)垢性、腐蝕性、爆炸性、化學(xué)作用等），流體的流量、壓力、溫度、熱負(fù)荷，設(shè)備安裝場(chǎng)所的限制，材質(zhì)的限制，壓降的限制等等。確定定性溫度，并查取物性數(shù)據(jù)。

由熱平衡計(jì)算熱負(fù)荷及熱流體或冷流體的流量。選擇殼體和管子的材料。選定流動(dòng)方式，確定流體的流動(dòng)空間。求出平均溫差。初選傳熱系數(shù)K，并計(jì)算傳熱面積A。設(shè)計(jì)熱交換器的結(jié)構(gòu)。包括：①選取管徑和管程流體的流數(shù)；②確定每程管數(shù)、管長(zhǎng)、總管數(shù)；③確定管子排列方式、管間距、殼體內(nèi)徑和連接管直徑等；④確定殼側(cè)程數(shù)及縱向隔板數(shù)目、尺寸、或折流板的數(shù)目、間距、尺寸等殼程結(jié)構(gòu)尺寸。管程換熱計(jì)算及阻力計(jì)算。當(dāng)換熱系數(shù)大于初選傳熱系數(shù)且壓降小于允許壓降時(shí)，才進(jìn)行下一步計(jì)算，否則要重選K，并調(diào)整結(jié)構(gòu)。殼程換熱計(jì)算。根據(jù)采用的結(jié)構(gòu)，假定壁溫和計(jì)算換熱系數(shù)，若不合理則應(yīng)調(diào)整殼程結(jié)構(gòu)直至滿意。校核傳熱系數(shù)和傳熱面積。核算壁溫。要求與假定的壁溫相符。計(jì)算殼程阻力，使之小于允許壓降。對(duì)熱交換器的零部件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。核算管、殼熱應(yīng)力和管子接口處的拉脫力，考慮熱補(bǔ)償措施并校核振動(dòng)。繪制圖紙。6.6換熱器研究中的幾個(gè)主要問(wèn)題設(shè)計(jì)方法

a.常規(guī)設(shè)計(jì)

b.計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)

c.優(yōu)化設(shè)計(jì)性能評(píng)價(jià)

a.換熱器效率

b.總傳熱系數(shù)

c.壓力降

d.熱力學(xué)性能評(píng)價(jià)

e.經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

f.熱經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)強(qiáng)化傳熱總傳熱系數(shù)接近較小的對(duì)流傳熱系數(shù)，如果有一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)遠(yuǎn)小于另一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)，怎么辦？擴(kuò)展傳熱表面積如采用翅派片管、波紋管、板翅式傳熱面等。加大傳熱溫差提高傳熱系數(shù)提高流速利用插入物提高流體的擾動(dòng)程度，從而減薄傳熱邊界層的厚度。外加能量提高傳熱系數(shù)，如利用振動(dòng)、增加流體的脈動(dòng)等。d.

改變傳熱表面的結(jié)構(gòu)，如增加粗糙度、采用如橢圓管等形式的異形管等措施。或改進(jìn)表面結(jié)構(gòu)，如把表面加工成多孔狀?；虿捎帽砻嫱繉?，如太陽(yáng)能集熱器表面的涂層、減小表面張力的涂層。強(qiáng)化傳熱的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可以有效提高傳熱系數(shù)，使得緊湊且高效的換熱器成為可能。缺點(diǎn)：形狀復(fù)雜故造價(jià)高；流動(dòng)阻力大故運(yùn)行成本高。強(qiáng)化傳熱措施的適用場(chǎng)合：要求換熱器體積小、重量輕的場(chǎng)合（如汽車(chē)、航天航空器、計(jì)算機(jī)等），或兩側(cè)流體對(duì)流傳熱系數(shù)相差較大的場(chǎng)合（如氣液傳熱、有相變的場(chǎng)合等）。換熱器的污垢

污垢沉積與對(duì)策圖片圖片a.污垢的危害污垢的存在，引起了制造成本增大、動(dòng)力消耗加大、設(shè)備維修清洗費(fèi)用以及產(chǎn)品產(chǎn)量降低四個(gè)方面。污垢的種類(lèi)

ⅰ結(jié)晶型污垢如水中的鈣鎂鹽類(lèi)

ⅱ沉積型污垢如腐蝕產(chǎn)物、雜質(zhì)等

ⅲ生物型污垢如藻類(lèi)、菌類(lèi)形成的污垢

ⅳ其它如燃燒結(jié)焦、化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物等c.污垢對(duì)傳熱影響的表達(dá)方式——污垢熱阻流體誘導(dǎo)振動(dòng)定義——由于流體流過(guò)物體使得物體振動(dòng)的現(xiàn)象。機(jī)理——卡曼漩渦脫落、紊流抖振、流體彈性不穩(wěn)定等。危害——換熱器疲勞失效、或換熱管碰撞磨穿，引起設(shè)備和人身事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約一半的換熱器存在不同程度的振動(dòng)。特別是核電廠的換熱器和壓縮機(jī)級(jí)間水冷器的問(wèn)題尤為嚴(yán)重。措施——改變流速、改變管子的自振頻率、增大阻尼、改變流體的流動(dòng)方式以減小對(duì)管子的沖擊等。

斷裂的折流板振動(dòng)導(dǎo)致?lián)Q熱管磨穿紊流抖振：橫掠管束的流體中的任意一點(diǎn)處，流體的流動(dòng)都是脈動(dòng)的，存在一主頻率。流體彈性不穩(wěn)定：流體和處于脈動(dòng)狀態(tài)的換熱管之間的相互作用，引起流場(chǎng)的不穩(wěn)定。換熱器的腐蝕a.絕大多數(shù)金屬材料的腐蝕是一個(gè)自由能降低的過(guò)程，即可以自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。換言之，金屬由單質(zhì)變?yōu)榛衔锏倪^(guò)程是一個(gè)自發(fā)的過(guò)程。因此，要從根本上消除金屬的腐蝕是非常困難的事。b.影響金屬材料腐蝕的因素有四個(gè)：材料、介質(zhì)、力學(xué)因素、結(jié)構(gòu)因素。c.換熱器中常見(jiàn)的腐蝕種類(lèi)：異種金屬偶合形成的宏觀腐蝕電池；換熱管與管板連接處的腐蝕疲勞；應(yīng)力腐蝕破裂；間隙腐蝕；孔蝕；磨損腐蝕等等。換熱器的腐蝕塔設(shè)備7.1概述7.2填料塔7.3板式塔7.4裙座7.5塔的自振周期7.6塔設(shè)備的流體誘導(dǎo)振動(dòng)7.7塔的載荷分析圖片圖片7.1概述7.1.1塔設(shè)備的應(yīng)用分離工程——如蒸餾、吸收、洗滌等單元操作?；瘜W(xué)反應(yīng)——如氨合成塔等。7.1.2無(wú)化學(xué)反應(yīng)塔設(shè)備內(nèi)單元操作的特點(diǎn)氣（汽）——液之間或液——液之間的傳質(zhì)與傳熱；兩種流體逆向流動(dòng)。7.1.3塔設(shè)備的使用情況

塔設(shè)備的使用情況裝置名稱塔設(shè)備投資比例％裝置名稱塔設(shè)備重量的比例％化工及石油化工25.460萬(wàn)噸，120萬(wàn)噸催化裂化48.9煉油及煤化工34.930萬(wàn)噸乙烯25.3化纖44.94.5萬(wàn)噸丁二烯54.07.1.4塔設(shè)備的類(lèi)型按功能分——精熘塔、吸收塔、干燥塔、萃取塔、反應(yīng)塔等。按內(nèi)部結(jié)構(gòu)分——填料塔和板式塔7.1.5對(duì)塔設(shè)備的要求a.兩種流體充分接觸b.生產(chǎn)能力大c.操作穩(wěn)定d.流體流動(dòng)阻力小e.技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好f.安裝、維護(hù)方便7.1.6填料塔與板式塔的比較7.2填料塔填料金屬環(huán)矩鞍填料規(guī)整填料規(guī)整填料填料塔的塔徑、流體分布問(wèn)題由于流體分布容易出現(xiàn)不均勻（塔體傾斜、短路等），故塔徑不宜大。填料的支承裝置液體分布器7.3板式塔浮閥7.4裙座圖片7.5塔的自振周期場(chǎng)地土類(lèi)型近震遠(yuǎn)震場(chǎng)地土類(lèi)型近震遠(yuǎn)震Ⅰ0.200.25Ⅲ0.400.55Ⅱ0.300.40Ⅳ0.650.85場(chǎng)地土的特性周期7.6塔設(shè)備的流體誘導(dǎo)振動(dòng)7.7塔的載荷分析問(wèn)題1：塔體上承受哪些載荷？壓力（內(nèi)壓或外壓）自重風(fēng)載荷地震載荷問(wèn)題2：為什么要考慮風(fēng)載荷？問(wèn)題3：只有地震時(shí)才考慮地震載荷嗎？7.7.1壓力載荷7.7.2自重——偏心彎矩和壓應(yīng)力7.7.3風(fēng)載荷風(fēng)載荷－風(fēng)載荷－塔的體形系數(shù)，一般取0.7

－第i段風(fēng)振系數(shù)，表示風(fēng)載荷的脈動(dòng)性質(zhì)和塔體與風(fēng)載荷直徑的作用特點(diǎn)。

－風(fēng)壓高度變化系數(shù)－基本風(fēng)壓，與地區(qū)和季