化工设备设计课程总结报告（优秀）

发布时间：2020-03-02 10:29:13 来源：范文大全收藏本文下载本文手机版

化工设备设计课程总结报告

十、外压封头设计 ........................................................................................16 十

一、压力容器开孔与接管 ........................................................................16 十

二、开孔补强设计 ....................................................................................16 十

三、容器零部件标准的选用 ....................................................................17 十

四、支座 ....................................................................................................18

化工设备设计课程总结报告

（2）、直杆横截面上的应力

1、应力的概念

2、应力的求法

六、轴向拉伸与压缩时的强度计算

（1）、强度概念

1、强度

2、强度破坏

（2）、强度条件

（3）、强度计算

七、轴向拉伸与压缩时材料的机械性能（1）、低碳钢拉伸与压缩时的机械性能

1、应力与应变图

杆件从拉伸到断裂共经历四个阶段：弹性阶段、屈服段、强化阶段、缩颈段。

2、低碳钢的主要机械性能指标：强度指标、弹性指标、塑性指标。（2）、脆性材料的机械性能

最大特点就是没有屈服段。判别是否脆性材料的方法之一。

八、平面弯曲的概念

（1）、梁的概念与类型

1、概念：当杆件受到垂直于杆件轴线的力或力偶作用时，杆的轴线由直线变为曲线，这样的变形称为弯曲，以弯曲变形为主的杆件称为梁。

2、类型：①简支梁：一端固定铰链，一端活动铰链组成的梁。

②外伸梁：一端或两端伸出支座以外的简支梁。

③悬臂梁：一端固定，另一端处于自由状态。

（2）、平面弯曲的概念

九、直梁弯曲时的内力分析（1）、剪力与弯矩

弯曲内力包括剪力和弯矩

①剪力Q：在梁的横截面上，与外力平行，且使横截面有被剪断的趋势。为正，反之为负。

②弯矩M：作用在梁的纵向截面，并使截面产生转动而弯曲。（2）、剪力图与弯矩图

（3）、分布载荷、剪力和弯矩间的关系

1、作用在梁上的载荷分三种：

a.集中载荷P (N) b.分布载荷q (N/m) c.集中力偶T (N/m)

载荷不同，梁各横截面上的剪力和弯矩也不同，因而所得的剪力图和弯矩图也各不相同。

2、载荷与剪力、弯矩之间的关系

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dQdxq

dMdxQ

(4)、载荷种类与剪力图、弯矩图之间的关系

十、纯弯曲时梁横截面上的正应力

（1）、纯弯曲时的变形现象与假设

纯弯曲：就是梁的横截面上只有弯矩而无剪力的作用在工程实践中，当梁的L/ h之比很大时，弯矩是梁破坏的主要原因而此时剪力可忽略不计。

对于梁的纯弯曲可作如下假设：

①梁变形前是平面，变形后仍保持平面，且仍垂直变形后的梁的轴线，只绕某一轴线旋转了一个角度。

②纵向纤维之间互不积压，即不考虑剪力的影响。

③纵向纤维的变形与它到中性层的距离有关，与横截面的宽度上的位置无关。

中性层：有一层纵向纤维既不伸长，也不缩短，这一层纵向纤维为中性层。中性层与梁横截面的交线为中性轴。

（2）、弯曲变形与应力之间的关系

1、梁纯弯曲横截面上任意一点A正应力计算公式

2、纯弯曲时正应力在横截面上的分布

拉应力与压应力是同时存在的，而且是以中性轴为对称。十

一、截面惯性矩和抗弯截面模量

1、矩形截面

2、圆形截面

3、圆环截面十

二、梁的弯曲强度计算

σmax — 最大正应力，Pa

Mmax — 最大弯矩，N/m

Wz — 截面抗弯模量，m3

[σ] — 材料的许用应力，查材料表 MPa 十

三、提高梁的弯曲强度的主要途径

（1）、选择合理截面，提高抗弯模量

尽量选用矩形横截面且立置（b

（2）、合理安排受力，减少弯矩十

四、复杂应力状态下的强度计算

（1）、应力状态的概念

应力包括正应力和剪应力

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剪应力：平行作用平面的应力。

正应力：垂直作用平面的应力。

1、应力状态

取构件上某一截面上的任意一点，取一个包括该点在内的微元体，

微元体的各个截面上的应力就叫这点的应力状态。

2、主平面和主应力

在微元体上，总存在着三个相互垂直的平面，在这些平面上只有正应力而无剪应力的作用，这样的平面称为主平面，主平面上的正应力叫主应力。用σ1，σ2，σ3表示，且σ1>σ2>σ3 （2）、应力状态的分类：

①单向应力状态

②二向应力状态

③三向应力状态

三个截面上的主应力都不为零。如：受高压作用下的容器（3）、二向应力状态分析

在构件上取一微元体，此单元体上有二向应力作用，且有正应力与剪应力，这是二向应力状态最一般的情况。利用这个单元体，用静力平衡条件可求出主应力及主应力所在的平面。

结论：任意一斜截面通过旋转一定角度，肯定可获得主平面或获得主应力。

十五、强度理论

为使构件在复杂应力状态下正常工作，通过研究材料的各种破坏现象，建立相应的各种强度条件，把这些强度条件合在一起称为强度理论。

（1）、材料破坏的主要形式

1、脆性破坏：材料在未发生明显的塑性变形前，就发生了断裂，这种破坏形式为脆性断裂。

2、塑性破坏：材料在产生过大变形后，发生断裂，这种破坏为塑性断裂。

（2）、强度理论

1、

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准

t蝶形封头 R1=0.9Di r=0.17Di则 1.2pcDi(20.5pc)

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2、外压容器失稳后的形状

容器发生失稳首先在圆周方向上发生失稳，即圆筒体压瘪。

（2）、临界压力的概念

反映外压容器抗失稳的能力。

1、影响因素

①几何尺寸：L/Do，δe/Do ，长度越大，越容易失稳，板材的有效厚度越小，越容易失稳。

②物理参数

③圆筒体的椭圆度和材料的不均匀性的影响。

④材料的强度无关。

2、长、短圆筒和刚性圆筒的划分

①长圆筒

②短圆筒

③刚性圆筒

七、外压圆筒的公式设计法

（1）、稳定性破坏条件

（2）、临界压力的数学表达式

1、长圆筒的临界压力

2、短圆筒的临界压力

3、刚性圆筒：只需进行强度计算

（3）、临界长度

（4）、外压圆筒设计的计算法步骤：

1、由工艺计算确定D、L，查Et，假设δn

2、计算临界长度Lcr，并判断属长短圆筒

3、代入相应的长圆筒或短圆筒的Pcr公式中，得计算压力Pcr

4、判断：Pc≤Pcr/m（对于钢制圆筒 m=3.0）

若满足，δn合适；若不满足，重复以上步骤，直至满足为止。

八、外压圆筒的图算设计法（图算法）

在图算法中用到的直径是外径

（1）、图算法步骤：

（2）、外压容器设计参数的确定

1、设计压力P：一般P=0.1MPa，当装有安全控制装置（如真空泄放阀）时，P=1.25ΔP与P=0.1MPa的小值。ΔP为容器内外压力差。

2、压力试验

①外压容器及真空容器以内压进行压力试验，试验压力与试验强

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度校核公式与内压容器的压力试验相同。

②对夹套容器：内容器——与内压容器压力试验相同。

外容器——与内压相同，但内容器必须进行稳定性校核。

若不满足稳定性要求，可是内容器有压差，保证试验时的压力差小于设计时的内外压差。

3、计算长度L（前面已讲过）

九、外压圆筒的加强圈设计

（1）、加强圈的作用与结构

1、设置加强圈的目的：减小计算长度，提高外压容器的稳定性。

2、加强圈的类型：扁钢、工字钢、角钢、槽钢等。

3、加强圈的连接

焊在外壁，焊缝总长≥1/2圆周长，最大间距≤ 8 δn

焊在内壁，焊缝总长≥1/3圆周长，最大间距≤ 12 δn

（2）、加强圈的设计步骤

As——截面积 Jy——惯性距 Js——工业估算值

十、外压封头设计

（1）、球形封头及半球形封头

（2）、椭圆形和碟形封头十

一、压力容器开孔与接管

容器壳体开孔时的应力集中

（1）、基本概念

1、应力集中现象：由于开孔接管后，壳体的结构连续性破坏，此处在操作压力作用下，会产生比不开孔接管时基本应力大数倍的应力，这种现象叫应力集中现象。

2、应力集中系数（K）：指开孔边缘的最大应力值与壳体上不开孔时的最大应力之比。 K=σ实际/σ

式中：σ——基本应力对球壳：σ=PR/2δ

对筒体：σ=PR/δ σ实际——开孔或接管处的实际最大应力。十

二、开孔补强设计

（1）、开孔补强设计的原则

1、目的：使孔边的应力峰值降低到某一允许值，并提高器壁的强度。

2、内容：①选用合适的补强结构型式 ②选用合适的补强原则（方

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法）确定有效的补强范围及面积。

3、补强设计原则：①等面积补强法

②极限补强法

（2）、补强结构

有三种结构：①贴板补强：贴板上有一M10的透气孔，用以检查贴板与壳体焊缝的紧密性。应用条件：

a、钢板的标准抗拉强度下限值 σb ≤ 540MPa

b、补强圈 δn\' ≤ 1.5δn

c、壳体 δn ≤ 38mm

②接管补强

③整体补强

三、等面积补强计算方法

1、等面积补强法：补强金属的截面积等于或大于开孔时所挖去的壳体截面积。

2、计算步骤：等面积补强的设计原则： A1A2A3A4A 式中：

A——开孔接管时挖去的金属截面积。

A1——接管承受内压或外压设计所需厚度之外的多余金属厚度。

A2——壳体承受内压或外压设计所需厚度之外的多余金属厚度。

A3——补强区内焊缝截面积。

若A1A2A3A4A 则开孔不需加补强圈

若A1A2A3A4A 则开孔需加补强圈需加补强面积A4AA1A2A3 十

三、容器零部件标准的选用

法兰

（1）、法兰连接结构与密封原理

1、法兰连接结构：法兰、垫片和螺栓螺母组成

对法兰连接的要求：密封可靠，保证生产能长周期运转。

2、密封原理

（2）、影响密封的主要因素

1、螺栓预紧力

2、温度影响

3、垫圈性能

4、法兰刚度

5、密封面型式和表面性能

6、操作条件等

（3）、法兰类型及密封面型式

1、法兰类型

2、密封面型式：平面、凹凸面（最常用）、榫槽面、梯形面四种。

（4）、法兰的标准及选取

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1、法兰的标准：压力容器法兰标准：JB/T4700~4707-2000、HB、石油和化学工业局

管法兰标准：GB9112~9125-8

8、SHJ406~89（石化建）

2、法兰的选取

选两个参数：公称直径DN、公称压力PN

选取步骤：①由设计压力、设计温度、介质特性选取法兰类型及法兰材料。

②保证管子或设备公称直径与法兰的公称直径相等。

③使所选法兰的公称压力在设计温度下所能承受的最高工作压力 ≥ 设计压力。

3、垫片选择：垫片是法兰密封的必要元件。

使其能承受压力 ≥ 设计压力，能承受的温度 ≥ 设计温度并考虑介质的腐蚀性。十

四、支座

支座的分类：卧式容器支座、立式容器支座

（1）、卧式容器支座

分为：①鞍座 ②圈座

1、圈座：在容器的外周焊一圈型钢。有加强作用，但不能适应温度变化所引起的热变性的影响。

2、鞍座的结构：分为轻型、重型两种。

轻型（A型）——适用于重量较轻的设备的支撑。

重型（B型）——适用于重量较重的设备的支撑。

同一型号的鞍座又分：固定鞍座（F型）和滑动鞍座（S型）。

对同一台设备或容器，一般选用两个鞍座，即固定、滑动鞍座各一个。

课程设计及课程总结报告

1、画乙烯贮罐的总装配图

2、乙烯贮罐设计说明书

3、乙烯贮罐设计思路答辩（PPT展示）

4、本次化工设备设计课程总结报告

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