《化工容器》PPT课件.ppt

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1、第六章 化工容器的附件,本章要求：一、熟悉附件的结构及密封的原理；二、掌握法兰、支座等附件的有关标准；三、对附件会正确的选型和校核6.1 法兰联接结构一、法兰联接结构 一对法兰（被联接件）、一个垫片（密封元件）、若干个螺栓、螺母（联接件）。二、密封原理,预紧前：由于垫片上无外力的作用，没有产生变形，法兰密封面的沟槽与垫片的表面形成通道，密封装置未达到密封状态。预紧前 预紧后 预紧后：两法兰密封面间的间隙缩小，垫片受到挤压发生变形，垫片材料将密封面的沟槽填满，消除了介质外泄通道，密封装置达到密封状态。此时作用在垫片上的压紧力称为初始密封比压(W)。,Q,Q,p,p,W,W,工作时：当在设备内注入

2、具有一定的压力介质后，由于轴向力的作用，使法兰密封面间的间隙变大，垫片上的压紧力减小。当压紧力小到一定值时，垫片材料不足以将密封面的沟槽填满，介质将发生泄漏，导致密封失效。因此，为防止密封失效，垫片上残余压紧力必须保持一定的值，此压紧力称为工作密封压力(W-p S)。,p,工作时,W-p S,W-p S,三、法兰的分类（按连接方式）(1)整体法兰 平焊法兰、对焊法兰。(2)活套法兰 在化工设备中应用较少。(3)螺纹法兰 主要用于高压管道的联接。,6.2 动密封(轴封)的结构及工作原理 轴封结构主要有两大类，填料箱密封和机械密封。一、填料箱密封 填料箱密封的结构大体上如图1所示，它是由衬套、填料

3、箱体、填料环、压盖、压紧螺栓等组成。工作原理是：被装填在搅拌轴和填料函之间环形间隙中的填料，在压盖压力的作用下，沿搅拌轴表面会产生径向压紧力。填料中的润滑剂在径向压紧力的作用下被挤出，在搅拌轴的表面形成一,1-填料箱体；2-O形密封圈；3-水夹套；4-填料环；5-压盖；6-压紧螺栓；7-衬套,填料密封的结构,层极薄的液膜。这层液膜一方面使搅拌轴得到润滑，另一方面起到阻止设备内流体漏出或外部流体渗入的作用，而达到轴向密封的目的。填料箱密封的结构简单，制造、安装、检修均较方便，因此应用较为普遍。填料箱密封的种类很多，例如，有带衬套的、带油环的和带冷却水夹套的等多种结构，以满足不同的性能要求。二、机

4、械密封 机械密封是一种比较新型的密封结构。它的泄漏量少，使用寿命长，摩擦功率损耗小，轴或轴套不受磨损，耐振性能好，常用于高低温、易燃易爆有毒介质的场合。但结构复杂，密封环加工精度要求高，安装技术要求高，装拆,不方便，成本高。机械密封的基本结构及工作原理见图。机械密封的原理是：当轴旋转时，设置在垂直于转轴的两个密封面（其中一个安装在轴上随轴转动，另一个安装在静止的机壳上），通过弹簧力的作用，始终使它们保持接触，并作相对运动，使泄漏不致发生。机械密封常因轴的尺寸和使用压力增加而使结构趋于复杂。,1-上、下静环密封圈；2-下静环；3-下动环；4-上、下动环密封圈；5-套筒密封圈；6-弹簧；7-上动环

5、；8-上静环；9-套筒；10-套筒紧定螺钉；11-密封腔；12-压紧圈,机械密封的结构,6.3容器法兰联接结构的设计 一、容器法兰的设计 容器法兰有甲型平焊法兰（JB/T47012000）、乙型平焊法兰（JB/T 47022000）、长颈法兰（JB/T 47032000）三种，设计时首先由法兰的公称压力、公称直径由教材中的压力容器法兰分类及参数表确定其型式，然后根据法兰型式及其、，由对应的容器法兰标准设计出法兰的结构和尺寸。,甲型平焊法兰,乙型平焊法兰,长颈法兰,二、密封面的型式 管法兰的密封面形式有平面密封面、凹凸密封面、榫槽密封面、锥型密封面、梯型密封面。密封面的形式可根据法兰的公称压力和

6、公称直径，由垫片使用表进行确定。,平面密封面,凹凸密封面,榫槽密封面,三、垫片的设计 垫片的类型:非金属垫片、金属垫片、缠绕式垫片、组合式垫片(见图)。,锥型密封面,梯型密封面,垫片选择的基本原则：低温、低压选择非金属垫片；中温、中压及压力波动较大的场合选择缠绕式垫片(或组合式垫片)；高温、高压选择金属垫片。垫片的形式及材质的确定见垫片使用表。非金属垫片的结构与尺寸标注如图。,DO,D i,S,四、螺栓、螺母的设计 螺栓、螺母的规格和数量由法兰的结构和尺寸确定，螺栓的长度由法兰的厚度、垫片的厚度、螺母的厚度、垫片的厚度、螺母的厚度、垫圈厚度、螺栓伸出长度确定(见图)。由图可按下式确定螺栓的长度

7、。将上式计算的结果圆整至螺栓的长度系列即可。,L,S,h,H,(0.30.5)d,6.4 钢制管法兰联接结构的设计一、管法兰法兰的设计 管法兰是压力容器及设备与管道联接的标准件、通用件。我国现行两大体系管法兰标准见下表。,我国管法兰标准,在压力容器安全技术监察规程中要求压力容器的管法兰优先采用HG 2059220614-97，和HG 2061520635-97标准。钢制管法兰型式、参数HG20592-97和板式平焊钢制管法兰HG20593-97标准适用的压力等级、与之匹配的管子的公称直径和外径见表。,管法兰与钢管的公称直径及管外径(HG 20592-97),钢制管法兰的类型、代号：管法兰的类型

8、（HG 2059297）及法兰盖的类型如图 管法兰的选型：将操作介质的工作压力 p W 圆整至符合,(a)板式平焊法兰,(b)带颈对焊法兰,(c)带颈平焊法兰,(f)螺纹法兰,(g)对焊环松套法兰,(d)承插焊法兰,(e)整体法兰,(h)平焊环松套法兰,(i)法兰盖,(h)衬里法兰盖,表中所规定的公称压力PN，即管法兰的公称压力PN，根据接管的 和管法兰的，由管法兰标准确定法兰的类型。二、密封面的型式 管法兰的密封面形式有突面密封面、凹凸密封面、榫槽密封面、全平面、环连接面。密封面的形式可根据法兰的公称压力和公称直径，由下表进行确定。,三、垫片的设计 垫片类型的确定与容器法兰垫片相同，类型确定

9、后由公称压力、接管公称直径查管法兰垫片的标准设计出尺寸。管法兰非金属软垫片的结构见下图、尺寸如表。,管法兰非金属软垫片（摘自JB/T 871994）,四、螺栓、螺母的设计 螺栓、螺母的规格和数量由法兰的结构和尺寸确定，螺栓的长度由法兰的厚度、垫片的厚度、螺母的厚度、垫圈厚度、螺栓伸出长度确定。式中：法兰的厚度；垫片的厚度；螺母的厚度；垫圈厚度；螺栓的直径，。将上式计算的结果圆整至螺栓的长度系列即可。6.5 化工容器的支座一、立式容器的支座(1)悬挂式支座,分类：A型、B型。A型 B型A型选型的依据：容器放置在操作平台上、且外部无保温 层。B型选型的依据：容器放置在楼板上或外部有保温层。,护板,

10、筋板,立板,护板,底板,底板,支座尺寸的设计步骤：首先确定支座的类型，根据设备的重量确定每个支座承受的重量（总重量/2），由每个支座承受的重量、设备的DN查对应支座的标准，确定支座的尺寸。(2)支承式支座 适用于直径较大和长度较小的容器。,护板,筋板,底板,护板,(3)裙式支座 适用于长度较大、露天安置的容器。二、卧式容器的支座(1)支 腿 当容器的直径和长度较小时常采用支腿。,(2)鞍式支座 鞍式支座是卧式设备中应用最广的一种支座，其结构 如图。卧式设备一般用两个鞍座支承，当设备过长，超过两个支座允许的支承范围的，应增加支座数目。同一直径的鞍式支座分为轻型（A型）和重型（B，B，B，,B，B

11、）两种，每种类型又分为F 型（固定式）和S 型（活动式）。F 型和S型主要区别在地脚螺栓孔，F 型是圆形孔；S 型是长圆孔。两者配对使用，目的是在容器因温差产生膨胀或收缩时，S 型支座可以滑动调节两支座间距，降低容器产生的温差应力。(3)鞍座的选型 鞍座负荷的估算 设备总质量:每个鞍座承受的负荷为:鞍座的初步选型 根据贮罐的公称直径、每个鞍座承受的负荷，由鞍座的标准初选型号，并确定系列参数尺寸。,(4)圈式支座 适用于内径较大、壁厚较薄的化工容器。6.6 化工容器的开孔及附件 一、允许开孔直径的范围(1)圆筒(2)凸型封头或球壳 且孔缘的投影距封头的内边缘的距离不小于(3)锥形封头,d,D i

12、,0.1Di,二、补强的方法(1)局部补强 补强圈补强:补强圈的结构及适用条件：材料的强度极限 540MPa、补强圈的厚度 1.5(-壳体的名义厚度)、38mm。,15,D i,D O,0.5,M10-7H,120,0.5,12,M10-7H,120,12,15,6.3,D i=d o+(3-5),D i=d o+(3-5),505,2S/3,A 型,B 型,D i=d o+(16-20),D i=d o+2Sn+(3-5),222,152,C 型,D 型,352,D i=d o+(8-12),E 型,505,D i=d o+(3-5),F 型,补强圈的尺寸（摘自HG 21506-92）(2)

13、接管补强 当壳体上设置排管且管间距离较小时，采用接管补强即在开孔处通过局部增大接管的壁厚，以达到补强的目的。,W,X,Y,Z,h1,h2,B 2d,(3)整体补强 通过提高筒体或封头的厚度达到补强的目的。三、补强的设计方法 目前使用的设计方法有：等面积补强的设计法、极限设计法。等面积补强的设计法：用于补强金属的面积不小于开孔被削弱的金属面积。判断是否需要补强的准则：若 A A1+A2+A3；则需要补强，需要补强的面积为:A4 A-(A1+A2+A3)；若 A A1+A2+A3；不需要补强。,A开孔后被削弱的金属面积；A1 壳体起补强作用金属面积；A2 接管起补强作用金属面积；A3 焊缝起补强作

14、用金属面积四、等面积补强的设计计算(1)壳体上开孔后被削弱的金属面积A 的计算内压圆筒、凸型封头：外压容器：式中：d 开孔直径，d=d i+2C；So壳体计算厚度，,d,A1,A2,A3,B=2d,S n t,W,X,Y,Z,C,S et,SO,Se,C,S n,h1,h2,C2,强度削弱系数，（1.0，取1.0）；接管名义厚度(2)壳体起补强作用金属面积 的计算(3)接管起补强作用金属面积 的计算(4)焊缝起补强作用金属面积 的计算,(5)补强圈的壁厚五、附件(1)接 管 接管的作用：连接设备、输送管道、安装各种仪表等。接管的结构：焊接接管、铸造接管、螺纹接管。,l,接管长度的确定：由接管的

15、公称直径和有无保温层的要求确定。,(2)凸缘 当要求管口长度很短时，可采用能与管法兰直接装配的凸缘，凸缘已有标准系列，其缺点是双头螺栓在螺纹孔内折断后，取出比较困难。由于凸缘与管法兰配用，联接尺寸由选用的管法兰确定。(3)手孔和人孔 设置人孔、手孔的目的是为了安装、维修、检查设备内部的附件。由短筒体、法兰、圆形平板封头、手柄、垫片及若干个螺栓、螺母组成。其结构见图。,人孔已有标准系列，常用的人孔标准有碳素钢、低合金钢人钢人孔(HG2151421535-95)和不锈钢制人孔等。圆形人孔的直径一般为：400、450、500、600 椭圆形人孔的直径一般为：400250、380280 手孔的直径一般

16、为：DN 150、DN 250 设计人孔时，根据容器的公称直径DN、公称压力,1,2,3,4,5,6,D i,PN、设计温度、材质、介质及使用要求等条件，由人孔标准确定人孔的结构、各零件名称、材质及尺寸。(4)视 镜 视镜主要用来观察设备内物料及其反应情况，也可以作为液面指示镜。常用的视镜有视镜、带颈视镜和压力容器视镜(分别有带颈与不带颈两种)几种，它们的结构型式见图。,有关性能参数见表。在选择视镜时，应优先选用不带颈视镜，因为该视镜结构简单，不易结料，窥视范围大；当视镜需要斜装或设备直径较小时，采用带颈视镜；压力容器视镜用于公称压力较大的场合（大于0.6MPa）。,视镜的性能参数,(5)液面计 液面计是用来观察设备内部液面位置的装置。液面计结构有多种型式，其中部分已经标准化，见下表。最常用的是玻璃管液面计，透光式玻璃板液面计、反射式玻璃板液面计。性能参数有公称压力、材料、结构型式等，见表。,液面计型式和适用范围,液面计标准系列,