第6章化工设备主要零部件(1)-化工设备ppt课件

我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1l化工设备概述化工设备概述l化工设备强度计算基础化工设备强度计算基础l内压薄壁容器的设计与计算内压薄壁容器的设计与计算l外压容器计算外压容器计算l厚壁容器计算厚壁容器计算l化工设备主要零部件化工设备主要零部件l换热设备及选用换热设备及选用l塔设备与反应设备塔设备与反应设备我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2 本章学习目的本章学习目的l掌握化工设备主要零部件的结构型式和相关标准，能分析设掌握化工设备主要零部件的结构型式和相关标准，能分析设备的工艺参数，通过工艺参数的计算为各类零部件的选择提备的工艺参数，通过工艺参数的计算为各类零部件的选择提供依据；供依据；l能查阅国家标准和有关技术规范，正确并合理地选用各类标能查阅国家标准和有关技术规范，正确并合理地选用各类标准零部件的材质及规格；准零部件的材质及规格；l能根据相关参数对标准件进行标记。能根据相关参数对标准件进行标记。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3法兰的工程应用法兰的工程应用 由于生产工艺或由于生产工艺或制造、安装、运输、检修制造、安装、运输、检修的要求，化工设备和管道常由的要求，化工设备和管道常由可拆卸的部分连接一起而构成。常见的可拆连接有法兰联接、螺纹联接和插可拆卸的部分连接一起而构成。常见的可拆连接有法兰联接、螺纹联接和插套联接。为了安全，可拆连接必须满足刚度、强度、密封性及耐腐蚀的要套联接。为了安全，可拆连接必须满足刚度、强度、密封性及耐腐蚀的要求，法兰连接是一种能较好满足上述要求的可拆连接。求，法兰连接是一种能较好满足上述要求的可拆连接。l 法兰：法兰：法兰是一种盘状零件法兰是一种盘状零件，在生产中最为常见，法兰是成对使用的，是，在生产中最为常见，法兰是成对使用的，是管道或容器作可拆连接时最常用的重要零件。管道或容器作可拆连接时最常用的重要零件。l 法兰连接由一对法兰、螺栓、螺母和垫片组成，法兰连接由一对法兰、螺栓、螺母和垫片组成，如图如图6-16-1所示。可分为所示。可分为压力压力容器法兰容器法兰和和管法兰管法兰连接，它们的结构相似。连接，它们的结构相似。l 压力容器法兰：压力容器法兰：用于筒体与封头、筒体与筒体或封头与管板之间的连接；用于筒体与封头、筒体与筒体或封头与管板之间的连接；l 管法兰管法兰：用于容器与外管道、管子与管子、管子与管件或阀门之间的连接。：用于容器与外管道、管子与管子、管子与管件或阀门之间的连接。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物4一、法兰分类（一、法兰分类（标准标准）甲型平焊法兰甲型平焊法兰 刚度较小，适用于压力较低刚度较小，适用于压力较低 筒体直径较小围；筒体直径较小围；压力容器法兰压力容器法兰 乙型平焊法兰乙型平焊法兰 有一较厚的短节，短节与筒体或封头焊接，增加有一较厚的短节，短节与筒体或封头焊接，增加 （如图所示如图所示）了法兰的刚度，因此适用于较大直径和较高压力了法兰的刚度，因此适用于较大直径和较高压力 （表表6-16-1）的场合；的场合；长颈对焊法兰长颈对焊法兰 用根部增厚的颈取代了乙型平焊法兰的短节，用根部增厚的颈取代了乙型平焊法兰的短节，更有效地增大了法兰的刚度，适用的压力更高、更有效地增大了法兰的刚度，适用的压力更高、直径更大；直径更大；板式平焊法兰板式平焊法兰 直接与钢管焊接，操作时法兰盘会产生变形，使直接与钢管焊接，操作时法兰盘会产生变形，使 法兰产生弯曲应力，也给管壁附加了弯曲应力；法兰产生弯曲应力，也给管壁附加了弯曲应力；管法兰管法兰 带颈平焊法兰带颈平焊法兰 增加一厚壁短节法兰颈，可以增加法兰刚度，增加一厚壁短节法兰颈，可以增加法兰刚度，能能承承 （如图如图6-26-2）受附加弯曲应力，大大减小了法兰变形。受附加弯曲应力，大大减小了法兰变形。（表表6-26-2）带颈对焊结法兰带颈对焊结法兰 刚度较好，加之与管子之间采用的是对焊连接，便刚度较好，加之与管子之间采用的是对焊连接，便 于施焊，能承受较高的压力，适用范围广。于施焊，能承受较高的压力，适用范围广。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物5二、法兰连接的密封二、法兰连接的密封1 1、密封机理、密封机理l 流体在密封处泄漏主要路径：流体在密封处泄漏主要路径：一是通过垫片材料本体毛细管的渗透，一是通过垫片材料本体毛细管的渗透，即即“渗透泻漏渗透泻漏”；其次是沿着垫片与压紧面之间的泄漏，即；其次是沿着垫片与压紧面之间的泄漏，即“界面泄界面泄漏漏”。（除了受介质压力、温度、粘度、分子结构等流体性质影响外，其密封（除了受介质压力、温度、粘度、分子结构等流体性质影响外，其密封效果的好还与垫片的结构、材料性质有关；与界面的间隙尺寸有关）效果的好还与垫片的结构、材料性质有关；与界面的间隙尺寸有关）l 密封机理：密封机理：法兰连接的密封，就是要在螺栓压紧力的作用下，使垫片产生变形以填法兰连接的密封，就是要在螺栓压紧力的作用下，使垫片产生变形以填满法兰密封面上凹凸不平的间隙，阻止流体沿界面的泄露，从而实现满法兰密封面上凹凸不平的间隙，阻止流体沿界面的泄露，从而实现密封的目的。密封的目的。法兰连接的密封过程可以分为预紧与工作两个阶段：法兰连接的密封过程可以分为预紧与工作两个阶段：螺栓预紧力螺栓预紧力的作用下，把压紧面之间的垫圈压紧，垫圈变形，填的作用下，把压紧面之间的垫圈压紧，垫圈变形，填满法兰密封面上的的不平处；（满法兰密封面上的的不平处；（预紧密封比压预紧密封比压）当设备或管道升压后，螺栓受到进一步的拉伸，密封面与垫圈之间当设备或管道升压后，螺栓受到进一步的拉伸，密封面与垫圈之间的压紧力因而有所下降，当比压下降到某一临界值以下时，介质将发的压紧力因而有所下降，当比压下降到某一临界值以下时，介质将发生泄漏，这一临界比压值称为生泄漏，这一临界比压值称为工作密封比压工作密封比压。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物6二、法兰连接的密封二、法兰连接的密封1 1、密封机理、密封机理2 2、法兰密封面型式、法兰密封面型式l 压力容器法兰密封面结构压力容器法兰密封面结构如图如图6-36-3所示，有平面型、凹凸型及榫槽型等所示，有平面型、凹凸型及榫槽型等三种型式。三种型式。甲型平焊法兰有平面型、凹凸型，乙型与长颈法兰则有三种密封面。甲型平焊法兰有平面型、凹凸型，乙型与长颈法兰则有三种密封面。l 管法兰密封面型式有突面、管法兰密封面型式有突面、凹凸面、全平面、榫槽面和环连接面五种，凹凸面、全平面、榫槽面和环连接面五种，结构结构如图如图6-46-4所示，前四种为常用的密封面。所示，前四种为常用的密封面。适用于板式平焊法兰的密封面有突面和全平面；适用于带颈平焊法兰的适用于板式平焊法兰的密封面有突面和全平面；适用于带颈平焊法兰的密封面则有突面、凹凸面、榫槽面和全平面等四种。带颈对焊法兰的密封面则有突面、凹凸面、榫槽面和全平面等四种。带颈对焊法兰的密封面则五种均适用。密封面则五种均适用。三三.压力容器法兰标准及选用压力容器法兰标准及选用 我国目前使用较多的压力容器法兰的标准是我国目前使用较多的压力容器法兰的标准是JB/T4700JB/T47004707-20004707-2000压压力容器法兰标准力容器法兰标准。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物7三三.压力容器法兰标准及选用压力容器法兰标准及选用1 1、法兰的公称直径和公称压力、法兰的公称直径和公称压力l 公称直径：是为了使用方便而规定的一种标准直径。公称直径：是为了使用方便而规定的一种标准直径。压力容器法兰的压力容器法兰的 公称直径公称直径是指与法兰相配的筒体或封头的内径，带衬环的甲型平焊法兰是指与法兰相配的筒体或封头的内径，带衬环的甲型平焊法兰的公称直径是指衬环的内径；的公称直径是指衬环的内径；管法兰的公称直径管法兰的公称直径则是指与其相连接的则是指与其相连接的管子的公称直径，管子的公称直径，既不是管子的内径，也不是管子的外径，而是与内既不是管子的内径，也不是管子的外径，而是与内径相近的某个数值。径相近的某个数值。l 压力容器法兰及管法兰的公称压力：是指在规定的设计条件下，在确压力容器法兰及管法兰的公称压力：是指在规定的设计条件下，在确定法兰结构尺寸时所采用的定法兰结构尺寸时所采用的设计压力，设计压力，即一定材料和温度下的最大工即一定材料和温度下的最大工作压力。按标准化的要求，压力容器法兰的公称压力分为七个等级：作压力。按标准化的要求，压力容器法兰的公称压力分为七个等级：0.250.25、0.600.60、1.001.00、1.601.60、2.502.50、4.004.00、6.406.40（MPaMPa）)；管法兰的公；管法兰的公称压力分为十个等级：称压力分为十个等级：0.250.25、0.60.6、1.01.0、1.61.6、2.52.5、4.04.0、6.46.4、10.010.0、1616、2525（MpaMpa）。）。注：注：法兰标准中的尺寸系列即是按法兰的公称压力与公称直径来编排的。法兰标准中的尺寸系列即是按法兰的公称压力与公称直径来编排的。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物8三三.压力容器法兰标准及选用压力容器法兰标准及选用1 1、法兰的公称直径和公称压力、法兰的公称直径和公称压力2 2、标准压力容器法兰尺寸系列（标准编制方式）、标准压力容器法兰尺寸系列（标准编制方式）l 在规定设计在规定设计温度为温度为2002000 0C C，材料为，材料为16MnR16MnR或或16Mn16Mn；l 根据不同型式的法兰，在确定垫片形式、材质、尺寸和螺柱材料的基根据不同型式的法兰，在确定垫片形式、材质、尺寸和螺柱材料的基础上，按照不同的公称直径和公称压力，通过多种方案比较计算得到。础上，按照不同的公称直径和公称压力，通过多种方案比较计算得到。各类压力容器法兰尺寸各类压力容器法兰尺寸如表如表6-36-3表表6-56-5所示所示，结构图例如图，结构图例如图6-56-56-76-7所所示。（如甲型平焊法兰示。（如甲型平焊法兰如表如表6-3 6-3，图，图6-56-5所示所示）3 3、法兰最大允许工作压力、法兰最大允许工作压力 制定压力容器法兰标准时，将法兰材料制定压力容器法兰标准时，将法兰材料16MnR16MnR或或16Mn16Mn在在工作温度工作温度200200C C时的时的最大允许工作压力规定为公称压力最大允许工作压力规定为公称压力。同一公称压力级别的法兰，如果。同一公称压力级别的法兰，如果法兰材料不是法兰材料不是16MnR16MnR或或16Mn16Mn，或工作温度不是或工作温度不是200200C C，法兰最大的允许工，法兰最大的允许工作压力也就会有所不同。（作压力也就会有所不同。（对于甲、乙型平焊法兰在不同材料和不同温度对于甲、乙型平焊法兰在不同材料和不同温度时的最大允许工作压力可以按时的最大允许工作压力可以按表表6-66-6选用）选用）我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物9三三.压力容器法兰标准及选用压力容器法兰标准及选用4 4、标准压力容器法兰的选用和标记、标准压力容器法兰的选用和标记为一台压力容器的筒体或封头选配标准法兰时，可按以下步骤进行：为一台压力容器的筒体或封头选配标准法兰时，可按以下步骤进行：l 根据压力容器的内径（即法兰公称直径）和设计压力，查表根据压力容器的内径（即法兰公称直径）和设计压力，查表6-16-1初步选初步选定法兰的结构型式；定法兰的结构型式；l 根据容器的设计压力、设计温度和准备采用的法兰材料，查表根据容器的设计压力、设计温度和准备采用的法兰材料，查表6-66-6确定确定法兰的公称压力；法兰的公称压力；l 根据确定的法兰的公称直径和公称压力，再查表根据确定的法兰的公称直径和公称压力，再查表6-16-1，验证初步选定的，验证初步选定的法兰是否合适，不合适则重选；法兰是否合适，不合适则重选；l 根据确定的公称压力和公称直径及法兰类型，由表根据确定的公称压力和公称直径及法兰类型，由表6-36-3表表6-56-5查出相查出相应的尺寸。应的尺寸。标准压力容器法兰选定后，在图样上应标记，标记由标准压力容器法兰选定后，在图样上应标记，标记由7 7部分组成。部分组成。如：如：法兰法兰-RF 600 2.5/JB/T4702-2000-RF 600 2.5/JB/T4702-2000 例题例题6-16-1 分析各步骤具体查表过程（见教材）。分析各步骤具体查表过程（见教材）。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物10法兰的工业应用法兰的工业应用 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物11图图6-1 6-1 法兰连结结构法兰连结结构 螺母螺栓法兰 垫片我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物12压力容器法兰结构压力容器法兰结构 甲型平焊法兰 乙 型平焊法兰 长颈对焊法兰我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物13图图6-2 6-2 管法兰的结构管法兰的结构 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物14表表6-1 6-1 标准压力容器法兰分类标准压力容器法兰分类 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物15表表6-2 6-2 常用管法兰的密封面形式及所适用的公称压力常用管法兰的密封面形式及所适用的公称压力 与公称直径范围与公称直径范围 法兰类型 代号 标准号 密封面形式 代号 公称压力范围PN/MPa 公称直径范围 DN/mm 0.250.6 102000 突面 RF 1.02.5 10600 板式平焊法兰 PL HG20593-1997 全平面 FF 0.251.6 10600 0.6 10300 突面 RF 1.04.0 10600 凹凸面 MFM 1.04.0 10600 榫槽面 TG 1.04.0 10600 0.6 10300 带颈平焊法兰 SO HG20594-1997 全平面 FF 1.01.6 10600 1.01.6 102000 2.5 101000 突面 RF 4.0 10600 凹凸面 MFM 1.04.0 10600 榫槽面 TG 1.04.0 10600 带颈对焊法兰 WN HG20595-1997 全平面 FF 1.01.6 102000 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物16图图6-3 6-3 压力容器法兰的密封面型式压力容器法兰的密封面型式 平面型 凹凸型 榫槽型平面型：是在突出的平面上加工出几道浅沟，其结构简单，加工方便，但垫圈没有定位处，上紧螺栓后易往两侧伸展，不易压紧。因此，它适用于压力及温度较低的设备；凹凸型：由一个凹面和一个凸面组成。在凹面上放垫圈，垫圈不会被挤往外侧，密封性能较平面型有所改进；榫槽型：由一个榫和一个槽组成，垫圈放在槽内，采用缠绕式或金属包垫圈，密封效果良好。一般情况，压力及温度较低、密封要求不严的设备采用平面密封，而温度高、压力较高、密封要求严的使用榫槽型密封，凹凸型则介于两者之间我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物17图图6-4 6-4 管道法兰密封面型式管道法兰密封面型式 突面和全平面密封的垫圈没有定位档台，密封效果差；凹凸型和榫槽型的垫圈放在凹面或槽内，不容易被挤出，密封效果有较大改进。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物18表表6-3 6-3 甲型平焊法兰尺寸甲型平焊法兰尺寸-节选节选 （摘自（摘自JB/T4701-2000JB/T4701-2000）我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物19表表6-6 6-6 甲、乙型平焊法兰的最大允许工作压力甲、乙型平焊法兰的最大允许工作压力/MPa/MPa （节选）（节选）