本文作者:防城港钢结构施工工程

压力容器分析设计方法(压力容器分析设计方法与工程应用)

防城港钢结构施工工程 2周前 ( 11-23 08:30 ) 7155 抢沙发
今天给各位分享压力容器分析设计方法的知识,其中也会对压力容器分析设计方法与工程应用进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!

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本文目录一览:

压力容器的常规设计法与分析设计法有何主要区别?

目前压力容器的主要设计方法有常规设计法与分析设计法两种。

常规设计法压力容器分析设计方法,是以弹性失效为准则压力容器分析设计方法,以薄膜应力为基础压力容器分析设计方法,来计算元件的厚度。限定最大应力不超过一定的许用值(通常为1倍许用应力)。对容器中存在的较大的边缘应力等局部应力以应力增强系数等形式加以体现,并对计及局部应力后的最大应力取与薄膜应力相同的强度许用值。

GB150标准中的内压圆筒、球壳的厚度即是针对元件中的薄膜应力(一次总体薄膜应力),并控制在1倍许用应力水平进行计算的。而对椭圆封头、碟形封头的厚度则是计及封头及圆筒边缘效应的局部应力,并将其与薄膜应力叠加后的最大应力控制在1倍许用应力进行计算的。常规设计方法简明、但不臻合理,且偏保守。

分析设计法以塑性失效及弹塑性失效准则为基础,计及容器中的各种应力,如总体薄膜应力、边缘应力、峰值应力,进行准确计算,并对应力加以分类,按照不同应力引起的不同破坏形式,分别予以不同的强度限制条件,以此对元件的厚度进行计算。按该法设计的容器更趋科学合理、安全可靠且可体现一定的经济效益。

JB4732标准中对各种元件的厚度计算即是建立在应力分析基础上并采用压力容器分析设计方法了第三强度理论。其中内压圆筒、球壳的计算公式形式上虽与GB150的相应公式相同,但其计算意义是完全不同的。

分析设计由于区别了各种应力的性质和作用,充分发挥材料的承载潜力,因此对材料和制造、检验提出了较高的技术要求。

简述压力容器的常规设计方法和分析设计方法的应力分析理论基础失效判据

大概有,有力矩理论,无力矩理论;材料力学,弹性力学等。谢谢!

压力容器计算书的设计方法

压力容器设计的基本步骤:

以稳压罐的设计为例压力容器分析设计方法,对容器设计的全过程进行讲解。

首先,我们根据用户提出的、在压力容器规范范围内双方签署的具有法律约束力的设计技术协议书,该协议书也可以经双方同意共同修改、完善,以期达到产品使用最优化。

根据稳压罐的设计技术协议,我们知道压力容器分析设计方法了容器的最高工作压力为1.4MPa,工作温度为200℃,工作介质为压缩空气,容积为2m3,要求使用寿命为10年。这些参数就是用户提供给我们的设计依据。

有了这些参数,我们就可以开始设计。

一. 设计的第一步

就是要完成容器的技术特性表。除换热器和塔类的容器外,一般容器的技术特性表包括

a 容器类别

b 设计压力

c 设计温度

d 介质

e 几何容积

f 腐蚀裕度

j 焊缝系数

h 主要受压元件材质等项。一般我所图纸上没有做强行要求写上主要受压元件材质

一. 确定容器类别

容器类别的划分在国家质量技术监督局所颁发的《压力容器安全技术监察规程》(以下简称容规)第一章第6条(p7)有详细的规定,主要是根据工作压力的大小(p75)、介质的危害性和容器破坏时的危害性来划分(p75)。本例稳压罐为低压(1.6MPa)且介质无毒不易燃,则应划为第Ⅰ类容器。

压力容器分析设计方法:具体压力容器划分类别见培训教材 p4 1-11

何谓易燃介质见 p2 1-6

介质的毒性程度分级见 p3 1-7

划分压力容器等级见 p3 1-9

二. 确定设计压力

我们知道容器的最高工作压力为1.4MPa,设计压力一般取值为最高工作压力的1.05~1.10倍。

至于是取1.05还是取1.10,就取决于介质的危害性和容器所附带的安全装置。

介质无害或装有安全阀等就可以取下限1.05,否则就取上限1.10。

本例介质为无害的压缩空气,且系统管路中有泄压装置,符合取下限的条件,则得到设计压力为

Pc=1.05x1.4

=1.47MPa。

另:什么叫设计压力?计算压力?如何确定?见p11 3-1

液化石油气储罐设计中,是如何确定设计压力的?

三. 确定设计温度

一般是在用户提供的工作温度的基础上,再考虑容器环境温度而得。

比如为华北油田设计的容器,且在工作状态无保温的情况下,其工作温度为30℃,其冬季环境温度最低可到-20℃,则设计温度就应该按容器可能达到的最恶劣的温度确定为-20℃。《容规》附件二(p77)提供了一些设计所需的气象资料供参考。本例取设计温度为200℃即可。

四. 确定几何容积

按结构设计完成后的实际容积填写即可。

五. 确定腐蚀裕量

由所选定受压元件的材质、工作介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和用户期待的使用寿命来确定,实际上应先选定受压元件的材质,再确定腐蚀裕量。

《容规》第三章表3-3(p23)和GB150第3.5.5.2节(p5)对一些常见介质的腐蚀裕量进行了一些规定。工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定,受使用环境影响很大,变数很多,目前无现成的数据。

一般介质无腐蚀的容器,其腐蚀裕量取1~2mm即可满足使用寿命的要求。本例取腐蚀裕量为2mm。

另:什么叫计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度?何谓最小厚度?如何确定?见p12 3-5 3-6

六. 确定焊缝系数

焊缝系数的标准叫法叫焊接接头系数,GB150的3.7节(p6)对其取值与焊缝检测百分比进行了规定。

具体取值,可以按《容规》第85条(p43)所规定的10种情况选择:

其焊缝系数取1,即焊接接头应进行100%的无损检测,其压力容器分析设计方法他情况一般选焊缝系数为0.85。

本例选焊缝系数为0.85。

七. 主要受压元件材质的确定

材质的确定在满足安全和使用条件的前提下,还要考虑工艺性和经济性。

GB150第8页材料的使用有严格的规定,对这些规定的掌握是非常必要的。比较常用的材料有Q235-B(Q235-C)16MnR和0Cr18Ni9这几种材料

1. 0Cr18Ni9一般用于低于-20℃的低温容器和

对介质有洁净要求的容器,如低温分离器、氟利昂蒸发器等;

2. 16MnR一般用于对安全性要求较高、使用Q235-B时壁厚较大的容器,如油、天然气等。

3. Q235-B使用最广也最经济,GB150第9页对其使用条件作了详细规定:

● 规定设计压力≤1.6MPa;

● 钢板使用温度0℃~350℃;

● 用于壳体时厚度不得大于20mm,且不得用于高度危害的介质。

就本例来说,其使用压力、温度和介质都符合Q235-B的条件,唯有厚度还未知,若超过了20mm则只能使用16MnR,本例就暂定使用Q235-B。

当然啦,如果我们按以下:

●规定设计压力≤2.5MPa;

●钢板使用温度不得超过0℃~400℃;

●用于壳体时厚度不得大于30 mm,且不得用于高度危害的介质。

Q235-B与Q235-C的主要区别也就是冲击试验温度不同,前者为在温度20℃下做 V型冲击试验;后者为在0℃ 时做V型冲击试验

完成了技术特性表,下一步就是容器计算了。

◆ 确定容器直径

计算时首先要确定容器直径。除非用户有要求,一般取长径比为2~5,很多情况下取2~3就可以了。

哪位高手能告诉我压力容器设计详细过程,我可以给一些数据参数。

一、根据操作条件确定设计压力和设计温度

二、根据介质特性选择主体材料

三、按照主体材料的需用应力计算出各受压元件的结构尺寸

四、按照容器的总重(充满水的重量)设计容器的支撑结构

五、按照计算结果绘制施工图纸

有几点注意事项

1)设计时的注意事项:

a)常温下液氨的设计压力是有明文规定的压力容器分析设计方法,设计压力为2.16Mpa压力容器分析设计方法,设计温度为50摄氏度。除非压力容器分析设计方法你的储罐有可靠的保冷措施能确保储罐温度不高于20摄氏度,否则就要按规定做。

b)液氨储罐的材料选用低碳钢就可以。

c)由于液氨有应力腐蚀倾向,所以容器最终要做整体热处理。

2)压力容器设计是要有设计许可证的。而且液氨储罐属于最高级别的三类容器。

3)350立方米一般要做成球罐了,除非你用几个大型卧罐。

压力容器分析设计ansys分析结果中的应力怎么分类

分类设计法:

1,结构设计。根据设计要求确定压力容器的结构形式,利用分析设计标准中的厚度计算公式或图表,计算壳体、封头、法兰等受压元件的厚度,再详细考虑需要作应力分析的部位。

2、建立力学分析模型。根据容器结构、载荷及边界条件的复杂性适用合适的分析方法,较简单的可用解析法,复杂的采用数值方法。力学分析模型包括几何模型、容器所承受的载荷及边界条件。

3、应力分析。按弹性理论分析容器各重要部位的应力。

4、应力分类。按计算出的应力按P(Pm、Pl、Pb)、Q及F进行分类。

5、应力强度计算。

6、应力强度校核。即安定性分析

应力分类法优点:

1、简单。采用工程设计人员非常熟悉的弹性应力分析方法。应力评定时直接给出各类等效应力的许用值,因而应力分类后的强度校核与常规设计类似

2、通用。采用有限元软件可以对任何结构形式和载荷工况进行弹性应力分析

3、保守。各类应力的许用极限已经设在保守的水平上,因此总体上是一种偏保守的设计方法

4、成熟。应用很多年了

摘自《压力容器应力分析设计方法的进展和评述》陆万明 寿比南 杨国义

压力容器设计级别,类别划分是怎样的?

一、压力容器类别划分方法:

(1)基本划分:压力容器类别的划分应当根据介质特性压力容器分析设计方法,按照以下要求选择类别划分图,再根据设计压力p(单位MPa)和容积V(单位L),标出坐标点,确定压力容器类别。

(2)多腔压力容器类别划分:多腔压力容器(如换热器的管程和壳程、夹套容器等)按照类别高的压力腔作为该容器的类别并且按照该类别进行使用管理。但是应当按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各压力腔进行类别划定时,设计压力取本压力腔的设计压力,容积取本压力腔的几何容积。

(3)同腔多种介质压力容器类别划分:一个压力腔内有多种介质时,按照组别高的介质划分类别。

(4)介质含量极小的压力容器类别划分:当某一危害性物质在介质中含量极小时,应当根据其危害程度及其含量综合考虑,按照压力容器设计单位决定的介质组别划分类别。

(5)特殊情况的类别划分。

二、压力等级划分:压力容器的设计压力(p)划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级:(1)低压(代号L),0.1MPa≤p<1.6MPa压力容器分析设计方法;(2)中压(代号M),1.61MPa≤p<10.0MPa;(3)高压(代号H),10.0MPa≤p<100.0;(4)超高压(代号U),p≥100.0MPa。

三、压力容器品种划分

压力容器按照在生产工艺过程中的作用原理,划分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。具体划分如下:(1)反应压力容器(代号R),主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器,例如各种反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、变换炉、煤气发生炉等;(2)换热压力容器(代号E),主要是用于完成介质的热量交换的压力容器,例如各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等;(3)分离压力容器(代号S),主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器,例如各种分离器、过滤器、集油器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等;(4)储存压力容器(代号C,其中球罐代号B),主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器,例如各种形式的储罐、缓冲罐、消毒锅、印染机、烘缸、蒸锅等。在一种压力容器中,如同时具备两个以上的工艺作用原理时,应当按照工艺过程中的主要作用来划分品种。

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