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第七章知识点总结7.1容器容器是化工生产所用各种设备外部壳体的总称。设备包括：贮存物料，进行物理过程，进行化学反应。7.2容器的结构容器一般是由筒体、封头、法兰、支座、接管及人孔（手孔）等元件构成。筒体和封头是容器的主体。7.3容器的几何特点压力容器壳体除平板形封头外都是回转壳体。（1）回转曲面的形成（2）回转壳体的定义与实例（3）回转壳体的纵截面与锥截面7.4圆筒形壳体上的薄膜应力（1）环向薄膜应力合力N，有介质内压力作用于半个筒体上所产生的合力N垂直向下。N=合力T，作用在筒体纵截面上的T=利用平衡条件解得因N=T即（2）径向薄膜应力作用在封头内表面上的介质压力P的轴向合力NN=作用在筒壁环形横截面上的内力TT=根据力平衡条件得7.5内压圆筒薄膜应力特点（1）内压圆筒筒壁上各点处的薄膜应力相同，但就某点而言，该点的环向薄膜应力比轴向薄膜应力大一倍。（2）如果将和的表达式改写成如下形式便可以看出，决定应力水平高低的截面几何量是壁厚与直径的比值。7.6球形壳体薄膜应力特点过球形壳体上任何一点和球心，不论从任何方向将球形壳体截开两半，都可以利用受力平衡条件求得截面上的薄膜应力为与圆筒形壳体相比，球形壳体上的薄膜应力只有圆筒形壳体上最大薄膜应力值得一半。7.7椭球壳体薄膜应力特点（1）球形壳体上的，而且各点处的应力相同。（2）顶点处的薄膜应力有三个特点：a、当a/b=2时，顶点处的应力最大。b、该点处的c、该点处的应力可按下式计算椭球越扁，顶点处的薄膜应力越大。（3）赤道处的薄膜应力a、在直径不变的条件下，圆球形壳体向椭球形壳体过渡时，赤道处的径向薄膜应力不变，仍保持与球形壳体相同的值，即b、在直径不变条件下，圆球形壳体向着椭球形壳体过渡时，赤道处的环向薄膜应力，随着椭球变扁，开始是逐渐减小，当a/b值超过1.414后，赤道处的环向薄膜应力变为负值.7.8圆锥壳体应力特点圆锥形壳体的锥截面与横截面不是同一截面，作用在锥截面上的径向薄膜应力与回转角也相交成角。7.9边界应力在局部的边界地区产生相互约束的附加内力，即边界应力。7.10边界应力的性质（1）应力的自限性（以材料具有良好塑性为前提）（2）二次应力的局部性7.11回转壳体内部的边界应力对于母线为组合曲线的回转壳体，当它承受内压时，在壳壁内除了产生一次薄膜应力外，还会产生二次应力。7.12薄膜应力的相当应力能够代表双向薄膜应力，根据强度理论对双向薄膜应力进行某种组合后得到的。7.13强度理论（1）最大拉应力理论（第一强度理论），理论依据：当作用在构件上的外力过大时，其危险点处的材料就会沿最大拉应力所在截面发生脆性断裂。（2）最大切应力理论（第三强度理论），理论依据：当作用在构件上的外力过大时，其危险点处的材料就会沿最大切应力所在截面滑移而发生屈服破坏。（3）形状改变比能理论（第四强度理论），随着弹性体发生变形而积蓄在其内部的能量称为变形能。一部分是形状改变比能，一部分是体积改变比能。第八章知识点总结8.1设计压力容器根据化工生产工艺提出的条件，确定设计所需参数（p,t,D），选定材料和结构形式，通过强度计算确定容器筒体及封头壁厚。对已制定标准的受压元件，可直接选取。8.2校核在用容器（1）判定在下一个检验周期内，或在剩余寿命期间内，容器是否还能在原设计条件下安全使用。如果容器已不能在原设计条件下使用，应通过强度计算，为容器提出最高允许工作压力。（2）如果容器针对某一使用条件需要判废，应为判废提供依据。8.3容器直径对于用钢板卷焊的筒体，以内径为它的公称直径。当用无缝钢管作筒体时，以外径作为它的公称直径。8.4设计压力设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件。8.5工作压力工作压力是由工艺过程决定的，在工作过程中工作压力是可变动动的，同时在容器的顶部和底部压力也可能是不同的。8.6装有安全阀容器设计压力其设计压力不得低于安全阀的调整压力，安全阀的整定压力Pz是根据容器最大工作压力Pw调定的。8.7装有爆破片容器设计压力其设计压力不得低于爆破片的设计爆破压力上限。根据所选爆破片型式的不同，可取（1.15~1.75）Pw为设计压力。8.8设计温度设计温度是指容器正常操作的情况下、在相应设计压力下，设定的受压元件的金属温度。其值不得低于容器工作时器壁金属可能达到的最高温度。8.9蒸汽直接加热容器的设计温度若容器内的介质是用蒸汽直接加热，或用电热元件插入介质加热，或进入容器的介质已被加热，这时可取介质的最高温度为设计温度。8.10间接加热容器的设计温度取热载体的最高工作曲线或冷载体（低于0℃的）最低工作环境为设计温度。8.11储存容器的设计温度当壳体的金属温度受到大气环境气温条件所影响时，其最低设计温度可按该地区气象资料，取历年来月平均最低气温的最低值。月平均最低气温是指当月各天的最低气温值相加后除以当月的天数。8.12间歇操作容器的设计温度若器内的介质温度和压力虽反应和操作进行周期性变化时，应按最苛刻的但却属同一时刻的温度和压力作为设定设计温度与设计压力的依据。8.13计算压力计算压力是指在相应设计温度下，用以确定受压元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。当原件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时，可不计液柱静压力。8.14设计压力与计算压力的区分在大多数的情况下，可以取计算压力等于设计压力，但是在有些场合下两者并不等同。譬如夹套容器的内筒，其设计压力根据化工生产工艺要求可能是正压，也可能是负压，然而当夹套中用蒸汽加热时，内筒的计算压力应按生产中可能出现的最大压差来确定，而且往往是要进行稳定计算，这样一来内筒的计算压力就不同于其设计压力了。所以，当需要利用公式计算容器的壳体或封头厚度时，引入和采用计算压力更为贴切。8.15新旧许用应力对比主要是碳素钢和低金合钢在350~400℃以下的许用应力值除个别钢号（如S31703）外变化很小，特别是在高温条件下，许用应力值没有变化。8.16复合板的许用应力复合板许用应力是指只考虑基层金属的许用应力（即复合金属被视为不承担强度）还是按两种金属的厚度比例共同组合成复合板的许用应力，也取决于两种金属界面间的结合率，结合率达不到要求或者复层金属强度指标不高的，那么就不考虑复层金属的许用应力了。8.17焊接接头系数焊接接头处的强度是高于、等于还是小于钢板自身的强度，同样是影响着整个容器强度高低的重要因素之一。容器的焊接接头系数的大小取决于接头的结构和对全部焊接接头处的金属进行无损探伤的比例。8.18理论计算厚度为能安全承受计算压力Pc（必要时尚需加入其他载荷）所需的最小理论计算厚度称为计算厚度。（计算公式P210）8.19设计厚度是指计算厚度与腐蚀裕量之和。（计算公式P211）8.20名义厚度将设计厚度加上钢板负偏差后向上圆调整至钢板的规格厚度，称为壳体的名义厚度。在设计图样上标注的壳体厚度应为此名义厚度。（计算公式P211）8.21有效厚度指真正可以承受介质压强的厚度称为有效厚度。（计算公式P212）8.22最小厚度最小厚度是指为满足容器在制造、运输及安装过程中的刚度要求，根据工程实践经验所规定的不包括腐蚀裕量的最小厚度。8.23标准椭圆封头厚度的确定这种封头是由半个椭球和一段高度为h。的圆柱形筒节（称为直径）构成，封头的曲面深度h=Di/4,封头的直边高度与封头公称直径有关。（计算公式P214）8.24锥形封头的结构形式锥形封头广泛用于立式容器底部以便于卸除物料。有时锥形壳体用来连接两节直径不等的圆筒，这时的锥形壳叫变径段。根据锥形封头与圆筒连接外有无过度圆弧和直边，有不带折边的锥形封头和带折边的锥形封头。8.25平板形封头圆形平板若作为封头承受介质的的压强时，将处于受弯的不利状态，因而它的壁厚将比直径的筒体壁厚大的多，而且平板形封头还会对筒体造成较大的边界应力。8.26厚度计算通用式计算公式P2238.27在用压力容器的强度校核（1）原设计已明确所用强度设计标准的，可以按该标准进行强度校核。（2）焊接接头系数根据焊接接头的实际结构形式和检验结果，参照原设计规定取舍。（3）校核用压力，应当不小于压力容器实际最高工作压力。装有安全泄放装置的，校核用压力应不小于安全阀开启压力或者爆破片标定的爆破压力。（4）强度校核是壁温，取实际最高壁温，低温压力容器取常温。8.28强度校核的思路和公式思路：算出容器在校核压力下的计算应力，看它是否小于材料的许用应力。计算公式P224（1）计算应力（2）在容器最大允许工作压力8.29钢板用前的验收验收的内容分列如下：（1）内容齐全的质量证明书（2）钢印标志（3）符合规定8.30压力容器用碳钢和低合金钢选用材规定（1）焊接用钢；（2）压力容器用钢；（3）冲击功；（4）断后伸长率；（5）钢板超声检测；（6）当使用Q235系列的碳素钢板中的Q235B和Q235C制造压力容器壳体时应遵循的规定；（7）要求正火状态交货的压力容器钢板。8.31压力容器用有色金属选用材规定（1）通用要求；（2）铝和铝合金；（3）铜和铜合金；（4）钛和钛合金；（5）锆、铌及其合金8.32复合钢板四个部分：不锈钢-钢复合板镍-钢复合板鈦-钢复合板铜-钢复合板复合钢板的要求：1.复合钢板复合界面的结合剪切强度，不锈钢-钢复合板不小于210MPa，镍-钢复合板不小于210MPa,鈦-钢复合板不小于140MPa，铜-钢复合板不小于100MPa；2.复合钢板覆层材料的使用状态应符合相关标准规定；3.碳素钢和低合金钢基层材料按照基层材料标准的规定进行冲击试验，冲击功合格指标应符合基层材料标准或订货合同规定。第九章外压容器与压杆的稳定计算1.稳定的概念稳定就平衡而言。物体处于平衡时，当它受到外力的干扰时，离开其平衡位置到达其他位置后，只要去掉干扰外力，小球在重力作用下仍可回复到原来的平衡位置。2.“稳定”问题的实例（1）压杆（2）外压容器3.长圆管、短园管、计算长度和临界长度（1）长圆管：得不到封头支撑作用的圆筒（2）短圆管：在筒体上焊上一至数个加强圈，使长圆管能够得到封头或加强圈支撑（3）计算长度：两相邻加强圈的间距（4）临界长度：短圆管的临界压力pˊcr较相同的壁厚与直径的长圆管的临界压力pcr大。随着短圆管长度的增加，封头对筒闭支撑作用的减弱，短圆管的pˊcr将不断减小。当短圆管的长度增大到某一值，譬如说增大到Lcr时，封头对筒壁的支撑作用开始完全消失，这是短圆管的临界压力将下降到和长圆管的临界压力相等时的长度。4.材料性能对外压圆筒稳定性的影响在进行内压圆筒的强度计算时，材料的强度指标对圆筒的承压能力具有直接的、重要的影响。其中弹性模量E却直接影响筒体的临界压力。E值大的材料抵抗变形能力强，因而其临界压力也就高。5.临界压力计算公式的应用条件（1）判断该圆管是长圆管还是短圆管（2）该圆管失稳定时，器壁内的临界应力是否超过了材料的比例极限7.真空容器加强圈的计算理论分析可以推导出：圆环失稳定时的临界载荷Pcr可按下式计算Pcr=24EI/D环^3I=PcLD。^3∕7.27E式中I的意思是：为使在设计外压P的作用下圆环不失稳，该圆环截面所必须具有的最小轴惯性矩。可用Imin表示。E的值只有证明圆环连同筒体是在纯弹性状态下失稳时，才能使用从手册中查得数据。8.圆筒的轴向稳定校核一般的外压容器在器壁上主要产生环向压缩应力，对于真空容器的器壁如果没有其他轴向的附加应力，虽然在0.1MPa的外压作用下会引起其器壁产生轴向压缩应力。考虑这个问题包括两点：（1）如何计算设备的轴向应力（2）如何确定这些轴向应力的许用应力第十章法兰连10.1连接和法兰连接在各种容器和管道中，由于生产工艺的要求，或考虑制造，运输，安装，检修的方便，常采用可拆的结够进行连接。法兰连接：法兰连接有较好的强度和紧密性，而且适用尺寸范围较广，在设备和管道上都能应用。法兰连接分容器法兰连接和管法兰连接。10.2法兰连接的密封原理法兰在螺文预紧力的作用下，把处于法兰压紧面之间的垫片压紧，当垫圈单位面积上所受到的压紧力达到某一值时，借助于垫片的变形，把法兰密封