水工艺设备理论基础-西安建筑科技大学.PDF

第3章水工艺设备理论基础 主要内容 1、容器应力理论 2、机械传动理论 3、机械制造工艺 4、热量传递与交换理论 西安建筑科技大学 §3.1 容器应力理论 §3.1.1 容器概述 一、容器概念 一、容器概念 容器：是设备外部壳体的总称。 容器： 薄壁容器：容器壁厚t与曲率半径R之比一般小于1/10。即(t / R) 1/ 10 薄壁容器： max 二、容器的分类 二、容器的分类 （1）按容器形状分为 （1）按容器形状分为 ①方形或矩形容器— — 由平板焊成 特点：制造简单，便于布置和分格，但承压能力差。 ②球形容器— — 由数块球瓣板拼焊而成(类似篮球) 特点：承压能力好且相同表面积时容器容积最大，但制作麻烦且不便 于安置内部构件 ③ 圆筒形容器— — 由圆柱形筒体和各种形状的封头组成 特点：制造较为容易，便于安装各种内部构件，且承压性能较好。 西安建筑科技大学 （2 ）按容器承压情况分为 ①常压容器：容器仅承受容器内介质的静压力，一般为开口容器。 ②内压容器：容器内部介质压力大于外界压力的容器。 按介质工作压力Pw 的大小，内压容器可分为低压 （0.1~1.6MPa ）、中压 （10~100MPa）和高压容器 （100MPa）。 ③外压容器：容器内介质压力小于外界压力的容器。 （3 ）按容器组成材料分为 ①金属容器 ②非金属容器 （4 ）按容器内有无填料分为 ①无填料容器 ②填料容器 (本章中仅讨论水工艺中使用最多的钢制内压容器。) 西安建筑科技大学 三、容器结构(以圆筒形容器为例) 容器一般由筒体 （又称筒身）、封头 （又称端盖）、法兰、支座、 进出管及人孔 （或手孔）视镜等组成 （如图所示）。 接管 人孔 封头 支座 罐体 圆筒形容器结构 西安建筑科技大学 四、容器设计的基本要求 （1）工艺要求 容器的总体尺寸、接口管的数目与位置、介质的工作压力Pw、填 料的种类、规格、厚度等一般是根据工艺生产的要求通过工艺设计算 及生产经验决定。 （2 ）机械设计的要求 ①强度：是容器抵抗外力而不破坏的能力。 强度： ②刚度：是容器抵抗外力使其不发生不允许变形的能力。 刚度： ③稳定性 ：是容器或容器构件在外力作用下维持其原有形状的能力。 稳定性 ： ④严密性： 容器必须具有足够的严密性，特别是承压容器和贮存、处 严密性： 理有毒介质的容器应具有良好严密性。 ⑤抗腐蚀性和抗冲刷性：容器的材料及其构件和填充的填料要能有效 抗腐蚀性和抗冲刷性： 的抵抗介质的腐蚀和水流的冲刷，以保持容器具有较长的使用年限。 ⑥经济方面的要求：在保证容器和工艺要求和机械设计的要求的基础 经济方面的要求： 上，应选择较为便宜的材料以降低制作成本。 ⑦制作、安装、运输及维修均应方便。 制作、安装、运输及维修均应方便。 西安建筑科技大学 §3.1.2 回转曲面与回转薄壳 1、回转曲面：以一条直线或平面曲线作母线，绕其同平面的轴线 （即 1、回转曲面： 回转轴）旋转一周就形成了回转曲面。 2、回转薄壳：以回转曲面作为中间面的壳体称作回转壳体。内外表面 回转薄壳： 之间的法向距离称为壳体厚度。对于薄壳，常用中