第二章壓力容器基本結構第一節壓力容器的結構形式一、球形容器優點：受力時其應力分布均勻，在相同的壓力載荷下，球殼體的應力僅為直徑相同的圓筒形殼體的1/2，即如果容器的直徑、工作壓力、制造材料相同時，球形容器所需的計算壁厚僅為圓筒形容器的1/2,另外，相同的容積，球形的表面積最小。綜合面積及厚度的因素，故球形容器與相同容積工作壓力、材料的圓筒形容積相比，可節省材料30%—40%。缺點：球形容器制造復雜、拼焊要求高，而且作為傳質、傳熱或反應的容器時，因工藝附件難以安裝，介質流動困難，故廣泛用作大型貯罐。二、圓筒形容器

其幾何形狀特點是軸對稱，外觀沒有形狀突變，因而受載應力分布也較為均勻，承載能力較高，與球形容器相比，受力狀態雖不如球形容器，但制造方便，質量易得到保證，工藝內件易于安排裝拆，可用作任何用途的容器。與其他型式容器相比，受力狀態要理想得多。故圓筒形容器是目前使用最廣泛的一種。三、箱形容器

箱形結構容器分為正方形結構及長方形結構兩種。由于其幾何形狀突變，應力分布不均勻，轉角處局部應力較高，所以這類容器結構不合理，較少使用。一般僅用作壓力較低的容器，如蒸汽消毒柜(圖，2-3)及化纖設備的加熱箱體。四、錐形容器一般使用的是由錐形體與圓筒體組合而成的組合結構(圖2-4)。第二節壓力容器的組成

常見壓力容器一般由筒體、封頭(管板)、法蘭、接管、人(手)孔、支座等部分組成，如圖2-5-所示。一、筒體

筒體是壓力容器最主要的組成部分與封頭或端蓋共同構成承壓殼體，是貯存物料或完成化學反應所需要的壓力空間。筒體直徑較小時(一般＜500毫米）可用無縫鋼管制作，直徑較大時，可用鋼板在卷板機上先卷成圓筒然后焊接而成。便于成批生產，筒體直徑的大小已標準化，可按表2-1、2-2中所示的公稱直徑選用(帶括號的尺寸應盡量不采用)。對焊接筒體表中公稱直徑是指它的內徑，而用無縫鋼管制作的筒體，表中公稱直徑則是指它的外徑。圓柱形筒體按其結構又可分為整體式和組合式兩大類。二、封頭與端蓋凡與筒體焊接連接而不可拆的，稱為封頭;與筒體及法蘭等連接而可拆的則稱為端蓋。

封頭按形狀可以分為三類，即凸形封頭、錐形封頭和平板封頭。1.凸形封頭凸形封頭有半球形、碟形、橢圓形和無折邊球形封頭之分。(1)半球形封頭;相同直徑和相同壓力下，所需板厚最小。除用于壓力較高、直徑較大的貯罐及其他有特殊要求的容器外，一般較少采用。(2)橢圓形封頭橢圓形封頭是目前壓力容器使用最普遍的一種。(3)碟形封頭

碟形封頭又稱帶折邊球形封頭。(4)無折邊球形封頭

只適用于直徑較小，壓力較低的容器上。2.錐形封頭錐形封頭有帶折邊(圖2-7b、c)和無折邊(圖2-7a)兩種。3.平板封頭

平板封頭受力時強度錄低，相同直徑、相同壓力下所需的厚度最大，除用做人孔蓋以及一些高壓容器外，一般很少采用。三、法蘭

法蘭通過螺栓、楔口等連接件壓緊密封件保證容器的密封。故法連接是由法蘭、螺栓、螺母及密封元件所組成的密封連接件。法蘭按照所連接的部件可分為容器法蘭及管道法蘭。法蘭按其整體性程度，分成三種型式:整體法蘭、松式法蘭及任意式法蘭。法蘭按其密封面型式又可分為平面法蘭，凹凸面法蘭及榫槽面法蘭。不同的密封元件和不同的連接件相組配，構成了各種不同的密封結構。(1)強制密封(2)自緊密封(3)半自緊密封。四、接管常用的接管有三種型式，即螺紋短管、法蘭短管與平法蘭接管。接管與容器的連接有貼合式和插人式兩種型式。五、人孔和手孔人孔和手孔按其形狀可分為圓形及橢圓形兩種，按其封閉形式可分為外閉式(圖2-8)及內閉式(圖2-9)兩種。開孔補強方法有整體補強和局部社強兩種。六、支座支座是用于支承容器重量并將它固定在基礎上的附加部件，一般分為三大類:即立式容器支座、臥式容器支座及球形容器支座。常用了用的立式容器支座有懸掛式支座(耳式支座)(圖2-10a)、支承式支座(圖2-10b,c)、裙式支座(圖2-10d)及腿式支座垂(圖2-10e)。第二章復習與思考題1.構成一臺完整的壓力容器應包括哪些最基本的組成部分?各部分的功能是什么?答：筒體、封頭（管板）、法蘭、接管、人（手）孔、支座等部分組成。a、筒體是壓力容器最主要的組成部分，與封頭或端蓋共同構成承壓殼體，是貯存物料或完成化學反應所需要的壓力空間。b、封頭與端蓋凡是與筒體焊連接而不可拆的，稱為封頭。與筒體及法蘭等連接而可拆的則稱為端蓋。c、接管用于介質的進出、安全附件的安裝等。d、人孔、手孔用于容器的定期檢驗、檢查或清除污物。e、支座用于支承容器的重量并將它固定在基礎上的附加部件，其結構形式決定于容器的安裝方式、容器重量及其他載荷。2.試敘述密封件的作用原理，其結構型式有哪些？答：密封元件是放在兩法蘭接觸面之間或封頭與筒體頂部的接觸面之間，借助于螺栓等連接件的壓緊力達到密封的目的。結構形式：⑴強制密封⑵自緊密封⑶半自緊密封3.對容器開孔有何要求?為什么開孔應補強?答：手孔的大小要使人的手能自由通過，并考慮手上還可能握有裝卸工具和供安裝的零件，一般手孔的直徑不小于150mm。對于內徑大于等于1000mm的容器，如不能利用其他可拆裝置進行的內部檢驗和清洗時，應開設人孔，人孔的大小應能使人能夠鉆入。人孔和手孔的尺寸應符合有關標準規定。容器的筒體或封頭開孔后，不但減小了容器壁的受力面積而且還因為開孔造成結構不連續而引起的應力集中，使開孔邊緣處的應力大大增加，孔邊的最大應力要比器壁上的平均應力大幾倍，對容器的安全運行極為不利。為了補償開孔處和薄弱部位，就需要進行補強措施。開孔補強方法有整體補強和局部補強。4.壓力容器常見的支座型式有哪幾種(簡圖表示)?答：常用的有懸掛式（耳式）支承式、裙式、腿式5.高壓容器筒體的主要結構型式有哪幾種?答：鍛焊式、多層板式、繞制式。6.壓力容器常見的封頭型式有哪些?各有何優缺點?答：分為三類，即凸形封頭、錐形封頭和平板封頭。⑴凸形封頭有半球形、碟形、橢圓形和無折邊球形封頭之分。優點：相同直徑和相同壓力下，所需板厚最小。⑵由于其曲率半徑連續變化，沒有形狀突變，受力情況僅次于半球形封頭。⑶碟形封頭又稱帶折邊球形封頭通常用于壓力較低，直徑較大的容器。⑷無折邊球形封頭結構簡單、制造方便。錐形封頭證氣體介質在容器中均勻分布或改變流體流速。7.密封結構如何分類?幾種常用的密封結構是什么?答：按照密封機理的不同，密封結構可分為強制密封、自緊密封兩大類。前者是通過堅固端蓋與筒體端部的螺栓等連接件強制將密封面壓緊來達到密封的目的；后者是利用容器內介質的壓力使密封面產生壓緊力來達到密封目的。常用的結構：平墊密封、卡扎里密封、雙錐密封、伍德密封、“O”形環密封。8.你廠壓力容器的連接結構中主要采用了哪幾種密封結構形式?答：a、平墊密封b、卡扎里密封c、“O”形環密封9.試說明壓力容器的幾種類型及其優缺點？答：a、球形容器優點：受力均勻、相同的壓力載荷球殼體的應力僅為直徑相同的圓筒形殼體的1/2節省材料。b、圓筒形容器：軸對稱外觀沒有形狀突變因而受應力分布均勻，承載能力較高與球形容器相比制造方便，質量易保證，工藝內件易于安排裝拆，可用作任何用途的容器。c、箱形容器d、錐形容器10.高壓容器密封結構的特點是什么?