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安全設備工程復習重點第一章 鍋爐基礎知識一、鍋爐的基本概念1、鍋爐的中心任務就是把燃料中的化學能最有效地轉(zhuǎn)化成為蒸汽或熱水的熱能。2、特種設備安全監(jiān)察條例中對鍋爐的限制性定義在特種設備安全監(jiān)察條例中給出了限制性定義：“鍋爐，是指利用各種燃料、電或者其他能源，將所盛裝的液體加熱到一定的參數(shù)，并承載一定壓力的密閉裝備，其范圍規(guī)定為容積大于或者等于30L的承壓蒸汽鍋爐、出口水壓大于或者等于0.1MPa（表壓），且額定功率大于或者等0.1MW的承壓熱水鍋爐、有機熱載體鍋爐。3、火管鍋爐和水管鍋爐的特點燃燒后的煙氣在管中流動，叫做鍋殼鍋爐，又叫火管鍋爐。與火管鍋爐相似，水筒的數(shù)目不斷增加，發(fā)展成很多小直徑的水管，水在管中流動，所以稱為水管鍋爐。兩大鍋爐的特點：（1）火管式鍋爐這類鍋爐的爐膛十分矮小，爐膛四周又被稱作為輻射受熱面的筒體包圍，所以爐內(nèi)溫度低，燃燒條件差，難于燃用低質(zhì)煤。而且，煙氣縱向沖刷壁面，傳熱效果也較差，排煙溫度高，熱效率低。此外，鍋筒直徑大，既不宜提高汽壓，又增加了鋼的消耗量，蒸發(fā)量也受到了限制。對于煙管鍋爐，還存在結構剛度大，煙管排列緊密使清洗水垢困難和煙道內(nèi)部易于堵灰等缺點。但因它結構簡單，水和蒸汽容量大，對負荷變動適應性好，水質(zhì)要求低，維修方便等優(yōu)點，有些結構至今仍被用于一些小型工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)、交通運輸及生活取暖用汽。（2）水管鍋爐水管鍋爐可分為橫水管和豎水管兩種類型。早期出現(xiàn)的是整聯(lián)箱橫水管鍋爐，由于整聯(lián)箱太大，強度不夠，于是改為分聯(lián)箱。分聯(lián)箱由初期的方形逐漸改為波浪形，使聯(lián)箱更有彈性。為了便于更換水管和清除水垢，聯(lián)箱上針對每根水管開有手孔，因而制造加工量大，金屬耗量高，此外，橫水管管系的水循環(huán)不夠可靠，易出現(xiàn)故障，因此橫水管鍋爐現(xiàn)已不再生產(chǎn)。彎水管與直水管相比，不僅富有彈性而且布置方便，鍋爐的制造也大大簡化。最初為了增加受熱面，采用許多個鍋筒作成鍋筒彎水管鍋爐。此后，由于傳熱學的發(fā)展，鍋爐向著減少對流受熱面，增加輻射受熱面的方向發(fā)展，于是鍋筒數(shù)目逐漸減少，演變成雙鍋筒和單鍋筒鍋爐，以至發(fā)展到現(xiàn)代的無鍋筒鍋爐直流鍋爐。二、鍋爐的分類及參數(shù)系列1、鍋爐的分類（1）按結構分：火管鍋爐、水管鍋爐和水火管鍋爐（2）按用途分：電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、機車鍋爐、船舶鍋爐（3）按按燃燒方式分：層燃爐、沸騰爐、室燃爐（4）按壓力分：低壓（P2.5）、中壓（2.5P5.9）、高壓（9.8P13.7）、超高壓（9.8P13.7）、亞臨界（13.7P16.7）、超臨界（P22）單位：Mpa（5）按容量分：小型（V20t/h）、中型（20100t/h）、大型（V100t/h）2、鍋爐的參數(shù)額定蒸汽壓力、額定熱功率、工作壓力、額定蒸發(fā)量、介質(zhì)出口溫度 額定蒸汽壓力（相對蒸汽鍋爐而言）指鍋爐在額定運行工況下，其出口處的蒸汽壓力。 額定熱功率（相對熱水鍋爐和有機熱載體鍋爐而言）指鍋爐在額定運行工況下，在單位時間內(nèi)輸出的熱量。 工作壓力指鍋爐、鍋爐受壓元件出口處的運行壓力。一般情況下，鍋爐的工作壓力不超過額定壓力。 額定蒸發(fā)量指蒸汽鍋爐在額定運行工況下，單位時間內(nèi)能產(chǎn)生額定壓力蒸汽的能力。 介質(zhì)出口溫度指鍋爐在額定運行工況下，鍋爐出口處的介質(zhì)溫度。 燃燒種類：一般有煤、油、氣。 熱效率：是考察鍋爐的主要經(jīng)濟指標，表示的是鍋爐所產(chǎn)生的熱量與燃料所儲存的熱量的比值關系。3、工業(yè)鍋爐型號表示方法三、工業(yè)鍋爐的特性1、蒸汽量：指蒸汽鍋爐每小時所生產(chǎn)的額定蒸氣量，用以表征鍋爐容量的大小。蒸汽量常用符號D來表示，單位是t/h（噸/小時），工業(yè)鍋爐蒸汽量一般從0.1 t/h到65 t/h。采暖用熱水鍋爐則用額定產(chǎn)熱量來表征容量大小，常用符號Q來表示，單位是KJ/h。2、受熱面蒸發(fā)率、受熱面發(fā)熱率鍋爐受熱面是指汽鍋和附加受熱面等與煙氣接觸的金屬表面積，即煙氣與水進行熱交換的表面積。每平方米受熱面每小時所產(chǎn)生的蒸汽量，就叫做鍋爐受熱面的蒸發(fā)率，用D/H表示。熱水鍋爐則采用受熱面發(fā)熱率這個指標，即每平方米受熱面每小時能生產(chǎn)的熱量，用符號Q/H表示，單位kJ/(m2h)四、鍋爐的主要部件及工作原理1、鍋爐的本體設備主要包括汽鍋、爐子、蒸汽換熱器、省煤器和空氣預熱器。（1）省煤器：是利用鍋爐尾部煙氣的熱量加熱鍋爐給水的設備。（2）鍋筒（主要作用）鍋筒的主要作用是：鍋筒與下降管，水冷壁管連接，組成自然循環(huán)回路，同時鍋筒又接受省煤器的給水，還向過熱器輸出飽和蒸汽。容納一定量的水，具有儲熱能力，可相對穩(wěn)定水位，在負荷發(fā)生變化時，可以減緩汽壓的變化。具有一定的蒸汽空間，進行汽水分離，在汽水系統(tǒng)中是汽液兩相的分接口。（3）水冷壁：主要是用水冷壁管吸收高溫煙氣的大量輻射。（4）蒸汽過熱器：作用是將飽和蒸汽加熱成具有一定溫度的過熱蒸汽。（5）空氣預熱器：利用鍋爐尾部低溫煙氣的熱量來加熱燃燒所需的空氣，從而降低了排煙溫度，減少了排煙熱損失 ；提高進入爐內(nèi)空氣的溫度，改善爐內(nèi)的燃燒條件，降低氣體和固體不完全燃燒熱損失，并且提高理論燃燒溫度，增強傳熱效果，相應地提高了鍋爐受熱面的蒸發(fā)率。2、 鍋爐的基本工作原理（1）燃燒過程首先，煤由皮帶運輸機（12）送入煤倉（2），并在煤倉中下漏到鏈條爐排（14）上，煤倉下方有刮煤板使煤層在爐排上分布均勻，爐排借助電動機通過變速齒輪減速箱后由鏈輪帶動 ，隨著鏈條爐排的轉(zhuǎn)動，煤被送入到爐膛中，煤一面燃燒一面向后移動 ，燃燒需要的空氣首先由送風機（8）送入到空氣預熱器（6），空氣被預熱后送入爐排（14）下面的風倉，向上穿過爐排達到燃料層，進行燃燒反應后形成高溫煙氣，燃料最后燃盡為灰渣，在爐排末斷被除渣板（俗稱老鷹鐵）鏟起，落入灰車（15）定期拉出，我們稱這個過程為燃燒過程。（2）煙氣向工質(zhì)的傳熱過程由于燃料的燃燒放熱，爐內(nèi)溫度很高， 在爐膛的四周墻面上都布置有水管，俗稱水冷壁。 高溫煙氣與水冷壁進行強烈的輻射換熱， 將熱量傳遞給管內(nèi)的水。隨后，高溫煙氣在送風機（8）和引風機（10）的作用下， 向爐膛上方流動，首先流過蒸汽過熱器（18） 使鍋爐 （1）中產(chǎn)生的飽和蒸汽在蒸汽過熱器中受煙氣加熱而形成過熱蒸汽。然后， 煙氣流經(jīng)上、下鍋筒（3、4）間的對流管束（5）。在管束間設置了折煙墻使煙氣呈“S”形曲折地橫向沖刷管束， 再次以對流換熱的方式將熱量傳遞給管束內(nèi)的水， 煙氣在流動換熱中溫度不斷降低并進入尾部煙道，與省煤器（7）和空氣預熱器（6）中的工質(zhì)進行熱交換。最后煙氣經(jīng)過旋風除塵器（9），從煙氣中分離出的煙灰落入灰車（15）中，較清潔的煙氣通過通風機（10）和煙囪（11）排入大氣，我們把這個過程叫做煙氣向工質(zhì)的傳熱過程。（3）水的受熱和汽化過程鍋爐給水經(jīng)過給水泵（16），由給水管道送至省煤器（7）中，在其中被煙氣加熱到一定溫度后，送入鍋筒（3）。鍋爐工作時，鍋筒中的工質(zhì)是處于飽和狀態(tài)下的汽水混合物。位于溫度較低區(qū)段的對流管束，因受熱較弱，汽水工質(zhì)的密度較大，而位于煙氣高問區(qū)段的水冷壁和對流管束，因受熱較強，相應地工質(zhì)密度較小，從而密度較大的工質(zhì)則向下流入下鍋筒，而密度較小的工質(zhì)向上流入上鍋筒，形成了鍋水的自然循環(huán)。此外，為了組織水循環(huán)和進行輸導分配的需要，一般在爐墻外還設置有不受熱的下降管，供以將工質(zhì)引入水冷壁的下集箱，而通過上集箱上的汽水引出管將汽水混合物引入上鍋筒（3）。進入鍋筒的汽水混合物，借助于裝設在上鍋筒內(nèi)的汽水分離設備，將蒸汽和水分開，蒸汽從鍋筒頂部引出進入蒸汽過熱器（18），被加熱成過熱蒸汽并供給用戶。分離出的水與新補充的水一起繼續(xù)參與循環(huán)。我們稱這個過程叫做水的受熱和汽化過程。三個過程是同時進行的，其中任何環(huán)節(jié)不能正常運行都會影響到鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性。五、鍋爐水循環(huán)及汽水分離1、自然水循環(huán)（1）概念和作用鍋爐水循環(huán)指水和汽水混合物在鍋爐蒸發(fā)受熱面中的循環(huán)流動，分為自然循環(huán)和強制循環(huán)兩種。依靠水和汽水混合物的密度差維持的循環(huán)叫自然循環(huán)（無確定的循環(huán)回路，在鍋殼水空間內(nèi)進行）；依靠回路中水泵的壓頭維持的循環(huán)叫強制循環(huán)。作用：正常的水循環(huán)可以保證鍋蒸發(fā)受熱面的可靠冷卻，是鍋爐安全運行基本條件之一。（2）自然循環(huán)的影響因素1）鍋爐工作壓力 ；2）循環(huán)回路高度；3）上升管受熱強弱；4）下降管是否含汽及含汽多少；5）循環(huán)回路的阻力特性。（3）循環(huán)倍率和循環(huán)流速循環(huán)流速：水循環(huán)回路中上升管處水的流速（大于0.2m/s即可維持水循環(huán)的安全進行）。循環(huán)倍率：上升管入口水流量與上升管出口蒸汽量的比值。K=G/D2、水循環(huán)常見故障停滯：進入上升管的水量等于上升管產(chǎn)生的蒸汽量，循環(huán)倍率K=1。倒流：在并聯(lián)上升管系統(tǒng)內(nèi)受熱弱的上升管中，工質(zhì)由上升流動變成了下降流動。汽水分層：當上升管水平布置或與水平面夾角過小時，如果管中工質(zhì)流速過低，就會出現(xiàn)汽水分層現(xiàn)象，蒸汽在管子上部流動，水在管子下部流動，汽水兩相間有時會出現(xiàn)明顯的分界面。3、汽水分離及分離裝置在水循環(huán)中，進入上鍋筒的汽水混合物經(jīng)過汽水分離才能相互分開。減少蒸汽帶水的一些簡單鍋內(nèi)裝置：水下孔板、集汽管、蒸汽出口孔板（抽氣孔板）、進口擋板、離心式分離器。汽水分離裝置的使用條件：1）在鍋爐不帶過熱器并且對蒸汽品質(zhì)要求不高時，只用集汽管；2）當大部或全部蒸發(fā)受熱面引入鍋筒水空間，管子布置不均勻，同時對蒸汽濕度要求不高時，可采用集汽管加水下孔板；3）當水冷壁管引入鍋筒蒸汽空間，對蒸汽濕度要求不高時，可用進口擋板加蒸汽出口孔板；4）當鍋爐的蒸發(fā)量稍大，蒸發(fā)受熱面管大部分引入鍋筒水空間，且要求蒸汽濕度較小時，用水下孔板加蒸汽出口孔板；第二章 鍋爐安全運行及管理一、點火前的檢查和準備1、程序鍋爐檢查上水烘爐煮鍋注意：煮爐時，一般是在鍋水中加入堿性藥劑二、鍋爐運行1、點火升壓（安全注意事項）（1）防止爐膛爆炸（點火前，開動引風機給鍋爐通風510min）（2）控制升溫升壓速度（3）嚴密監(jiān)視和調(diào)整指示儀表（4）保證強制流動受熱面的可靠冷卻2、鍋爐正常運行中的監(jiān)督調(diào)節(jié) （調(diào)節(jié)的參數(shù)）水位、汽壓、汽溫、燃燒、排污和吹灰三、停爐及保養(yǎng)維護1、正常停爐的操作步驟正常停爐是預先計劃內(nèi)的停爐。停爐中應注意的主要問題是防止降壓降溫過快，以避免鍋爐部件因降溫收縮不均勻而產(chǎn)生過大的熱應力。停爐操作應按規(guī)程規(guī)定的次序進行。大體上說，鍋爐正常停爐的次序應該是先停燃料供應，隨之停止送風，減少引風；與此同時，逐漸降低鍋爐負荷，相應地減少鍋爐上水，但應維持鍋爐水位稍高于正常水位。對于燃氣、燃油鍋爐，爐膛?；鸷?，引風機至少要繼續(xù)引風5min以上。鍋爐停止供汽后，應隔斷與蒸汽母管的連接，排汽降壓。為保護過熱器，防止其金屬超溫，可打開過熱器出口集箱疏水閥適當放汽。降壓過程中司爐人員應連續(xù)監(jiān)視鍋爐，待鍋內(nèi)無汽壓時，開啟空氣閥，以免鍋內(nèi)因降溫形成真空。停爐時，應打開省煤器旁通煙道，關閉省煤器煙道擋板，但鍋爐進水仍需經(jīng)省煤器。對鋼管省煤器，鍋爐停止進水后，應開啟省煤器再循環(huán)管；對無旁通煙道的可分式省煤器，應密切監(jiān)視其出口水溫，并連續(xù)經(jīng)省煤器上水、放水至水箱中，使省煤器出口水溫低于鍋筒壓力下飽和溫度20。為防止鍋爐降溫過快，在正常停爐的46h內(nèi)，應緊閉爐門和煙道擋板。之后打開煙道擋板，緩慢加強通風，適當放水。停爐1824h，在鍋水溫度降至70以下時，方可全部放水。2、需緊急停爐的情況鍋爐遇有下列情況之一者，應緊急停爐：（1）鍋爐水位低于水位表的下部可見邊緣；（2）不斷加大向鍋爐進水及采取其他措施，但水位仍繼續(xù)下降；（3）鍋爐水位超過最高可見水位（滿水），經(jīng)放水仍不能見到水位；（4）給水泵全部失效或給水系統(tǒng)故障，不能向鍋爐進水；（5）水位表或安全閥全部失效；（6）設置在汽空間的壓力表全部失效；（7）鍋爐元件損壞危及運行人員安全；（8）燃燒設備損壞，爐墻倒塌或鍋爐構件被燒紅等，嚴重威脅鍋爐安全運行；（9）其他異常情況危及鍋爐安全運行。3、鍋爐保養(yǎng)維護的方法（1）壓力保養(yǎng)；（2）濕法保養(yǎng)；（3）干法保養(yǎng)；（4）充氣保養(yǎng)。第三章 鍋爐事故與處理及其預防一、因鍋爐水位不正常引起的事故1、缺水事故（1）缺水的定義：當鍋爐水位低于水位表最低安全水位刻度線時，即形成了鍋爐缺水事故。（2）鍋爐缺水的現(xiàn)象： 水位表內(nèi)往往看不到水位，表內(nèi)發(fā)白發(fā)亮； 雖有水位，但水位不波動，形成假水位； 低水位警報器動作并發(fā)出警報； 過熱蒸汽溫度升高； 給水流量不正常地小于蒸汽流量。 嚴重時，可嗅到焦味。（3）處理辦法：先校對各水位表所指示的水位，正確判斷是否缺水。 如果水位表中看不到水位，應該立即采用“叫水法”。叫水后能見到水在水位表內(nèi)出現(xiàn)時，說明是輕微缺水，可以謹慎地向鍋爐內(nèi)給水，使之逐步恢復正常水位。 如果采用叫水法，仍然不能見到水位出現(xiàn)時，或最低安全水位警報響過后仍未進水，則是嚴重缺水。此時應采用緊急停爐措施，嚴禁向鍋爐給水。 叫水法的程序是：先開水位表的吹洗旋塞，關閉通氣旋塞，然后慢慢關閉吹洗水旋塞，觀察水位表是否有水位出現(xiàn)。 2、滿水事故（1）滿水的定義：鍋爐水位高于水位表最高安全水位刻度線的現(xiàn)象，稱為鍋爐滿水。（2）鍋爐滿水的現(xiàn)象：鍋爐滿水時，水位表內(nèi)也往往看不到水位，但表內(nèi)發(fā)暗，這是滿水與缺水的重要區(qū)別。滿水發(fā)生后，高水位報警器動作并發(fā)出警報，過熱蒸汽溫度降低，給水流量不正常地大于蒸汽流量。嚴重滿水時，鍋水可進入蒸汽管道和過熱器，造成水擊及過熱器結垢。因而滿水的主要危害是降低蒸汽品質(zhì)，損害以致破壞過熱器。（3）處理辦法先沖洗并校對各水位表的水位，以確定水位指示的真實性。如果尚能看到水位，說明是輕微滿水；如果看不到水位，則應當用叫水法，判斷是輕微滿水還是嚴重滿水。滿水叫水的做法是： 先按一般順序，把水位表沖洗一次； 沖洗完畢后，即把水位表水管上的旋塞關閉； 開啟吹洗旋塞?？吹接兴粡牟ＡЧ艿纳线呄陆担瑒t可斷定是輕微滿水，如果看不到有水位下降而整根玻璃管只見水向下流，則可斷定是嚴重滿水。二、汽水共騰1、汽水共騰的現(xiàn)象鍋爐蒸發(fā)表面（水面）汽水共同升起，產(chǎn)生大量泡沫并上下波動翻騰的現(xiàn)象，叫汽水共騰。汽水共騰與滿水一樣，會使蒸汽帶水，降低蒸汽品質(zhì)，造成過熱器結垢及水擊振動，損壞過熱器或影響用汽設備的安全運行。發(fā)生汽水共騰的現(xiàn)象： 水位表內(nèi)也出現(xiàn)泡沫，水位急劇波動，汽水界線難以分清； 過熱蒸汽溫度急劇下降； 鍋水中含鹽量過高； 嚴重時，蒸汽管道內(nèi)發(fā)生水沖擊。2、汽水共騰的原因（1）鍋水品質(zhì)太差（2）負荷增加和壓力降低過快。第四章 壓力容器基礎知識一、壓力容器概述1、定義壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程規(guī)定，實行安全監(jiān)察的管轄范圍即壓力容器可以定義為：工作介質(zhì)為氣體、液化氣體和最高工作溫度高于標準沸點（指在一個大氣壓下的沸點）的液體；最高工作壓力0.1Mpa（不包括液體靜壓力）；內(nèi)直徑（非圓形截面指斷面最大尺寸）Di0.15m，且容積V0.025m3。2、壓力容器的用途（1）反應容器：反應器、聚合釜、合成塔（2）貯存容器：壓縮氣體或液化氣體貯罐、壓力緩沖器（3）換熱容器：消毒器、水洗塔、冷卻塔、板式換熱器（4）分離容器：分離器、吸收塔、洗滌器、過濾器等3、壓力容器的工藝參數(shù)（1）壓力：（設計壓力最高工作壓力工作壓力計算壓力）工作壓力：也稱操作壓力，指容器在正常工藝操作時的壓力。最高工作壓力：指容器在工藝操作過程中可能出現(xiàn)的最大表壓力設計壓力：指設計的容器頂部的最高壓力，與相應的設計溫度一起作為設計載荷，其值不低于最高工作壓力。計算壓力：指在相應的設計溫度下，用以確定受壓元件厚度的壓力，包括液柱靜壓力。（2）溫度（金屬溫度、設計溫度、試驗溫度）（3）幾何尺寸直徑：指其內(nèi)徑，單位用mm表示。厚度(計算厚度有效厚度設計厚度最小厚度名義厚度 計算厚度：指容器受壓元件為滿足強度及穩(wěn)定性要求，按相應公式計算得到的不包括厚度附加量的厚度。設計厚度：指計算厚度與腐蝕裕量之和。名義厚度：指標注在圖樣上的厚度。最小厚度：設計容器受壓元件時所必須考慮的附加進取度，包括鋼板厚度附加量的厚度。有效厚度：名義厚度減去厚度附加量（腐蝕裕量與鋼材厚度負偏差之和）二、壓力容器分類與結構1、按工作壓力分低壓容器：0.11.6Mpa; 中壓容器：1.610Mpa;高壓容器： 10100Mpa; 超高壓容器： 100Mpa。 2、按檢察權限分第一類壓力容器： 第二類壓力容器：（1）中壓容器；（2）易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)的低壓反應容器和儲存容器；（3）毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的低壓反應容器和儲存容器；（4）低壓管殼式余熱鍋爐；（5）搪玻璃壓力容器；第三類壓力容器：（1）毒性程度為高度危害的中壓容器和PV大于等于0.2MPam3低壓容器；（2）易燃或毒性為中度危害介質(zhì)且PV大于等于0.5MPam3的中壓反應容器和PV大于等于10MPam3的中壓儲存容器 ；（3）高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；（4）高壓容器。三、壓力容器的應力分類按其性質(zhì)可分為一次應力、二次應力和峰值應力三類。（熱應力）一次應力（直接應力）：為平衡壓力與其他機械載荷所必須的法向應力或剪應力。又分為：一次總體薄膜應力、一次局部薄膜應力、一次彎曲應力。二次應力（間接應力）：為滿足外部約束條件或結構自身變形連續(xù)要求所需的法向應力或剪應力。（具有自限性）峰值應力：附加在一次加二次應力之上的應力增量，此增量源于局部不連續(xù)或局部熱應力的影響。（具有局部性與自限性）第五章 鍋爐壓力容器應力分析一、薄殼理論1、薄壁殼體的界定：指容器的壁厚t與內(nèi)徑Di之比不大于0.1的殼體(t/Di0.1)。2、第一曲率半徑1：中間面上任意一點的經(jīng)線的曲率半徑3、第二曲率半徑2：中間面上垂直于經(jīng)線的平面相交截出的曲線的曲率半徑二、薄壁殼體兩向應力方程三、無力矩理論在幾種典型殼體上的應用1、球形殼體由于球殼幾何形狀完全對稱，其第一曲率半徑R1和第二曲率半徑R2相等，即R1=R2=R，因而經(jīng)向應力 與環(huán)向應力 相等，即： = = = 2、圓筒形殼體圓筒形殼體的母線為直線，故第一曲率半徑R1=，第二曲率半徑R2=R，將此關系式代入應力方程組，得： 由于公式中的rm=R；第二曲率 ，故經(jīng)向應力為：3、橢球形殼體結論：橢球殼承受均勻內(nèi)壓時，在任何a/b值下，sj恒為正值，即為拉伸應力，且由頂點處最大值,向赤道逐漸遞減致最小值。 應力將變號，即從拉應力變成壓應力?；と萜鞒Ｓ胊/b=2的標準橢圓形封頭，此時的數(shù)值。在頂點和赤道處大小相等但符號相反。即頂點處為pa/，赤道上為-pa/，而一定是拉伸應力，在頂點處到達最大值，為pa/。第六章 鍋爐壓力容器強度設計一、強度設計概述1、強度設計的任務 ：第一，根據(jù)受壓元件的載荷和工作條件，選用合適的材料；第二，基于對受壓元件一次應力的限制，通過計算確定受壓元件的壁厚；第三，根據(jù)結構各處等強度的原則，進行結構強度設計，包括焊縫布置及焊接接頭結構設計，開孔布置及接管結構設計，筒體與封頭、管板、法蘭連接結構設計，支承結構設計等。第四，對設備制造質(zhì)量及運行條件作出必要的規(guī)定。2、強度理論(失效判據(jù)）:研究構件在不同應力狀態(tài)下產(chǎn)生強度失效的共同原因的理論。第一強度理論（最大拉應力強度理論）： (美國、日本等國使用)第三強度理論（最大剪應力強度理論）：（我國等多數(shù)國家）第四強度理論（歪型能強度理論）：3、強度設計準則（1）彈性失效準則（極限應力法）：它認為構件上應力最大點的當量應力達到材料的屈服點時，整個構件即喪失正常工作能力（失效）。（2）塑性失效準則（極限載荷法）：它認為當應力沿截面分布不均勻時，一點的當量應力達到屈服點，整個結構并不失效，只有當整個截面上各點的當量應力均達到屈服點時，結構才算失效。 4、安全系數(shù)與許用應力安全系數(shù)是反映構件安全裕度的系數(shù)許用應力二、鍋爐壓力容器用鋼1、鋼材的機械性能強度極限、屈服極限、彈性極限、比例極限；常用作強度計算的是強度極限、屈服極限。2、對鍋爐壓力容器鋼材的基本要求（1）使用性能要求應具有較高的強度。應具有良好的塑性、韌性和較低的時效敏感性。鋼材應具有較低的缺口敏感性。鋼材應具有良好的抗腐蝕性能及組織穩(wěn)定性。（2）加工工藝性能要求 碳當量：鋼中含碳量多少作為判別鋼材焊接性能的主要標志。鋼中含碳量越高，焊接性能越差，所以常用的低碳鋼就具行良好的焊接性能。18MnMoNb 碳當量為0.18%三、鍋爐壓力容器結構設計1、結構設計總體要求1)避免結構上的形狀突變，使其平滑過渡。2)能引起應力集中或削弱強度的結構應互相錯開。3)避免產(chǎn)生較大的焊接應力或附加應力的剛性焊接結構。4)受熱系統(tǒng)及部件的脹縮不要受限制。5)對鍋爐受熱系統(tǒng)，要保證適當?shù)乃缓涂煽康乃h(huán)2、 對焊接接頭的要求1）焊接接頭的基本形式有對接接頭、搭接接頭、角接接頭等四、常見受壓元件強度計算1、球形殼體：式中：球形殼體的設計壁厚， P設備設計壓力，MPa； t工作溫度下殼體材料的許用應力，MPa； Di殼體內(nèi)徑，mm； 減弱系數(shù)； C壁厚附加量，mm；2、圓筒形殼體：3、 橢球殼體：4、設計參數(shù)的確定（1）設計壓力P（一般情況下，可取為最大工作壓力的1.01.1倍。最大工作壓力是指在正常操作情況下，設備可能出現(xiàn)的最高壓力。 ）（2）設計溫度T：指在殼壁和金屬元件可能達到的最高或最低壁溫（3）焊縫系數(shù)：表示由于焊接或焊縫中可能存在的缺陷對結構原有強度削弱的程度。（查表）（4）附加壁厚：C鋼板（管）負偏差C1、腐蝕裕度C2，加工減薄量C3，3部分組成。第七章 鍋爐壓力容器的安全裝置一、安全泄壓裝置分類1、閥型安全泄放裝置：適用于介質(zhì)比較清潔的氣體，如空氣、水蒸汽等的設備，不適用于介質(zhì)具有劇毒性的設備，也不能用于容器內(nèi)可能產(chǎn)生劇烈化學反應而使壓力急劇升高的設備。優(yōu)點： 排放容器內(nèi)高于規(guī)定的部分壓力，當容器內(nèi)的壓力降至正常操作壓力時，即自動關閉；缺點： 密封性能較差。2、斷裂型安全泄放裝置：宜用于器內(nèi)因化學反應等升壓速率高或介質(zhì)有劇毒性的容器不宜用于液化氣體貯罐。對于壓力波動較大，即超壓的機會較多的容器也不宜采用。優(yōu)點：密封性能較好、泄放反應較快以及氣體含的污物對它的影響較小等；缺點：泄放后不能繼續(xù)使用。3、熔化型安全泄放裝置4、組合型安全泄放裝置二、壓力容器的安全泄放量1壓力容器的安全泄放量：指壓力容器在超壓時為保證它的壓力不再升高，在單位時間內(nèi)必須泄放的介質(zhì)量。2、永久氣體及蒸汽儲藏的安全泄放量：三、安全閥1、性能參數(shù)（公稱壓力、開啟高度、安全閥的排放量）公稱壓力，安全閥應與容器的工作壓力相匹配。開啟高度，是指安全閥開啟時，閥芯離開閥座的最大高度。安全閥的排放量：上有提及。2、對安全閥的基本要求：1、動作靈敏可靠；2、在排放壓力下，閥瓣應達到全開位置，并能排放出規(guī)定的氣量；3、密封性好，即不但在正常工作壓力下應保持不漏，而且要求在開啟排氣并降低壓力后能及時關閉，關閉后繼續(xù)保持密封。3安全閥的排量一般安全閥排量計算公式 式中 P安全閥的排放壓力，MPa（絕對），一般取P為整定（開啟）壓力的1.1倍 T排氣溫度，K； M氣體分子量，對于多種氣體組成混合氣體，其組成百分比取平均值作分子量； A安全閥的排放面積（閥排放時流體通道的最小截面積），m； X氣體特性系數(shù)； Z氣體壓縮系數(shù)；C額定排量系數(shù)。全啟式安全閥流道面積： 微啟式安全閥流道面積：（其中h為開啟高度；為錐形密封面的半錐角）有調(diào)節(jié)圈，取 ，無調(diào)節(jié)圈，取。中低壓雙原子氣體用安全閥排量計算公式在常溫及壓力不太高的情況下，真實氣體與理想氣體的差異不大，即壓縮系數(shù)。一般常用的二原子氣體，如空氣、氧氣、氮氣、氫氣等到的絕熱指數(shù)均約為.4。因此，對于工作介質(zhì)為雙原子氣體的中、低壓安全閥，可以用 ，X27 代入前述公式，即可得簡化的安全閥排量計算公式：4安全閥的安裝：安全閥應該垂直地安裝在鍋筒、集箱的最高位置；壓力容器的安全閥最好直接安裝在容器本體上；液化氣體貯罐的安全閥還必須裝設在貯罐的氣相部位。四、爆破片裝置裝設適應情況：容器內(nèi)介質(zhì)易于結晶聚合，或帶有較多的粘性物質(zhì)，易堵塞安全閥而使安全閥不能按規(guī)定的壓力開啟而失去作用，則應安裝爆破片。容器內(nèi)的壓力由于化學反應或其他原因迅猛上升，裝置安全閥難以及時排除過高的壓力。容器內(nèi)的介質(zhì)為劇毒氣體或不允許微量泄漏氣體，用安全閥難以保證這些氣體不泄漏時應采用爆破片。氣體排放口小12mm或大于150mm，要求全量泄放或全量泄放時要求毫無阻礙的場合五、其他安全裝置1、壓力表2、水位計3、排污裝置4、鍋爐保護裝置壓力表的種類很多,按其結構和工作原理的不同可以分為液柱式、彈性元件式、活塞式和電量式四大類。1額定蒸發(fā)量D2th的鍋爐，應裝設高低水位報警器，并應能區(qū)分高低水位警報信號；還應裝設低水位聯(lián)鎖保護裝置