如何确定压力容器的设计温度

原创 胡伟明  2023-03-08 20:56:00  阅读 1738 次 评论 0 条
摘要:

上一次我们介绍了如何确定压力容器的设计压力,作为压力容器另外一个重要的参数--温度,该怎么确定呢?同样我们先看一下设计温度的定义:“容器在正常工作情况下,设定的元件的金属温度(沿元件金属截面的温度平均值)。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。”--摘自GB/T 150.1《压力容器》Tw为工作温度,T为设计温度。确定原则1.用传热计算求得;2.在已使用的同类容器上测定;3.按内部介质温度确定;4.设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度;5.对于0℃以下的金属温度,设计温度不得高

上一次我们介绍了如何确定压力容器的设计压力,作为压力容器另外一个重要的参数--温度,该怎么确定呢?

同样我们先看一下设计温度的定义:“容器在正常工作情况下,设定的元件的金属温度(沿元件金属截面的温度平均值)。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。”--摘自GB/T 150.1《压力容器》

Tw为工作温度,T为设计温度。

确定原则

1.用传热计算求得;

2.在已使用的同类容器上测定;

3.按内部介质温度确定;

4.设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度;

5.对于0℃以下的金属温度,设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温度;

6.在任何情况下金属温度不得超过钢材的允许使用温度;

7.对于外压容器不得超过GB/T 150.3里面的外压应力系数曲线图上的最高温度;

8.当容器各部分在工作条件下的金属温度不同时,可分别设定各部分的设计温度;

9.如果存在两种以上的不同工况,比如夹套既可以通蒸气加热又可以通冷却水冷却,应按对应的设计压力与设计温度的组合工况分别设计,并应在设计文件中注明各工况下的设计压力和设计温度。

确定方法

1.容器内壁与介质直接接触,且有外保温(或保冷)时

如果是蒸气我们可以取相应压力下的饱和蒸汽压,比如0.2Mpa的饱和水蒸气温度为为133℃,如果设计压力取0.3Mpa,则相应的饱和水蒸气温度为143℃,那我们可以取设计温度为143℃,如果设计压力为0.25Mpa,对应的饱和水蒸气温度为138℃,那我们可以取设计温度为138℃。

1)工作温度Tw小于-20℃时,T取工作温度减去0~10℃,一般比工作温度略低;比如Tw=-30℃,则设计温度T可取-35℃;

2)工作温度Tw小于0℃但大于等于-20℃时,T取工作温度减5~10℃,最低可取-20℃,比如工作温度Tw=-10摄氏度,则设计温度T可取-15℃;

3)工作温度Tw大于0℃,T取工作温度加5~30℃,最低可取20℃,20℃可以作为我们经常见到的的常温;

2.容器内的介质是用蒸汽直接加热或被内置加热元件(如加热盘管、电热元件等)间接加热时

设计温度T取介质的最高工作温度。

3.容器的受压元件两侧与不同温度介质直接接触时

应以较苛刻一侧的工作温度(如高温或低温)为基准确定该元件的设计温度。比如带夹套的容器,夹套通水蒸气加热容器内介质,则应以水蒸气的工作温度来确定容器内与夹套的设计温度。

4.安装在室外无保温的储存容器,当最低设计温度受地区环境温度控制时

1)盛装压缩气体的储存容器,最低设计温度可取月平均最低气温的最低值减 3℃;

2)盛装液体体积占容器容积 1/4 以上的储存容器,最低设计温度可取月平均最低气温的最低值;

3)立式圆筒形油罐的最低设计温度,可取建罐地区的最低日平均温度加13℃;

5.室外塔式容器的裙座

1)不带过渡段的裙座

当塔器(或塔釜)设计温度在-20~200℃之间时,裙座壳体设计温度取50℃和使用地区历年来月平均最低气温的最低值加20℃两种工况;

当塔器(或塔釜)设计温度在200~350℃之间时,裙座壳体设计温度取塔器(或塔釜)的设计温度;

2)带过渡段的裙座

裙座壳体与裙座过渡段需分别确定设计温度。

裙座壳体--设计温度取50℃和使用地区历年来月平均最低气温的最低值加20℃两种工况;

裙座过渡段--设计温度塔器(或塔釜)的设计温度;

6.内壁有隔热材料

最好通过传热计算求得,并加一定裕量作为容器金属壳(受压元件)的设计温度。

7.管壳式热交换器

1)管程设计温度是指管箱的设计温度(不是换热管的设计温度)。

2)壳程设计温度是指壳程壳体的设计温度。

3)管板和换热管的设计温度,应以较苛刻一侧的工作温度(如高温或低温)为基准确定该元件的设计温度。

8.螺栓(螺柱)

1)法兰及配套螺栓(螺柱)外部有保温(或保冷)层时,螺栓(螺柱)设计温度宜取容器的设计温度。

2)法兰及配套螺栓(螺柱)外部无保温(或保冷)层时,若工作温度小于 65℃,螺栓(螺柱)设计温度宜取容器的设计温度;若工作温度大于或等于65℃,螺栓(螺柱)设计温度宜取不低于容器工作温度的 80% ,或通过传热计算确定。

3)法兰内壁有隔热材料时,螺栓(螺柱)的设计温度最好通过传热计算求得,并加一定裕量作为容器金属壳(受压元件)的设计温度。

注意

需要注意的是:当最高(或最低)工作温度接近所选材料的允许使用温度界限时(或材料跳档时) ,应慎重选取设计温度的裕量,以免材料浪费或降低安全性。


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