《过程设备设计基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 压力容器设计 Design of Pressure Vessel 4.3 常规设计 4.3.4 密封装置设计

4.34密封装置设计 4.1概述 43.1概述 43.2圆筒设计 4.2设计准则 433封头设计 4.3常规设计 434密封装置设计 43.5开孔和开孔补强设计 44分析设计 43.6支座和检查孔 4.5疲劳分析 43.7安全泄放装置 43.8焊接结构设计 4.6压力容器设计技术进展 439压力试验

4.1 概述 4.2 设计准则 4.3 常规设计 4.4 分析设计 4.5 疲劳分析 4.6 压力容器设计技术进展 4.3.3 封头设计 4.3.4 密封装置设计 4.3.5 开孔和开孔补强设计 4.3.6 支座和检查孔 4.3.7 安全泄放装置 4.3.2 圆筒设计 4.3.1 概述 4.3.8 焊接结构设计 4.3.9 压力试验 4.3.4 密封装置设计

4.34密封装置设计 4.3.4密封装置设计 螺纹连接 可拆 密封装置 承插式连接 螺栓法兰连接——螺栓一垫片一法兰密封系统 密封机理及分类 本节 影响密封性能的主要因素 主要内容 螺栓法兰连接设计

4.3.4 密封装置设计 可拆 密封装置 螺纹连接 承插式连接 螺栓法兰连接——螺栓—垫片—法兰密封系统 本节 主要内容 密封机理及分类 影响密封性能的主要因素 螺栓法兰连接设计 4.3.4 密封装置设计

4.34密封装置设计 原理: 依靠螺栓预紧力把 两部分设备或管道 法兰环连在一起, 同时压紧垫片,使 连接处达到密封。 性能: 较好的强度和密封性, 结构简单,成本低廉, 可多次重复拆卸,应用 较广 图4-2螺栓法兰连接结构 1-螺栓;2-垫片;3-法兰

原理： 性能： 3 1 2 图4-22 螺栓法兰连接结构 1-螺栓；2-垫片；3-法兰 4.3.4 密封装置设计 依靠螺栓预紧力把 两部分设备或管道 法兰环连在一起， 同时压紧垫片，使 连接处达到密封。 较好的强度和密封性， 结构简单，成本低廉， 可多次重复拆卸，应用 较广

4.34密封装置设计 密封装置的失效形式主要表现为泄漏 泄漏量控制在工艺和 环境允许的范围内

密封装置的失效形式主要表现为泄漏 泄漏量控制在工艺和 环境允许的范围内 4.3.4 密封装置设计

4.34密封装置设计 密封机理及分类 本节主要内容 影响密封性能的主要参数 螺栓法兰连接设计

本节主要内容 密封机理及分类 影响密封性能的主要参数 螺栓法兰连接设计 4.3.4 密封装置设计

4.34密封装置设计 4341密封机理及分类 密封机理 渗透泄漏 泄漏途径 界面泄漏

4.3.4.1 密封机理及分类 一、密封机理 泄漏途径 渗透泄漏 界面泄漏 4.3.4 密封装置设计

4.34密封装置设计 泄漏 渗透泄漏 界面泄漏: 通过垫片材料 的沿着垫片与压紧面之间的 渗透泄漏,除了受介质压力、泄漏,泄漏量大小主要与 温度、粘度、分子结构等流 有关。压紧 体状态性质影响外,主要与面就是指上、下法兰与垫 有关,片的接触面。加工时压紧 可通过对渗透性垫片材料添面上凹不平的间隙及压 加某些填充剂进行改良,或 是造成“界面泄 与不透性材料组合成型来 漏”的直接原因 泄漏”是密封失效的主要 途径

渗透泄漏： 通过垫片材料本体毛细管的 渗透泄漏，除了受介质压力、 温度、粘度、分子结构等流 体状态性质影响外，主要与 垫片的结构与材料性质有关， 可通过对渗透性垫片材料添 加某些填充剂进行改良，或 与不透性材料组合成型来避 免“渗透泄漏” ； 界面泄漏： 沿着垫片与压紧面之间的 泄漏，泄漏量大小主要与 界面间隙尺寸有关。压紧 面就是指上、下法兰与垫 片的接触面。加工时压紧 面上凹凸不平的间隙及压 紧力不足是造成“界面泄 漏”的直接原因。 “界面 泄漏”是密封失效的主要 途径。 泄漏 4.3.4 密封装置设计

4.34密封装置设计 界面泄漏 渗透泄漏

界面泄漏 渗透泄漏 4.3.4 密封装置设计

4.34密封装置设计 螺栓法兰连接的整个工作过程可用:图4-23 尚未预紧工况、预紧工况、操作工况来说明 (a)尚未预紧的工况 将上、下法兰压紧面和垫片的 接触处的微观尺寸放大,表面 是凹凸不平的,这就是流体泄 漏的通道 (a)尚未预紧工况

螺栓法兰连接的整个工作过程可用：图4-23 尚未预紧工况、预紧工况、操作工况来说明 （a）尚未预紧的工况 将上、下法兰压紧面和垫片的 接触处的微观尺寸放大，表面 是凹凸不平的，这就是流体泄 漏的通道。 （a）尚未预紧工况 4.3.4 密封装置设计

4.34密封装置设计 (b)预紧工况。(无内压) 拧紧螺栓,螺栓力通过法兰压 紧面作用到垫片上。垫片产生弹性 或屈服变形,填满凹凸不平处,堵 塞泄漏通道,形成初始密封条件。 引入概念1“预紧比压y 预紧(无内压)时,追使垫片变形与 压紧面密合,以形成初始密封条件, 此时垫片单位面积上所需的最小压 紧力,称为“垫片比压力”,用y表 (b)预紧工况 示,也称为最小压紧应力,单位为 MPa。在预紧工况下,如垫片单位 y值仅与垫片材料、 面积上所受的压紧力小于比压力y, 结构与厚度有关 介质即发生泄漏

（b）预紧工况。（无内压） 拧紧螺栓，螺栓力通过法兰压 紧面作用到垫片上。垫片产生弹性 或屈服变形，填满凹凸不平处，堵 塞泄漏通道，形成初始密封条件。 （b）预紧工况 预紧(无内压)时，迫使垫片变形与 压紧面密合，以形成初始密封条件， 此时垫片单位面积上所需的最小压 紧力，称为“垫片比压力”，用y表 示，也称为最小压紧应力，单位为 MPa。在预紧工况下，如垫片单位 面积上所受的压紧力小于比压力y， 介质即发生泄漏。 引入概念1“预紧比压y”： y值仅与垫片材料、 结构与厚度有关。 4.3.4 密封装置设计