如何确定压力容器的设计温度

设计温度

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

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。