摘 要：近些年，有关规范如《固定式压力容器安全技术监察规程》指出，在压力容器设计时判别类别主要按设计压力、容积和介质危害性三因素来决定，在设计分析中不再主要考虑材料强度等级、结构形式等因素，而是特别提出以压力和容积的危害为主要因素，以其二者所构成的气相空间作为主要的技术指标要求，对压力容器设计时所产生的相关影响。
关键词：压力容器；容器设计；气相空间
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.030
1 前言
在压力容器设计生产过程中，压力容器能否安全运行是至关重要的问题，而根据有关规范的要求，在压力容器设计中以压力、容积组成的气相空间为主的技术指标要求占有很大比重。压力容器的设计观念不断变化与更新，分析设计已成为国际上压力容器设计的追求目标，其无论是在国内还是国外都得到了广泛的应用。分析设计比常规设计涉及了更多的压力容积相关的力学知识。本文首先阐述了在设计中所需要注意的相关规范和要求，其主要针对的是气相空间问题，同时对其中气相空间问题的有关问题进行了详细的说明。
2 压力容器设计中对于气相空间有关问题的探究
2.1 压力容器设计中的气相空间问题规范要求
在对压力容器设计过程的有关规定《容规》中有相关规范有：
（1）压力，主要是指在正常工作状态下，压力容器的顶端所能达到的最大压力值；
（2）容积，主要是指压力容器理论上的几何容积，一般在扣减去压力容器内部的永久连接部分的内件体积下，由设计图样中标注出的尺寸计算出的几何容积；
（3）容器内的物质主要为液体，并且即使液体的最高工作温度低于其沸点，同样在规定允许的范围内。
容器在以下条件下适用于这个规定范围：
（1）工作时的压力不小于0.1Mpa；
（2）工作压力和容积二者的乘积不小于2.5Mpa·L；
（3）当容器中存放的物质为气体、液化气或者满足一定条件的液体。不管是超高压或者非金属甚至是简单压力容器都必须符合相关规定的要求。
首先要注意的是压力，主要看工作压力是否符合规范，其次要注意容积和压力关系，其实质上表示的就是此容器中物质的内能，即当容器发生事故时可以放出的能量。随着规定的改进，在进行设计时，必须注意一些已经改动的规定，严格按照要求进行设计。有时候所谓的永久连接，就是指当部件连接后，必须通过极端破坏才能进行拆卸。遇到比较难计算的内件体积时，最终由设计者来决定是否考虑内件的体积。例如在根据一般的归类方法，在计算壳程的容积时，需要舍弃掉换热管的体积，相反的，在计算管程的容积时，就需要加上换热管的体积。最后还需要注意容器内的主要物质是什么，大部分情况都可以认为容器内主要为气体和潜在气体。例如液化气体一旦发生泄漏等问题，容器内的介质就会变为气体，且爆炸威力极大。
2.2 压力容器设计中对于气相空间问题的有关问题
有些设计者对《容规》注1-4中的“气相空间”概念的正确性提出了质疑，他们怀疑到底是容器内液面以上的气态空间是气相空间还是容器的总容积是气相空间，另外还有一种说法是：对于气、液两种介质的空间，应如何考虑容积问题？在本文的相关阐述中，我们需要明确，所谓的气相空间，指的是容器内的液态物质最低液面上方的空间，而不是容器的总容积。当判断压力和容积的乘积是否归入液相空间，要看其中的液态物质的标准沸点，当标准沸点不高于其工作温度时，则计入其中，反之则不计入其中，而且只考虑气相空间所占的体积。，另外需要指出，只有在可以密闭的容器中才存在气相空间，而且当一个容器完全符合压力容器的相关规范，在计算器容积时不能仅考虑气相空间而当取该容器的整个容积。
另外的主要问题是，规范中指出，在一个盛水容器中，当工作压力大于0.1Mpa时，怎么去判断它是否受《容规》的要求，而且当水充满时和水不满时有什么区别。首先需要知道的是，当充满水时，工作夜里大于0.1Mpa，会出现以下两种状况，其一，标准沸点高于工作温度，则此容器不收《容规》中规定的约束，其二，标准沸点不高于工作温度，且容器整体容积和压力的乘积小于2.5Mpa·L时，也不在适用范围内，但大于、等于2.5Mpa？L时，则完全属于本规程适用范围。而当压力容器不充满，工作压力也同样大于0.1Mpa时，也要分如下两种情况：若水的标准沸点高于最高工作温度，并且需要考虑到气相空间，当气相空间的体积和压力的乘积不小于2.5Mpa·L时，则适用于《容规》中的规定，反之就超出了其适用范围。当标准沸点不高于工作温度，并且容器的整体容积乘以工作压力不小于2.5Mpa·L时，《容规》适用，反之则不适用。
3 结束语
压力容器的设计本身就是一项艰巨复杂的过程，在设计期间难免会出现一些设计要求不符合规定、理解不透等设计问题，进而导致设计出不符合相关规范的压力容器，甚至会发生安全问题，不论是在使用中，还是在制作中，都会对其附近的人们产生安全威胁，所以文章主要针对压力容器的气相空间相关问题规范与气相空间设计问题的一些简单探讨，总结出一些相关的意见与建议，希望为广大从业者提供一些设计思路，以期避免造成任何不必要的损失。
参考文献：
[1]固定式压力容器安全技术监察规程[J].TSG R0004-2009 国家质量监督检验检疫总局.
[2]固定式压力容器安全技术监察规程[S].问题解答新华出版社 ，2009（12）.
[3]压力容器设计指导手册[S].云南科技出版社，2006（08）.