設(shè)備設(shè)計(jì)考題

1、1. 試應(yīng)用無(wú)力矩理論的基本方程，求解圓柱殼中的應(yīng)力（殼體承受氣體內(nèi)壓p，殼體中面半徑為R，殼體厚度為t）。若殼體材料由20R（）改為16MnR（）時(shí)，圓柱殼中的應(yīng)力如何變化？為什么？解：求解圓柱殼中的應(yīng)力應(yīng)力分量表示的微體和區(qū)域平衡方程式： 圓筒殼體：R1=，R2=R，pz=-p，rk=R，=/2殼體材料由20R改為16MnR，圓柱殼中的應(yīng)力不變化。因?yàn)闊o(wú)力矩理論是力學(xué)上的靜定問(wèn)題，其基本方程是平衡方程，而且僅通過(guò)求解平衡方程就能得到應(yīng)力解，不受材料性能常數(shù)的影響，所以圓柱殼中的應(yīng)力分布和大小不受材料變化的影響。2. 對(duì)一標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭（如圖所示）進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試。該封頭中面處的長(zhǎng)軸D=1000

2、mm，厚度t=10mm，測(cè)得E點(diǎn)（x=0）處的周向應(yīng)力為50MPa。此時(shí)，壓力表A指示數(shù)為1MPa，壓力表B的指示數(shù)為2MPa，試問(wèn)哪一個(gè)壓力表已失靈，為什么？解：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的應(yīng)力計(jì)算式計(jì)算E的內(nèi)壓力：標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的長(zhǎng)軸與短軸半徑之比為2，即a/b=2，a=D/2=500mm。在x=0處的應(yīng)力式為：從上面計(jì)算結(jié)果可見，容器內(nèi)壓力與壓力表A的一致，壓力表B已失靈。1. 一內(nèi)壓容器，設(shè)計(jì)（計(jì)算）壓力為0.85MPa，設(shè)計(jì)溫度為50；圓筒內(nèi)徑Di=1200mm，對(duì)接焊縫采用雙面全熔透焊接接頭，并進(jìn)行局部無(wú)損檢測(cè)；工作介質(zhì)列毒性，非易燃，但對(duì)碳素鋼、低合金鋼有輕微腐蝕，腐蝕速率K0.1mm/

3、a，設(shè)計(jì)壽命B=20年。試在Q2305-A·F、Q235-A、16MnR三種材料中選用兩種作為圓筒材料，并分別計(jì)算圓筒厚度。解：pc=1.85MPa，Di=1000mm，=0.85，C2=0.1×20=2mm；鋼板為4.516mm時(shí)，Q235-A 的t=113 MPa，查表4-2，C1=0.8mm；鋼板為616mm時(shí)，16MnR的t= 170 MPa，查表4-2，C1=0.8mm。材料為Q235-A時(shí)：材料為16MnR時(shí)：2. 一頂部裝有安全閥的臥式圓筒形儲(chǔ)存容器，兩端采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，沒有保冷措施；內(nèi)裝混合液化石油氣，經(jīng)測(cè)試其在50時(shí)的最大飽和蒸氣壓小于1.62 MPa

4、（即50時(shí)丙烷飽和蒸氣壓）；圓筒內(nèi)徑Di=2600mm，筒長(zhǎng)L=8000mm；材料為16MnR，腐蝕裕量C2=2mm，焊接接頭系數(shù)=1.0，裝量系數(shù)為0.9。試確定：各設(shè)計(jì)參數(shù)；該容器屬第幾類壓力容器；圓筒和封頭的厚度（不考慮支座的影響）；水壓試驗(yàn)時(shí)的壓力，并進(jìn)行應(yīng)力校核。解：p=pc=1.1×1.62=1.782MPa，Di=2600mm，C2=2mm，=1.0，鋼板為616mm時(shí)，16MnR的t= 170 MPa，s=345 MPa，查表4-2，C1=0.8mm。容積中壓儲(chǔ)存容器，儲(chǔ)存易燃介質(zhì)，且pV=75.689MPa·m3>10MPa·m3，屬三類壓力容器。圓筒的厚度標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的厚度水壓試驗(yàn)壓力應(yīng)力校核3. 今欲設(shè)計(jì)一臺(tái)乙烯精餾塔。已知該塔內(nèi)徑Di=600mm，厚度n=7mm，材料選用16MnR，計(jì)算壓力pc=2.2MPa，工作溫度t=-20-3。試分別采用半球形、橢圓形、碟形和平蓋作為封頭計(jì)算其厚度，并將各種形式封頭的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析比較，最后確定該塔的封頭形式與尺寸。解：鋼板為616mm時(shí)，16MnR的t= 170 MPa，s=345 MPa，查表4-2，C1=0.8mm，取C2=