《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》第四章習(xí)題解答

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第四章習(xí)題解答.精品文檔.第四章 內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的強(qiáng)度設(shè)計二、 填空題A組：1. 有一容器,其最高氣體工作壓力為1.6Mpa,無液體靜壓作用,工作溫度150且裝有安全閥,試確定該容器的設(shè)計壓力p=(1.76 )Mpa;計算壓力pc=( 1.76 )Mpa;水壓試驗(yàn)壓力pT=(2.2 )MPa.2. 有一帶夾套的反應(yīng)釜,釜內(nèi)為真空,夾套內(nèi)的工作壓力為0.5MPa,工作溫度1時,Se應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的( 0.3 )%.7. 對于碳鋼和低合金鋼制的容器,考慮其剛性需要,其最小壁厚Smin=( 3 )mm;對于高合金鋼制容器,其

2、最小壁厚Smin=( 2 )mm.8. 對碳鋼,16MnR,15MnNbR和正火的15MnVR鋼板制容器,液壓試驗(yàn)時,液體溫度不得低于( 5 ) ,其他低合金鋼制容器(不包括低溫容器),液壓試驗(yàn)時,液體溫度不得低于( 15 ) .三、 判斷是非題(是者畫;非者畫)1. 厚度為60mm和6mm的16MnR熱軋鋼板,其屈服點(diǎn)是不同的,且60mm厚鋼板的s大于6mm厚鋼板的s. ( )2. 依據(jù)彈性失效理論,容器上一處的最大應(yīng)力達(dá)到材料在設(shè)計溫度下的屈服點(diǎn)s(t)時,即宣告該容器已經(jīng)”失效”. ( )3. 安全系數(shù)是一個不斷發(fā)展變化的數(shù)據(jù),按照科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總趨勢,安全系數(shù)將逐漸變小. ( )4.

3、當(dāng)焊接接頭結(jié)構(gòu)形式一定時,焊接接頭系數(shù)隨著監(jiān)測比率的增加而減小. ( )5. 由于材料的強(qiáng)度指標(biāo)b和s(0.2)是通過對試件作單向拉伸試驗(yàn)而側(cè)得,對于二向或三向應(yīng)力狀態(tài),在建立強(qiáng)度條件時,必須借助于強(qiáng)度理論將其轉(zhuǎn)換成相當(dāng)于單向拉伸應(yīng)力狀態(tài)的相當(dāng)應(yīng)力. ( ）四、 工程應(yīng)用題A組：1、 有一DN2000mm的內(nèi)壓薄壁圓筒,壁厚Sn=22mm,承受的最大氣體工作壓力pw=2MPa,容器上裝有安全閥,焊接接頭系數(shù)=0.85,厚度附加量為C=2mm,試求筒體的最大工作應(yīng)力.【解】（1）確定參數(shù)：pw =2MPa; pc=1.1pw =2.2MPa（裝有安全閥）; Di= DN=2000mm( 鋼板卷制

4、); Sn =22mm; Se = Sn -C=20mm=0.85（題中給定）; C=2mm（題中給定）.（2）最大工作應(yīng)力：2、 某球形內(nèi)壓薄壁容器,內(nèi)徑為Di=10m,厚度為Sn=22mm,若令焊接接頭系數(shù)=1.0,厚度附加量為C=2mm,試計算該球形容器的最大允許工作壓力.已知鋼材的許用應(yīng)力t=147MPa.【解】（1）確定參數(shù)：Di =10m; Sn =22mm; =1.0; C=2mm; t =147MPa.Se = Sn -C=20mm. （2）最大工作壓力：球形容器.3、 某化工廠反應(yīng)釜,內(nèi)徑為1600mm,工作溫度為5105,工作壓力為1.6MPa,釜體材料選用0Cr18Ni9

5、Ti。采用雙面焊對接接頭,局部無損探傷,凸形封頭上裝有安全閥,試設(shè)計釜體厚度?！窘狻浚?）確定參數(shù)：Di =1600mm; tw=5105; pw=1.6MPa; pc =1.1 pw =1.76MPa（裝有安全閥）=0.85（雙面焊對接接頭, 局部探傷）C2=0（對不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)腐蝕性輕微時）材質(zhì)：0Cr18Ni9Ti t =112.9MPa（按教材附錄9表16-2，內(nèi)插法取值） =137MPa （2）計算厚度： C1=0.8mm（按教材表4-9取值，GB4237-92不銹鋼熱軋鋼板）, C=C1+C2=0.8mm. 名義壁厚：Sn=S+C+圓整， S+C=14.8+0.8=15.6mm.圓

6、整后，Sn =16mm.（1） 水壓試驗(yàn)校核 有效壁厚 Se = Sn -C=16-0.8=15.2mm 試驗(yàn)壓力 計算應(yīng)力 應(yīng)力校核 水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠4、 有一圓筒形乙烯罐,內(nèi)徑Di=1600mm,壁厚Sn=16mm,計算壓力為pc=2.5MPa,工作溫度為-3.5，材質(zhì)為16MnR,采用雙面焊對接接頭,局部無損探傷,厚度附加量C=3mm,試校核貯罐強(qiáng)度?！窘狻浚?）確定參數(shù)：Di =1600mm; Sn =16mm; tw=-3.5; pc=2.5MPa.=0.85（雙面焊對接接頭, 局部探傷）16MnR： 常溫下的許用應(yīng)力 s = 170 MPa設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力 st = 170 M

7、Pa常溫度下的屈服點(diǎn) ss = 345 MPa有效壁厚：Se = Sn C = 16 3 = 13 mm （2）強(qiáng)度校核最大允許工作壓力Pw PcPw 該貯罐強(qiáng)度不足9、 設(shè)計容器筒體和封頭厚度。已知內(nèi)徑Di=1400mm,計算壓力pc=1.8MPa,設(shè)計溫度為40,材質(zhì)為15MnVR,介質(zhì)無大腐蝕性.雙面焊對接接頭,100%探傷。封頭按半球形、標(biāo)準(zhǔn)橢圓形和標(biāo)準(zhǔn)碟形三種形式算出其所需厚度,最后根據(jù)各有關(guān)因素進(jìn)行分析,確定一最佳方案。【解】（1）確定參數(shù)：Di=1400mm; pc=1.8MPa; t=40; =1.0（雙面焊對接接頭,100%探傷）；C2=1mm.（介質(zhì)無大腐蝕性）15MnVR

8、：假設(shè)鋼板厚度: 616mm ，則： t =177MPa ， =177MPa ，ss = 390 MPa（2）筒體壁厚設(shè)計：C1=0.25mm（按教材表4-9取值，GB6654-94壓力容器用鋼板） C=C1+C2=1.25mm. 名義壁厚：Sn=S+C+圓整， S+C=7.16+1.25=8.41mm.圓整后，Sn =9mm.（3） 筒體水壓試驗(yàn)校核 有效壁厚 Se = Sn -C=9-1.25=7.75mm 試驗(yàn)壓力 計算應(yīng)力 應(yīng)力校核 筒體水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠（4）封頭厚度設(shè)計半球形封頭：C1=0.25mm（按教材表4-9取值，GB6654-94壓力容器用鋼板）C=C1+C2=1.25mm. 名義壁厚：Sn=S+C+圓整， S+C=3.57+1.25=4.82mm.圓整后，Sn =5mm.標(biāo)準(zhǔn)橢圓封