過程設備設計第三課后習題

1、(完整版)過程設備設計第三版(鄭津洋)課后習題答案(完整版)過程設備設計第三版(鄭津洋)課后習題答案16/16(完整版)過程設備設計第三版(鄭津洋)課后習題答案ex的函數(shù)隨著距連結處距離的增大，很快過程設備設計題解1.壓力容器導言思考題壓力容器主要由哪幾部分組成?分別起什么作用?答：壓力容器由筒體、封頭、密封裝置、開孔接收、支座、安全附件六大零件組成。筒體的作用：用以積蓄物料或達成化學反應所需要的主要壓力空間。封頭的作用：與筒體直接焊在一同，起到組成完整容器壓力空間的作用。密封裝置的作用：保證承壓容器不泄露。開孔接收的作用：知足工藝要求和檢修需要。支座的作用：支承并把壓力容器固定在基礎上。安全

2、附件的作用：保證壓力容器的使用安全和測量、控制工作介質的參數(shù)，保證壓力容器的使用安全和工藝過程的正常進行。2.壓力容器應力解析思考題1.何謂展轉殼的不連續(xù)效應？不連續(xù)應力有哪些特點，其中與兩個參數(shù)的物理意義是什么？答：展轉殼的不連續(xù)效應：附加力和力矩產(chǎn)生的變形在組合殼連結處周邊較大，很快變小，對應的邊緣應力也由較高值很快衰減下來，稱為“不連續(xù)效應”或“邊緣效應”。不連續(xù)應力有兩個特點：局部性和自限性。局部性：從邊緣內(nèi)力惹起的應力的表達式可見，這些應力是衰減至0。不自限性：連續(xù)應力是由于毗鄰殼體，在連結處的薄膜變形不相等，兩殼體連結邊緣的變形受到彈性拘束所致，關于用塑性材料制造的殼體，當連結邊緣

3、的局部產(chǎn)生塑性變形，彈性拘束開始緩解，變形不會連續(xù)發(fā)展，不連續(xù)應力也自動限制，這種性質稱為不連續(xù)應力的自限性。4312的物理意義：反應了材料性能和殼體幾何尺寸對邊緣效應影響范圍。該值越大，邊緣Rt效應影響范圍越小。Rt的物理意義：該值與邊緣效應影響范圍的大小成正比。反應邊緣效應影響范圍的大小。單層厚壁圓筒承受內(nèi)壓時，其應力散布有哪些特點？當承受內(nèi)壓很高時，可否僅用增加壁厚來提高承載能力，為什么？答：應力散布的特點：1周向應力及軸向應力z均為拉應力（正當），徑向應力r為壓應力（負值）。在數(shù)值上有如下規(guī)律：內(nèi)壁周向應力有最大值，其值為：KmaxpiK221，而在外壁處減至最小，1其值為minpi2

4、-pi，隨著r增加，徑向應力絕對值2，內(nèi)外壁之差為pi；徑向應力內(nèi)壁處為K1漸漸減小，在外壁處r=0。2軸向應力為一常量，沿壁厚平均散布，且為周向應力與徑向應力和的一半，1即r3K值相關。z。除z外，其他應力沿厚度的不平均程度與徑比2不能用增加壁厚來提高承載能力。因內(nèi)壁周向應力有最大值，其值為：K21maxpi，隨K值K21增加，分子和分母值都增加，當徑比大到一定程度后，用增加壁厚的方法降低壁中應力的效果不顯然。單層厚壁圓筒在內(nèi)壓與溫差同時作用時，其綜合應力沿壁厚怎樣散布？筒壁服氣發(fā)生在哪處？為什么？答：單層厚壁圓筒在內(nèi)壓與溫差同時作用時，其綜合應力沿壁厚散布情況題圖。內(nèi)壓內(nèi)加熱時，綜合應力的

5、最大值為周向應力，在外壁，為拉伸應力；軸向應力的最大值也在外壁，也是拉伸應力，比周向應力值??；徑向應力的最大值在外壁，等于0。內(nèi)壓外加熱，綜合應力的最大值為周向應力，在內(nèi)壁，為拉伸應力；軸向應力的最大值也在內(nèi)壁，也是拉伸應力，比周向應力值??；徑向應力的最大值在內(nèi)壁，是壓應力。筒壁服氣發(fā)生在：內(nèi)壓內(nèi)加熱時，在外壁；內(nèi)壓外加熱時，在內(nèi)壁。是因為在上述兩種情況下的應力值最大。預應力法提高厚壁圓筒服氣承載能力的基本源理是什么？答：使圓筒內(nèi)層材料在承受工作載荷前，預先受到壓縮預應力作用，而外層材料處于拉伸狀態(tài)。當圓筒承受工作壓力時，筒壁內(nèi)的應力散布按拉美公式確定的彈性應力和節(jié)余應力疊加而成。內(nèi)壁處的總應

6、力有所下降，外壁處的總應力有所上漲，均化沿筒壁厚度方向的應力散布。進而提高圓筒的初始服氣壓力，更好地利用材料。承受橫向均布載荷的圓形薄板，其力學特點是什么？其承載能力低于薄壁殼體的承載能力的原因是什么？答：承受橫向均布載荷的圓形薄板，其力學特點是：1承受垂直于薄板中面的軸對稱載荷；2板彎曲時其中面保持中性；3變形前位于中面法線上的各點，變形后仍位于彈性曲面的同一法線上，且法線上各點間的距離不變；4平行于中面的各層材料互不擠壓。其承載能力低于薄壁殼體的承載能力的原因是：薄板內(nèi)的應力散布是線性的彎曲應力，最大應力出現(xiàn)有板面，其值與pRt2成正比；而薄壁殼體內(nèi)的應力散布是平均散布，其值與pRt成正比

7、。同樣的Rt情況下，按薄板和薄殼的定義，Rt2Rt，而薄板承受的壓力p就遠小于薄殼承受的壓力p了。試比較承受均布載荷作用的圓形薄板，在周邊簡支和固支情況下的最大彎曲應力和撓度的大小和位置。答：1周邊固支情況下的最大彎曲應力和撓度的大小為：3pR2fpR4max2wmax64D4t2周邊簡支情況下的最大彎曲應力和撓度的大小為：33pR2spR45max2wmax64D18t3應力散布：周邊簡支的最大應力在板中心；周邊固支的最大應力在板周邊。兩者的最大撓度地點均在圓形薄板的中心。4周邊簡支與周邊固支的最大應力比值2srmaxfrmax周邊簡支與周邊固支的最大撓度比值30.321.65wmaxs50

8、.350.3wmaxf114.080.3其結果繪于下列圖試述承受均布外壓的展轉殼損壞的形式，并與承受均布內(nèi)壓的展轉殼相比有何異同？答：承受均布外壓的展轉殼的損壞形式主假如失穩(wěn)，當殼體壁厚較大時也有可能出現(xiàn)強度無效；承受均布內(nèi)壓的展轉殼的損壞形式主假如強度無效，某些展轉殼體，如橢圓形殼體和碟形殼體，在其深度較小，出現(xiàn)在赤道上有較大壓應力時，也會出現(xiàn)失穩(wěn)無效。試述有哪些因素影響承受均布外壓圓柱殼的臨界壓力？提高圓柱殼彈性失穩(wěn)的臨界壓力，采用高強度材料是否正確，為什么？答：影響承受均布外壓圓柱殼的臨界壓力的因素有：殼體材料的彈性模量與泊松比、長度、直徑、壁厚、圓柱殼的不圓度、局部地區(qū)的折皺、鼓脹或凹

9、陷。提高圓柱殼彈性失穩(wěn)的臨界壓力，采用高強度材料不正確，因為高強度材料的彈性模量與低強度材料的彈性模量相差較小，而價錢相差往往較大，從經(jīng)濟角度不合適。但高強度材料的彈性模量比低強度材料的彈性模量還量要高一些，不計成本的話，是能夠提高圓柱殼彈性失穩(wěn)的臨界壓力的。習題1.試應用無力矩理論的基本方程，求解圓柱殼中的應力（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（b400MPa,s245MPa）改為16MnR（b510MPa,s345MPa）時，圓柱殼中的應力怎樣變化？為什么？解：求解圓柱殼中的應力1應力分量表示的微體和地區(qū)平衡方程式：pzF2rktsinR1R2rpz

10、dr2rk03圓筒殼體：R1=，R2=R，pz=-p，rk=R，=/2pRprkpRt2sin2t2殼體材料由20R改為16MnR，圓柱殼中的應力不變化。因為無力矩理論是力學上的靜定問題，其基本方程是平衡方程，而且僅經(jīng)過求解平衡方程就能獲得應力解，不受材料性能常數(shù)的影響，所以圓柱殼中的應力散布和大小不受材料變化的影響。對一標準橢圓形封頭（如下列圖）進行應力測試。該封頭中面處的長軸D=1000mm，厚度t=10mm，測得E點（x=0）處的周向應力為50MPa。此時，壓力表A指示數(shù)為1MPa，壓力表B的指示數(shù)為2MPa，試問哪一個壓力表已失靈，為什么？E的內(nèi)壓力：解：根據(jù)標準橢圓形封頭的應力計算式

11、計算1標準橢圓形封頭的長軸與短軸半徑之比為2，即a/b=2，a=D/2=500mm。在x=0處的應力式為：pa22bt210502btp21MPaa2500從上面計算結果可見，容器內(nèi)壓力與壓力表A的一致，壓力表B已失靈。2有一球罐（如下列圖），其內(nèi)徑為20m（可視為中面直徑），厚度為20mm。內(nèi)貯有液氨，球罐上部尚有3m的氣態(tài)氨。設氣態(tài)氨的壓力p=0.4MPa，液氨密度為640kg/m3，球罐沿平行圓A-A支承，其對應中心角為120，試確定該球殼中的薄膜應力。解：1球殼的氣態(tài)氨部分殼體內(nèi)應力散布：R1=R2=R，pz=-ppRprkpRht2sin2tpR0.4100000100MPa2t22

12、0支承以上部分，任一角處的應力：R1=R2=R，pz=-p+gR（cos20-cos），r=Rsin，dr=Rcosdsin10272510.70cos01010由地區(qū)平衡方程和拉普拉斯方程：42Rtsin22rpcoscosRgrdrr002pRgcosrrdr2R3gcos2sind0r00R2pRgcos0sin2sin202R3gcos3cos30223233RpRgcossinsin00Rgcoscos02tsin23tsin2Rp22Rcos022133tsin22sinsin0g2sinsin0coscos03pzRtpcos0cosRgRtpcos0cosRgtRRp22Rgc

13、os02sin213cos3tsin2sinsin02sin03cos02Rpsin2sin20Rgcos0sin2sin201cos3cos30tsin2223100.2106sin20.510.02sin2106409.810.35sin20.511cos30.733500221974.4sin20.5120928cos30.343sin2522.2sin20.512.1cos30.343sin2522.2sin22.1cos312.042MPasin2pcos0cosRgRtRpsin2sin20Rgcos0sin2sin201cos3cos30tsin2223221.97431.392

14、cos522.2sin22.1cos312.042MPasin2支承以下部分，任一角處的應力(120)：3R=R=R，p=-p+gR（cos0-cos），r=Rsin，dr=Rcosd12z5V2rpcoscosRgrdr4R3g1h23Rhgr00332pRgcosrrdr2R3gcos2sindg4R3h23Rh0r003R2pRgcos0sin2sin202R3gcos3cos303g4R3h23Rh3V2Rtsin2RpRgcos0sin2sin20R2gcos3cos302tsin23tsin2g4R2h23h6tsin2RRpsin2sin20Rgcos0sin2sin21cos3

15、cos3tsin222030g4R2h23h6tsin2RpzRtpcos0tcosRgRpcos0cosRgRtRpsin2sin2Rgcos0sin2sin21cos3cos3tsin2202003g4R2h23h6tsin2R6Rpsin2sin20Rgcos0sin2sin201cos3cos3tsin2223g4R2h23h6tsin2R100.2106sin20.510.02sin2106409.810.35sin20.511cos30.73196566243sin2500221974.4sin20.5120928cos30.34339313.248sin2522.2sin20.5

16、12.1cos30.3433.9sin2522.2sin22.1cos38.14MPasin2pcos0cosRgRg4R2h23ht6tsin2RRpsin2sin20Rgcos0sin2sin201cos3cos30tsin222320031.3920.7cos522.2sin20.512.1cos30.343sin220031.3920.7cos522.2sin22.1cos38.14sin2221.974-31.392cos522.2sin22.1cos38.14MPasin2有一錐形底的圓筒形密閉容器，如下列圖，試用無力矩理論求出錐形底殼中的最大薄膜應力與的值及相應地點。已知圓筒形容

17、器中面半徑R，厚度t；錐形底的半錐角，厚度t，內(nèi)裝有密度為的液體，液面高度為H，液面上承受氣體壓力pc。解：圓錐殼體：R1=，R2=r/cos（半錐頂角），pz=-pc+g(H+x)，=/2-,rRxtg019.656624sin2FR2pcHgxR2r2Rrg2rtcos3R2pcHg1xR2r2Rrg3x2rtcosrR2pcHgxR2xRtgx2tg2g32Rxtgtcos7pzR1R2tpcHxgRxtgtcosd1gRxtgpcHxgtgdxtcos令：d0 x1Htgpctgd22gtgdxRgdx202tgtcos在x處有最大值。的最大值在錐頂，其值為。pc1RpcgRHtgpc

18、tgHtgHg2gmax2tcos3壓力容器材料及環(huán)境和時間對其性能的影響思考題壓力容器用鋼有哪些基本要求？答：有較高的強度，優(yōu)秀的塑性、韌性、制造性能和與介質相容性。壓力容器選材應考慮哪些因素？答：應綜合考慮壓力容器的使用條件、零件的功能和制造工藝、材料性能、材料使用經(jīng)驗、材料價錢和規(guī)范標準。4壓力容器設計思考題壓力容器設計有哪些設計準則？它們和壓力容器無效形式有什么關系？答：壓力容器設計準則有：1強度無效設計準則：彈性無效設計準則、塑性無效設計準則、爆破無效設計準則、彈塑性無效設計準則、疲勞無效設計準則、蠕變無效設計準則、脆性斷裂無效設計準則；2剛度失效設計準則；3穩(wěn)定無效設計準則；4泄露

19、無效設計準則。彈性無效設計準則將容器總體部位的初始服氣視為無效，以危險點的應力強度達到許用應力為依據(jù)；塑性無效設計準則以整個危險面服氣作為無效狀態(tài)；爆破無效設計準則以容器爆破作為無效狀態(tài)；彈塑性無效設計準則認為只需載荷變化范圍達到平定載荷，容器就無效；疲勞無效設計準則以在載荷頻頻作用下，微裂紋于滑移帶或晶界處形成，并不斷擴展，形成宏觀疲勞裂紋并貫串容器厚度，進而致使容器發(fā)生無效；蠕變無效設計準則以在高溫下壓力容器產(chǎn)生蠕變脆化、應力松馳、蠕變變形和蠕變斷裂為無效形式；脆性斷裂無效設計準則以壓力容器的裂紋擴展斷裂為無效形式；剛度無效設計準則以構件的彈性位移和轉角超過規(guī)定值為無效；穩(wěn)定無效設計準則以

20、外壓容器失穩(wěn)損壞為無效形式；泄露無效設計準則以密封裝置的介質泄露率超過許用的泄露率為無效。什么叫設計壓力？液化氣體積蓄壓力容器的設計壓力怎樣確定？答：壓力容器的設計載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力。液化氣體積蓄壓力容器的設計壓力，根據(jù)大氣環(huán)境溫度，考慮容器外壁有否保冷設備，根據(jù)工作條件下可能達到的最高金屬溫度確定。根據(jù)定義，用圖標出計算厚度、設計厚度、名義厚度和最小厚度之間的關系；在上述厚度中，知足強8度（剛度、穩(wěn)定性）及使用壽命要求的最小厚度是哪一個？為什么？答：1計算厚度、設計厚度、名義厚度和最小厚度之間的關系度dn厚i度nm算厚計度度計腐化裕量C2厚厚設義小厚度負偏差C1名最第一次

21、厚度圓整值腐化裕量C22知足強度（剛度、穩(wěn)定性）及使用壽命要求的最小厚度是設計厚度。因為設計厚度是計算厚度加腐化裕量，計算厚度能夠知足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求，再加上腐化裕量能夠知足壽命的要求。因為腐化裕量不一定比厚度負偏差加第一厚度圓整值的和小，最小厚度有可能比計算厚度小，而不能保證壽命。影響材料設計系數(shù)的主要因素有哪些？答：影響材料設計系數(shù)的主要因素有：應力計算的正確性、材料性能的平均必、載荷確實切程度、制造工藝和使用管理的先進性以及查驗水同樣因素。壓力容器的常例設計法和解析設計法有何主要區(qū)別？答：壓力容器的常例設計法和解析設計法的主要區(qū)別：1常例設計法只考慮承受“最大載荷”按一次施加的靜

22、載，不考慮熱應力和疲勞壽命問題；2常例設計法以材料力學及彈性力學中的簡化模型為基礎，確定筒體與零件中平均應力的大小，只需此值限制在以彈性無效設計準則所確定的許用應力范圍內(nèi)，則認為筒體和零件是安全的；3常例設計法只解決規(guī)定容器構造形式的問題，無法應用于規(guī)范中未包含的其他容器結構和載荷形式，不利于新型設備的開發(fā)和使用；4解析設計法對承受各樣載荷、任何構造形式的壓力容器進行設計時，先進行詳盡的應力解析，將各樣外載荷或變形拘束產(chǎn)生的應力分別計算出來，然后進行應力分類，再按不同的設計準則來限制，保證容器在使用期內(nèi)不發(fā)生各樣形式的無效。薄壁圓筒和厚壁圓筒怎樣區(qū)分？其強度設計的理論基礎是什么？有何區(qū)別？答：

23、1當知足/D0.1或K1.2屬薄壁圓筒，否則屬厚壁圓筒。2強度設計的理論基礎是彈性無效設計準則。彈性無效設計準則是以危險點的應力強度達到許用應力為依據(jù)的。3。關于各處應力相等的構件，如內(nèi)壓薄壁圓筒，這種設計準則是正確的?？墒顷P于應力散布不平均的構件，如內(nèi)壓厚壁圓筒，由于材料韌性較好，當危險點（內(nèi)壁）發(fā)生服氣時，其余各點仍處于彈性狀態(tài)，故不會致使整個截面的服氣，因而構件仍能持續(xù)承載。在這種情況下，彈性無效(一點強度)設計準則就顯得有些保守。7.為什么GB150中規(guī)定內(nèi)壓圓筒厚度計算公式僅合用于設計壓力p0.4t？答：因形狀改變比能服氣無效判據(jù)計算出的內(nèi)壓厚壁圓筒初始服氣壓力與實測值較為吻合，因而

24、與形狀改變比能準則相對應的應力強度eq4能較好地反應厚壁圓筒的實際應力水平3K2eq42pcK1與中徑公式相對應的應力強度為K1eqmpc2K19eq4eqm隨徑比K的增大而增大。當K=1.5時，比值eq4eqm1.25表示內(nèi)壁實際應力強度是按中徑公式計算的應力強度的1.25倍。由于GB150取ns=1.6，若圓筒徑比不超過1.5，仍可按中徑公式計算圓筒厚度。因為液壓試驗（pT=1.25p）時，圓筒內(nèi)表面的實際應力強度最大為許用應力的1.251.25=1.56倍，說明筒體內(nèi)表面金屬仍未達到服氣點，處于彈性狀態(tài)。當K=1.5時，=Di(K-1)/2=0.25Di，代入中徑公式得：0.25Dipc

25、Di0.5t1.25pcpc0.4tt2pc這就是中徑公式的合用范圍規(guī)定為：pc0.4t的依據(jù)。橢圓形封頭、碟形封頭為何均設置短圓筒？答：短圓筒的作用是防備封頭和圓筒的連結焊縫處出現(xiàn)經(jīng)向曲率半徑突變，以改良焊縫的受力狀況。從受力和制造兩方面比較半球形、橢圓形、碟形、錐殼和平蓋封頭的特點，并說明其主要應用場合。答：從受力情況排序依次是半球形、橢圓形、碟形、錐殼和平蓋封頭，由好變差；從制造情況次序正好相反。半球形封頭是從受力解析角度，最理想的構造形式，但缺點是深度大，直徑小時，整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量較大。半球形封頭常用在高壓容器上。橢圓形封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，應

26、力散布比較平均，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是當前中、低壓容器中應用較多的封頭之一。碟形封頭由半徑為R的球面體、半徑為r的過渡環(huán)殼和短圓筒等三部分組成。碟形封頭是一不連續(xù)曲面，在經(jīng)線曲率半徑突變的兩個曲面連結處，由于曲率的較大變化而存在著較大邊緣彎曲應力。該邊緣彎曲應力與薄膜應力疊加，使該部位的應力遠遠高于其他部位，故受力狀況不佳。但過渡環(huán)殼的存在降低了封頭的深度，方便了成型加工，且壓制碟形封頭的鋼模加工簡單，使碟形封頭的應用范圍較為寬泛。錐殼：由于構造不連續(xù)，錐殼的應力散布并不理想，但其特殊的構造形式有利于固體顆粒和懸浮或粘稠液體的排放，可作為不同直徑圓筒的中間過渡段，

27、因而在中、低壓容器中使用較為普遍。平蓋封頭的應力散布屬彎曲應力，最大應力與平蓋直徑的平方成正比，與板厚的平方成反比，受力狀況最差。但制造方便，在壓力容器上常用于平蓋封頭、人孔和手孔蓋、塔板等。螺栓法蘭連結密封中，墊片的性能參數(shù)有哪些？它們各自的物理意義是什么？答：1有墊片比壓力y和墊片系數(shù)積上所受的最小壓緊力；墊片系數(shù)的壓應力。m兩個。2墊片比壓力y的物理意義為形成初始密封條件時墊片單位面的物理意義為保證在操作狀態(tài)時法蘭的密封性能而必須施加在墊片上法蘭標準化有何意義？選擇標準法蘭時，應按哪些因素確定法蘭的公稱壓力？答：1簡化計算、降低成本、增加交換性。2容器法蘭的公稱壓力是以16Mn在200時

28、的最高工作壓力為依據(jù)制訂的，因此當法蘭材料和工作溫度不同時，最大工作壓力將降低或升高。在容器設計采用法蘭時，應采用設計壓力周邊且又稍微高一級的公稱壓力。當容器法蘭設計溫度升高且影響金屬材料強度極限時，則要按更高一級的公稱壓力采用法蘭。壓力試驗的目的是什么？為什么要盡可能采用液壓試驗？答：壓力試驗的目的：在超設計壓力下，核查缺陷是否會發(fā)生迅速擴展造成損壞或開裂造成泄露，查驗密封構造的密封性能。對外壓容器，在外壓作用下，容器中的缺陷受壓應力的作用，不可能發(fā)生開裂，且外壓臨界失穩(wěn)壓力主要與容器的幾何尺寸、制造精度相關，與缺陷無關，一般不用外壓試驗來核查其穩(wěn)定性，而以內(nèi)壓試驗進行“試漏”，檢查是否存在

29、穿透性缺陷。由于在相同壓力和容積下，試驗介質的壓縮系數(shù)越大，容器所積蓄的能量也越大，爆炸也就越危險，故應用壓縮系數(shù)小的流體作為試驗介質。氣體的壓縮系數(shù)比液體的大，因此選擇液體作為試驗介質，進行液壓10試驗。習題一內(nèi)壓容器，設計（計算）壓力為0.85MPa，設計溫度為50；圓筒內(nèi)徑Di=1200mm，對接焊縫采用雙面全熔透焊接接頭，并進行局部無損檢測；工作介質列毒性，非易燃，但對碳素鋼、低合金鋼有輕微腐化，腐化速率K0.1mm/a，設計壽命B=20年。試在Q2305-AF、Q235-A、16MnR三種材料中采用兩種作為圓筒材料，并分別計算圓筒厚度。解：pc=1.85MPa，Di=1000mm，=

30、0.85，C2=0.120=2mm；鋼板為4.516mm時，Q235-A的t=113MPa，查表4-2，C1=0.8mm；鋼板為616mm時，16MnR的t=170MPa，查表4-2，C1=0.8mm。材料為Q235-A時：pD1.8510009.724mm2tp21130.851.85nC1C29.7240.8212.524mm取n14mm材料為16MnR時：pD1.8510006.443mm2tp21700.851.85nC1C26.4430.829.243mm取n10mm一頂部裝有安全閥的臥式圓筒形積蓄容器，兩頭采用標準橢圓形封頭，沒有保冷舉措；內(nèi)裝混淆液化石油氣，經(jīng)測試其在50時的最大

31、飽和蒸氣壓小于1.62MPa（即50時丙烷飽和蒸氣壓）；圓筒內(nèi)徑Di=2600mm，筒長L=8000mm；材料為16MnR，腐化裕量C2=2mm，焊接接頭系數(shù)=1.0，裝量系數(shù)為0.9。試確定：1各設計參數(shù)；2該容器屬第幾類壓力容器；3圓筒和封頭的厚度（不考慮支座的影響）；4水壓試驗時的壓力，并進行應力校核。解：1ci=2600mm2t=170p=p=1.11.62=1.782MPa，D，C=2mm，=1.0，鋼板為616mm時，16MnR的MPa，=345MPa，查表4-2，C=0.8mm。容積s1VDi2L2.62842.474m3,pV1.78242.47475.689MPam34423

32、3pV=75.689MPam10MPam，屬三類壓力容器。中壓積蓄容器，積蓄易燃介質，且3圓筒的厚度pD1.782260013.693mm2tp217011.62nC1C213.6930.8216.493mm取n18mm標準橢圓形封頭的厚度pD1.782260013.728mmt0.5p217010.521.62nC1C213.7280.8216.528mm取n18mm114水壓試驗壓力pT1.25p1.251.7822.228MPa應力校核pTDie2.2282600182.80.9345310.5MPaT218191.667MPa0.9s2e2.8一多層包扎式氨合成塔，內(nèi)徑Di=800mm

33、，設計壓力為31.4MPa，工作溫度小于200，內(nèi)筒材料為16MnR，層板材料為16MnR，取C2=1.0mm，試確定圓筒的厚度。解：鋼板為616mm時，16MnR的it0ts1i=1.0，=170MPa，=345MPa，查表4-2，C=0.8mm，0=0.9。為安全起見取=0.9，按中徑公式計算：pcDi31.480091.479mm2tpc21700.931.4取6mm層板16層，內(nèi)筒1層，共17層的總壁厚負偏差為170.813.6mm91.47913.61106.079mm取n110mm4.今需制造一臺分餾塔，塔的內(nèi)徑Di=2000mm，塔身長（指圓筒長+兩頭橢圓形封頭直邊高度）L1=6

34、000mm，封頭曲面深度hi=500mm，塔在370及真空條件下操作，現(xiàn)庫存有8mm、12mm、14mm厚的Q235-A鋼板，問可否用這三種鋼板制造這臺設備。解：計算長度LL12hi6000250036333.333mm3查表4-2得：8mm、12mm、14mm鋼板，C1=0.8mm；取C2=1mm。三種厚度板各自對應的有效厚度分別為：8-1.8=6.2mm、12-1.8=10.2mm、14-1.8=12.2mm。三種厚度板各自對應的外徑分別為：2016mm、2024mm、2028mm18mm塔計算D0e20166.2325.16120,LD06333.33320163.142查圖得：A0.0

35、0007;查圖得：E54-64-71.6910MPap2AE20.000071.691050.0243MPa0.1MPa3D03325.161e8mm鋼板不能制造這臺設備212mm塔計算D0e202410.2198.43120,LD06333.33320243.129查圖得：A0.0001;查圖得：E1.6954-64-710MPap2AE20.00011.691050.057MPa0.1MPa3D03197.647e12mm鋼板不能制造這臺設備314mm塔計算12D0e202812.2166.2320,LD06333.33320283.123查圖得：A0.00022;查圖得：E1.6954-

36、64-710MPap2AE20.000221.691050.149MPa0.1MPa3D03166.23e14mm鋼板能制造這臺設備圖所示為一立式夾套反應容器，兩頭均采用橢圓形封頭。反應器圓筒內(nèi)反應液的最高工作壓力pw=3.0MPa，工作溫度Tw=50，反應液密度=1000kg/m3，頂部設有爆破片，圓筒內(nèi)徑Di=1000mm，圓筒長度L=4000mm，材料為16MnR，腐化裕量C2=2.0mm，對接焊縫采用雙面全熔透焊接接頭，且進行100%無損檢測；夾套內(nèi)為冷卻水，溫度10，最高壓力0.4MPa，夾套圓筒內(nèi)徑Di=1100mm，腐化裕量C2=1.0mm，焊接接頭系數(shù)=0.85，試進行如下設計

37、：1確定各設計參數(shù)；2計算并確定為保證足夠的強度和穩(wěn)定性，內(nèi)筒和夾套的厚度；3確定水壓試驗壓力，并校核在水壓試驗時，各殼體的強度和穩(wěn)定性是否知足要求。解：1各設計參數(shù)：1反應器圓筒各設計參數(shù)：按GB150規(guī)定，選擇普通正拱型爆破片，靜載荷情況下，其最低標定爆破壓力psmin1.43pw1.4334.29MPa查GB150表B3爆破片的制造范圍，當設計爆破壓力高于3.6MPa時，取精度等級0.5級，其制造范圍上限為3%設計爆破壓力，下限為1.5%設計爆破壓力，設計爆破壓力為pbpsmin10.0154.291.0154.354MPa按內(nèi)壓設計時的設計壓力（并取計算壓力等于設計壓力）：ppb10.

38、034.3541.034.485MPa按外壓設計時的設計壓力（并取計算壓力等于設計壓力）：p0.41.250.5MPa按外壓設計時的計算長度：1000L4000300403990mm4設計溫度取工作溫度鋼板為616mm時，16MnR的t=170MPa，查表4-2，C1=0.8mm，腐化裕量C2=2.0mm，=1.02夾套各設計參數(shù)：設計壓力（并取計算壓力等于設計壓力）：取最高工作壓力。設計溫度取10，C1=0。2內(nèi)筒和夾套的厚度：1圓筒和標準橢圓形封頭壁厚設計1按內(nèi)壓設計時13圓筒壁厚：pD4.485100013.368mm2tp217014.485nC1C213.3680.8216.168m

39、m取n18mm標準橢圓形封頭壁厚：pD4.48510002t0.5p217010.513.279mm4.485nC1C213.2790.8216.079mm取n18mm按外壓設計時2圓筒穩(wěn)定性校核：取n18mm,e182.815.2mm,D01000361036mmD0e103615.268.15820,LD0399010363.851查圖4-6得：A0.00055;查圖4-8得：B70MPaB701.027MPa0.5MPapD0e68.15818mm知足穩(wěn)定性要求標準橢圓形封頭穩(wěn)定性校核：取n18mm,e182.815.2mm,D01000361036mm，查表45得系數(shù)K10.9,R0K

40、1D00.91036932.4mm0.1250.12515.2查圖4-8得：B160MPaA0.002R0e932.4B16015.2p2.608MPa0.5MPaR0e932.418mm知足穩(wěn)定性要求夾套壁厚設計2圓筒壁厚：pD0.411001.525mmtp21700.850.42nC1C21.52512.525mm，取n4mm3mm標準橢圓形封頭壁厚：pD0.41100t0.5p21.524mm21700.850.50.4nC1C21.52412.524mm，取n4mm3mm6.有一受內(nèi)壓圓筒形容器，兩端為橢圓形封頭，內(nèi)徑Di=1000mm，設計（計算）壓力為2.5MPa，設計溫度300，材料為16MnR，厚度n=14mm，腐化裕量C2=2.0mm，焊接接頭系數(shù)=0