化机基础习题解答上网（第四章，内压薄壁圆筒与封头的强度设计）

1 《化工设备机械基础》习题解答 第四章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计 二、填空题 A 组： 1. 有一容器,其最高气体工作压力为 1.6Mpa,无液体静压作用,工作温度≤150℃且装有安全阀, 试确定该容器的设计压力 p=(1.76 )Mpa;计算压力 pc=( 1.76 )Mpa;水压试验压力 pT=(2.2 )MPa. 2. 有一带夹套的反应釜,釜内为真空,夹套内的工作压力为 0.5MPa,工作温度<200℃,试确定: (1)釜体的计算压力(外压)pc=( -0.6 )MPa;釜体水压试验压力 pT=( 0.75 )MPa. (2)夹套的计算压力(内压)pc=( 0.5 )MPa;夹套的水压试验压力 pT=( 0.625 )MPa. 3. 有一立式容器,下部装有 10m 深,密度为ρ =1200kg/m3 的液体介质,上部气体压力最高达 0.5MPa, 工作温度≤ 100 ℃ , 试确定该容器的设计压力 p=( 0.5 )MPa; 计算压力 pc=( 0.617 )MPa;水压试验压力 pT=(0.625 )MPa. 4. 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 碟形封头之球面部分内径 Ri=( 0.9 )Di;过渡圆弧部分之半径 r=( 0.17 )Di. 5. 承受均匀压力的圆平板,若周边固定,则最大应力是(径向 )弯曲应力,且最大应力在圆平板 的(边缘 )处;若周边简支,最大应力是( 径向 )和( 切向 )弯曲应力,且最大应力在圆 平板的( 中心 )处. 6. 凹面受压的椭圆形封头,其有效厚度Se不论理论计算值怎样小,当K≤1时,其值应小于封头内 直径的( 0.15 )%;K>1 时,Se 应不小于封头内直径的( 0.3 )%. 7. 对于碳钢和低合金钢制的容器,考虑其刚性需要,其最小壁厚 Smin=( 3 )mm;对于高合金钢 制容器,其最小壁厚 Smin=( 2 )mm. 8. 对碳钢,16MnR,15MnNbR 和正火的 15MnVR 钢板制容器,液压试验时,液体温度不得低于 ( 5 ) ℃ ,其他低合金钢制容器 (不包括低温容器),液压试验时 ,液体温度不得低于 ( 15 ) ℃. 三、判断是非题(是者画√;非者画×) 1. 厚度为 60mm和 6mm的 16MnR 热轧钢板,其屈服点是不同的,且 60mm 厚钢板的σ s 大于 6mm 厚钢板的σ s. ( × ) 2. 依据弹性失效理论,容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服点σ s(t)时,即宣告该 容器已经”失效”. ( √ ) 3. 安全系数是一个不断发展变化的数据,按照科学技术发展的总趋势 ,安全系数将逐渐变小 . ( √ ) 4. 当焊接接头结构形式一定时,焊接接头系数随着监测比率的增加而减小. ( × ) 5. 由于材料的强度指标σ b 和σ s(σ 0.2)是通过对试件作单向拉伸试验而侧得,对于二向或三向应 力状态,在建立强度条件时,必须借助于强度理论将其转换成相当于单向拉伸应力状态的相当 应力. ( √ ） 四、 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 应用题 A 组： 1、 有一DN2000mm的内压薄壁圆筒,壁厚Sn=22mm,承受的最大气体工作压力 pw=2MPa,容器上 装有安全阀,焊接接头系数φ =0.85,厚度附加量为 C=2mm,试求筒体的最大工作应力. 【解】（1）确定参数：pw =2MPa; pc=1.1pw =2.2MPa（装有安全阀）; Di= DN=2000mm( 钢板卷制); Sn =22mm; Se = Sn -C=20mm φ =0.85（题中给定）; C=2mm（题中给定）. 2 （2）最大工作应力： a e eict MP S SDp 1.111 202 )202000(2.2 2 )(       2、 某球形内压薄壁容器,内径为Di=10m,厚度为 Sn=22mm,若令焊接接头系数φ =1.0,厚度附加量 为 C=2mm,试计算该球形容器的最大允许工作压力.已知钢材的许用应力[σ ]t=147MPa. 【解】（1）确定参数：Di =10m; Sn =22mm; φ =1.0; C=2mm; [σ ] t =147MPa. Se = Sn -C=20mm. （2）最大工作压力：球形容器. a ei e t w MP SD S P 17.1 2010000 200.11474][4 ][        3、 某化工厂反应釜,内径为 1600mm,工作温度为 5℃~105℃,工作压力为 1.6MPa,釜体材料选用 0Cr18Ni9Ti。采用双面焊对接接头,局部无损探伤,凸形封头上装有安全阀,试设计釜体厚度。 【解】 （1）确定参数：Di =1600mm; tw=5~105℃; pw=1.6MPa; pc =1.1 pw =1.76MPa（装有安全阀） φ =0.85（双面焊对接接头, 局部探伤） C2=0（对不锈钢，当介质腐蚀性轻微时） 材质：0Cr18Ni9Ti [σ ]t =112.9MPa（按教材附录 9 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 16-2，内插法取值） [σ ] =137MPa （2）计算厚度： mm p Dp S c t ic 8.14 76.185.09.1122 160076.1 ][2        C1=0.8mm（按教材表 4-9 取值，GB4237-92《不锈钢热轧钢板》）, C=C1+C2=0.8mm. 名义壁厚：Sn=S+C+圆整， S+C=14.8+0.8=15.6mm. 圆整后，Sn =16mm. （1） 水压试验校核 s e eiT T S SDp  9.0 2 )(    有效壁厚 Se = Sn -C=16-0.8=15.2mm 试验压力 M P aPP tT 67.29.112 137 76.125.1 ][ ][ 25.1    计算应力 141.86MPa 15.22 15.2)(16002.67 2 )(       e eiT T S SDP  应力校核 MPa 8.15685.02059.0 9.0  s  ST 9.0  ∴ 水压试验强度足够 3 4、 有一圆筒形乙烯罐 ,内径 Di=1600mm,壁厚 Sn=16mm,计算压力为 pc=2.5MPa,工作温度为 -3.5℃，材质为 16MnR,采用双面焊对接接头,局部无损探伤,厚度附加量 C=3mm,试校核贮罐 强度。 【解】（1）确定参数：Di =1600mm; Sn =16mm; tw=-3.5℃; pc=2.5MPa. φ =0.85（双面焊对接接头, 局部探伤） 16MnR： 常温下的许用应力 [] = 170 MPa 设计温度下的许用应力 []t = 170 MPa 常温度下的屈服点 s = 345 MPa 有效壁厚：Se = Sn － C = 16 － 3 = 13 mm （2）强度校核 最大允许工作压力[Pw ] ][ 2 ][ ei e t w SD S p    MPa 33.2 131600 1385.01702     ∵ Pc＞[Pw ] ∴ 该贮罐强度不足 9、 设计容器筒体和封头厚度。已知内径 Di=1400mm,计算压力 pc=1.8MPa,设计温度为 40℃, 材质为 15MnVR,介质无大腐蚀性.双面焊对接接头,100%探伤。封头按半球形、标准椭圆 形和标准碟形三种形式算出其所需厚度,最后根据各有关因素进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,确定一最佳 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 【解】（1）确定参数：Di=1400mm; pc=1.8MPa; t=40℃; φ =1.0（双面焊对接接头,100%探伤）；C2=1mm.（介质无大腐蚀性） 15MnVR：假设钢板厚度: 6~16mm ，则： [σ ]t =177MPa ， [σ ] =177MPa ，s = 390 MPa （2）筒体壁厚设计： mm p Dp S c t ic 16.7 8.10.11772 14008.1 ][2        C1=0.25mm（按教材表 4-9 取值，GB6654-94《压力容器用钢板》） C=C1+C2=1.25mm. 名义壁厚：Sn=S+C+圆整， S+C=7.16+1.25=8.41mm. 圆整后，Sn =9mm. （3） 筒体水压试验校核 s e eiT T S SDp  9.0 2 )(    有效壁厚 Se = Sn -C=9-1.25=7.75mm 试验压力 M P aPP tT 25.2177 177 8.125.1 ][ ][ 25.1    计算应力 204.35MPa 7.752 7.75)(14002.25 2 )(       e eiT T S SDP  应力校核 4 MPa 35113909.0 9.0 s  ST 9.0  ∴ 筒体水压试验强度足够 （4）封头厚度设计 半球形封头： mm p Dp S c t ic 57.3 8.10.11774 14008.1 ][4        C1=0.25mm（按教材表 4-9 取值，GB6654-94《压力容器用钢板》） C=C1+C2=1.25mm. 名义壁厚：Sn=S+C+圆整， S+C=3.57+1.25=4.82mm. 圆整后，Sn =5mm. 标准椭圆封头： mm p DKp S c t ic 1.7 8.15.00.11772 14008.10.1 5.0][2        名义壁厚：Sn=S+C+圆整， S+C=7.1+1.25=8.35mm. 圆整后，Sn =9mm. 标准碟形封头： mm p DMp S c t ic 4.9 8.15.00.11772 14008.1325.1 5.0][2        名义壁厚：Sn=S+C+圆整， S+C=9.4+1.25=10.65mm. 圆整后，Sn =11mm. 从计算结果看，最佳方案是选用标准椭圆封头。