化机基础－内压薄壁圆筒与封头的强度设计

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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W15CTC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Pr=(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0.5MP*工作温度v200°C,试确定：⑴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)

2、MPa;夹套的水压试验压力pT=(0.625)MPa.3.冇一立式容器，下部装冇10m深,密度为P=1200kg/m3的液体介质,上部气体压力最高达0.5MPa,工作温度W100°C，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pr=(0.625)MPa.4.标准碟形封头之球面部分内径R=(0.9)D;过渡闘弧部分Z半径M0.17)D.5.承受均匀压力的圆平板，若周边固定，则最人应力是(径向)弯曲应力,且最人应力在圆平板的(边缘)处;若周边简支，最大应力是(径向)和(切向

3、)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KW1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，液压试验吋，液体温度不得低于(5)°C,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)°C

4、.三、判断是非题(是者画J；非者画X)1.厚度为60mm和6mm的16MnR热轧钢板，其屈服点是不同的,60mm厚钢板的os大于6mm厚钢板的Os・(X)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os(t)时，即宣告该容器已经”失效：(V)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.(J)4.当焊接接头结构形式一定吋，焊接接头系数随着监测比率的增加而减小.(X)5.由于材料的强度指标。b和os(。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

5、应力状态，在建立强度条件时，必须借助于强度理论将具转换成相当于单向拉伸应力状态的相当应力.(V)四、工程应用题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4)=0.85,厚度附加量为C=2mm,试求筒体的最人工作应力.【解】(1)确定参数：pw=2MPa;pc=l.lpw=2.2MPa(装有安全阀);Dj=DN=2000mm(钢板卷制)；Sn=22mm;Se=Sn-C=20mm4)=0.85(题中给定);C=2mm(题中给定).（

6、2）最人工作应力:几(卩+S』_2.2x(2000+20)2Se_2x20=111匕2、某球形内压薄壁容器，内径为DROm,厚度为Sn=22mm,若令焊接接头系数<1>=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2r=147MPa.【解】（1）确定参数：D=10m;Sn=22mm;*=1.0;C=2mm;[o]l=147MPa.Se=Sn-C=20mm.（2）最大工作压力：球形容器.4x147x1.()x2()10000+20-=1.17MP3、某化工厂反应釜，內径为1600

7、mm,工作温度为5°C〜105°C,工作压力为1.6MPa,釜体材料选用0Crl8Ni9Tio采用双面悍对接接头，局部无损探伤，凸形封头上装冇安全阀，试设计釜体厚度。【解】（1）确定参数:Di=1600mm;t沪5~105°C;pw=1.6MPa;pc=l.lpw=1.76MPa（装有安全阀）4>=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：0Crl8Ni9Ti[。丫=112.9MPa（按教材附录9表162内插法取值）LoJ=137MPa（2）计算厚度：1.76x16002x112

8、.9x0.85-1.76=14.8mmCi=0.8mm（按教材表4・9取值，GB4237-92《不锈钢热轧钢板》），C=Ci+C2=0.8mm.名义壁厚：Sn二S+C+圆整，S+C=14.8+0.8=15.6mm.圆整后，Sn=16mm.（1）水压试验校核二07・(0・+SJ2S「<0.9妬有效壁厚Sc=Sn-C=16-0.8=1