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时间:2020-06-18
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1、1、已知DN2000的内压薄壁圆筒,壁厚δn=22mm,壁厚附加量为C=2mm,承受的最大气体压力P=2MPa,焊接接头系数φ=0.85,试求筒体的最大应力。解:已知Di=2000mm,δn=22mm,C=2mm,P=2MPa,φ=0.85,δe=22-2=20mm。则所以筒体的最大应力为118.82Mpa。提示:此题亦可以根据最大许可承压计算公式得出,此时[Pw]=2MPa2.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,釜体材料用0Crl8Ni9。采用双面对接焊缝,局部无损探
2、伤,凸形封头上装有安全阀,试计算釜体壁厚。解:已知Di=1600mm。查附表6,0Crl8Ni9在105℃时的,其许用应力[σ]105=137MPa。查表10-9,采用双面对接焊缝,局部无损探伤,故取φ=0.85。介质对不锈钢腐蚀极微,取C2=0。因装安全阀,取设计压力P=1.1×1.6=1.76MPa。根据式(10-12)估计δn=8-25mm。查表10-10,取C1=0.8mm。则δn’=δd+C1=12.18+0.8=12.98mm,圆整后取δn=13mm3.材料为20的无缝钢管,规格为φ57×3.5,求在室温和
3、400℃时,各能耐多大的压力,按不考虑壁厚附加量和C=1.5mm两种情况计算。解:已知D0=57mm,δn=3.5mm,则Di=D0-2δn=57-2×3.5=50mm。查附表7,20钢管在室温时[σ]=130MPa,在400℃时的[σ]400=86MPa。无缝钢管φ=1(1)不考虑壁厚附加量室温时400℃时(2)考虑壁厚附加量室温时400℃时4.今欲设计一台反应器,直径为3000mm,采用双面对接焊缝,100%探伤。工作压力为1.8MPa,工作温度450℃,试用20R和16MnR两种材料分别设计反应器的厚度,并作分析
4、比较。解:已知Di=3000mm,t=450℃,Pc=1.1×1.8=1.98MPa,φ=1,C2=2mm(腐蚀很小,取1,腐蚀较严重,取2mm,一般单面腐蚀)(1)采用20R[σ]450℃=61MPa,代入公式得(5分)钢板负偏差取C1=1.2mm,圆整后δn=50mm(2)采用16MnR[σ]450℃=66MPa,代入公式得钢板负偏差取C1=1.2mm,圆整后δn=46mm比较两种材料设计反应器厚度可知,16MnR比20R节省材料。5.乙烯贮罐,内径1600mm,壁厚16mm,设计压力为2.5MPa,工作温度-35
5、℃,材料为16MnR。采用双面对接焊,局部无损探伤,壁厚附加量C=1.5mm,试校核强度。解:已知内径Di=1600mm,δn=16mm。δe=δn-C=16-1.5=14.5mm。P=2.5MPa。16MnR在20℃时的许用应力[σ]20℃=170MPa。取φ=0.85。则设计温度下筒体的计算应力为:φ[σ]20=0.85×170=144.5MPa因σt<φ[σ]20所以,容器的强度是足够的。6.设计容器筒体和封头壁厚。已知内径1200mm,设计压力1.8MPa,设计温度40℃,材质为20R,介质无大腐蚀性。双面对接
6、焊缝,100%探伤。讨论所选封头的形式。解:已知Di=1200mm,P=1.8MPa,20R在40℃时的许用应力[σ]40=133MPa。C2=1mm。φ=1.0(1)设计筒体壁厚取C1=0.8mm。则δn’=δd+C1=9.18+0.8=9.98mm,圆整取δn=10mm(2)设计封头壁厚选择椭圆形封头,材料与操作条件均与筒体相同。取C1=0.8mm(估计壁厚10mm),圆整后取δn=10mm,与筒体同。---------------------------设计容器筒体和封头壁厚。已知内径1200mm,设计压力1.8
7、MPa,设计温度40℃,材质为20R,介质无大腐蚀性,双面对接焊缝,100%探伤。讨论所选封头形式。(15分)(20R在40℃下[σ]=133MPa)解:已知Di=1200mm,t=40℃,Pc=1.8MPa,[σ]40℃=133MPa,φ=1,C2=1mm。(2分)(1)设计容器筒体壁厚(4分)钢板负偏差取C1=0.8mm,圆整后δn=10mm(2)设计容器封头壁厚从工艺操作要求考虑,对封头形状无特殊要求。球冠形封头、平板封头都存在较大的边缘应力,且采用平板封头厚度较大,故不宜采用。理论上应对各种凸形封头进行计算、比
8、较后,再确定封头型式。但由定性分析可知:半球形封头受力最好,壁厚最薄、重量轻,但深度大,制造较难,中、低压小设备不宜采用;碟形封头的深度可通过过渡半径r加以调节,适合于加工,但由于碟形封头母线曲率不连续,存在局部应力,故受力不如椭圆形封头;标准椭圆形封头制造比较容易,受力状况比碟形封头好,故可采用标准椭圆形封头。(3分)根据标准椭
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