化工设备机械基础课后答案 联系客服

3. 椭球壳上之A,B,C点,已知:p=1Mpa,a=1010mm,b=505mm,δ=20mm。B点处坐标x=600mm。

标准椭圆形封头

五、工程应用题

1. 某厂生产的锅炉汽包,其工作压力为2.5Mpa,汽包圆筒的平均直径为816 mm,壁厚为16 mm,试求汽包圆筒壁被的薄膜应力【解】 P=2.5Mpa D=816mm δ=16mm

属薄壁容器

2. 有一平均直径为10020 mm的球形容器,其工作压力为0.6Mpa,厚度为20 mm,试求该

球形容器壁内的工作压力是多少。 【解】 P=0.6Mpa D=10020mm δ=20mm

属薄壁容器

3. 有一承受气体内压的圆筒形容器,两端封头均为椭圆形封头,已知:圆筒平均直径为2030

mm,筒体与封头厚度均为30 mm,工作压力为3Mpa,试求; ⑴圆筒壁内的最大工作压力;

⑵若封头椭圆长,短半轴之比分别为,2,2.5时,计算封头上薄膜应力的值并确定其所在的位置。

【解】(1) 圆筒 P=3Mpa D=2030mm δ=30mm

属薄壁容器

最大工作应力:

(2)椭圆形封头: ①

在x=0,y=b,(顶点处)有最大值

,在x=0,y=b处(顶点处)

在x=a,y=0点(边缘处)

,在x=0,y=b处(顶点处)

在x=a,y=0点(边缘处)

的最大

4.有一半顶角为45o的圆锥形封头,其内气体压力为2MPa,封头厚度为14mm,所求应力点M处的平均直径为1014mm,试求M点处的。 【解】 P=2Mpa D=1014mm S=14mm

属薄壁容器

《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

一、名词解释

1、弹性失效设计准则:容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服点,该容器即告破坏。

2、强度条件:

3、工作压力:正常工作情况下,容器顶部可能达到的最高压力。 4、设计压力:设定的容器顶部的最高压力。

5、设计温度:指容器在正常工作情况下,设定的元件的金属温度(沿元件金属截面的温度平均值)。

6.计算压力:在相应设计温度下,用以确定元件厚度的压力,其中包括液柱静压力。 7、安全系数: 8、厚度附加量: 9、腐蚀裕量: 10、许用应力: 11、焊接接头系数: 12、计算厚度: 13、名义厚度: 14、有效厚度: 15、最小厚度: 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δe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, δe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δmin=( 3 )mm;对于高合

金钢制容器,其最小壁厚δmin=( 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 ) ℃。 B组: 1.

三、判断题(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ζs

大于6mm厚钢板的ζs. ( × )

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ζs(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ζb和ζs(ζ0.2)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. ( √ ) 二、工程应用题

A组:

1、 有一DN2000mm的内压薄壁圆筒,壁厚δn=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); δn =22mm; δe = δn -C=20mm

φ=0.85(题中给定); C=2mm(题中给定).

(2)最大工作应力:

2、 某球形内压薄壁容器,内径为Di=10m,厚度为δn=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[ζ]t=147MPa. 【解】(1)确定参数:Di =10m; δn =22mm; φ=1.0; C=2mm; [ζ]t =147MPa.

δe = δn -C=20mm.

(2)最大工作压力:球形容器.

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0Cr18Ni10Ti,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。