《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》第四章習(xí)題解答教學(xué)文稿《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》第四章習(xí)題解答

第四章內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的強度設(shè)計

二、填空題

A組：

1.有一容器,其最高氣體工作壓力為1.6Mpa,無液體靜壓作用,工作溫度≤150℃且裝有平安閥,試確定該容器的

設(shè)計壓力p=(1.76)Mpa;計算壓力pc=(1.76)Mpa;水壓試驗壓力pT=(2.2)MPa.

2.有一帶夾套的反應(yīng)釜,釜內(nèi)為真空,夾套內(nèi)的工作壓力為0.5MPa,工作溫度1時,Se應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的(0.3)%.

7.對于碳鋼和低合金鋼制的容器,考慮其剛性需要,其最小壁厚Smin=(3)mm;對于高合金鋼制容器,其最小壁

厚Smin=(2)mm.

8.對碳鋼,16MnR,15MnNbR和正火的15MnVR鋼板制容器,液壓試驗時,液體溫度不得低于(5)℃,其他低合

金鋼制容器(不包括低溫容器),液壓試驗時,液體溫度不得低于(15)℃.

三、推斷是非題(是者畫√;非者畫×)

1.厚度為60mm和6mm的16MnR熱軋鋼板,其屈服點是不同的,且60mm厚鋼板的σs大于6mm厚鋼板的σs.(×)

2.依據(jù)彈性失效理論,容器上一處的最大應(yīng)力達到材料在設(shè)計溫度下的屈服點σs(t)時,即宣告該容器已經(jīng)”失效”.

(√)

3.平安系數(shù)是一個不斷進展變化的數(shù)據(jù),根據(jù)科學(xué)技術(shù)進展的總趨勢,平安系數(shù)將漸漸變小.

(√)

4.當焊接接頭結(jié)構(gòu)形式肯定時,焊接接頭系數(shù)隨著監(jiān)測比率的增加而減小.(×)

5.由于材料的強度指標σb和σs(σ0.2)是通過對試件作單向拉伸試驗而側(cè)得,對于二向或三向應(yīng)力狀態(tài),在建立強

度條件時,必需借助于強度理論將其轉(zhuǎn)換成相當于單向拉伸應(yīng)力狀態(tài)的相當應(yīng)力.

(√）

四、工程應(yīng)用題

A組：

1、有一DN2000mm的內(nèi)壓薄壁圓筒,壁厚Sn=22mm,承受的最大氣體工作壓力pw=2MPa,容器上裝有平安閥,

焊接接頭系數(shù)φ=0.85,厚度附加量為C=2mm,試求筒體的最大工作應(yīng)力.

（1）確定參數(shù)：pw=2MPa;pc=1.1pw=2.2MPa（裝有平安閥）;

Di=DN=2000mm(鋼板卷制);Sn=22mm;Se=Sn-C=20mm

φ=0.85（題中給定）;C=2mm（題中給定）.

（2）最大工作應(yīng)力：aeeictMPSSDp1.11120

2)202400(2.22)(=?+?=+=σ2、某球形內(nèi)壓薄壁容器,內(nèi)徑為Di=10m,厚度為Sn=22mm,若令焊接接頭系數(shù)φ=1.0,厚度附加量為C=2mm,試計

算該球形容器的最大允許工作壓力.已知鋼材的許用應(yīng)力t=147MPa.

（1）確定參數(shù)：Di=10m;Sn=22mm;φ=1.0;C=2mm;t=147MPa.

Se=Sn-C=20mm.

（2）最大工作壓力：球形容器.

aeietwMPSDSP17.12024000200.11474]t=112.9MPa（按教材附錄9表16-2，內(nèi)插法取值）

=137MPa

（2）計算厚度：

mmpDpScti

c8.1476

.185.09.1122160076.1]

=170MPa

設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力t=170MPa

常溫度下的屈服點σs=345MPa

有效壁厚：Se=Sn－C=16－3=13mm

最大允許工作壓力

]∴該貯罐強度不足

9、設(shè)計容器筒體和封頭厚度。已知內(nèi)徑Di=1400mm,計算壓力pc=1.8MPa,設(shè)計溫度為40℃,材質(zhì)為

15MnVR,介質(zhì)無大腐蝕性.雙面焊對接接頭,100%探傷。封頭按半球形、標準橢圓形和標準碟形三種形式算出其所需厚度,最終依據(jù)各有關(guān)因素進行分析,確定一最佳方案。

（1）確定參數(shù)：Di=1400mm;pc=1.8MPa;t=40℃;

φ=1.0（雙面焊對接接頭,100%探傷）；C2=1mm.（介質(zhì)無大腐蝕性）

15MnVR：假設(shè)鋼板厚度:6~16mm，則：

t=177MPa，=177MPa，σs=390MPa

（2）筒體壁厚設(shè)計：

mmpDpScti

c16.78

.10.1177214008.1]

[4=-???=-=φσC1=0.25mm（按教材表4-9取值，GB6654-94《壓力容器用鋼板》）

名義壁厚：Sn=S+C+圓整，S+C=3.57+1.25=4.82mm.

圓整后，Sn=5mm.

標準橢圓封頭：

mmpDKpScti

c1.78

.15.00.1177214