期末复习题答案 - 化工过程设备设计(2)

19. 何谓计算厚度?？何谓名义厚度

?n？何谓有效厚度?e？

答：计算厚度：有公式计算而得的厚度；

名义厚度:计算厚度加上壁厚附加量再向上圆整至标准值； 有效厚度：名义厚度减去壁厚附加量。

20．工程中常用的补强结构有哪些？补强圈上一M10孔的作用是什么？

答：工程中常用的补强结构有：贴板补强，接管补强和整体补强。

贴板补强上一M10螺栓孔的作用是检查孔，以便焊后通压缩空气检查焊缝有无不紧密之处

21．什么叫压力容器的最小厚度？规定压力容器最小厚度的目的是什么？

答：为满足运输、制造和安装的刚度要求而规定的不包括腐蚀余量在内的厚度。

规定压力容器最小厚度的目的是在薄壁容器设计中满足运输、制造和安装的刚度要求。

22．压力容器何时要进行压力试验？为何要限制水压试验时的环境温度？ 答：容器制造完毕后或检修、安装完毕后投入使用之前，进行水压试验。

原因是防止水变为气体，同时确保在水压试验时不会发生材料突然变脆而造成强度破坏的现象，使水压试验能顺利进行，达到通过水压试验检验容器强度及有无渗透现象的目的。

23．20R属于何类型钢？解释其中各符号的含义。

答：20R属于优质碳素钢。20表示含碳量为0.2%，R表示为容器钢。

25．无力矩理论应用范围是什么？

答:①压力容器几何形状应该是旋转体②压力容器的壁厚与直径的比值小于等于1.2③忽略薄壁壳体中的弯矩。

五、计算题

1. 有一热油管线，已知设计压力为0.5MPa，设计温度为300℃，试问在此管线上能否使用公称压力为0.6MPa的20长颈对焊法兰？为什么？

答：不能。因为：查附表Ⅱ-7，0.6MPa 20号钢，300℃长颈对焊法兰的

[P]=0.35MPa

2.已知球壳上一点A，求A点的第一、第二曲率半径。

答： 第一曲率半径: R1=R

第二曲率半径: R2=R

3．一外压钢制圆筒，已知其临界压力

RPcr?1.2MPa，试问

当外压

P0?0.6MPa，内压

Pi?0.1MPa时，能否使用该圆筒？为什么？

解：因为圆筒为钢制圆筒，所以 m?3.0

?P??Pcrm?1.2?0.4(MPa) 3.0 所受外压力?P?0.6?0.1?0.5MPa

??P???P所以此圆筒不可以使用。

4．已知一构件的受力入图所示，求出1-1截面上的内力？

1

1 5 kN 3 kN 3 kN 解：1-1截面的受力图为： 1 5kN N 1

3kN 3kN 由平衡条件：

??Fx?0 5+3-3-N=0

N=5(KN)(拉力)

答：1-1截面的内力为5KN，是一拉力。

4．如图所示的简易起重机，起重量W=10KN。AB杆自重忽略不计，试求载荷W位于图示位置时BC杆的拉力和铰链A的约束反力。

W解：简易起重机受力分析如下：

W

?F?F?Mx?0?0?0

Fx?Tcos30?0

yFy?Tsin300?W?0AW?a?Tsin300?2a?0

代入 W=10KN，解得：

Fx?8.66KNFy?5KNT?10KN

六、工程应用题

1．某化工厂反应釜。内径Di=1600mm，设计压力P=1.7MPa，材料用0Cr18Ni9Ti，工作温度120℃,.许用应力为C=0.8mm。试设计釜体壁厚。

???t=137MPa，容器的焊缝系数取?=0.85，壁厚附加量为

解：计算壁厚

S?2?????ptpcDi?1.7?1600?11.6(mm)

2?137?0.85?1.7S?C?11.6?0.8?12.4(mm) 再向上圆整得

名义厚度Sn?14(mm) 则Se?Sn?C?14?0.8?13.2(mm) 此反应釜的名义壁厚为14mm。 2.某减压塔，内径为Di=2400mm，壁厚附加量为C=2mm，筒体上下为标准椭圆形封头，筒体切线间长度为L=24600mm（包括封头直边长度），塔体共设9个加强圈，塔体的设计压力为P=0.1MPa，设计温度为150℃，塔体所用材料为Q235-AR, 试用图算法设计该塔体的壁厚。 材料 ?s?235MPa,Et?2.0?105MPa 解 设Φ24003840024600Sn?12mm,则 36400800 S2000Φe?12?2?10mm,Φ800D0?Di?2Sn?2400?24?2424mm2240024600??4?2500mm A3L?9?1 ?DL25002424??1.0314,0??242.4 D02424Se10查得：A=0.00035 B=47MPa [P]=

BD0Se =0.194MPa

?Sn?12mm为塔体壁厚合适。

3. 现设计一内压圆筒形容器，已知设计压力P?1.2MPa，设计温度为200℃，圆筒体的内

Di?2000mm。材料选用

t???20R，

?123MPa?s?245Mpa，壁厚附加量

C=2mm。要求采用双面对接焊缝，局部探伤。①确定该容器筒体壁厚，②进行水压试验强度校核。

解：因为采用双面对接焊缝，局部探伤：??0.85 Pc?P?1.2MPa

①

??2?????PctPcDi?1.2?2000?11.544mm

2?123?0.85?1.2?n???C?11.544?2?13.544mm 再向上圆整得?n?14mm

该的容器名义壁厚为14mm。

②PT?1.25P????1.25?1.2?1.0?1.5MPa

???t?e??n?C?14-2?12mm

?T?PT(Di??e)1.5?（2000?12）??147.9MPa

2?e?2?0.85?120.9?s?0.9?245?220.5MPa

??T?0.9?s

所以该容器水压试验强度合格。

4．沿顶部支承的储罐如图。已知其中径D=2000mm，储水高H=5000mm，有效壁厚Se=10mm，顶部气压P=0.2MPa，A点离储罐底面之距离X=2000mm，求A点的两向薄膜应力？

PAX水H 解： A:r1??,r2?R,???2 其两向薄膜应力为： Q(P??H)?R2(P??H)R?1???2?RSe2Se2?r2Sesin2?(0.2?9.8?103?5?10?6)?1000??12.45MPa 2?10

??1r1??2r2?PnPr2?P??(H?x)?R ??2? ?SeSeSe(0.2?9.8?103?3?10?6)?1000?22.94MPa ?2?10答：A点的轴向薄膜应力为12.45MPa；周向应力为22.94MPa。