過程設(shè)備設(shè)計(jì)課后習(xí)題答案46898

1、習(xí)題1. 一內(nèi)壓容器，設(shè)計(jì)（計(jì)算）壓力為0.85MPa，設(shè)計(jì)溫度為50；圓筒內(nèi)徑Di=1200mm，對(duì)接焊縫采用雙面全熔透焊接接頭，并進(jìn)行局部無損檢測(cè)；工作介質(zhì)列毒性，非易燃，但對(duì)碳素鋼、低合金鋼有輕微腐蝕，腐蝕速率K0.1mm/a，設(shè)計(jì)壽命B=20年。試在Q2305-A·F、Q235-A、16MnR三種材料中選用兩種作為圓筒材料，并分別計(jì)算圓筒厚度。解：pc=1.85MPa，Di=1000mm，=0.85，C2=0.1×20=2mm；鋼板為4.516mm時(shí)，Q235-A 的t=113 MPa，查表4-2，C1=0.8mm；鋼板為616mm時(shí)，16MnR的t= 170 MP

2、a，查表4-2，C1=0.8mm。材料為Q235-A時(shí)：材料為16MnR時(shí)：2. 一頂部裝有安全閥的臥式圓筒形儲(chǔ)存容器，兩端采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，沒有保冷措施；內(nèi)裝混合液化石油氣，經(jīng)測(cè)試其在50時(shí)的最大飽和蒸氣壓小于1.62 MPa（即50時(shí)丙烷飽和蒸氣壓）；圓筒內(nèi)徑Di=2600mm，筒長L=8000mm；材料為16MnR，腐蝕裕量C2=2mm，焊接接頭系數(shù)=1.0，裝量系數(shù)為0.9。試確定：各設(shè)計(jì)參數(shù)；該容器屬第幾類壓力容器；圓筒和封頭的厚度（不考慮支座的影響）；水壓試驗(yàn)時(shí)的壓力，并進(jìn)行應(yīng)力校核。解：p=pc=1.1×1.62=1.782MPa，Di=2600mm，C2=2mm，=

3、1.0，鋼板為616mm時(shí)，16MnR的t= 170 MPa，s=345 MPa，查表4-2，C1=0.8mm。容積中壓儲(chǔ)存容器，儲(chǔ)存易燃介質(zhì)，且pV=75.689MPa·m3>10MPa·m3，屬三類壓力容器。圓筒的厚度標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的厚度水壓試驗(yàn)壓力應(yīng)力校核3. 3.今欲設(shè)計(jì)一臺(tái)乙烯精餾塔。已知該塔內(nèi)徑Di=600mm，厚度n=7mm，材料選用16MnR，計(jì)算壓力pc=2.2MPa，工作溫度t=-20-3。試分別采用半球形、橢圓形、碟形和平蓋作為封頭計(jì)算其厚度，并將各種形式封頭的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析比較，最后確定該塔的封頭形式與尺寸。解：鋼板為616mm時(shí)，16MnR

4、的t= 170 MPa，s=345 MPa，查表4-2，C1=0.8mm，取C2=1.0mm，=1.0半球形封頭壁厚標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭壁厚標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭壁厚平蓋封頭厚度從受力狀況和制造成本兩方面綜合考慮，取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭和碟形封頭均可。4. 一多層包扎式氨合成塔，內(nèi)徑Di=800mm，設(shè)計(jì)壓力為31.4MPa，工作溫度小于200，內(nèi)筒材料為16MnR，層板材料為16MnR，取C2=1.0mm，試確定圓筒的厚度。解：鋼板為616mm時(shí)，16MnR的it=0t = 170 MPa，s=345 MPa，查表4-2，C1=0.8mm，i=1.0，0=0.9。為安全起見取=0.9，按中徑公式計(jì)算：5. 今需制

5、造一臺(tái)分餾塔，塔的內(nèi)徑Di=2000mm，塔身長（指圓筒長+兩端橢圓形封頭直邊高度）L1=6000mm，封頭曲面深度hi=500mm，塔在370及真空條件下操作，現(xiàn)庫存有8mm、12mm、14mm厚的Q235-A鋼板，問能否用這三種鋼板制造這臺(tái)設(shè)備。解：計(jì)算長度查表4-2得：8mm、12mm、14mm鋼板，C1=0.8mm；取C2=1mm。三種厚度板各自對(duì)應(yīng)的有效厚度分別為：8-1.8=6.2mm、12-1.8=10.2mm、14-1.8=12.2mm。三種厚度板各自對(duì)應(yīng)的外徑分別為：2016mm、2024mm、2028mm8mm塔計(jì)算12mm塔計(jì)算14mm塔計(jì)算6. 圖所示為一立式夾套反應(yīng)容

6、器，兩端均采用橢圓形封頭。反應(yīng)器圓筒內(nèi)反應(yīng)液的最高工作壓力pw=3.0MPa，工作溫度Tw=50，反應(yīng)液密度=1000kg/m3，頂部設(shè)有爆破片，圓筒內(nèi)徑Di=1000mm，圓筒長度L=4000mm，材料為16MnR，腐蝕裕量C2=2.0mm，對(duì)接焊縫采用雙面全熔透焊接接頭，且進(jìn)行100%無損檢測(cè)；夾套內(nèi)為冷卻水，溫度10，最高壓力0.4MPa，夾套圓筒內(nèi)徑Di=1100mm，腐蝕裕量C2=1.0mm，焊接接頭系數(shù)=0.85，試進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：確定各設(shè)計(jì)參數(shù)；計(jì)算并確定為保證足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，內(nèi)筒和夾套的厚度；確定水壓試驗(yàn)壓力，并校核在水壓試驗(yàn)時(shí)，各殼體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性是否滿足要求。解：各設(shè)計(jì)參

7、數(shù)：反應(yīng)器圓筒各設(shè)計(jì)參數(shù)：按GB150規(guī)定，選擇普通正拱型爆破片，靜載荷情況下，其最低標(biāo)定爆破壓力查GB150表B3爆破片的制造范圍，當(dāng)設(shè)計(jì)爆破壓力高于3.6MPa時(shí)，取精度等級(jí)0.5級(jí)，其制造范圍上限為3%設(shè)計(jì)爆破壓力，下限為1.5%設(shè)計(jì)爆破壓力，設(shè)計(jì)爆破壓力為按內(nèi)壓設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)壓力（并取計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力）：按外壓設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)壓力（并取計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力）：按外壓設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算長度：設(shè)計(jì)溫度取工作溫度鋼板為616mm時(shí)，16MnR的t= 170 MPa，查表4-2，C1=0.8mm，腐蝕裕量C2=2.0mm，=1.0夾套各設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)壓力（并取計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力）：取最高工作壓力。設(shè)

8、計(jì)溫度取10，C1=0。內(nèi)筒和夾套的厚度：圓筒和標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭壁厚設(shè)計(jì)按內(nèi)壓設(shè)計(jì)時(shí)夾套壁厚設(shè)計(jì)7. 有一受內(nèi)壓圓筒形容器，兩端為橢圓形封頭，內(nèi)徑Di=1000mm，設(shè)計(jì)（計(jì)算）壓力為2.5MPa，設(shè)計(jì)溫度300，材料為16MnR，厚度n=14 mm，腐蝕裕量C2=2.0mm，焊接接頭系數(shù)=0.85；在圓筒和封頭焊有三個(gè)接管（方位見圖），材料均為20號(hào)無縫鋼管，接管a規(guī)格為89×6.0，接管b規(guī)格為219×8，接管c規(guī)格為159×6，試問上述開孔結(jié)構(gòu)是否需要補(bǔ)強(qiáng)？答：根據(jù)GB150規(guī)定，接管a不需要另行補(bǔ)強(qiáng)。接管b、c均需計(jì)算后確定。橢圓形封頭的計(jì)算厚度：16MnR

9、在300時(shí)許用應(yīng)力，查表D1，616mm時(shí)，t= 144 MPa，查表4-2，C1=0.8mm；查表D21，10mm時(shí)，tt= 101 MPa；fr=101/144=0.701。接管c的補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：8.具有橢圓形封頭的臥式氯甲烷（可燃液化氣體）儲(chǔ)罐，內(nèi)徑Di=2600mm，厚度n=20 mm，儲(chǔ)罐總長10000mm，已知排放狀態(tài)下氯甲烷的汽化熱為335kJ/kg，儲(chǔ)罐無隔熱保溫層和水噴淋裝置，試確定該容器安全泄放量。解：容器安全泄放量9.求出例4-3中遠(yuǎn)離邊緣處筒體內(nèi)外壁的應(yīng)力和應(yīng)力強(qiáng)度。（例4-3：某一鋼制容器，內(nèi)徑Di=800mm，厚度t=36mm，工作壓力pw=10MPa，設(shè)計(jì)壓力p=11MPa。圓筒與一平封頭連接，根據(jù)設(shè)計(jì)壓力計(jì)算得到圓筒與平封頭連接處的邊緣力Q0=-1.102×106N/m，邊緣彎矩M0=5.725×104N·m/m，如圖所示。設(shè)容器材料的彈性模量E=2×105MPa，泊松比=0.3。若不考慮角焊縫引起的應(yīng)力集中，試計(jì)算圓筒邊緣處的應(yīng)力及應(yīng)力強(qiáng)度）解：遠(yuǎn)離邊緣處筒體的應(yīng)力和應(yīng)力強(qiáng)度為不考慮邊緣效應(yīng)時(shí)，按