化工机械的设计基本习题.doc
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思考题
1.压力容器按照压力、温度、监察管理各是怎样分类的?2.钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径指的是哪个直径?无缝钢管制作筒体时,公称直径指的是哪个直径?3.承受气体压力的圆筒和圆锥形壳体的应力有什么特点?标准椭圆壳的应力又是怎样的?4.无力矩理论的适用条件是什么?5.边缘应力的特点是什么?6.在什么情况下需要考虑边缘应力?7.比较半球形封头、椭圆形封头、碟形封头的受力情况。8.外压圆筒的失稳形式有哪些?9.影响外压圆筒临界压力的因素有哪些?10.外压圆筒上设置加强圈的目的是什么?1.法兰垫片密封的原理是什么?影响密封的因素有哪些?2.法兰的型式有哪些?各有什么特点?3.法兰密封面型式有哪些?各适用什么场合?4.常用的垫片材料有哪些?5.卧式容器和立式容器的支座有哪几种?6.双鞍座卧式容器支座位置按哪些原则确定?7.为什么压力容器壳体上开孔尺寸较小时可不另行补强?8.GB150-1998对压力容器开孔的最大直径是如何规定的? 1.自支撑式塔设备设计时需要考虑哪些载荷?2.简述内压塔操作时的危险工况及强度校合条件。
第三篇 化工容器设计 习题
1.已知DN2000mm的内压薄壁圆筒,壁厚?n=22mm,壁厚附加量为C=2mm,承受的最大气体压力为P=2MPa,焊接系数为φ=0.85,试求筒体的最大应力。
解:作用在内压薄壁圆筒上的环向应力最大,根据内压薄壁圆筒应力计算公式得:作用在圆筒上最大环向应力为:σ1=PD/2? , ?=??n—C=22-2=20
将数据代入公式得: σ1=2*(2000+20)/2*20=101 Mpa。2.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0Crl8Ni9Ti。采用双面对接焊缝,局部无损探伤,凸形封头上装有安全阀,试计算釜体壁厚。
【解】
(1)确定参数:Di =1600mm; tw=5~105℃;
pw=1.6MPa; pc =1.1 pw =1.76MPa(装有安全阀)
φ=0.85(双面焊对接接头, 局部探伤)
C2=0(对不锈钢,当介质腐蚀性轻微时)
材质:0Cr18Ni9Ti [σ]t =112.9MPa(按教材附录9表16-2,内插法取值)
[σ] =137MPa
(2)计算厚度:
C1=0.8mm(按教材表4-9取值,GB4237-92《不锈钢热轧钢板》), C=C1+C2=0.8mm.
名义壁厚:Sn=S+C+圆整, S+C=14.8+0.8=15.6mm.
圆整后,Sn =16mm.
(3)水压试验校核
有效壁厚 Se = Sn -C=16-0.8=15.2mm
试验压力
计算应力
应力校核
∴ 水压试验强度足够3.材料为20的无缝钢管,规格为φ57×3.5,求在室温和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。
根据薄壁圆筒强度计算公式:其最大许可承压P为:
式中,[σ]t查表得:在400℃时为86 MPa,在常温下为130 MPa,
焊缝系数为0.9,有效厚度?e=?n-c,当C=0时,?e=3.5
Di=57-3.5*2=50 代入上式得:【P】=2*86*0.9*3.5/50+3.5
【P】=10.127 MPa(400℃时),在常温时,【P】=2*130*0.9*3.5/50+3.5=15.308 MPa.
若考虑壁厚附加量和C=1.5mm,那么?e=?n-c,?e=2,在室温时,【P】=2*130*0.9*2/(50+2)=9 Mpa。
在400℃时,【P】=2*86*0.9*2/(50+2)=2.98 Mpa。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,并作分析比较。
根据内压容器设计壁厚公式得;
初选厚度16-36mm, 对于20R材料来说,[σ]t =79 MPa. 对于16mnR材料来说,[σ]t =119 MPa.
根据两种材料属于单面腐蚀,取腐蚀裕量为1mm, 焊缝系数均为1,
其计算壁厚分别为:20R:δd??????????????????????????????? mm).
对于16mnR, δd???????????????????????????????? mm).
分析:同一台设备材料不同,其设计壁厚不同,使用16mnR设计厚度为24.86 mm,使用20R厚度为33.21mm, 2
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