第六章-容器零部件

第六章容器部件二、填空问题：a组：1凸缘连结构造一般由(连结)部件和(密封)部件这3个部分构成。2法兰密封所需的作用力一定时，适当减小螺栓(直径)，增加螺栓(个数)，有利于密封。3提高法兰刚性的有效方法是1 (加厚法兰厚度)2(减小螺栓作用臂)3(增大法兰外径)。4法兰标准尺寸系列基于(16MnR )材料、(200)时的力学性能5法兰公称压力的确定与法兰的最大(操作压力)、(操作温度)和(法兰材料)三个要素有关。在6卧式容器的双鞍座的设计中，容器的计算长度等于(筒体)长度加上两端凸形的盖曲面的深度(2/3)。有7双时间制作的卧室容器，筒体的危险断面有可能出现在(支架)和(跨度的中间)。8卧式容器双鞍座的设计，筒体最大轴向总应力的管理条件如下轴向应力必须为(拉伸t )轴向压力请设为(压力t ) (轴向容许用压缩应力ac较小的值)b组：采用1双鞍座时，为了充分利用盖子对筒体接近部分的加强作用，请将支撑台设计成尽可能靠近盖子。 也就是说，A(0.25)D0且a为(0.2)L以下由双座标准确定的座包角有=(120 )和=(150 )两种。使用3加强板等面积地加强开孔时，其加强范围如下有效加强宽度为()外侧的有效加强高度为(min )内侧的有效加强高度为(min )根据四等面积加强的原则，必须减弱开孔的截面积AAe=(壳体的有效厚度减去计算厚度后的剩馀面积) A1(接管有效厚度减去计算厚度后的剩馀面积) A2(焊接金属截面积) A3。采用5等面积加强时，筒体直径Di1500mm时，不得超过开孔最大直径d(1/2)Di、且(520)mm。 筒体直径Di、1500mm时，开孔最大直径d(1/3)di，且不得超过(1000 ) .6现行规格中规定的圆形检修孔的公称直径有DN(400)mm、DN(450)mm、DN(500)mm、DN(600)mm这4种。7按现行标准规定，椭圆形检修孔的尺寸为(400 )、(250 ) mm和(380 )、(280 ) mm。8现行标准规定的标准手指孔的公称直径有DN(150mm )和DN(250mm种。三、是非判断问题1在法兰密封中，法兰的刚性和强度具有同等重要的意义。 （）2为了在法兰设计中减薄法兰的厚度t，增大法兰外径D0，增大法兰长径部分的尺寸，增大机械臂的长度。 （）3金属衬垫材料一般不要求强度高，为了要求其柔韧性，金属衬垫主要用于中高温和中高压的凸缘接合密封。 ()连接4法兰时，如果预密封位压力较大，则动作时可获得较大的动作密封位压力，有利于确保密封。 预密封件压力越大越好。 （）5正压操作的晴天气体(在设计温度下不冷凝)的圆筒形储存罐在由鞍型支承台支承的情况下，不需要管理其轴向的拉伸应力。 （）四、工程应用问题a组：1 .选择设备法兰密封面型和密封垫片介质公称压力PN介质温度适当密封面类型垫片名称及材料(MPa) 丙烷1.0 150扁平耐油橡胶石棉垫/耐油橡胶石棉板蒸汽1.6 200平形石棉橡胶垫/中压石棉橡胶片液氨2.5 50凹凸或榫槽石棉橡胶垫圈/中压石棉橡胶片氢气4.0 200凹凸垫圈/08(15 )钢带-石棉带2 .在精馏塔配塔节和封头的连接法兰和排出口试着接收法兰。 已知条件为塔内径800mm、管公称直径100mm、操作温度300、操作压力0.25MPa、材质Q 235-AR。 画法兰结构图，注明尺寸。【解】(1)塔形部分和头的连接法兰容器法兰根据该塔的工艺条件，温度、压力和塔径、连接塔节和封头的法兰应选择a型平焊法兰。 根据操作温度、设计压力、使用材料，从表6-4可知法兰的公称压力为0.6MPa时选择了尺寸。 根据附录14表32调查了凸缘各部分的尺寸，在图1中绘制了图表。 表6-1可采用平面密封面，垫片材料为石棉橡胶板，宽度为表6-3至20mm。 紧固螺栓为M20，共计24根，材料从表6-6调查为35。 螺母的材质为Q235-A。(2)排出口接管凸缘的管凸缘根据计算压力、法兰材质和工作温度调查附录15表34，根据确定接收法兰的公称压力为0.25 MPa的公称压力、公称直径，法兰类型和密封面类型根据表6-10显示为突板式平焊管法兰、法兰符号： HG20592法兰pl 100-0 根据标称压力、工作温度，从附录15表35中选择石棉橡胶垫片作为垫片，螺栓、螺柱的材质为35。 从表36得到法兰各部分的尺寸和螺栓、螺柱的规格，如图2所示。图1a型平焊法兰(容器法兰)(法兰-RF 800-0.6 JB4702-92 )图2突板式扁管法兰(HG20592法兰PL100-0.25 RF Q235-A )6 .有卧式圆筒形容器，DN=3000mm，最大重量为100吨，材质为16MnR，选择鞍型支撑台的标准。【解】作用于各支撑台的负荷根据承受的负荷和公称直径调查附录16，选定轻量(a型) 120卷角的带垫脚鞍。JB/4712-92鞍座A3000-FJB/4712-92鞍座A3000-S鞍座材料Q235-AF垫板材料16MnR允许载荷Q=786KN鞍座高度：腹板：基本版：肋板：9 .有9.896的管，内径为1400mm，壁厚为16mm的筒体焊接，管材质为10号无缝钢管，筒体材料为16MnR，容器的设计压力为1.8Mpa，设计温度为250，腐蚀馀量为2mm，孔与筒体焊接不交叉，管周围的20mm内无管， 试着加强这个洞是否有必要？如果需要的话，加强环的厚度是多少？画加强构造图。由表16-1可知，16MnR (厚度616 )在250下=156MPa10号钢管在250下=92MPa=1壳壁厚计算：接管壁厚计算：如果壳体和管壁厚附加量为C=2mm，则开孔径：外壳的名义壁厚：外壳的有效壁厚：交接的名义壁厚：交接的有效壁厚：接管有效加固宽度：继承外侧、内侧的有效加强高度：强度衰减系数：需要加强的金属面积：可加强的金属面积：焊接按R=8计算可有效加强金属截面积：因为是AeA，所以需要加强。加强面积：用加强环加强结构时，加强材料与壳体材料相同为16MnR，厚度与筒体壁厚相同为16mm。第三章内压薄壁容器的应力分析一、名词解释a组：薄壁容器：容器壁厚与最大截面圆的内径之比小于0.1的容器。旋转壳体：壳体的中间面是直线或平面曲线以同一平面内的固定轴线为中心旋转了360度的壳体。经线：以旋转轴为纵截面，与壳体曲面相交的交线。薄膜理论：薄膜应力是只有拉伸正应力而没有弯曲正应力的双向应力状态，又称无矩理论。第一曲率半径：中间面任意点m处经纱的曲率半径.小位移假设：壳体受力后，各点位移远小于壁厚。区域平衡方程式：计算旋转套管对任意纬线的半径方向应力的公式。边缘应力：内压圆筒壁上的弯曲应力和连接边缘部的变形和应力。边应力的自限性：边的部分材料屈服进入塑性变形阶段时，弹性约束开始缓和，原始不同薄膜的变形容易协调，边应力自动受到限制。二、判断问题(对象画比例，错误画图)。a组：1 .以下直立薄壁容器受到均匀气体内压的作用，哪种薄膜理论可以解除壁的内应力？ 你不能做什么(1)横截面为正六边形柱壳。 （）(2)横截面为圆的轴对称柱壳。 ()(3)横截面为椭圆的柱壳。 （）(4)横截面为圆的椭圆体的壳。 ()(5)截面半圆的柱壳。 （）(6)横截面为圆的锥形壳。 ()2 .在受到内压的圆筒形容器上开设椭圆孔，使椭圆的长轴与筒体的轴线平行。 （）3 .在薄壁旋转工况的任一点，如果是该点的两个曲率半径，则是该点的双向应力。 ()4 .由于内压薄壁圆筒的双向应力与壁厚成反比，因此材质和介质压力一定时，壁厚大的容器壁内的应力总是比壁厚小的容器小。 （）5 .无矩理论求出的应力称为薄膜应力，薄膜应力沿壁厚均匀分布。 ()b组：1 .卧式圆筒形容器，其内介质压力仅充满液体，圆筒内的液体静载不沿轴线对称分布，不能用薄膜理论应力式求解。 ()2 .圆锥形容器圆锥顶部的应力最小，开放空间最好位于圆锥顶部。 ()3 .薄壁壳体，只要其几何形状和承受的负荷对称于旋转轴，壳体上的任何方面都以薄膜理论应力式求出的应力是真实的。 （）4 .椭圆体的壳的长度、短轴之比a/b越小，其形状越接近球壳，应力分布也越均匀。 ()5 .从受力分析的观点出发，半球状的封接头是最好的，所以在任何情况下都必须先考虑采用半球状的封接头。 （）三、指出以下旋转套上各点的第一和第二曲率半径进行计算a组：1 .球壳的到任点2、圆锥壳上的m点3、盘盒上的连接点a和ba点：球壳上方：弧面上：b点：圆弧面上：对于圆柱壳：b组：1 .圆筒壳体的到任点2 .圆锥壳和柱壳连接点a和锥形顶点b四、计算下列各类气体受均匀内压作用的薄壁旋转箱上各点的薄膜应力。a组：1 .球壳的着任点为p=2Mpa、D=1008mm、S=8mm。可知圆锥壳上a点和b点为p=0.5Mpa、D=1010mm、S=10mm、a=30o .3 .已知椭圆体壳体上的a、b、c点为p=1Mpa、a=1010mm、b=505mm、S=20mm . b点的坐标x=600mm。标准椭圆形头五、工程应用问题1 .某工厂生产的锅炉汽包，工作压力为2.5Mpa，汽包平均直径为816 mm，壁厚为16 mm，求出汽包壁的薄膜应力。【解】P=2.5Mpa D=816mm S=16mm属于薄壁容器2 .有平均直径为10020 mm的球形容器，其工作压力为0.6Mpa，厚度为20 mm，求出该球形容器壁内的工作压力是多少。【解】P=0.6Mpa D=10020mm S=20mm属于薄壁容器3 .有承受气体内压的圆筒形容器，两端封头为椭圆形封头，圆筒的平均直径为2030 mm，筒体和封头的厚度为30 mm，工作压力为3Mpa，求出圆筒壁内的最大工作压力封头椭圆长、短半轴的比分别为2、2.5时，计算封头上的薄膜应力的最大值，决定其位置。【解】(1)圆筒P=3Mpa D=2030mm S=30mm属于薄壁容器最大作业应力：(2)椭球体：x=0、y=b、(顶点)有最大值x=0，y=b (顶点)x=a，y=0点(边缘)x=0，y=b (顶点)x=a，y=0点(边缘)第四章内压薄壁圆筒与封头的强度设计二、填空问题a组：1 .最高气体工作压力为1.6Mpa，无液体静压作用，工作温度为150，安装安全阀，尝试确定容器的设计压力p=(1.76 )Mpa的容器所具有的计算压力pc=(1.76 )Mpa； 水压试验压力pT=(2.2 )MPa2 .有带夹套的反应釜，釜内为真空，夹套内的工作压力为0.5MPa，工作温度为200，试验确定：(1)釜体计算压力(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； 套管水压试验压力pT=(0.625 )MPa3 .有立式容器，下部有10m深、密度=1200kg/m3的液体介质，上部的气体压力最高为0.5MPa，工作温度为100，计算确定该容器的设计压力p=(0.5 )MPa后的压力pc=(0.617 )MPa的水压试验压力pt=(0. 625 )4 .标准皿密封件球面部分内径Ri=(0.9 )Di； 过渡圆弧部分的半径r=(0.17 )Di。5 .受到均匀压力圆平板，如果周边固定，则最大应力为(半径方向)弯曲应力，最大应力为位于圆平板的(边缘)的周边简单