第1314章习题解

1、第13章 内压容器13-1（此题经过查氧气瓶的标准GB5099-1994，氧气瓶的壁厚应改为5.7mm，工作压力应改为15MPa）解：（1）由题可知：氧气瓶的中径，壁厚，工作压力。（2）根据承受气压圆筒形壳体应力计算公式，可得氧气瓶筒壁内的经向应力、周向应力分别为：13-2（根据压力容器安全技术监察规程的规定：此题应改为：工作温度应改为-10°C50°C，设计压力应取液氨50°C时的饱和蒸汽压力为设计压力，题中工作压力应改为2.2MPa）解：（1）由题可知：所需设计的液氨储槽内径，工作温度为-10°C50°C，其设计压力应取液氨50°

2、C时的饱和蒸汽压力为设计压力，查有关手册得 p=2.2 MPa则设计压力p= 2.2 MPa，计算压力pc= 2.2 MPa。（2）由于液氨储槽材料选用16MnR，假定储槽厚度范围为1636mm，查附录二得材料的许用应力；考虑液氨对16MnR材料有一定的腐蚀性，根据工作经验取腐蚀裕量；由于液氨储槽为三类容器、要求100%探伤，故选取液氨储槽的筒体、封头均采用双面焊对接接头、100%无损检测，则其焊接接头系数根据圆筒壁厚设计公式可得液氨储槽筒体的设计壁厚因设计计算的的厚度在假定的范围内，故计算有效；由d=19.67mm，查表13-6得钢板厚度负偏差C1=0.25mm，再根据钢板厚度规格表13-6

3、，可选用n=20mm厚的钢板。根据标准椭圆形封头壁厚设计公式可得液氨储槽封头的设计壁厚因设计计算的的厚度在假定的范围内，故计算有效；由d=19.61mm，查表13-6得钢板厚度负偏差C1=0.25mm，再根据钢板厚度规格表13-6，可选用n=20mm厚的钢板。13-3解：（1）由题可知：承压容器内径，工作温度为150°C，最高工作压力，由于承压容器装设安全阀，则其设计压力 p= (1.051.10) pw = (1.051.10)×1.2=1.261.32 MPa取设计压力p= 1.32 MPa，计算压力pc= 1.32 MPa。（2）由于承压容器材料选用0Cr18Ni10

4、Ti，假定其厚度范围为260mm，工作温度为150°C，查附录二得材料的许用应力；考虑采用不锈钢，介质没有腐蚀性，取腐蚀裕量；筒体纵向焊缝为双面对接焊、局部无损检测，则其焊接接头系数。 根据圆筒壁厚设计公式可得承压容器的器壁的设计厚度因设计计算的的厚度在假定的范围内，故计算有效；由d=5.70mm，查表13-6得钢板厚度负偏差C1=0.6mm，再根据钢板厚度规格表13-6，可选用n=8mm厚的钢板。13-4解：（1）由题可知：圆筒形容器内径，设计温度为100°C，设计压力p= 3 MPa，则计算压力pc= 3 MPa，腐蚀裕量。（2）圆筒体壁厚的确定由于圆筒体材料选为20R

5、，假定其厚度范围为016mm，查附录二得材料的许用应力；选取筒体采用双面焊对接接头、局部无损检测，则其焊接接头系数。 根据圆筒体壁厚设计公式，可得其设计壁厚为：因设计计算的厚度在假设范围内，故计算有效；由d=12.76mm，查表13-6得钢板厚度负偏差C1=0.25mm，再根据钢板厚度规格表13-6，可选用n=14mm厚的钢板。（3）封头壁厚的确定若采用半球形封头，由于其内径，故可选取整体冲压成型，则焊接接头系数，由于封头材料选为20R，假定其厚度范围为016mm，查附录二得材料的许用应力，根据半球形封头壁厚设计公式，可得其设计壁厚为： 因设计计算的厚度在假设范围内，故计算有效；由d=6.54

6、mm，查表13-6得钢板厚度负偏差C1=0.25mm，再根据钢板厚度规格表13-6，可选用n=8mm厚的钢板。若采用标准椭圆形封头，由于其内径，故可选取整体冲压成型，则焊接接头系数，由于封头材料选为20R，假定其厚度范围为016mm，查附录二得材料的许用应力，根据标准椭圆形封头壁厚设计公式，可得其设计壁厚为：因设计计算的厚度在假设范围内，故计算有效；由d=11.07mm，查表13-6得钢板厚度负偏差C1=0.25mm，再根据钢板厚度规格表13-6，可选用n=12mm厚的钢板。若采用标准碟形封头，由于封头材料选为20R，假定其厚度范围为016mm，查附录二得材料的许用应力；由于其内径，故可选取整

7、体冲压成型，则焊接接头系数。根据标准碟形封头壁厚设计公式取，则 代入标准碟形封头壁厚设计公式，可得其设计壁厚为：因设计计算的厚度在假设范围内，故计算有效；由d=14.07mm，查表13-6得钢板厚度负偏差C1=0.25mm，再根据钢板厚度规格表13-6，可选用n=16mm厚的钢板。将上面各种封头的计算结果列表比较如下：封头型式所需壁厚（mm）单位容积的表面积制造难易程度半球形封头8最小难椭圆形封头12次之较易碟形封头16与椭圆形封头接近较易由表可见，半球形封头单位容积的表面积最小、壁厚最薄、最节省材料，但制造困难。椭圆形封头材料的消耗，仅次于半球形，但制造容易，因此，综合比较后选用椭圆形封头为

8、宜。13-5解：（1）由题可知：圆筒形容器内径，设计温度为100°C，计算压力pc= 0.2 MPa，腐蚀裕量，由于焊缝为双面对接焊、局部无损探伤，则可取焊接接头系数。 由于封头材料选为16MnR，假定其厚度范围为016mm，查附录二得材料的许用应力，（2）根据圆筒体壁厚设计公式，可得圆筒体设计壁厚为：因设计计算的厚度在假设范围内，故计算有效。由d=3.11mm，查表13-6得钢板厚度负偏差C1=0.25mm，再根据钢板厚度规格表13-6，可初选用n=4mm厚的钢板。另外，由于16MnR为低合金钢，根据GB150的规定，容器最小厚度，腐蚀裕量另加。因此，容器厚度应为：，再根据钢板厚度

9、规格表13-6，应选用n=5mm厚的钢板。综合考虑，可取其名义厚度为。13-6解：（1）由题可知：反应釜内径，工作温度为200°C，操作压力pw= 1.3 MPa，安全阀的开启压力p1= 1.4 MPa，腐蚀余量，检修实测最小厚度。 由于安全阀的开启压力p1= 1.4 MPa，则反应釜内的设计压力p= 1.4 MPa，计算压力pc= p= 1.4 MPa。由于反应釜材料为20R，其厚度为12mm，查附录二得材料的许用应力；因焊缝采用双面对接焊、局部无损检测，则其焊接接头系数。根据圆筒体壁厚设计公式，计算可得其壁厚因，所以该釜还可以继续使用。（注：此题计算结果还是有点接近，为了避免误解

10、，可将腐蚀余量改为，则结论就是：该釜不可以继续使用）第14章 外压容器14-1（壁厚为10mm应改为：名义厚度为10mm；材料为碳钢，应改为：材料为Q235-B；增加：介质的腐蚀裕量可取C2=2mm）解：（1）由题可知：圆筒形容器外径DO=2020mm，筒长L=5000mm，容器名义厚度n=10mm，腐蚀裕量C2=2mm，材料弹性模量E=2.1×105MPa。由于容器材料为Q235-B，则由n=10mm，查表13-6得钢板厚度负偏差C1=0.8mm，于是，其壁厚附加量C=C1+C2=0.8+2=2.8mm，容器有效壁厚e=n-C=10-2.8=7.2mm。（2）确定容器临界压力pcr

11、根据公式（14-5），圆筒形容器筒体的临界长度为：由于，可知该圆筒为短圆筒，根据公式（14-3），得到该圆筒的临界压力为：14-2解：（1）由题可知：，腐蚀裕量；由于容器在室温下真空操作，无安全控制装置，则设计压力；取弹性模量，稳定性安全系数；圆筒长度（2）采用解析法求筒体厚度设该圆筒为短圆筒 ，则由公式（14-3）、（14-7）、（14-8）联立可解得圆筒壁厚 校核是否属于短圆筒由式（14-5）得该圆筒的临界长度由于，属短圆筒，与原假设相符合。 根据第13章表13-5查得C1=0.8mm，根据板厚规格，可取（3）采用图解法求筒体厚度设筒体厚度，题中已知C2=0，C1=0.8mm，则有效厚度容

12、器外径 ，容器长度；设计压力。 计算L/D0、D0/e，由图14-3可查得系数。由于材料为Q235-B，选用算图14-4，根据，因为A值落在温度材料线的左方，则计算许用压力为 由于且接近于，所选壁厚合适，即。14-3解：（1）由题可知：，圆筒长度，腐蚀裕量；由于容器最大压力差为0.15MPa，则设计压力；取弹性模量，稳定性安全系数。 （2）采用解析法求筒体厚度设该圆筒为短圆筒 ，则由公式（14-3）、（14-7）、（14-8）联立可解得圆筒壁厚校核是否属于短圆筒由式（14-5）得该圆筒的临界长度由于，属短圆筒，与原假设相符合。 根据第13章表13-5查得C1=0.25mm，根据板厚规格，可取

13、（3）采用图解法求筒体厚度设筒体厚度，题中已知C2=1mm，C1=0.25mm，则有效厚度容器外径 ，容器长度；设计压力；取弹性模量。 计算L/D0、D0/e，由图14-3可查得系数。由于材料为Q235-B，选用算图14-4，根据 查得，则按式（14-14）计算许用外压力由于且较为接近，所选壁厚合适，即。14-4解：（1）由题可知：容器外径，有效厚度，筒体长度，腐蚀裕量；由于容器在室温下真空操作，无安全控制装置，则设计压力；取弹性模量。（2）采用图解法求筒体厚度 计算L/D0、D0/e，由图14-3可查得系数。由于材料为20R，选用算图14-4，根据，查得，则按式（14-14）计算许用外压力（3）由于，所以操作是安全的。14-5 （用有效厚度为4 mm的钢板应改为：用有效厚度为4 mm的16MnR钢板）解：（1）由题可知：容器外径，有效厚度，筒体长度，腐蚀裕量；由于容器在室温下真空操作，则设计压力；取弹性模量。（2）采用图解法校核其稳定性 计算L/D0、D0/e，由图14-3可查得系数。由于材料为16MnR，选用算图14-5，根据，因为A值落在温度材料线的左方，则计算许用压力为 由于，所以不能满足稳定性要求。可以通过在该圆筒的外部或内部设置加强圈的方式来使其达到