过程设备设计第三版课后答案及重点

1、过程设备设计题解1.压力容器导言习题1 .试应用无力矩理论的基本方程，求解圆柱壳中的应力（壳体承受气体内压p,壳体中面半径为 R,壳体厚度为t ）。若壳体材料由20R （ b 400Mpa，s 245Mpa ）改为i6MnR（b 510Mpa, s 345Mpa）时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么?解：O求解圆柱壳中的应力应力分量表示的微体和区域平衡方程式：2 0 rpzdr 2 rktsinprkpR2 sin2t E FRiR2圆筒壳体：Ri=°°, R2=R, pz=-p , rk=R（）=兀/2pR t壳体材料由20R改为16MnR圆柱壳中的应力不变化。因为无力矩理

2、论是力学上的静定问题，其基本方 程是平衡方程，而且仅通过求解平衡方程就能得到应力解，不受材料性能常数的影响，所以圆柱壳中的应 力分布和大小不受材料变化的影响。2 .对一标准椭圆形封头（如图所示）进行应力测试。该封头中面处的长轴D=1000mm厚度t=10mm测得E点（x=0）处的周向应力为 50MPa此时，压力表 A指示数为1MPq压力表B的指示数为2MPa试问 哪一个压力表已失灵，为什么？解：O根据标准椭圆形封头的应力计算式计算E的内压力：标准椭圆形封头的长轴与短轴半径之比为2,即a/b=2 , a=D/2=500mm在x=0处的应力式为：2pa2bt2bt2 a2 10 502 5001M

3、Pa从上面计算结果可见，容器内压力与压力表A的一致，压力表 B已失灵。3 .有一球罐（如图所示），其内径为20m （可视为中面直径），厚度为20mm内贮有液氨，球罐上部尚有 3m的气态氨。设气态氨的压力p=,液氨密度为640kg/m3,球罐沿平行圆 A-A支承，其对应中心角为120° , 试确定该球壳中的薄膜应力。解：O球壳的气态氨部分壳体内应力分布:R=R=R pz=-ppRprkpRt2 sin 2tpR 0.4 10000100MPa2t 2 20支承以上部分，任一 4 角处的应力：R=R=R, pz=-p+ pg R （cos（）0-cos 4） , r=Rsin 4 , d

4、r=Rcos 4d（）sin o,102 72511010cos0.7由区域平衡方程和拉普拉斯方程：22 R tsin22r0coscosrdr2 p R gcos orrdrr02 cossin2R p R g cos. 2 sin. 2 sinR p R gcos_一 2o sin_ 2 sin3R23 cos3g cos2tsin 23t sin23cos 03cos 0R,. 2t sinp .2. 2sin sin2cos0.2.一 sin sin3 cos3cos 0PzRtcos 0 cos RgRp cos o cos R gJRtR_Ptsin222 sin sincos 0

5、22sin sin 23 cos3cos 0_R tsin2P . 2 sin2sin2cos 0. 2sin2sin21 一 cos33cos 010 -0.2 0.02 sin2106. 2 sin0.5110 640 9.810.35sin20.513 cos0.7350072- sin221974.4. 2 sin0.51209283 cos0.3435 sin222.2 sin20.512.1 cos30.34352 sin222.2sin22.1 cos312.042MPacos 0 cos R gR tsin22sin2sincos02一 sin2sin13cos33cos 02

6、21.97431.392cos5_ 2sin22.2sin22.1cos312.042MPa支承以下部分，任一。角处的应力（。120° ）R=F2=R pz=-p+g g R (cos()0-cos(),r=Rsin(),dr=Rcos()d()rocos ocosR g rdrR gcos orrdrroR3 gcossinh2 3R4R3h23RR2R g cos o2 sin2 sincos3cos o_ 324R3 h2 3R2tsinR p R g cosg_6t sin 24R2tsin 22 s"0 sin2t sin2h2sinsinR23g cos3tsi

7、n 2cos02一 sinsin3cos 03 cos3 cosg_6t sin 24R2h22t sinPzRcos ocoscos 0 cos R g0-R2 sin2 sincos o . 2 sin2 sin3 cos3cos o6t sin24R2h2 3R tsin 2Psin2一 2sin 0cos 0. 2sin2. 2 sin13一 cos33 cosg6t sin 24R2h210厂0.2 0.02 sin2106. 2 sin0.5110 640 9.810.35. 2 sin0.513 cos0.7319656624. 2 sin500 2sin221974.42 si

8、n0.51209283 cos0.34339313.2485 2 sin22.22 sin0.512.13 cos0.3433.95 2 sin22.2. 2 sin2.1 cos8.14MPaRcos0 cost6t sin 24R2h2P .sin 22 sincos 02 sin2 sin3 cos3 cos20031.3920.720031.3920.7coscos,. 2 tsin52 sin22.22 sin0.512.13 cos0.34319.6566242 sin221.974-31.392 cos5 2 sin22.2. 2 sin2.13 cos8.145丁 22.2 s

9、in sin222.13cos 8.14 MPa4.有一锥形底的圆筒形密闭容器，如图所示，试用无力矩理论求出锥形底壳中的最大薄膜应力b的值及相应位置。体,液面高度为已知圆筒形容器中面半径H,液面上承受气体压力pc。R厚度t ；锥形底的半锥角a ,厚度 t ,内装有密度为P的液解:圆锥壳体:R=oo,R2=r/cos a,Pz=-p c+ P g(H+x) , (j) = Tt /2- a , r R xtgR2PcR2R2Pc一X R 31x R： 32rt cos2Pc H g X R xRtg2 R xtg tcosRr gRr g2. 2X tg32 r t cos求解边缘力和边缘边矩d

10、xPzPct cosH x g R xtgt cosR xtgPcx g tgdx在x处有最大值2tgR HtgPctgmax的最大值在锥顶g其值为d2dx2Pc HtgHtg2tcos5.试用圆柱壳有力矩理论，求解列管式换热器管子与管板连接边缘处（如图所示）达式（管板刚度很大，管子两端是开口的，不承受轴向拉力） 半径为r,厚度为t。解：0管板的转角与位移O设管内压力为w1PQ0W1MW1Q01M012A o tcosPctg管子的不连续应力表P,管外压力为零，管子中面内压作用下管子的挠度和转角 内压引起的周向应变为：p 2 R w/2 Rp2 RpR Etw2PPR2Et转角:边缘力和边缘边

11、矩作用下圆柱壳的挠度和转角Mo w2122 2D变形协调条件w；M02M00Mow2M0Q0W2Q0212 3D12DQ02QoQo2M00pR2EtM012DQ0M02D恒Et3DpR2EtC6边缘内力表达式Nx4R3D p eEt2 2R2Dpex .sincosxpResinx cosEtx 一 一sincosQxEtxcos边缘内力引起的应力表达式Nx12M x-z t3_2 _ 2 _24 R D p4eEt4x .sincos x z12Mt3x 一sincos24 2RD Et3sin xcos x z6Qxt3t2243R2D pEt4t2xcos xC8综合应力表达式pR 2

12、tNx12Mt3xzpR 2t242R2D pEt4x _sinx cos x zpRtpRt6Qxt3x _sint212Mz2t3cos2424 2RDEt3sin xcos x z3R2D p tEt4z2x cos6.两根几何尺寸相同，材料不同的钢管对接焊如图所示。管道的操作压力为p,操作温度为0,环境温度试求得焊接处的不为tc,而材料的弹性模量 E相等，线膨胀系数分别a 1和a 2,管道半径为连续应力（不计焊缝余高）1的挠度和转角解：0内压和温差作用下管子 内压引起的周向应变为：w1P2 r2r1 prprpW12pr2Et边缘力和边缘边矩作用下圆柱壳2的挠度和转角温差引起的周向应变

13、为:w1t 2 r2 rtW1totctW12W1Ppr2Et转角:内压和温差作用下管子 内压引起的周向应变为：2的挠度和转角r w2P22 r1 prpr2tpW22pr2Et温差引起的周向应变为:w2t 2 r2 rtW2tctW22pW2pr2Et转角:边缘力和边缘边矩作用下圆柱壳MoW1Mo11的挠度和转角MoQoW1Qo112 3DQo2Qo2 DMoW2212一 MoDQoW212 3DQoMo21DM0Qo2-Q2 2D0pWitQoWiMoWipW2tQoW2MoW2ptQoMop tQoMo111222变形协调条件C6求解边缘力和边缘边矩2 J 2Et1_2 2DMo1Qo2

14、 3D2 pr2Et1L Mo2D1Qo2 3D12DMo oQo r3dtotc边缘内力表达式NxQxEt e2r 2Dto tccostotcsintotccossin边缘内力引起的应力表达式Nx12M xX3zt312z-r t32Dtotcsin12Mt3totcE cos212zt32D sin x6Qxt3t26r t3t23D etotccos x sin x综合应力表达式Pr2tNx12Mxt3 zPr2t12z2丁t。tc 12 sin xP£t12Mt3P£tx t0tc 1E2 cos212z3- r t32 k .D sin x6QxFt26rt23

15、D ex t0tc12 cos x sin7. 一单层厚壁圆筒，承受内压力p=36MPa时，测得（用千分表）筒体外表面的径向位移w）=,圆筒外直径 D0=980mm E=2X 105MPa 科解：周向应变=。试求圆筒内外壁面应力值。r w d rd物理方程仅承受内压时的 Lame公式在外壁面处的位移量及内径:WrRo内壁面处的应力值:外壁面处的应力值:RiRordPiR2R2R2Pi R2RoR2PiR2R2R2Pi R0E K2PiR0 o2Ew0PiPiRK2W0K2 1PiK2 1Ro2 r36 490 2 0.3490412.538mm1.18836MPa_52 105 0.3651.

16、188PiK2 11 K2361.1882 12211.036MPa1.1882 1PiK2 13621.1882 187.518MPa2 PK2 1PiK2 12 3621.1882 13621.1882 1175.036MPa87.518MPa8.有一超高压管道，其外直径为78mm内直径为34mm承受内压力300MPa操作温度下材料的 b=1000MPa bs=900MPa此管道经自增强处理，试求出最佳自增强处理压力。解：最佳自增强处理压力应该对应经自增强处理后的管道，在题给工作和结构条件下，其最大应力取最小值时对应的塑性区半径 Rc情况下的自增强处理压力。对应该塑性区半径Rc的周向应力为

17、最大拉伸应力,其值应为经自增强处理后的残余应力与内压力共同作用下的周向应力之和：令其一阶导数等于2R0RcRcRo0,求其驻点s RoRc3 RcRi2RcRoRi2Ro21nRcRi2pi RiR0_ 2_ 21_RoRiRcRcRoRi2RTR2RcR02lnRcRi_ 2_ 22piRiRoR2Ri2 Rc3PiS R0Rc3R22lnRcRi589.083MPa22RoRcRiRc12222Rc R2R2Ri2R2Rc解得：R=。根据残余应力和拉美公式可知，该值对应周向应力取最大值时的塑性区半径。由自增强内压pi与所对应塑性区与弹性区交界半径Rc的关系，最佳自增强处理压力为:3P4 t

18、2max23 3pR28t223 3 p R28 t23 3 P8 t29 .承受横向均布载荷的圆平板，当其厚度为一定时，试证明板承受的总载荷为一与半径无关的定值。 证明：O周边固支情况下的最大弯曲应力为一 _ 2_ 2max3pR 3 p R224t 4 t国周边简支情况下的最大弯曲应力为:10 .有一周边固支的圆板，半径R=500mm板厚=38mm板面上承受横向均布载荷p=3MPa试求板的最大挠度和应力（取板材的 E=2X105MPa =） 解：板的最大挠度：Et312 1_532 1038_ 212 1 0.3fwmaxpR464D3 500464 1.005 1091.005 1092

19、.915mm板的最大应力:22389.543M Pa3pR23 3 5002max2- 24t 4 3811 .上题中的圆平板周边改为简支，试计算其最大挠度和应力，并将计算结果与上题作一分析比较。 解：板的最大挠度：sw max_ 4pR 564D 15 0.31 0.32.9154.077 2.91511.884mm板的最大应力:3 3 pR23 3 0.33 50028t28 3823 0.3389.5431.65 389.543 642.746M Pa简支时的最大挠度是固支时的倍；简支时的最大应力是固支时的倍。12 . 一穿流式泡沫塔其内径为1500mm塔板上最大液层为 800mm（液体

20、密度为p =x 103kg/m3）,塔板厚度为6mm材料为低碳钢（E=2X105MPa科二）。周边支承可视为简支，试求塔板中心处的挠度；若挠度必须 控制在3mmA下，试问塔板的厚度应增加多少？解：周边简支圆平板中心挠度Et31212 105 63212 1 0.3239.56 105p h g 0.8 1500 9.81 11772Pa0.012MPaswmaxpR4 564D 10.012 7504 564 39.56 105 10.30.361.14mm挠度控制在3mm下需要的塔板厚度塔板刚度需增加的倍数：61出20.38 _5806.2328 1053需要的塔板刚度：D 20.38 39

21、.56 10516.4 mm12 1 0.32806.2328 1052 105需增加以上的厚度。13 .三个几何尺寸相同的承受周向外压的短圆筒，其材料分别为碳素钢 （b s=220MPa E=2X105MPa科二）、铝合金（b s=110MPa e=x 105MPa科二）和铜（b s=100MPa e=x 105MPa科=）,试问哪一个圆筒的临界 压力最大，为什么？答：碳素钢的大。从短圆筒的临界压力计算式2.59Et2pcr可见，临界压力的大小，在几何尺寸相同的情况下，其值与弹性模量成正比，这三种材料中碳素钢的E最大，因此，碳素钢的临界压力最大。 14.两个直径、厚度和材质相同的圆筒， 承受

22、相同的周向均布外压，其中一个为长圆筒，另一个为短圆筒，试问它们的临界压力是否相同，为什么？在失稳前，圆筒中周向压应力是否相同，为什么？随着所承受的周向均布外压力不断增加，两个圆筒先后失稳时，圆筒中的周向压应力是否相同，为什么？答：O临界压力不相同。长圆筒的临界压力小，短圆筒的临界压力大。因为长圆筒不能受到圆筒两端部的 支承，容易失稳；而短圆筒的两端对筒体有较好的支承作用，使圆筒更不易失稳。C2在失稳前，圆筒中周向压应力相同。因为在失稳前圆筒保持稳定状态，几何形状仍保持为圆柱形，壳体 内的压应力计算与承受内压的圆筒计算拉应力相同方法。其应力计算式中无长度尺寸，在直径、厚度、材 质相同时，其应力值

23、相同。圆筒中的周向压应力不相同。直径、厚度和材质相同的圆筒压力小时，其壳体内的压应力小。长圆筒的 临界压力比短圆筒时的小，在失稳时，长圆筒壳内的压应力比短圆筒壳内的压应力小。15 .承受均布周向外压力的圆筒，只要设置加强圈均可提高其临界压力。对否，为什么？且采用的加强圈 愈多，壳壁所需厚度就愈薄，故经济上愈合理。对否，为什么？答：O承受均布周向外压力的圆筒，只要设置加强圈均可提高其临界压力，对。只要设置加强圈均可提高 圆筒的刚度，刚度提高就可提高其临界压力。采用的加强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，故经济上愈合理，不对。采用的加强圈愈多，壳壁所需厚度 就愈薄，是对的。但加强圈多到一定程度后，圆筒壁

24、厚下降较少，并且考虑腐蚀、制造、安装、使用、维 修等要求，圆筒需要必要的厚度，加强圈增加的费用比圆筒的费用减少要大，经济上不合理。16 .有一圆筒，其内径为 1000mm厚度为10mm长度为20m,材料为20R ( b=400MPa s=245MPa E=2 xi05MPa = =)o 0在承受周向外压力时，求其临界压力 pcr。C2在承受内压力时，求其爆破压力 pb,并比 较其结果。解：O临界压力PerD0 1000 2 10 1020mmLer1.17D。D01.17102010201012052.75mm 12m 20m属长短圆筒，其临界压力为per32.2E D02.2 2105101

25、0200.415M Pa承受内压力时，求其爆破压力（Faupel 公式）2 s opb 3 22 245lnK 、32454001020In 7.773MPa1000承受内压时的爆破压力远高于承受外压时的临界压力，高出倍。17.题16中的圆筒，其长度改为 2m,再进行上题中的。1、 解：O临界压力per,属短圆筒，其临界压力为的计算,并与上题结果进行综合比较。Per22.59Et2522.59 2 105 102LD°J2 2000 1020 ,t2.514MPaC2承受内压力时，求其爆破压力Pb, F Faupel 公式）s lnK 2 245 b、，32 2454001020In

26、 7.773MPa1000承受内压时的爆破压力高于承受外压时的临界压力，高出倍，但比长圆筒时的倍数小了很多。3.压力容器材料及环境和时间对其性能的影响习题1. 一内压容器，设计（计算）压力为，设计温度为50 C；圆筒内径 D=1200mm对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀 速率KW a,设计寿命 B=20年。试在 Q2305-A - F、Q235-A、16Mn"种材料中选用两种作为圆筒材料，并 分别计算圆筒厚度。解：pc=, D=1000mm （f） =, Q=X20=2mm 钢板为 76mm寸,Q235-

27、A 的（rt=113 MPa,查表 4-2, C=;钢 板为 676mm寸,16MnR勺（rt= 170 MPa ,查表 4-2 , C=。材料为Q235-A时：pDtpCi C21.85 10002 113 0.85 1.859.724mm9.724 0.8 2 12.524mm14mm材料为16MnR时:pDtp1.85 10006.443mm2 170 0.85 1.85Ci C26.443 0.8 2 9.243mm10mm2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，没有保冷措施；内装混合液化石油气，经测试其在50c时的最大饱和蒸气压小于MPa（即50c时丙烷饱

28、和蒸气压）；圆筒内径D=2600mm筒长L=8000mm材料为16MnR腐蚀裕量C2=2mrm焊接接头系数（）=,装量系数为。试确定：。1各设计参 数；Q该容器属第几类压力容器；。3圆筒和封头的厚度（不考虑支座的影响）；水压试验时的压力，并进行应力校核。解：G p=pc=x =, D=2600mm G=2mrm （）=,钢板为 616mmW, 16“门可勺o- t= 170 MPa , 0- s=345 MPa, 查表4-2 , Ci=。容积22V -D2L 2.624438 42.474m3, pV 1.782 42.474 75.689MPa中压储存容器，储存易燃介质，且圆筒的厚度pV=

29、ni>10MPa- m3,属三类压力容器。1.782 26002 170 1 1.6213.693mmpD2 t 0.5p13.728mmn Ci C2取 n 18mm13.728 0.8 2 16.528mmC1 C2 13.693 0.8 2 16.493mm取 n 18mm标准椭圆形封头的厚度1.782 26002 170 1 0.5 1.62水压试验压力pT1.25 p 1.25 1.782 2.228MPa应力校核pT D i e2.228 2600 18 2.8218 2.8191.667M Pa 0.9 s 0.9 345310.5MPa3. 今欲设计一台乙烯精储塔。已知该

30、塔内径D=600mm厚度Sn=7mm材料选用16MnR计算压力pc=,工作温度t=-20-3 C。试分别采用半球形、椭圆形、碟形和平盖作为封头计算其厚度，并将各种形式封头的计算结果进行分析比较，最后确定该塔的封头形式与尺寸。解：钢板为 676mm寸,16MnR勺3 170 MPa , (rs=345 MPa,查表 4-2 , C=,取 G=,。=0半球形封头壁厚PcDit4Pc2.2 6004 170 1.0 2.21.947mm1.947 0.8 13.747mm取 n 7mmPcDi2 t0.5Pc标准椭圆形封头壁厚3.895mm2.2 6002 170 1.0 0.5 2.23.895

31、0.8 15.695mm取 n 7 mm标准碟形封头壁厚RiM0.9Di 0.9 600 540mm, Ut SV!r 0.17Di 0.17 600 102mm1.325MpcRi2 t0.5pc4.645mm1.325 2.2 5402 170 1.0 0.5 2.24.645 0.8 1 6.445mm取 n 7mm平盖封头厚度取表4 8序号5的结构形式,系数K 0.3Kpc0.3 2.2pDct 600 . 37.385mmPt170 1.0查表4 2钢板厚度34 40时，C 11.1mm37.385 0.8 1.139.285mm取 n 40mm从受力状况和制造成本两方面综合考虑，取

32、标准椭圆形封头和碟形封头均可。4. 一多层包扎式氨合成塔，内径 D=800mm设计压力为，工作温度小于200C,内筒材料为16MnR层板材料为16MnR取C2=，试确定圆筒的厚度。解：钢板为 616mnW, 16MnR的i,= 0 , = 170 MPa , <r s=345 MPa,查表 4-2 , G=, （）i = ,（）0=。为安全起见取4 =,按中径公式计算：PcDi t2Pc取6mm层板16层, 91.479 13.6 1 取 n 110mm31.4 800 91.479mm 2 170 0.9 31.4内筒1层，共17层的总壁厚负偏差为17 0.8 13.6mm 106.0

33、79mm5.今需制造一台分储塔， 塔的内径D=2000mm塔身长（指圆筒长+两端椭圆形封头直边高度） L1=6000mm 封头曲面深度 hi=500mm塔在370 c及真空条件下操作，现库存有 8mm 12mm 14mmB白Q Q235-A钢板，问 能否用这三种钢板制造这台设备。L Li2hiL 600032 500 6333.333mm查表 4-2 得：8mm 12mm 14mmi忖板, 三种厚度板各自对应的外径分别为： O8mn<计算C=;取G=1mm三种厚度板各自对应的有效厚度分别为:2016mm 2024mm 2028mmDo. e2016 6.2 325.161 20, L D

34、0查图4-6得：A_2AE_P 3 D。-e0.00007;查图 4-7得:52 0.00007 1.69 103 325.1616333.333 2016 3.142 fE 1.69 1 05 MPa0.0243MPa 0.1MPaC2)12mmiH十算14mm计算8mm钢板不能制造这台设备Do. e2024 10.2 198.431 20, L D06333.333 2024 3.129查图4-6 得：A 0.0001;查图4-7 得：E 1.69 105 MPa2AE p3 Do e2 0.0001 1.69 105 0.057MPa 0.1MPa 3 197.64712mm钢板不能制造

35、这台设备Do. e2028 12.2 166.23 20, LD0查图4-6得：A 0.00022;查图4-7得:6333.333 2028 3.123E 1.69 1 05 MPa2AEp 3 Doe2 000022 1.69 1053 166.230.149MPa 0.1MPa解：计算长度14mm钢板能制造这台设备pw=,6 .图所示为一立式夹套反应容器，两端均采用椭圆形封头。反应器圆筒内反应液的最高工作压力工作温度Tw=50C,反应液密度p =1000kg/m3,顶部设有爆破片，圆筒内径D=1000mm圆筒长度L=4000mm材料为16MnR腐蚀裕量C2=,对接焊缝采用双面全熔透焊接接头

36、，且进行100吹损检测；夹套内为冷却水，温度10C,最高压力，夹套圆筒内径D=1100mrm腐蚀裕量G=,焊接接头系数。=，试进行如下设计：0确定各设计参数；计算并确定为保证足够的强度和稳定性，内筒和夹套的厚度；确定水压试验压力，并校核在水压试验时，各壳体的强度和稳定性是否满足要求。解：O各设计参数：。反应器圆筒各设计参数：按GB150规定，选择普通正拱型爆破片，静载荷情况下，其最低标定爆破压力Psmin 1.43 Pw 1.43 3 4.29MPa查GB150表B3爆破片的制造范围，当设计爆破压力高于时，取精度等级级，其制造范围上限为3峨计爆破压力，下限为 烟计爆破压力，设计爆破压力为pbp

37、smin 1 0.0154.29 1.015 4.354MPa按内压设计时的设计压力（并取计算压力等于设计压力）：p pb 1 0.034.354 1.03 4.485MPa按外压设计时的设计压力（并取计算压力等于设计压力）：p 0.4 1.25 0.5MPa按外压设计时的计算长度：1000L 4000 300 40 3990 mm4设计温度取工作温度钢板为 676mm寸,16MnR白J（rt= 170 MPa ,查表 4-2 , G= 腐蚀裕量 G=,。=:取最高工作压力。设计温度取10C, C=0O©夹套各设计参数： 设计压力（并取计算压力等于设计压力）内筒和夹套的厚度：E圆筒和

38、标准椭圆形封头壁厚设计。按内压设计时圆筒壁厚：pDt2 p4.485 10002 170 1 4.48513.368mmCiC213.368 0.8 2 16.168mm 取 n 18mm标准椭圆形封头壁厚： 一2nC1 C213.279 0.8©按外压设计时圆筒稳定性校核：取n 18mm,D0 e 1036 15.2 68.158 20,pD4.485 1000t 0.5P 2 170 1 0.5 4.485 2 16.079mm 取 n 18mme 18 2.8 15.2mm, D01000L D03990. 1036 3.85113.279mm36 1036mm查图 4-6得：

39、A 0.00055; 查图 4-8得：B 70MPaBDo e7068.1581.027MPa 0.5MPa18mm满足稳定性要求标准椭圆形封头稳定性 校核：取n 18mm, e 18 2.8 15.2mm,D01000 36 1036mm,查表 4 5得系数 K10.9, R0K1D00.9 1036 932.4mmA 0.1250.125 15.2 0.002 查图 4-8得：B 160MPaR0 e 932.4B 160 15.2p 2.608MPa 0.5MPaR0 e 932.4n 18mm满足稳定性要求国夹套壁厚设计圆筒壁厚： 一PD一2 Pn C1 C21.525 10.4 11

40、002 170 0.85 0.41.525mm2.525mm ,取 n 4mm 3mm标准椭圆形封头壁厚：一JD 0.4 1100 1.524mm2 t 0.5P 2 170 0.85 0.5 0.4nCi C21.524 1 2.524mm, 取 n 4mm 3mm压力为，设计温度300 C,7 .有一受内压圆筒形容器， 两端为椭圆形封头，内径D=1000mm设计（计算） 材料为16MnR厚度8 n=14 mm腐蚀裕量C2=，焊接接头系数。=;在圆筒和封头焊有三个接管 （方位见图）， 材料均为20号无缝钢管，接管a规格为（f）89X,接管b规格为4 219X 8,接管c规格为。159X 6,

41、试问 上述开孔结构是否需要补强？ 答：卞据GB150规定，接管a不需要另行补强。接管 b、c均需计算后确定。椭圆形封头的计算厚度：16MnR在 300c时许用应力，查表 D1, 616mnW, （r t= 144 MPa 查表 4-2 , C =;查表 D21, w 10mm寸, （Ttt= 101 MPa ; fr=101/144=。标准椭圆形封头壁厚pD2.5 10002 t 05 P 2 144 0.85 0.5 2.5接管b的计算厚度pD 2.5 203 t 2 t p 2 101 2.5 接管c的计算厚度2.557mm10.265mm接管b的补强计算:pD2.5 1472 101 2

42、.51.851mm接管的有效厚度：开孔直径：d 219所需最小补强面积et 8 2.8 5.2mm ,2 0.8封头的有效厚度：197.4mmA1A2A3Ae2d2h12 et 12 197.4et236mmA1A2frt frA3增加补强金属面积接管c的补强计算:接管的有效厚度：197.410.265 210.2655.21 0.701394.8mm ，2 et e2h2 et181.662Aaet 6开孔直径：d 159 2 6所需最小补强面积2 et 1h1C22d2 152.6150mm, h2fr197.40.935 2 5.2fr 2537.737 3614 0.8 2 11.2mm 22058.231mm0.935 0.299 181.662mm 22150 2.557 0.701 537.737mm 2755.399mm 2 A,需补强2Aa 2058.231 755.399 1302.832mm 22.8 3.2mm,fr 152.6305.2mm ，2 et e封头的有效厚度：14 0.8 2 11.2mm2 0.8152.6mm10.265 210.2653.21 0.7