化工設備機械基礎課后答案

1、化工設備機械基礎習題解答第一篇 : 化工設備材料第一章 化工設備材料及其選擇 一.名詞解釋A 組：. 蠕變：在高溫時，在一定的應力下，應變隨時間而增加的現(xiàn)象?；蛘呓饘僭诟邷睾蛻Φ淖饔孟轮饾u產生塑性變形的現(xiàn)象。.延伸率：試件受拉力拉斷后，總伸長的長度與原始長度之比的百分率。.彈性模數(shù)（E）:材料在彈性范圍內，應力和應變成正比，即 =E e,比例系數(shù)E 為彈性模數(shù)。.硬度：金屬材料表面上不大的體積內抵抗其他更硬物體壓入表面發(fā)生變形或破裂的能力。.沖擊功與沖擊韌性：沖擊功是沖擊負荷使試樣破斷所做的功。 沖擊韌性是材料在外加動載荷突然襲擊時的一種及時和迅速塑性變形的能力。.泊桑比（區(qū)）：拉伸試驗中試

2、件單位橫向收縮與單位縱向伸長之比。對于鋼材，廠0.3 。.耐腐蝕性：金屬和合金對周圍介質侵蝕 （發(fā)生化學和電化學作用引起的破壞）的抵抗能力。.抗氧化性：金屬和合金抵抗被氧化的能力。.屈服點：金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象的應力， 即開始出現(xiàn)塑性變形的應力。 它代表材料抵抗產生塑性變形的能力。10. 抗拉強度：金屬材料在受力過程中，從開始加載到發(fā)生斷裂所能達到的 最大應力值。B 組：.鎮(zhèn)靜鋼： 鎮(zhèn)靜鋼在用冶煉時用強脫氧劑 Si, Al 等完全脫氧脫氧，是脫氧完全的鋼。把FeO中的氧還原出來，生成SiO2和AI2O3。鋼錠膜上大下小，澆注后鋼液從底部向上，向中心順序地凝固。鋼錠上部形成集中縮孔，內部緊密堅實

3、。.沸騰鋼：沸騰鋼在冶煉時用弱脫氧劑 Mn 脫氧，是脫氧不完全的鋼。其錠模上小下大，澆注后鋼液在錠模中發(fā)生自脫氧反應，放出大量 CO 氣體，造成沸騰現(xiàn)象。沸騰鋼錠中沒有縮孔，凝固收縮后氣體分散為很多形狀不同的氣泡，布滿全錠之中，因而內部結構疏松。.半鎮(zhèn)靜鋼： 介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間， 錠模也是上小下大， 鋼錠內部結構下半部像沸騰鋼，上半部像鎮(zhèn)靜鋼。.低碳鋼：含碳量低于 0.25% 的碳素鋼。.低合金鋼：一般合金元素總含量小于 5% 的合金鋼。.碳素鋼： 這種鋼的合金元素含量低， 而且這些合金元素不是為了改善鋼材性能人為加入的。.鑄鐵：含碳量大于2% 的鐵碳合金。.鐵素體：碳溶解在 -Fe中所形

4、成的固溶體叫鐵素體。.奧氏體：碳溶解在丫 -Fe中所形成的固溶體叫奧氏體。.馬氏體：鋼和鐵從高溫奧氏體狀態(tài)急冷下來，得到一種碳原子在鐵中過飽和的固溶體。C. 熱處理：鋼鐵在固態(tài)下通過加熱,保溫和不同的冷卻方式，以改變其組織、滿足所需要的物理,化學與機械性能，這樣的加工工藝稱為熱處理。.正火： 將加熱到臨界點以上的一定溫度， 保溫一段時間后的工件從爐中取出置于空氣中冷卻下來，冷卻速度比退火快，因而晶粒細化。.退火： 把工件加熱到臨界點以上的一定溫度， 保溫一段時間， 然后隨爐一起冷卻下來，得到接近平衡狀態(tài)組織的熱處理方法。.淬火：將鋼加熱至淬火溫度（臨界點以3050oC）并保溫一定時間，然后再淬

5、火劑中冷卻以得到馬氏體組織的一種熱處理工藝。淬火可以增加工件的硬度、強度和耐磨性。. 回火： 在零件淬火后再進行一次較低溫度的加熱與冷卻處理工藝。 回火可以降低和消除工件淬火后的內應力，使組織趨于穩(wěn)定，并獲得技術上所要求的性能。.調質：淬火加高溫回火的操作。要求零件的強度、韌性、塑性等機械性能都較好時，一般采用調質處理。.普通碳素鋼：這種鋼含硫，磷等有害雜質較多，要求SW0.055% , P0.045% 。普通碳素結構鋼的牌號由代表鋼材屈服點的字母、屈服點數(shù)值、材料質量等級符號、脫氧方法符號等四個部分按順序組成，例如： Q235 AF。.優(yōu)質碳素鋼：含硫，磷等較少（含硫S、磷P均W0.04%）

6、,非金屬雜質少,組織均勻，表面質量較好。.不銹鋼和不銹耐酸鋼：不銹鋼是耐大氣腐蝕的鋼；耐酸鋼是能抵抗強烈腐 蝕性介質的鋼。不銹耐酸鋼是不銹鋼和耐酸鋼的 總稱。.鍋爐鋼：有鍋爐鋼管和鍋爐鋼板。鍋爐鋼管主要用作鍋爐及某些換熱設 備的受熱面和蒸汽管路，鍋爐鋼板則常用于鍋爐和其他壓力容 器的承壓殼體。由于鍋爐鋼常處于中溫高壓狀態(tài)，而且還受沖 擊、疲勞、水和蒸汽的腐蝕作用，以及各種冷熱加工，因此， 對其性能要求也較高。D.容器鋼：化工生產所用容器與設備的操作條件較復雜， 制造技術要求比較 嚴格，對壓力容器用鋼板有比較嚴格的要求。.耐熱鋼：能耐高溫的鋼，抗氧化性能強且強度大。.低溫用鋼：由于普通碳鋼在低溫

7、下(-20 C以下)會變脆，沖擊韌性會顯 著下降。因此用作低溫場合的鋼要求具有良好的韌性(包括低 溫韌性)，良好的加工工藝性和可焊性的鋼。.腐蝕速度：評定金屬的腐蝕有兩種方法。根據(jù)重量評定金屬的腐蝕的速度。它是通過實驗的方法測出 金屬試件在單位表面積、單位時間腐蝕引起的重量變化。即：K(g/m 2h)K:腐蝕速度，g/cm 2 h ;P0：腐蝕前試件的重量，g;pi:腐蝕后試件的重量，g;F：試件與腐蝕介質接觸的面積，m2；t :腐蝕作用的時間，h;根據(jù)金屬的腐蝕深度評定金屬的腐蝕速度。根據(jù)重量變化表示腐蝕速度時，沒有考慮金屬的相對密度，因此當重量損失相同 時，相對密度不同的金屬其截面的尺寸的

8、減少則不同。為了表示腐蝕前后尺寸的變化，常用金屬厚度減少量，即腐蝕深度來表示 腐蝕速度。即：24 365 K KKa 8.76(mm/a )1000式中：Ka：用每年金屬厚度的減少量表示的腐蝕速度，mm/a ;P :金屬的相對密度，g/cm 3。.化學腐蝕：金屬遇到干燥的氣體和非電解質溶液發(fā)生化學作用引起的腐蝕。化學腐蝕在金屬表面上，腐蝕過程沒有電 流產生。.電化學腐蝕：金屬與電解質溶液間產生電化學作用而引起的破壞， 具特點 是在腐蝕過程中有電流產生。.氫腐蝕：氫氣在高溫高壓下對普通碳鋼及低合金鋼產生腐蝕，使材料的機械強度和塑性顯著下降，甚至破壞的現(xiàn)象。.晶間腐蝕：一種局部的，選擇性的破壞。.

9、應力腐蝕：金屬在腐蝕性介質和拉應力的共同作用下產生的一種破壞形式。.陰極保護：把盛有電解質的金屬設備和直流電源負極相連，電源正極和一輔助陽極相連。當電路接通后，電源便給金屬設備以陰極電流，使金屬 的電極電位向負向移動，當電位降至陽極起始電位時，金屬設備的腐蝕即 停止。二.指出下列鋼材的種類、含碳量及合金元素含量A組鋼號不性含碳量合金元素含量（%）符號意義Q235-A F普通碳素甲類鋼一一F:沸騰鋼Q：鋼材屈服點Q235-A普通碳素甲類鋼一一A:甲類鋼20g優(yōu)質碳素結構鋼0.2%一g：鍋爐鋼16Mn R普通低合金鋼0.16%1.5%R:容器鋼20MnMo普通低合金鋼0.2%MnMo1.5%一16

10、MnDR普通低合金鋼0.16%Mn:1.5%D:低溫鋼14Cr1Mo普通低合0.14%Cr:0.9-1.3%;Mo:1.5%一金鋼0a13銘不銹鋼0.08%Cr:13%一1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼0.1%Cr:18%;Ni:9%;Ti:1.5%一00Cr19Ni10奧氏體不銹鋼0.03%C匚19%;Ni:10%一B組:鋼號不性含碳量合金元素含量（%）符號意義Q235-B普通碳素乙類鋼一一F：沸騰鋼Q：鋼材屈服點Q235-AR普通碳素甲類容器鋼一一R容器鋼16Mng普通低合金鋼0.16%Mn:1.5%g：鍋爐鋼18Nbb普通低合金鋼0.18%Nb:1.5%b：半鎮(zhèn)靜鋼18MnMoNbR普通

11、低合金鋼0.18%Mn.Mo.Nb:1.5%一09MnNiDR普通低合金鋼0.09%Mn.Ni:1.5%R容器鋼06MnNb普通低合金鋼0.06%Mn.Nb:!.5%一2Cr13銘不銹鋼0.2%Cr13%一12Cr2Mo1普通低合金鋼0.12%Cr:1.5 2.49%;Mo:0.9 1.3%一0Cr18Ni12Mo2Ti奧氏體不銹鋼0.08%Cr:18%;Ni:12%;Mo:1.5 2.49%;Ti:1.5%一三、選擇材料設備介質設計溫度/ C設計 壓力/MP a供選材料應選材料氨合成塔外筒氮、氫、少量氨200150Cr18Ni9Ti , 20,Q235-A F , 18MnMoNb R, 1

12、5MnVR, 13MnNiMo18MnMoNbR或13MnNiM oNbRNbR氯化氫吸收塔氯化氫氣體，鹽酸，水80120Q235-A R , 1Cr18Ni9Ti , 銅，鋁，硬聚 氯乙烯塑料， 酚醛樹脂漆浸 漬的不透性石 墨Q235-A R+銅襯里溶解乙快氣瓶蒸壓釜水蒸汽20015Q235-A ,0Cr19Ni10 ,20, 16MnR , 18MnMoNbR, 07MnCrMoVR18MnMoNbR高溫高壓 廢熱鍋爐 的高溫氣 側殼體內襯轉化氣(H2,CO2,N2,CO,H2O,CH4,Ar)890100018MnMoNbR, 0Cr13 ,Q235-A R,Cr25Ni20 ,0Cr1

13、8Ni9Ti ,Cr22Ni14NCr25Ni20化工設備機械基礎習題解答第二篇：化工容器設計第二章容器設計的基本知識.、指出下列壓力容器溫度與壓力分級范圍溫度分級溫度范圍（。C）壓力分級壓力范圍（Mpa）常溫容器20oC 200 oC低壓容器中溫容器壁溫在常溫和高溫之間中壓容器P10高溫容器壁溫達到材料蠕變溫度高壓容器10P1時,Se應不小于封頭內直徑的 ( 0.3)%. 對 于 碳 鋼 和 低 合 金 鋼 制 的 容 器 , 考 慮 其 剛 性 需 要 , 其 最 小 壁 厚 Smin =( 3 )mm; 對 于 高 合 金 鋼 制 容 器 , 其 最 小 壁 厚 Smin =(2 )mm

14、. 對碳鋼 ,16MnR,15MnNbR 和正火的 15MnVR 鋼板制容器,液壓試驗時 ,液體溫度不得低于 ( 5) ,其他低合金鋼制容器(不包括低溫容器 ),液壓試驗時,液體溫度不得低于( 15) .判斷是非題(是者畫M非者畫x)厚度為 60mm 和 6mm 的 16MnR 熱軋鋼板 ,其屈服點是不同的,且60mm 厚鋼板的(T s 大于 6mm 厚鋼板的6s.(X )依據(jù)彈性失效理論,容器上一處的最大應力達到材料在設計溫度下的屈服點。s(t)時，即宣告該容器已經(jīng)失效”.(V )安全系數(shù)是一個不斷發(fā)展變化的數(shù)據(jù),按照科學技術發(fā)展的總趨勢,安全系數(shù)將逐漸變小.(V )當焊接接頭結構形式一定時

15、,焊接接頭系數(shù)隨著監(jiān)測比率的增加而減小(x )由于材料的強度指標er b和os( 00.2)是通過對試件作單向拉伸試驗而側得,對于二向或三向應力狀態(tài),在建立強度條件時,必須借助于強度理論將其轉換成相當于單向拉伸應力狀態(tài)的相當應力.(V )工程應用題A 組：、有一 DN2000mm 的內壓薄壁圓筒,壁厚 Sn=22mm, 承受的最大氣體工作壓力pw=2MPa,容器上裝有安全閥，焊接接頭系數(shù)小=0.85, 厚度附加量為 C=2mm, 試求筒體的最大工作應力 .【解】 (1) 確定參數(shù)：pw =2MPa;pcpw =2.2MPa (裝有安全閥) ;Di= DN=2000mm( 鋼 板 卷 制 );S

16、n=22mm;Se = S n -C=20mm=0.85 (題中給定) ; C=2mm (題中給定)（2）最大工作應力:tPc(Di Se) 2.2 (2000 20)2Se2 20111.1MPa2、某球形內壓薄壁容器，內徑為Di=10m,厚度為Sn=22mm,若令焊接接頭系數(shù)。=1.0,厚度附加量為C=2mm,試計算該球形容器的 最大允許工作壓力.已知鋼材的許用應力opndTMPa.【解】（1）確定參數(shù)：Di=10m;Sn =22mm;6=1.0； C=2mm;才=147MPa.Se = Sn -C=20mm.（2）最大工作壓力：球形容器Pw4t SeDi Se41471.02010000

17、201.17 MP a a某化工廠反應釜，內徑為1600mm,工作溫度為5C105 C,工作壓力為1.6MPa,釜體材料選用0Cr18Ni9Ti。采用雙面焊對接接頭,局部無損探傷，凸形封頭上裝有安全閥，試設計釜體厚度?！窘狻浚?）確定參數(shù)：Di =1600mm;tw=5105 C;pw=1.6MPa;pc =1.1 pw =1.76MPa （裝有安全行0.85 （雙面焊對接接頭，局部探傷）C2=0 （對不銹鋼，當介質腐蝕性輕微時）材質：0Cr18Ni9Ti 才=112.9MPa （按教材附錄9表16-2 ,內插法取值）司=137MPa(2)計算厚度:S pcDi2 tPc1.76 16002

18、112.9 0.85 1.7614.8mmC1=(按教材表4-9取值，GB4237-92不銹鋼熱軋鋼板)C=C1+C2=.名義壁厚：Sn=S+C+圓整,S+C=14.8+0.8=.圓整后，Sn =16mm.水壓試驗校核Pt。為 0.92Se有效壁厚Se = Sn -C=16-0.8=試驗壓力137PT 1.25P1.25 1.762.67MPat112.9計算應力R(Di Se)2Se2.67 (1600 15.2) 141.86MPa2 15.2應力校核0.9 s 0.9 205 0.85 156.8 MPa sT 0.9 S水壓試驗強度足夠有一圓筒形乙烯罐，內徑Di=1600mm,壁厚Sn

19、=16mm,計算壓力為pc=2.5MPa,工作溫度為C,材質為16MnR,采用雙面焊對接接頭，局部無損探傷，厚度附加量C=3mm,試校核貯罐強度?！窘狻?1)確定參數(shù):Di =1600mm;Sn =16mm;tw=- C ;pc=2.5MPa.0=0.85 （雙面焊對接接頭，局部探傷）16MnR : 常溫下的許用應力 =170 MPa設計溫度下的許用應力了 = 170 MPa常溫度下的屈服點s = 345 MPa有效壁厚：Se = Sn C = 16 3 = 13 mm（2）強度校核最大允許工作壓力Pw pw2 F SeDi Se2 170 0.85 131600 132.33 MPaPc P

20、w 該貯罐強度不足9、設計容器筒體和封頭厚度。已知內徑Di=1400mm,計算壓力pc=1.8MPa,設計溫度為40 C,材質為15MnVR,介質無大腐蝕性.雙面焊對接接頭，100%探傷。封頭按半球形、標準橢圓形和標準碟 形三種形式算出其所需厚度，最后根據(jù)各有關因素進行分析，確定一 最佳方案?！窘狻浚?）確定參數(shù)：Di=1400mm;pc=1.8MPa;t=40 C;0=1.0 （雙面焊對接接頭，100%探傷）；C2=1mm.（介質無大腐蝕性）15MnVR :假設鋼板厚度：616mm ,則：才=177MPa ,同=177MPa, s = 390 MPa(2)筒體壁厚設計:Pc1.8 1400

21、7.16mm 2 177 1.0 1.8Ci=(按教材表4-9取值，GB6654-94壓力容器用鋼板)C=Ci+C2=.名義壁厚：Sn=S+C+圓整,圓整后，Sn =9mm.(3)筒體水壓試驗校核S+C=7.16+1.25=.Pt。為 0.92Se有效壁厚Se = Sn -C=9-1.25=計算應力PT(Di Se)-2Se試驗壓力Pt 1.25P-L-L 1.25 1.8 詈 2.25MPa2.25 (1400 7.75)204.35MPa2 7.75應力校核0.9 s 0.9 390 1 351 MPa sT 0.9 S 筒體水壓試驗強度足夠(4)封頭厚度設計半球形封頭:PcDi 4 1t

22、Pc1.8 14004 177 1.0 1.83.57mmC1=(按教材表4-9取值，GB6654-94壓力容器用鋼板)C=C1+C2=.名義壁厚：Sn=S+C+圓整,S+C=3.57+1.25=.圓整后，Sn =5mm.KPcDi2 t0.5pc標準橢圓封頭:7.1mm1.0 1.8 14002 177 1.0 0.5 1.8名義壁厚：Sn=S+C+ 圓整， S+C=7.1 + 1.25=.圓整后，Sn =9mm.標準碟形封頭：MPcDi2 t0.5pc1.325 1.8 14002 177 1.0 0.5 1.89.4mm名義壁厚：Sn=S+C+ 圓整， S+C=9.4+1.25=.圓整后

23、，Sn =11mm.從計算結果看，最佳方案是選用標準橢圓封頭?；ぴO備機械基礎習題解答第五章外壓圓筒與封頭的設計判斷是非題(對者畫， 錯者畫X).假定外壓長圓筒和短圓筒的材質絕對理想，制造的精度絕對保證，則在任何大的外壓下也不會發(fā)生彈性失穩(wěn)(X ). 18MnMoNbR 鋼板的屈服點比 Q235-AR 鋼板的屈服點高108% ，因此，用 18MnMoNbR 鋼板制造的外壓容器，要比用Q235-AR 鋼板制造的同一設計條件下的外壓容器節(jié)省許多鋼材。（X ） 設計某一鋼制外壓短圓筒時， 發(fā)現(xiàn)采用 20g 鋼板算得的臨界壓力比設計要求低10% ，后改用屈服點比 20g 高 35% 的 16MnR 鋼

24、板，即可滿足設計要求。 （ X ） 幾何形狀和尺寸完全相同的三個不同材料制造的外壓圓筒，其臨界 失 穩(wěn) 壓 力 大 小 依 次 為 ： Pcr 不 銹 鋼 Pcr 鋁 Pcr 銅 。（X ） 外壓容器采用的加強圈愈多，殼壁所需厚度就愈薄，則容器的總重量就愈輕。 （ X ）填空題受外壓的長圓筒，側向失穩(wěn)時波形數(shù)n= （ 2 ） ；短圓筒側向失穩(wěn)時波形數(shù)為 n （ 2 ）的整數(shù)。直徑與壁厚分別為 D ， S 的薄壁圓筒殼，承受均勻側向外壓p 作用時，其環(huán)向應力0產（PD/2S）,經(jīng)向應力（rm （PD/4S）,它們均是（壓）應力，且與圓筒的長度L （無）關。c）外壓容器的焊接接頭系數(shù)均取為=（1）

25、;設計外壓圓筒現(xiàn)行的穩(wěn)定安全系數(shù)為 m= （ 3 ） 。外壓圓筒的加強圈，其作用是將（長）圓筒轉化成為（短）圓筒，以提高臨界失穩(wěn)壓力，減薄筒體壁厚。加強圈的慣性矩應計及（加強圈）和（加強圈和圓筒有效段組合截面） 。JDW的殼體)四、工程應用題A組: 1、圖5-21中A, B, C點表示三個受外壓的鋼制圓筒，材質為碳素鋼，(7s=216MPa , E=206GPa 。試回答：A, B, C三個圓筒各屬于哪一類圓筒？它們失穩(wěn)時的波形數(shù)n等于(或大于)幾?(2)如果將圓筒改為鋁合金制造( s=108MPa , E=68.7GPa),它的許用外壓力有何變化?/P銅=?表示)A圖 5-21P鋁【解】(1

26、) A一長圓筒，L/D0值較大，臨界壓力Pcr僅與Se/D0有關，而與L/D0無關，失穩(wěn)時的波形數(shù)n=2。B一短圓筒，臨界壓力 Pcr不僅與Se/D0有關，而且與L/D0有關，失穩(wěn)時的波形數(shù)為n 2的整數(shù)。C一臨界圓筒(長、 短圓筒拐點處)，長度等于臨界長度，發(fā)生失穩(wěn)時的波形數(shù)為n2o(2)在圓筒幾何尺寸一定情況下，巳只與E有關。所以，改用鋁合金后：P鋁 /P銅=Pcr 鋁 /Pcr 銅=E 鋁 /E 鋼=68.7/206=0.333許用外壓力 下降了66.7%。2、有一臺聚乙烯聚合釜，其外徑為 D0=1580mm ,高L=7060mm (切 線間長度)，有效厚度Se=11mm ,材質為0Cr

27、18Ni9Ti ,試確定釜體 的最大允許外壓力。(設計溫度為200 C)【解】查表得Etxi05MPaLcr 1.17D0 D022155mm:Se1.295Et()2.5(Di Se)D0,Do-八Lcr 0t 1625.2mmSe Lcr L Lcr .該聚合釜屬于短圓筒件產其臨界壓力 Pcr 2.59Et L 0.42MPaD0取 m=3 , P=P cr聚合釜的最大允許外壓力為4、試設計一臺氨合成塔內筒的厚度，已知內筒外徑為Do=410mm ,筒長L=4000mm ,材質為0Cr18Ni9Ti ,內筒壁溫最高可達 450 C,合成塔內系統(tǒng)的總壓力降為。【解】已知 D0=410mm, L

28、=4000mm, E txi05MPa,計算外壓 Pc(1)假設塔內筒名義厚度Sn=8mm ,取壁厚附加量C=2mmSe=Sn-C=8-2=6mmL/D 0=9.76D0(3)求B值 查圖5-12 得B=88MPa B 88 P B -88- 1.29MPa D0/Se 68.3Pc=0.5MPa, Pc P,說明假設的 Sn=8mm 偏大。(1)重 新假設 Sn=6mm Se=Sn-C=6-2=4mmL/D 0=9.76Do(3)求B值 查圖5-12 得B=78MPaB 78P 0.76MPaDo/Se 102.5Pc=0.5MPa, Pc P,且較接近，故取 Sn=6mm 合適該內筒采用S

29、n=6mm 的0Cr18Ni9Ti制作，能夠滿足穩(wěn)定性要 求。6、有一臺液氮罐，直徑為 Di=800mm ,切線間長度L=1500mm ,有效厚度Se=2mm ,材質為0Cr18Ni9Ti ,由于其密閉性能要求較高，故須進行真空試漏，試驗條件為絕對壓力10-3mmHg，問不設置加強圈能否被抽癟？如果需要加強圈，則需要幾個？【解】確定計算外壓力：真空度=大氣壓-絕壓=760-10 -3=759.99 mmHg0.1 759.997600.09999 0.1 MPa查表得：Etxi05MPa(1)取壁厚附加量 C=2mm ,有效厚度 Se=2mm ,則名義厚度 Sn=Se+C=2+2=4mmD0=

30、Di+2S n=800+8=808mmL/D 0=1.86D0/Se=404(3)求B值 查圖5-12 A點落在曲線左側，計算B值:_ 2 _t23_B E A - 195 100.000085 11.05MPa33B 11.05P0.027MPaD0/Se 404 P不設置加強圈會被抽癟(4)設置加強圈所需加強圈最大間距Ls 0.86Et -D(-Se-)2.5 0.86 195 103 808 (-2-)2.5 404.5mmPc Do0.1808加強圈個數(shù)：n 2 1黑1 2.7(個) Ls404.5取整，n=3需設三個加強圈（5）驗算Le/D oDo/Se=404設三個加強圈，貝U:

31、Le=L/4=1500/4=375mm查圖5-5 得， 查圖5-12 ,得B=45MPaPBD0/Se454040.11MPa因為PcP,且十分接近，故至少需設三個加強圈化工設備機械基礎習題解答第六章容器零部件二、填空題：A組：1法蘭聯(lián)接結構，一般是由（聯(lián)接）件，（被聯(lián)接）件和（密封元）件三 部分組成。2在法蘭密封所需要的預緊力一定時，采取適當減小螺栓（直徑）和增加 螺栓（個數(shù)）的辦法，對密封是有利的。3提高法蘭剛度的有效途徑是1 （增加法蘭厚度）2 （減小螺栓作用力臂）3 （增加法蘭盤外徑）。4制定法蘭標準尺寸系列時，是以（16MnR ）材料，在（200 ） C時的力學性能為基礎的5法蘭公稱

32、壓力的確定與法蘭的最大（操作壓力），（操作溫度）和（法蘭材料）三個因素有關。6臥式容器雙鞍座的設計中，容器的計算長度等于（筒體）長度加上兩端 凸形封頭曲面深度的（2/3 ）。7配有雙按時制作的臥室容器，具筒體的危險截面可能出現(xiàn)在（支座）處 和（跨距中間）處。8臥式容器雙鞍座的設計中，筒體的最大軸向總應力的驗算條件是：軸向應力應為（拉w 9軸向壓力應為（壓W D和（軸向許用壓縮應力ac的較小值）B組：1采用雙鞍座時，為了充分利用封頭對筒體臨近部分的加強作用，應盡可 能將支座設計的靠近封頭，即 A0.25）D 0,且A不大于（0.2） L2在鞍坐標準規(guī)定的鞍座包角有0 = （120 ）和0= （1

33、50 ）兩種。3采用補強板對開孔進行等面積補強時，其補強范圍是：有效補強寬度是（B max2d,d 2 n 2田）外側有效補強高度是（min % Jd nt，接管實際外伸高度）內側有效補強高度是（min h2 vd nt,接管實際內伸高度）4根據(jù)等面積補強原則，必須使開孔削弱的截面積A六e=（殼體有效厚度減 去計算厚度之外的多余面積）Ai+（接管有效厚度減去計算厚度之外的多余 面積）A2 + （焊縫金屬截面積）A3。5采用等面積補強時，當筒體徑Diw1500mm時，須使開孔最大直徑d1500mm時，須使開孔最大直徑d（ 1/3）D i,且不得超過(1000 )6現(xiàn)行標準中規(guī)定的圓形人孔公稱直徑

34、有 DN(400)mm, DN(450)mm, DN(500)mm, DN(600)mm等四種。7現(xiàn)行標準中規(guī)定，橢圓形人孔的尺寸為(400) X (250 ) mm與(380 ) X (280 ) mm。8現(xiàn)行標準中規(guī)定的標準手孔的公稱直徑有 DN(150mm)和DN(250mm) 兩種。三、是非判斷題1法蘭密封中，法蘭的剛度與強度具有同等重要的意義。(X)2在法蘭設計中，如欲減薄法蘭的厚度t,則應加大法蘭盤外徑D0,加大法蘭 長徑部分尺寸和加大臂長度。(X)3金屬墊片材料一般并不要求強度高，為要求其軟韌，金屬墊片主要用于中高溫和中高壓的法蘭聯(lián)接密封。(力4法蘭連接中，預緊密封比壓大，則工作

35、時可有較大的工作密封比壓，有 利于保證密封。所以預密封比壓越大越好。(X)5正壓操作的盛裝氣體(在設計溫度下不冷凝)的圓筒形處貯罐，采用雙 鞍式支座支承時，可以不必驗算其軸向的拉應力。(X)四、工程應用題A組：.選擇設備法蘭密封面型式及墊片介質公稱壓力PN介質溫度適宜密封面型式墊片 名稱及材料(MPa)丙烷1.0150平形耐油橡膠石棉墊/耐油橡膠石棉板塞 八、汽1.6200平形白棉橡膠墊/中壓石棉橡膠板液氨2.550凹凸或雄梢石棉橡膠墊圈/中壓石棉橡膠板氫氣4.0200凹凸纏繞式墊圈/08(15)鋼帶- 石棉帶.試為一精儲塔配塔節(jié)與封頭的聯(lián)接法蘭及出料口接管法蘭。已知條件為：塔體內徑800mm

36、,接管公稱直徑100mm ,操作溫度300 C,操作 壓力0.25MPa,材質Q 235-AR 。繪出法蘭結構圖并注明尺寸?！窘狻?1)塔節(jié)與封頭的聯(lián)接法蘭一一容器法蘭根據(jù)該塔的工藝條件：溫度、壓力及塔徑，塔節(jié)與封頭聯(lián)接的法蘭應 該選用甲型平焊法蘭。根據(jù)操作溫度、設計壓力和使用材料，由表 6-4可 知應按法蘭的公稱壓力為0.6MPa來選擇尺寸。由附錄十四表32查得法蘭 各部尺寸，并繪注于圖1中。由表6-1可采用平面密封面，墊片材料為石 棉橡膠板，寬度從表6-3中查得值為20mm 。聯(lián)接螺栓為M 20,共24個, 材料由表6-6查得為35。螺母材料為Q 235- A。(2)出料口接管法蘭一一管法

37、蘭根據(jù)計算壓力、法蘭材質和工作溫度查附錄十五表 34,確定接管法蘭 的公稱壓力為0.25 MPa ;根據(jù)公稱壓力、公稱直徑按表 6-10確定法蘭類 型和密封面型式為突面板式平焊管法蘭，法蘭標記：HG20592 法蘭PL100-0.25 RF Q235-A 。根據(jù)公稱壓力、工作溫度由附錄十五表 35查得 墊片選用石棉橡膠墊圈，螺栓、螺柱材質為 35。由表36得法蘭各部尺寸 及螺栓、螺柱規(guī)格，并繪于圖2中。圖1甲型平焊法蘭（容器法蘭）（法蘭-RF 800-0.6JB4702-92 ）圖2突面板式平焊管法蘭（HG20592法蘭PL100-0.25 RF Q235-A )6.有一臥式圓筒形容器，DN=

38、3000mm ,最大重量為100噸，材質為16MnR ,選擇雙鞍式支座標準。【解】每個支座上的載荷mg 100 103 9.8F g 490KN根據(jù)承受載荷與公稱直徑查附錄十六，應選用輕型（ A型）120包角帶墊板鞍座JB/4712-92鞍座 A3000-FJB/4712-92鞍座 A3000-S鞍座材料Q235-AF墊板材料16MnR允許載荷Q=786KN鞍座高度：h 250 mm 腹板：210mmli底版：b1i2180mm360mm14mml3 341mmb2 316mm 筋板：b3 406mm 3 10mm弧長 3490mmb4 500mm 墊板：4 10mme 65mm9.有一89X

39、6的接管，焊接于內徑為1400mm ,壁厚為16mm 的筒體 上，接管材質為10號無縫鋼管，筒體材料16MnR ,容器的設計壓力 1.8Mpa ,設計溫度為250 C,腐蝕裕量2mm ,開孔未與筒體焊縫相交， 接管周圍20mm內無其他接管，試確定此開孔是否需要補強？如需要，其補強圈的厚度應為多少？畫出補強結構圖。【解】由表16-1查得16MnR （厚度61 6 ）在250 C下的t= 1 5 6MPa, s 325MPa10 號鋼管在 250 c下 t=92M Pa, s 205MPa取0 = 1PCDi1.8 1400冗體計算壁厚：S1一帚2 156 1 1.8 812mm接管計算壁厚：St

40、 不早、2 I T1 8 0.86mm2Pc.殼體與接管的壁厚附加量取 C= 2 mm 則開孔直徑：d d12c 89 2 6 2 2 81mm殼體的名義壁厚：Sn 16mm殼體的有效壁厚：Se n C 16 2 14mm接管的名義壁厚：Snt 6mm接管的有效壁厚：Set Snt C 6 2 4mm22mm接管有效補強寬度：B 2d 2 81 162mm接管外側、內側有效補強高度：h1 h2 ，d&t ,81 6t , frLA % 059強度削弱系數(shù)：r 收156.需要補強金屬面積：_ _2A dS 2SSet 1 fr 81 8.12 2 8.12 4 1 0.59 684.35mm2可

41、作為補強的金屬面積：A1 B d Se S 2Set Se S 1 fr 2(162 81) 14 8.12 2 4 14 8.121 0.59457mm2A2 2h1 Set St fr 2h2 Set C2 fr22 22 4 0.86 0.59 2 22 4 2 0.59 133.4mm2c 1 c c c, 2焊縫按R=8計算，則A3 2 2 8 8 64mm可作為有效補強的金屬截面積：Ae A1A2 A3 457 133.4 64 654.4mm2因為AeA,所以需要另加補強。2另加補強面積:A4 AAs 684.35 654.4 30mm2用補強圈補強結構，補強材料與殼體材料相同為16MnR ,厚度與筒體壁厚相同為16mm化工設備機械基礎習題解答第三篇：典型化工設備的機械設計第七章管殼式換熱器的機械設計一、 思考題.衡