過程設(shè)備設(shè)計(jì)第三(鄭津洋)課后習(xí)題

過程設(shè)備設(shè)計(jì)第三版(鄭津洋)課后習(xí)題過程設(shè)備設(shè)計(jì)第三版(鄭津洋)課后習(xí)題過程設(shè)備設(shè)計(jì)第三版(鄭津洋)課后習(xí)題ex的函數(shù)隨著距連結(jié)處距離的增大，很快過程設(shè)備設(shè)計(jì)題解1.壓力容器導(dǎo)言思慮題壓力容器主要由哪幾部分組成?分別起什么作用?答：壓力容器由筒體、封頭、密封裝置、開孔接收、支座、安全附件六大零件組成。筒體的作用：用以積蓄物料或達(dá)成化學(xué)反應(yīng)所需要的主要壓力空間。封頭的作用：與筒體直接焊在一同，起到組成完滿容器壓力空間的作用。密封裝置的作用：保證承壓容器不泄露。開孔接收的作用：知足工藝要求和檢修需要。支座的作用：支承并把壓力容器固定在基礎(chǔ)上。安全附件的作用：保證壓力容器的使用安全和測量、控制工作介質(zhì)的參數(shù)，保證壓力容器的使用安全和工藝過程的正常進(jìn)行。2.壓力容器應(yīng)力分析思慮題1.何謂展轉(zhuǎn)殼的不連續(xù)效應(yīng)？不連續(xù)應(yīng)力有哪些特點(diǎn)，其中β與兩個參數(shù)的物理意義是什么？答：展轉(zhuǎn)殼的不連續(xù)效應(yīng)：附加力和力矩產(chǎn)生的變形在組合殼連結(jié)處周邊較大，很快變小，對應(yīng)的邊緣應(yīng)力也由較高值很快衰減下來，稱為“不連續(xù)效應(yīng)”或“邊緣效應(yīng)”。不連續(xù)應(yīng)力有兩個特點(diǎn)：局部性和自限性。局部性：從邊緣內(nèi)力惹起的應(yīng)力的表達(dá)式可見，這些應(yīng)力是衰減至0。不自限性：連續(xù)應(yīng)力是由于毗鄰殼體，在連結(jié)處的薄膜變形不相等，兩殼體連結(jié)邊緣的變形碰到彈性拘束所致，關(guān)于用塑性資料制造的殼體，當(dāng)連結(jié)邊緣的局部產(chǎn)生塑性變形，彈性拘束開始緩解，變形不會連續(xù)發(fā)展，不連續(xù)應(yīng)力也自動限制，這種性質(zhì)稱為不連續(xù)應(yīng)力的自限性。4312β的物理意義：反應(yīng)了資料性能和殼體幾何尺寸對邊緣效應(yīng)影響范圍。該值越大，邊緣Rt效應(yīng)影響范圍越小。Rt的物理意義：該值與邊緣效應(yīng)影響范圍的大小成正比。反應(yīng)邊緣效應(yīng)影響范圍的大小。單層厚壁圓筒承受內(nèi)壓時，其應(yīng)力散布有哪些特點(diǎn)？當(dāng)承受內(nèi)壓很高時，可否僅用增加壁厚來提高承載能力，為什么？答：應(yīng)力散布的特點(diǎn)：○1周向應(yīng)力σθ及軸向應(yīng)力σz均為拉應(yīng)力（正當(dāng)），徑向應(yīng)力σr為壓應(yīng)力（負(fù)值）。在數(shù)值上有以下規(guī)律：內(nèi)壁周向應(yīng)力σθ有最大值，其值為：KmaxpiK

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1，而在外壁處減至最小，1其值為minpi2-pi，隨著r增加，徑向應(yīng)力絕對值2，內(nèi)外壁σθ之差為pi；徑向應(yīng)力內(nèi)壁處為K1漸漸減小，在外壁處σr=0。○2軸向應(yīng)力為一常量，沿壁厚平均散布，且為周向應(yīng)力與徑向應(yīng)力和的一半，1即r3K值相關(guān)。z2不能夠用增加壁厚來提高承載能力。因內(nèi)壁周向應(yīng)力σ有最大值，其值為：K21θmaxpi，隨K值K21增加，分子和分母值都增加，當(dāng)徑比大到必然程度后，用增加壁厚的方法降低壁中應(yīng)力的收效不顯然。單層厚壁圓筒在內(nèi)壓與溫差同時作用時，其綜合應(yīng)力沿壁厚怎樣散布？筒壁服氣發(fā)生在哪處？為什么？答：單層厚壁圓筒在內(nèi)壓與溫差同時作用時，其綜合應(yīng)力沿壁厚散布情況題圖。內(nèi)壓內(nèi)加熱時，綜合應(yīng)力的最大值為周向應(yīng)力，在外壁，為拉伸應(yīng)力；軸向應(yīng)力的最大值也在外壁，也是拉伸應(yīng)力，比周向應(yīng)力值小；徑向應(yīng)力的最大值在外壁，等于0。內(nèi)壓外加熱，綜合應(yīng)力的最大值為周向應(yīng)力，在內(nèi)壁，為拉伸應(yīng)力；軸向應(yīng)力的最大值也在內(nèi)壁，也是拉伸應(yīng)力，比周向應(yīng)力值小；徑向應(yīng)力的最大值在內(nèi)壁，是壓應(yīng)力。筒壁服氣發(fā)生在：內(nèi)壓內(nèi)加熱時，在外壁；內(nèi)壓外加熱時，在內(nèi)壁。是由于在上述兩種情況下的應(yīng)力值最大。預(yù)應(yīng)力法提高厚壁圓筒服氣承載能力的基本源理是什么？答：使圓筒內(nèi)層資料在承受工作載荷前，起初碰到壓縮預(yù)應(yīng)力作用，而外層資料處于拉伸狀態(tài)。當(dāng)圓筒承受工作壓力時，筒壁內(nèi)的應(yīng)力散布按拉美公式確定的彈性應(yīng)力和節(jié)余應(yīng)力疊加而成。內(nèi)壁處的總應(yīng)力有所下降，外壁處的總應(yīng)力有所上漲，均化沿筒壁厚度方向的應(yīng)力散布。進(jìn)而提高圓筒的初始服氣壓力，更好地利用資料。承受橫向均布載荷的圓形薄板，其力學(xué)特點(diǎn)是什么？其承載能力低于薄壁殼體的承載能力的原因是什么？答：承受橫向均布載荷的圓形薄板，其力學(xué)特點(diǎn)是：○1承受垂直于薄板中面的軸對稱載荷；○2板波折時其中面保持中性；○3變形前位于中面法線上的各點(diǎn)，變形后仍位于彈性曲面的同一法線上，且法線上各點(diǎn)間的距離不變；○4平行于中面的各層資料互不擠壓。其承載能力低于薄壁殼體的承載能力的原因是：薄板內(nèi)的應(yīng)力散布是線性的波折應(yīng)力，最大應(yīng)力出現(xiàn)有板面，其值與pRt2成正比；而薄壁殼體內(nèi)的應(yīng)力散布是平均散布，其值與pRt成正比。同樣的Rt情況下，按薄板和薄殼的定義，Rt2Rt，而薄板承受的壓力p就遠(yuǎn)小于薄殼承受的壓力p了。試比較承受均布載荷作用的圓形薄板，在周邊簡支和固支情況下的最大波折應(yīng)力和撓度的大小和位置。答：○1周邊固支情況下的最大波折應(yīng)力和撓度的大小為：3pR2fpR4max2wmax64D4t○2周邊簡支情況下的最大波折應(yīng)力和撓度的大小為：33pR2spR45max2wmax64D18t○3應(yīng)力散布：周邊簡支的最大應(yīng)力在板中心；周邊固支的最大應(yīng)力在板周邊。兩者的最大撓度地點(diǎn)均在圓形薄板的中心?！?周邊簡支與周邊固支的最大應(yīng)力比值2srmaxfrmax周邊簡支與周邊固支的最大撓度比值

30.32

1.65wmaxs50.350.3wmaxf114.080.3其結(jié)果繪于以下列圖試述承受均布外壓的展轉(zhuǎn)殼損壞的形式，并與承受均布內(nèi)壓的展轉(zhuǎn)殼對照有何異同？答：承受均布外壓的展轉(zhuǎn)殼的損壞形式主假如失穩(wěn)，當(dāng)殼體壁厚較大時也有可能出現(xiàn)強(qiáng)度無效；承受均布內(nèi)壓的展轉(zhuǎn)殼的損壞形式主假如強(qiáng)度無效，某些展轉(zhuǎn)殼體，如橢圓形殼體和碟形殼體，在其深度較小，出現(xiàn)在赤道上有較大壓應(yīng)力時，也會出現(xiàn)失穩(wěn)無效。試述有哪些因素影響承受均布外壓圓柱殼的臨界壓力？提高圓柱殼彈性失穩(wěn)的臨界壓力，采用高強(qiáng)度資料可否正確，為什么？答：影響承受均布外壓圓柱殼的臨界壓力的因素有：殼體資料的彈性模量與泊松比、長度、直徑、壁厚、圓柱殼的不圓度、局部地區(qū)的折皺、鼓脹或凹陷。提高圓柱殼彈性失穩(wěn)的臨界壓力，采用高強(qiáng)度資料不正確，由于高強(qiáng)度資料的彈性模量與低強(qiáng)度資料的彈性模量相差較小，而價錢相差經(jīng)常較大，從經(jīng)濟(jì)角度不合適。但高強(qiáng)度資料的彈性模量比低強(qiáng)度資料的彈性模量還量要高一些，不計(jì)成本的話，是能夠提高圓柱殼彈性失穩(wěn)的臨界壓力的。習(xí)題1.試應(yīng)用無力矩理論的基本方程，求解圓柱殼中的應(yīng)力（殼體承受氣體內(nèi)壓p，殼體中面半徑為R，殼體厚度為t）。若殼體資料由20R（b400MPa,s245MPa）改為16MnR（b510MPa,s345MPa）時，圓柱殼中的應(yīng)力怎樣變化？為什么？解：○求解圓柱殼中的應(yīng)力1應(yīng)力重量表示的微體和地區(qū)平衡方程式：pzF2rktsinR1R2rpzdr2rk03圓筒殼體：R1=∞，R2=R，pz=-p，rk=R，φ=π/2pRprkpRt2sin2t○2殼體資料由20R改為16MnR，圓柱殼中的應(yīng)力不變化。由于無力矩理論是力學(xué)上的靜定問題，其基本方程是平衡方程，而且僅經(jīng)過求解平衡方程就能獲得應(yīng)力解，不受資料性能常數(shù)的影響，所以圓柱殼中的應(yīng)力散布和大小不受資料變化的影響。對一標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭（以以下列圖）進(jìn)行應(yīng)力測試。該封頭中面處的長軸D=1000mm，厚度t=10mm，測得E點(diǎn)（x=0）處的周向應(yīng)力為50MPa。此時，壓力表A指示數(shù)為1MPa，壓力表B的指示數(shù)為2MPa，試問哪一個壓力表已失靈，為什么？E的內(nèi)壓力：解：○依照標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的應(yīng)力計(jì)算式計(jì)算1標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的長軸與短軸半徑之比為2，即a/b=2，a=D/2=500mm。在x=0處的應(yīng)力式為：pa22bt210502btp21MPaa2500○從上面計(jì)算結(jié)果可見，容器內(nèi)壓力與壓力表A的一致，壓力表B已失靈。2有一球罐（以以下列圖），其內(nèi)徑為20m（可視為中面直徑），厚度為20mm。內(nèi)貯有液氨，球罐上部還有3m的氣態(tài)氨。設(shè)氣態(tài)氨的壓力p=0.4MPa，液氨密度為640kg/m3，球罐沿平行圓A-A支承，其對應(yīng)中心角為120°，試確定該球殼中的薄膜應(yīng)力。解：○1球殼的氣態(tài)氨部分殼體內(nèi)應(yīng)力散布：R1=R2=R，pz=-ppRprkpRht2sin2tpR0.410000φ0100MPa2t220○支承以上部分，任一φ角處的應(yīng)力：R1=R2=R，pz=-[p+ρgR（cos2φ0-cosφ）]，r=Rsinφ，dr=Rcosφdφsin10272510.70cos01010由地區(qū)平衡方程和拉普拉斯方程：42Rtsin22rpcoscosRgrdrr002pRgcosrrdr2R3gcos2sind0r00R2pRgcos0sin2sin202R3gcos3cos30223233RpRgcossinsin00Rgcoscos02tsin23tsin2Rp22Rcos022133tsin22sinsin0g2sinsin0coscos03pzRtpcos0cosRgRtpcos0cosRgtRRp22Rgcos02sin213cos3tsin2sinsin02sin03cos02Rpsin2sin20Rgcos0sin2sin201cos3cos30tsin2223100.2106sin20.510.02sin2106409.810.35sin20.511cos30.733500221974.4sin20.5120928cos30.343sin2522.2sin20.512.1cos30.343sin2522.2sin22.1cos312.042MPasin2pcos0cosRgRtRpsin2sin20Rgcos0sin2sin201cos3cos30tsin2223221.97431.392cos522.2sin22.1cos312.042MPasin2○支承以下部分，任一φ角處的應(yīng)力(φ>120°)：3R=R=R，p=-[p+ρgR（cosφ0-cosφ）]，r=Rsinφ，dr=Rcosφdφ12z5V2rpcoscosRgrdr4R3g1h23Rhgr00332pRgcosrrdr2R3gcos2sindg4R3h23Rh0r003R2pRgcos0sin2sin202R3gcos3cos303g4R3h23Rh3V2Rtsin2RpRgcos0sin2sin20R2gcos3cos302tsin23tsin2g4R2h23h6tsin2RRpsin2sin20Rgcos0sin2sin21cos3cos3tsin222030g4R2h23h6tsin2RpzRtpcos0tcosRgRpcos0cosRgRtRpsin2sin2Rgcos0sin2sin21cos3cos3tsin2202003g4R2h23h6tsin2R6Rpsin2sin20Rgcos0sin2sin201cos3cos3tsin2223g4R2h23h6tsin2R100.2106sin20.510.02sin2106409.810.35sin20.511cos30.73196566243sin2500221974.4sin20.5120928cos30.34339313.248sin2522.2sin20.512.1cos30.3433.9sin2522.2sin22.1cos38.14MPasin2pcos0cosRgRg4R2h23ht6tsin2RRpsin2sin20Rgcos0sin2sin201cos3cos30tsin222320031.3920.7cos522.2sin20.512.1cos30.343sin220031.3920.7cos522.2sin22.1cos38.14sin2221.974-31.392cos522.2sin22.1cos38.14MPasin2有一錐形底的圓筒形密閉容器，以以下列圖，試用無力矩理論求出錐形底殼中的最大薄膜應(yīng)力σθ與σφ的值及相應(yīng)地點(diǎn)。已知圓筒形容器中面半徑R，厚度t；錐形底的半錐角α，厚度t，內(nèi)裝有密度為ρ的液體，液面高度為H，液面上承受氣體壓力pc。解：圓錐殼體：R1=∞，R2=r/cosα（α半錐頂角），pz=-[pc+ρg(H+x)]，φ=π/2-α,rRxtg

019.656624sin2FR2pcHgxR2r2Rrg2rtcos3R2pcHg1xR2r2Rrg3x2rtcosrR2pcHgxR2xRtgx2tg2g32Rxtgtcos7pzR1R2tpcHxgRxtgtcosd1gRxtgpcHxgtgdxtcos令：d0x1Htgpctgd22gtgdxRgdx202tgtcos在x處有最大值。的最大值在錐頂，其值為。pc1RpcgRHtgpctgHtgHg2gmax2tcos3．壓力容器材料及環(huán)境和時間對其性能的影響思慮題壓力容器用鋼有哪些基本要求？答：有較高的強(qiáng)度，優(yōu)秀的塑性、韌性、制造性能和與介質(zhì)相容性。壓力容器選材應(yīng)試慮哪些因素？答：應(yīng)綜合考慮壓力容器的使用條件、零件的功能和制造工藝、資料性能、資料使用經(jīng)驗(yàn)、資料價錢和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。4．壓力容器設(shè)計(jì)思慮題壓力容器設(shè)計(jì)有哪些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則？它們和壓力容器無效形式有什么關(guān)系？答：壓力容器設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有：○1強(qiáng)度無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：彈性無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、塑性無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、爆破無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、彈塑性無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、疲倦無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、蠕變無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、脆性斷裂無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；○2剛度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；○3牢固無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；○4泄露無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。彈性無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則將容器整體部位的初始服氣視為無效，以危險點(diǎn)的應(yīng)力強(qiáng)度達(dá)到許用應(yīng)力為依照；塑性無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以整個危險面服氣作為無效狀態(tài)；爆破無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以容器爆破作為無效狀態(tài)；彈塑性無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則認(rèn)為只需載荷變化范圍達(dá)到平定載荷，容器就無效；疲倦無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以在載荷頻頻作用下，微裂紋于滑移帶或晶界處形成，其實(shí)不斷擴(kuò)展，形成宏觀疲倦裂紋并貫串容器厚度，進(jìn)而致使容器發(fā)生無效；蠕變無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以在高溫下壓力容器產(chǎn)生蠕變脆化、應(yīng)力松馳、蠕變變形和蠕變斷裂為無效形式；脆性斷裂無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以壓力容器的裂紋擴(kuò)展斷裂為無效形式；剛度無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以構(gòu)件的彈性位移和轉(zhuǎn)角高出規(guī)定值為無效；牢固無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以外壓容器失穩(wěn)損壞為無效形式；泄露無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以密封裝置的介質(zhì)泄露率高出許用的泄露率為無效。什么叫設(shè)計(jì)壓力？液化氣體積蓄壓力容器的設(shè)計(jì)壓力怎樣確定？答：壓力容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力。液化氣體積蓄壓力容器的設(shè)計(jì)壓力，依照大氣環(huán)境溫度，考慮容器外壁有否保冷設(shè)備，依照工作條件下可能達(dá)到的最高金屬溫度確定。依照定義，用圖標(biāo)出計(jì)算厚度、設(shè)計(jì)厚度、名義厚度和最小厚度之間的關(guān)系；在上述厚度中，知足強(qiáng)8度（剛度、牢固性）及使用壽命要求的最小厚度是哪一個？為什么？答：○1計(jì)算厚度、設(shè)計(jì)厚度、名義厚度和最小厚度之間的關(guān)系δ度dnδ厚i度nm算δδ厚計(jì)度度計(jì)腐化裕量C2厚厚設(shè)義小厚度負(fù)偏差C1名最第一次厚度圓整值腐化裕量C2○2知足強(qiáng)度（剛度、牢固性）及使用壽命要求的最小厚度是設(shè)計(jì)厚度。由于設(shè)計(jì)厚度是計(jì)算厚度加腐化裕量，計(jì)算厚度能夠知足強(qiáng)度、剛度和牢固性的要求，再加上腐化裕量能夠知足壽命的要求。由于腐化裕量不用然比厚度負(fù)偏差加第一厚度圓整值的和小，最小厚度有可能比計(jì)算厚度小，而不能夠保證壽命。影響資料設(shè)計(jì)系數(shù)的主要因素有哪些？答：影響資料設(shè)計(jì)系數(shù)的主要因素有：應(yīng)力計(jì)算的正確性、資料性能的平均必、載荷確實(shí)切程度、制造工藝和使用管理的先進(jìn)性以及查驗(yàn)水同樣因素。壓力容器的常例設(shè)計(jì)法和分析設(shè)計(jì)法有何主要差異？答：壓力容器的常例設(shè)計(jì)法和分析設(shè)計(jì)法的主要差異：○1常例設(shè)計(jì)法只考慮承受“最大載荷”按一次施加的靜載，不考慮熱應(yīng)力和疲倦壽命問題；○2常例設(shè)計(jì)法以資料力學(xué)及彈性力學(xué)中的簡化模型為基礎(chǔ)，確定筒體與零件中平均應(yīng)力的大小，只需此值限制在以彈性無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則所確定的許用應(yīng)力范圍內(nèi)，則認(rèn)為筒體和零件是安全的；○3常例設(shè)計(jì)法只解決規(guī)定容器構(gòu)造形式的問題，無法應(yīng)用于規(guī)范中未包含的其他容器結(jié)構(gòu)和載荷形式，不利于新式設(shè)備的開發(fā)和使用；○4分析設(shè)計(jì)法對承受各樣載荷、任何構(gòu)造形式的壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)時，先進(jìn)行詳盡的應(yīng)力分析，將各樣外載荷或變形拘束產(chǎn)生的應(yīng)力分別計(jì)算出來，爾后進(jìn)行應(yīng)力分類，再按不同樣的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來限制，保證容器在使用期內(nèi)不發(fā)生各樣形式的無效。薄壁圓筒和厚壁圓筒怎樣區(qū)分？其強(qiáng)度設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)是什么？有何差異？答：○1當(dāng)知足δ/D≤0.1或K≤1.2屬薄壁圓筒，否則屬厚壁圓筒。○2強(qiáng)度設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)是彈性無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。彈性無效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是以危險點(diǎn)的應(yīng)力強(qiáng)度達(dá)到許用應(yīng)力為依照的?！?。關(guān)于各處應(yīng)力相等的構(gòu)件，如內(nèi)壓薄壁圓筒，這種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是正確的?？墒顷P(guān)于應(yīng)力散布不平均的構(gòu)件，如內(nèi)壓厚壁圓筒，由于資料韌性較好，當(dāng)危險點(diǎn)（內(nèi)壁）發(fā)生服氣時，其他各點(diǎn)仍處于彈性狀態(tài)，故不會致使整個截面的服氣，所以構(gòu)件還可以連續(xù)承載。在這種情況下，彈性無效(一點(diǎn)強(qiáng)度)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則就顯得有些保守。7.為什么GB150中規(guī)定內(nèi)壓圓筒厚度計(jì)算公式僅合用于設(shè)計(jì)壓力p≤0.4[σ]tφ？答：因形狀改變比能服氣無效判據(jù)計(jì)算出的內(nèi)壓厚壁圓筒初始服氣壓力與實(shí)測值較為吻合，所以與形狀改變比能準(zhǔn)則相對應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)度σeq4能較好地反應(yīng)厚壁圓筒的實(shí)質(zhì)應(yīng)力水平3K2eq42pcK1與中徑公式相對應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)度為K1eqmpc2K19eq4eqm隨徑比K的增大而增大。當(dāng)K=1.5時，比值eq4eqm1.25表示內(nèi)壁實(shí)質(zhì)應(yīng)力強(qiáng)度是按中徑公式計(jì)算的應(yīng)力強(qiáng)度的1.25倍。由于GB150取ns=1.6，若圓筒徑比不高出1.5，仍可按中徑公式計(jì)算圓筒厚度。由于液壓試驗(yàn)（pT=1.25p）時，圓筒內(nèi)表面的實(shí)質(zhì)應(yīng)力強(qiáng)度最大為許用應(yīng)力的1.25×1.25=1.56倍，說明筒體內(nèi)表面金屬仍未達(dá)到服氣點(diǎn)，處于彈性狀態(tài)。當(dāng)K=1.5時，δ=Di(K-1)/2=0.25Di，代入中徑公式得：0.25DipcDi0.5t1.25pcpc0.4tt2pc這就是中徑公式的合用范圍規(guī)定為：pc≤0.4[σ]tφ的依照。橢圓形封頭、碟形封頭為什么均設(shè)置短圓筒？答：短圓筒的作用是防范封頭和圓筒的連結(jié)焊縫處出現(xiàn)經(jīng)向曲率半徑突變，以改良焊縫的受力情況。從受力和制造兩方面比較半球形、橢圓形、碟形、錐殼和平蓋封頭的特點(diǎn)，并說明其主要應(yīng)用途合。答：從受力情況排序依次是半球形、橢圓形、碟形、錐殼和平蓋封頭，由好變差；從制造情況次序正好相反。半球形封頭是從受力分析角度，最理想的構(gòu)造形式，但弊端是深度大，直徑小時，整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量較大。半球形封頭常用在高壓容器上。橢圓形封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化圓滑連續(xù)，應(yīng)力散布比較平均，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是當(dāng)前中、低壓容器中應(yīng)用很多的封頭之一。碟形封頭由半徑為R的球面體、半徑為r的過渡環(huán)殼和短圓筒等三部分組成。碟形封頭是一不連續(xù)曲面，在經(jīng)線曲率半徑突變的兩個曲面連結(jié)處，由于曲率的較大變化而存在著較大邊緣波折應(yīng)力。該邊緣波折應(yīng)力與薄膜應(yīng)力疊加，使該部位的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他部位，故受力情況不好。但過渡環(huán)殼的存在降低了封頭的深度，方便了成型加工，且壓制碟形封頭的鋼模加工簡單，使碟形封頭的應(yīng)用范圍較為寬泛。錐殼：由于構(gòu)造不連續(xù)，錐殼的應(yīng)力散布其實(shí)不理想，但其特其他構(gòu)造形式有利于固體顆粒和懸浮或粘稠液體的排放，可作為不同樣直徑圓筒的中間過渡段，所以在中、低壓容器中使用較為寬泛。平蓋封頭的應(yīng)力散布屬波折應(yīng)力，最大應(yīng)力與平蓋直徑的平方成正比，與板厚的平方成反比，受力情況最差。但制造方便，在壓力容器上常用于平蓋封頭、人孔和手孔蓋、塔板等。螺栓法蘭連結(jié)密封中，墊片的性能參數(shù)有哪些？它們各自的物理意義是什么？答：○1有墊片比壓力y和墊片系數(shù)積上所受的最小壓緊力；墊片系數(shù)的壓應(yīng)力。

m兩個。○2墊片比壓力y的物理意義為形成初始密封條件時墊片單位面的物理意義為保證在操作狀態(tài)時法蘭的密封性能而必定施加在墊片上法蘭標(biāo)準(zhǔn)化有何意義？選擇標(biāo)準(zhǔn)法蘭時，應(yīng)按哪些因素確定法蘭的公稱壓力？答：○1簡化計(jì)算、降低成本、增加交換性。○2容器法蘭的公稱壓力是以16Mn在200℃時的最高工作壓力為依照擬訂的，所以當(dāng)法蘭資料和工作溫度不同樣時，最大工作壓力將降低或高升。在容器設(shè)計(jì)采用法蘭時，應(yīng)采用設(shè)計(jì)壓力周邊且又稍微高一級的公稱壓力。當(dāng)容器法蘭設(shè)計(jì)溫度高升且影響金屬資料強(qiáng)度極限時，則要按更高一級的公稱壓力采用法蘭。。壓力試驗(yàn)的目的是什么？為什么要盡可能采用液壓試驗(yàn)？答：壓力試驗(yàn)的目的：在超設(shè)計(jì)壓力下，核查弊端可否會發(fā)生迅速擴(kuò)展造成損壞或開裂造成泄露，查驗(yàn)密封構(gòu)造的密封性能。對外壓容器，在外壓作用下，容器中的弊端受壓應(yīng)力的作用，不能能發(fā)生開裂，且外壓臨界失穩(wěn)壓力主要與容器的幾何尺寸、制造精度相關(guān)，與弊端沒關(guān)，一般不用外壓試驗(yàn)來核查其牢固性，而以內(nèi)壓試驗(yàn)進(jìn)行“試漏”，檢查可否存在穿透性弊端。由于在同樣壓力和容積下，試驗(yàn)介質(zhì)的壓縮系數(shù)越大，容器所積蓄的能量也越大，爆炸也就越危險，故應(yīng)用壓縮系數(shù)小的流體作為試驗(yàn)介質(zhì)。氣體的壓縮系數(shù)比液體的大，所以選擇液體作為試驗(yàn)介質(zhì)，進(jìn)行液壓10試驗(yàn)。習(xí)題一內(nèi)壓容器，設(shè)計(jì)（計(jì)算）壓力為0.85MPa，設(shè)計(jì)溫度為50℃；圓筒內(nèi)徑Di=1200mm，對接焊縫采用雙面全熔透焊接接頭，并進(jìn)行局部無損檢測；工作介質(zhì)列毒性，非易燃，但對碳素鋼、低合金鋼有稍微腐化，腐化速率K≤0.1mm/a，設(shè)計(jì)壽命B=20年。試在Q2305-A·F、Q235-A、16MnR三種資料中采用兩種作為圓筒資料，并分別計(jì)算圓筒厚度。解：pc=1.85MPa，Di=1000mm，φ=0.85，C2=0.1×20=2mm；鋼板為4.5~16mm時，Q235-A的[σ]t=113MPa，查表4-2，C1=0.8mm；鋼板為6~16mm時，16MnR的[σ]t=170MPa，查表4-2，C1=0.8mm。資料為Q235-A時：pD1.8510009.724mm2tp21130.851.85nC1C29.7240.8212.524mm取n14mm資料為16MnR時：pD1.8510006.443mm2tp21700.851.85nC1C26.4430.829.243mm取n10mm一頂部裝有安全閥的臥式圓筒形積蓄容器，兩頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，沒有保冷舉措；內(nèi)裝混淆液化石油氣，經(jīng)測試其在50℃時的最大飽和蒸氣壓小于1.62MPa（即50℃時丙烷飽和蒸氣壓）；圓筒內(nèi)徑Di=2600mm，筒長L=8000mm；資料為16MnR，腐化裕量C2=2mm，焊接接頭系數(shù)φ=1.0，裝量系數(shù)為0.9。試確定：○1各設(shè)計(jì)參數(shù)；○2該容器屬第幾類壓力容器；○3圓筒和封頭的厚度（不考慮支座的影響）；○4水壓試驗(yàn)時的壓力，并進(jìn)行應(yīng)力校核。解：○1ci=2600mm2t=170p=p=1.1×1.62=1.782MPa，D，C=2mm，φ=1.0，鋼板為6~16mm時，16MnR的[σ]MPa，σ=345MPa，查表4-2，C=0.8mm。容積s1VDi2L2.62842.474m3,pV1.78242.47475.689MPam344233pV=75.689MPa·m>10MPa·m，屬三類壓力容器。○中壓積蓄容器，積蓄易燃介質(zhì)，且3○圓筒的厚度pD1.782260013.693mm2tp217011.62nC1C213.6930.8216.493mm取n18mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的厚度pD1.782260013.728mmt0.5p217010.521.62nC1C213.7280.8216.528mm取n18mm11○4水壓試驗(yàn)壓力pT1.25p1.251.7822.228MPa應(yīng)力校核pTDie2.2282600182.80.9345310.5MPaT218191.667MPa0.9s2e2.8一多層包扎式氨合成塔，內(nèi)徑Di=800mm，設(shè)計(jì)壓力為31.4MPa，工作溫度小于200℃，內(nèi)筒資料為16MnR，層板資料為16MnR，取C2=1.0mm，試確定圓筒的厚度。解：鋼板為6~16mm時，16MnR的[σit0ts1i=1.0，]=[σ]=170MPa，σ=345MPa，查表4-2，C=0.8mm，φφ0=0.9。為安全起見取φ=0.9，按中徑公式計(jì)算：pcDi31.480091.479mm2tpc21700.931.4取6mm層板16層，內(nèi)筒1層，共17層的總壁厚負(fù)偏差為170.813.6mm91.47913.61106.079mm取n110mm4.今需制造一臺分餾塔，塔的內(nèi)徑Di=2000mm，塔身長（指圓筒長+兩頭橢圓形封頭直邊高度）L1=6000mm，封頭曲面深度hi=500mm，塔在370℃及真空條件下操作，現(xiàn)庫存有8mm、12mm、14mm厚的Q235-A鋼板，問可否用這三種鋼板制造這臺設(shè)備。解：計(jì)算長度LL12hi6000250036333.333mm3查表4-2得：8mm、12mm、14mm鋼板，C1=0.8mm；取C2=1mm。三種厚度板各自對應(yīng)的有效厚度分別為：8-1.8=6.2mm、12-1.8=10.2mm、14-1.8=12.2mm。三種厚度板各自對應(yīng)的外徑分別為：2016mm、2024mm、2028mm○18mm塔計(jì)算D0e20166.2325.16120,LD06333.33320163.142查圖得：A0.00007;查圖得：E54-64-71.6910MPap2AE20.000071.691050.0243MPa0.1MPa3D03325.161e8mm鋼板不能夠制造這臺設(shè)備○212mm塔計(jì)算D0e202410.2198.43120,LD06333.33320243.129查圖得：A0.0001;查圖得：E1.6954-64-710MPap2AE20.00011.691050.057MPa0.1MPa3D03197.647e12mm鋼板不能夠制造這臺設(shè)備○314mm塔計(jì)算12D0e202812.2166.2320,LD06333.33320283.123查圖得：A0.00022;查圖得：E1.6954-64-710MPap2AE20.000221.691050.149MPa0.1MPa3D03166.23e14mm鋼板能制造這臺設(shè)備圖所示為一立式夾套反應(yīng)容器，兩頭均采用橢圓形封頭。反應(yīng)器圓筒內(nèi)反應(yīng)液的最高工作壓力pw=3.0MPa，工作溫度Tw=50℃，反應(yīng)液密度ρ=1000kg/m3，頂部設(shè)有爆破片，圓筒內(nèi)徑Di=1000mm，圓筒長度L=4000mm，資料為16MnR，腐化裕量C2=2.0mm，對接焊縫采用雙面全熔透焊接接頭，且進(jìn)行100%無損檢測；夾套內(nèi)為冷卻水，溫度10℃，最高壓力0.4MPa，夾套圓筒內(nèi)徑Di=1100mm，腐化裕量C2=1.0mm，焊接接頭系數(shù)φ=0.85，試進(jìn)行以下設(shè)計(jì)：○1確定各設(shè)計(jì)參數(shù)；○2計(jì)算并確定為保證足夠的強(qiáng)度和牢固性，內(nèi)筒和夾套的厚度；○3確定水壓試驗(yàn)壓力，并校核在水壓試驗(yàn)時，各殼體的強(qiáng)度和牢固性可否知足要求。解：○1各設(shè)計(jì)參數(shù)：

1反應(yīng)器圓筒各設(shè)計(jì)參數(shù)：按GB150規(guī)定，選擇一般正拱型爆破片，靜載荷情況下，其最低標(biāo)定爆破壓力psmin1.43pw1.4334.29MPa查GB150表B3爆破片的制造范圍，當(dāng)設(shè)計(jì)爆破壓力高于3.6MPa時，取精度等級0.5級，其制造范圍上限為3%設(shè)計(jì)爆破壓力，下限為1.5%設(shè)計(jì)爆破壓力，設(shè)計(jì)爆破壓力為pbpsmin10.0154.291.0154.354MPa按內(nèi)壓設(shè)計(jì)時的設(shè)計(jì)壓力（并取計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力）：ppb10.034.3541.034.485MPa按外壓設(shè)計(jì)時的設(shè)計(jì)壓力（并取計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力）：p0.41.250.5MPa按外壓設(shè)計(jì)時的計(jì)算長度：1000L4000300403990mm4設(shè)計(jì)溫度取工作溫度鋼板為6~16mm時，16MnR的[σ]t=170MPa，查表4-2，C1=0.8mm，腐化裕量C2=2.0mm，φ=1.0

2夾套各設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)壓力（并取計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力）：取最高工作壓力。設(shè)計(jì)溫度取10℃，C1=0。○2內(nèi)筒和夾套的厚度：□1圓筒和標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭壁厚設(shè)計(jì)

1按內(nèi)壓設(shè)計(jì)時13圓筒壁厚：pD4.485100013.368mm2tp217014.485nC1C213.3680.8216.168mm取n18mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭壁厚：pD4.48510002t0.5p217010.513.279mm4.485nC1C213.2790.8216.079mm取n18mm

按外壓設(shè)計(jì)時2圓筒牢固性校核：取n18mm,e182.815.2mm,D01000361036mmD0e103615.268.15820,LD0399010363.851查圖4-6得：A0.00055;查圖4-8得：B70MPaB701.027MPa0.5MPapD0e68.15818mm知足牢固性要求標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭牢固性校核：取n18mm,e182.815.2mm,D01000361036mm，查表45得系數(shù)K10.9,R0K1D00.91036932.4mm0.1250.12515.2查圖4-8得：B160MPaA0.002R0e932.4B16015.2p2.608MPa0.5MPaR0e932.418mm知足牢固性要求□夾套壁厚設(shè)計(jì)2圓筒壁厚：pD0.411001.525mmtp21700.850.42nC1C21.52512.525mm，取n4mm3mm標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭壁厚：pD0.41100t0.5p21.524mm21700.850.50.4nC1C21.52412.524mm，取n4mm3mm6.有一受內(nèi)壓圓筒形容器，兩端為橢圓形封頭，內(nèi)徑Di=1000mm，設(shè)計(jì)（計(jì)算）壓力為2.5MPa，設(shè)計(jì)溫度300℃，資料為16MnR，厚度δn=14mm，腐化裕量C2=2.0mm，焊接接頭系數(shù)φ