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1、第一章 化工设备材料及其选择二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量组钢号种类含碳量%合金元素含量（%）符号意义Q235-AF普通碳素甲类钢F：沸腾钢Q:钢材屈服点Q235-A普通碳素甲类钢A:甲类钢20g优质碳素结构钢0.2%g:锅炉钢16Mn R普通低合金钢0.16%1.5%R:容器钢20MnMo普通低合金钢0.2%MnMo1.5%16MnDR普通低合金钢0.16%Mn:1.5%D:低温钢14Cr1Mo普通低合金钢0.14%Cr:0.9-1.3%;Mo:1.5%0Cr13铬不锈钢0.08%Cr:13%1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢0.1%Cr:18%;Ni:9%;Ti:1.5%00
2、Cr19Ni10奥氏体不锈钢0.03%Cr:19%;Ni:10%B组：钢号种类含碳量%合金元素含量（%）符号意义Q235-B普通碳素乙类钢F：沸腾钢Q:钢材屈服点Q235-AR普通碳素甲类容器钢R:容器钢16Mng普通低合金钢0.16%Mn:1.5%g:锅炉钢18Nbb普通低合金钢0.18%Nb:1.5%b:半镇静钢18MnMoNbR普通低合金钢0.18%Mn.Mo.Nb:1.5%09MnNiDR普通低合金钢0.09%Mn.Ni:1.5%R:容器钢06MnNb普通低合金钢0.06%Mn.Nb:!.5%2Cr13铬不锈钢0.2%Cr13%12Cr2Mo1普通低合金钢0.12%Cr:1.52.49
3、%;Mo:0.91.3%0Cr18Ni12Mo2Ti奥氏体不锈钢0.08%Cr:18%;Ni:12%;Mo:1.52.49%;Ti:1.5%第二章 容器设计的基本知识一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围温度分级温度范围（C）压力分级压力范围(Mpa)常温容器20C 200C低压容器0.1P1.6中温容器壁温在常温和高温之间中压容器1.6P10高温容器壁温达到材料蠕变温度高压容器10P100低温容器壁温低于20C超高压容器P100浅冷容器壁温在20C至40C之间真空容器器外一个大气压，内部为真空或低于常压深冷容器壁温低于40C第三章 内压薄壁容器的应力分析四、计算下列各种承受气体均匀内压作用
4、的薄壁回转壳体上诸点的薄膜应力。A组：1.球壳上任一点，已知：p=2Mpa，D=1008mm，S=8mm。2.圆锥壳上之A点和B点，已知：p=0.5Mpa，D=1010mm，S=10mm，a=30o。3.椭球壳上之A，B，C点，已知：p=1Mpa，a=1010mm，b=505mm，S=20mm。B点处坐标x=600mm。 标准椭圆形封头五、 工程应用题1.某厂生产的锅炉汽包，其工作压力为2.5Mpa，汽包圆筒的平均直径为816 mm，壁厚为16 mm，试求汽包圆筒壁被的薄膜应力。【解】 P=2.5Mpa D=816mm S=16mm 属薄壁容器2.有一平均直径为10020 mm的球形容器，其工
5、作压力为0.6Mpa，厚度为20 mm，试求该球形容器壁内的工作压力是多少。【解】 P=0.6Mpa D=10020mm S=20mm 属薄壁容器3.有一承受气体内压的圆筒形容器，两端封头均为椭圆形封头，已知：圆筒平均直径为2030 mm，筒体与封头厚度均为30 mm，工作压力为3Mpa，试求； 圆筒壁内的最大工作压力； 若封头椭圆长，短半轴之比分别为，2，2.5时，计算封头上薄膜应力的的最大值并确定其所在的位置。【解】(1) 圆筒 P=3Mpa D=2030mm S=30mm 属薄壁容器最大工作应力：（2）椭球： 在x=0，y=b,（顶点处）有最大值 ，在x=0,y=b处（顶点处） 在x=a
6、,y=0点（边缘处） ，在x=0,y=b处（顶点处）在x=a,y=0点（边缘处）第四章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计四 、工程应用题A组：1、 有一DN2000mm的内压薄壁圆筒,壁厚Sn=22mm,承受的最大气体工作压力pw=2MPa,容器上装有安全阀,焊接接头系数=0.85,厚度附加量为C=2mm,试求筒体的最大工作应力.【解】（1）确定参数：pw =2MPa; pc=1.1pw =2.2MPa（装有安全阀）; Di= DN=2000mm( 钢板卷制); Sn =22mm; Se = Sn -C=20mm=0.85（题中给定）; C=2mm（题中给定）.（2）最大工作应力：2、 某球形内压
7、薄壁容器,内径为Di=10m,厚度为Sn=22mm,若令焊接接头系数=1.0,厚度附加量为C=2mm,试计算该球形容器的最大允许工作压力.已知钢材的许用应力t=147MPa.【解】（1）确定参数：Di =10m; Sn =22mm; =1.0; C=2mm; t =147MPa.Se = Sn -C=20mm. （2）最大工作压力：球形容器.3、 某化工厂反应釜,内径为1600mm,工作温度为5105,工作压力为1.6MPa,釜体材料选用0Cr18Ni9Ti。采用双面焊对接接头,局部无损探伤,凸形封头上装有安全阀,试设计釜体厚度。【解】（1）确定参数：Di =1600mm; tw=5105;
8、pw=1.6MPa; pc =1.1 pw =1.76MPa（装有安全阀）=0.85（双面焊对接接头, 局部探伤）C2=0（对不锈钢，当介质腐蚀性轻微时）材质：0Cr18Ni9Ti t =112.9MPa（按教材附录9表16-2，内插法取值） =137MPa （2）计算厚度： C1=0.8mm（按教材表4-9取值，GB4237-92不锈钢热轧钢板）, C=C1+C2=0.8mm. 名义壁厚：Sn=S+C+圆整， S+C=14.8+0.8=15.6mm.圆整后，Sn =16mm.（1） 水压试验校核 有效壁厚 Se = Sn -C=16-0.8=15.2mm 试验压力 计算应力 应力校核 水压试
9、验强度足够4、 有一圆筒形乙烯罐,内径Di=1600mm,壁厚Sn=16mm,计算压力为pc=2.5MPa,工作温度为-3.5，材质为16MnR,采用双面焊对接接头,局部无损探伤,厚度附加量C=3mm,试校核贮罐强度。【解】（1）确定参数：Di =1600mm; Sn =16mm; tw=-3.5; pc=2.5MPa.=0.85（双面焊对接接头, 局部探伤）16MnR： 常温下的许用应力 s = 170 MPa设计温度下的许用应力 st = 170 MPa常温度下的屈服点 ss = 345 MPa有效壁厚：Se = Sn C = 16 3 = 13 mm （2）强度校核最大允许工作压力Pw
10、PcPw 该贮罐强度不足9、 设计容器筒体和封头厚度。已知内径Di=1400mm,计算压力pc=1.8MPa,设计温度为40,材质为15MnVR,介质无大腐蚀性.双面焊对接接头,100%探伤。封头按半球形、标准椭圆形和标准碟形三种形式算出其所需厚度,最后根据各有关因素进行分析,确定一最佳方案。【解】（1）确定参数：Di=1400mm; pc=1.8MPa; t=40; =1.0（双面焊对接接头,100%探伤）；C2=1mm.（介质无大腐蚀性）15MnVR：假设钢板厚度: 616mm ，则： t =177MPa ， =177MPa ，ss = 390 MPa（2）筒体壁厚设计：C1=0.25mm
11、（按教材表4-9取值，GB6654-94压力容器用钢板） C=C1+C2=1.25mm. 名义壁厚：Sn=S+C+圆整， S+C=7.16+1.25=8.41mm.圆整后，Sn =9mm.（3） 筒体水压试验校核 有效壁厚 Se = Sn -C=9-1.25=7.75mm 试验压力 计算应力 应力校核 筒体水压试验强度足够（4）封头厚度设计半球形封头： C1=0.25mm（按教材表4-9取值，GB6654-94压力容器用钢板）C=C1+C2=1.25mm. 名义壁厚：Sn=S+C+圆整， S+C=3.57+1.25=4.82mm.圆整后，Sn =5mm.标准椭圆封头： 名义壁厚：Sn=S+C+
12、圆整， S+C=7.1+1.25=8.35mm.圆整后，Sn =9mm.标准碟形封头：名义壁厚：Sn=S+C+圆整， S+C=9.4+1.25=10.65mm.圆整后，Sn =11mm.从计算结果看，最佳方案是选用标准椭圆封头。第五章 外压圆筒与封头的设计四、工程应用题A组：BC。CCCAL/DoDo /SeBA图5-211、图5-21中A，B，C点表示三个受外压的钢制圆筒，材质为碳素钢，s=216MPa，E=206GPa。试回答：（1）A，B，C三个圆筒各属于哪一类圆筒？它们失稳时的波形数n等于（或大于）几？（2）如果将圆筒改为铝合金制造（s=108MPa，E=68.7GPa），它的许用外压
13、力有何变化？变化的幅度大概是多少？（用比值P铝/P铜=？表示）【解】（1）A长圆筒，L/D0值较大，临界压力Pcr仅与Se/D0有关，而与L/D0无关，失稳时的波形数n=2。B短圆筒，临界压力Pcr不仅与Se/D0有关，而且与L/D0有关，失稳时的波形数为n2的整数。 C临界圆筒（长、 短圆筒拐点处），长度等于临界长度，发生失稳时的波形数为n2。（2）在圆筒几何尺寸一定情况下，P只与E有关。所以，改用铝合金后： P铝/P铜=Pcr铝/Pcr铜=E铝/E钢=68.7/206=0.333 许用外压力下降了66.7%。2、有一台聚乙烯聚合釜，其外径为D0=1580mm，高L=7060mm（切线间长度），有效厚度Se=11mm，材质为0Cr18Ni9Ti，试确定釜体的最大允许外压力。（设计温度为200）【解】查表得Et=1.84105MPa 该聚合釜属于短圆筒其临界压力取m=3，P=Pcr/m=0.42/3=0.14MPa
