化工设备机械基础习题答案

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1、化工设备机械基础习题答案【篇一：化工设备机械基础作业答案】txt 二、填空题1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（ 内）径。2、无缝钢管做筒体时，其公称直径是指它们的（ 外）径。第三章 内压薄壁容器的应力分析一、名词解释a组：薄壁容器：容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于 0.1 的容器。薄膜理论：薄膜应力是只有拉压正应力没有弯曲正应力的一种两向应力状态，也称为无力矩理论。第一曲率半径：中间面上任一点 m处经线的曲率半径。小位移假设：壳体受力以后，各点位移都远小于壁厚。区域平衡方程式：计算回转壳体在任意纬线上径向应力的公式。边缘应力：内压圆筒壁上的弯曲应力及连接边缘区的变形与应力

2、。边缘应力的自限性：当边缘处的局部材料发生屈服进入塑性变形阶段时，弹性约束开始缓解，原来不同的薄膜变形便趋于协调，边缘应力就自动限制。二、判断题（对者画 ，错着画 ）a组：1. 下列直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用，哪些能用薄膜理论求解壁内应力？哪些不能？（2） 横截面为圆的轴对称柱壳。（ ）（4） 横截面为圆的椭球壳。（ ）（6） 横截面为圆的锥形壳。（ ） 3. 薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径 r?r ，则该点的两向应力 ?m? 。 （）5. 按无力矩理论求得的应力称为薄膜应力，薄膜应力是沿壁厚均匀分布的。（ ）b组：1. 卧式圆筒形容器，其内介质压力，只充满液体，因为圆筒

3、内液体静载荷不是沿轴线对称分布的，所以不能用薄膜理论应力公式求解。（）2. 由于圆锥形容器锥顶部分应力最小，所以开空宜在锥顶部分。（ ）123. 凡薄壁壳体，只要其几何形状和所受载荷对称于旋转轴，则壳体上任何一点用薄膜理论应力4.椭球壳的长，短轴之比 a/b 越小，其形状越接近球壳，其应力分布也就越趋于均匀。（ ）5. 因为从受力分析角度来说，半球形封头最好，所以不论在任何情况下，都必须首先考虑采用第四章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计二、填空题a组：1. 有一容器 ,其最高气体工作压力为1.6mpa, 无液体静压作用 ,工作温度 150且装有安全阀,试确定该容器的设计压力 p=(1.76)mp

4、a;计算压力 pc=( 1.76 )mpa;水压试验压力pt=(2.2)mpa. 2. 有一带夹套的反应釜 ,釜内为真空 ,夹套内的工作压力为0.5mpa, 工作温度 200,试确定 :(1)釜体的计算压力 (外压)pc=( -0.6 )mpa; 釜体水压试验压力 pt=( 0.75 )mpa.(2)夹套的计算压力 (内压)pc=( 0.5 )mpa;夹套的水压试验压力 pt=( 0.625 )mpa.0.5mpa, 工作温度 100,试确定该容器的设计压力 p=( 0.5 )mpa;计算压力 pc=( 0.617 )mpa; 水压试验压力 pt=(0.625)mpa. 4.标准碟形封头之球面

5、部分内径 ri=( 0.9 )di;过渡圆弧部分之半径r=( 0.17 )di.5. 承受均匀压力的圆平板 ,若周边固定 ,则最大应力是 (径向 )弯曲应力 ,且最大应力在圆平板的(边缘)处;若周边简支 ,最大应力是 ( 径向 )和( 切向 )弯曲应力 ,且最大应力在圆平板的 ( 中心 )处.6. 凹面受压的椭圆形封头,其有效厚度 se 不论理论计算值怎样小 ,当k 1时,其值应小于封头内直径的 ( 0.15)%;k1时,se应不小于封头内直径的 ( 0.3)%.7. 对于碳钢和低合金钢制的容器 ,考虑其刚性需要 ,其最小壁厚smin=( 3)mm; 对于高合金钢制容器 ,其最小壁厚 smin

6、=(2 )mm. 8. 对碳钢 ,16mnr,15mnnbr 和正火的 15mnvr 钢板制容器 ,液压试验时,液体温度不得低于( 5) ,其他低合金钢制容器 (不包括低温容器 ),液压试验时 ,液体温度不得低于( 15) .容器已经 ”失效 ”. ( )3. 安全系数是一个不断发展变化的数据 ,按照科学技术发展的总趋势 ,安全系数将逐渐变小 .( )力状态 ,在建立强度条件时 ,必须借助于强度理论将其转换成相当于单向拉伸应力状态的相当应力. ( ）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【

7、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（2）最大工作应力：?t?p(d?s)2.2?(2000?20)?111.1mpa 2se2?20se = sn -c=20mm.（2）最大工作压力：球形容器 . pw4?t?se4?147?1.0?20?1.17mpa di?se10000?20 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

8、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 ;pw=1.6mpa;pc =1.1 pw =1.76mpa （装有安全阀）c2=0 （对不锈钢，当介质腐蚀性轻微时）（2）计算厚度：s?pcdi 2?t?pc?1.76?1600?14.8mm 2?112.9?0.85?1.76 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?t?pt(d

9、i?se)?0.9?s 2se有效壁厚 se = sn -c=16-0.8=15.2mm试验压力 pt?1.25p?t?1.25?1.76?137?2.67mpa 112.9p2.67?(1600?15.2) (d?s)?141.86mpa 计算应力 ?t?2se2?15.2应力校核0.9?s? ? 0.9?205?0.85?156.8 mpa?t ? 0.9?s? 水压试验强度足够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=3m

10、m, 试校核贮罐强度。【解】（ 1）确定参数： di =1600mm; sn =16mm; tw=-3.5 ; pc=2.5mpa.16mnr ： 常温下的许用应力 ? = 170 mpa 设计温度下的许用应力 ?t = 170 mpa 常温度下的屈服点 ?s = 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 2 ?t? sepw? ?2?170?0.85?13?2.33 mpa di?se1600?13pc pw 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

11、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 ;15mnvr ：假设钢板厚度 : 616mm ，则： （2）筒体壁厚设计：s?pcdi2?t?pc?1.8?1400?7.16mm 2?177?1.0?1.8c1=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=7.16

12、+1.25=8.41mm.圆整后， sn =9mm.（3） 筒体水压试验校核 ?t?pt(di?se)?0.9?s 2se有效壁厚 se = sn -c=9-1.25=7.75mm试验压力 pt?1.25p?t?1.25?1.8?177?2.25mpa 177p2.25?(1400?7.75) t(di?se)?204.35mpa 计算应力 ?t?2se2?7.75应力校核0.9?s? ? 0.9?390?1?351 mpa?t ? 0.9?s? 筒体水压试验强度足够第五章 外压圆筒与封头的设计二、判断是非题（对者画 ， 错者画 x） 1 假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想，制造的精度绝对保

13、证，则在任何大的外压下也不会发生弹性失稳。 （ x ） 2 18mnmonbr 钢板的屈服点比 q235-ar 钢板的屈服点高 108% ，因此，用 18mnmonbr 钢板制造的外压容器，要比用 q235-ar 钢板制造的同一设计条件下的外压容器节省许多钢材。 （ x ） 3 设计某一钢制外压短圆筒时，发现采用 20g 钢板算得的临界压力比设计要求低 10%，后改用屈服点比 20g 高 35% 的 16mnr 钢板，即可满足设计要求。 （ x ） 4 几何形状和尺寸完全相同的三个不同材料制造的外压圆筒，其临界失稳压力大小依次为： pcr 不锈钢 pcr 铝 pcr 铜。 （ x ） 5 外压

14、容器采用的加强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，则容器的总重量就愈轻。（ x ）三、填空题减薄筒体壁厚。加强圈的惯性矩应计及（加强圈）和（加强圈和圆筒有效段组合截面）。e) 外压圆筒上设置加强圈后，对靠近加强圈的两侧部分长度的筒体也起到加强作用，该部分长度的范围为（加强圈中心线两侧各为 0.55d0se 的壳体）。四、工程应用题a 组：（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？化的幅度大概是多少？（用比值 p 铝/p 铜=？表示）a图 5-21【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。l/do b【篇二：化工设备机械基础习题解答】基础课后习题解答 . 错误！未定义书签。exercise explanation and designing of the basic of chemicalequipment and mechanism . 错误！未定义书签。 第一章刚体的受力分析及其平衡规律 . 2第一部分 例题及其解析 .