《化工设备机械基础》五习题解答

【解】/。Do/LA图【解】/。Do/LA图5-21iD第五章二、断是非题（对者画√，错者画X

外压圆筒封头的设计1假定外压长圆筒短圆筒的材质绝对理想，制造的精度绝对保证，则在任何大的外压下也不会发生弹性失稳。（X）218MnMoNbR钢板的屈服点比钢板的屈服点高因此，用18MnMoNbR钢板制造的外压容器，要比用Q235-AR（X）

钢板制造的同一设计条件下的外压容器节省许多钢材。3设计某一钢制外短圆筒时，发现采用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P>P>P

。（X）5外压容器采用的强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，则容器的总重量就愈轻X）三、空题a)b)c)d)e)

受外压的长圆筒，侧向失稳时波形数n=（2圆筒侧向失稳时波形数为（2的整数。直径与壁厚分别为，S的壁圆筒壳，承受均匀侧向外压p作时，其环向应力σ=（PD/2S向应力σ（PD/4S们均是（压）应力，且与圆筒的长度L无）关。外压容器的焊接接头系数均取为Φ=（1计外压圆筒现行的稳定安全系数为3外压圆筒的加强圈，其作用是将（长）圆筒转化成为（短）圆筒，以提高临界失稳压力，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外压圆筒上设置加强圈后靠加强圈的两侧部分长度的筒体也起到加强作用部分长度的范强圈中心线两侧各为

D

e

的壳体四、程应用题A组：1图5-21中AB，C表示三个受外压的钢制圆筒，材质为碳素钢，σ=216MPaE=206GPa试回答：（1AB，个圆筒各属于哪一类圆筒？它们失稳时的波形数n于（或大于）几？（2如果将圆筒改为铝合金制造σ=108MPaE=68.7GPa的许用外压力有何变化？变化的幅度大概是多少？（用比值[P]/[P]=？表示）·Ae（1A长圆筒，L/D较大，临界压力仅与S有关，而与关，失稳时波形n=2。B短圆筒，临界压力P不仅与S/D有关，而且与L/D关，失稳形数为2的整数。C—临界圆筒（长短圆筒拐点处度等于临界长度，发生失稳时的波形数为n2

B（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]/[P]=P/P=E/E=68.7/206=0.333许用外压力下降了2有一台聚乙烯聚釜其径为=1580mm高L=7060mm（切线间长度厚度=11mm材为0Cr18Ni9Ti，试确定釜体的最大允许外压力计温度为）【解】查表得Et=1.84×10MPaLDcr

0

D0Se

mmLcr

E(

Se)(D)De0Se

1625.2mm∵

Lcr

cr

∴该聚合釜属于短圆筒/

tt3tt3其临界压力

2.59cr

t

(

S)D0L

2.5

D

0取=3[P]=P/m=0.42/3=0.14MPa∴聚合釜的最大允许外压力为4试设计一台氨合成塔内筒的厚度，已知内筒外径D，筒长L=4000mm，质为，内筒壁温最高可达450，合成塔内系统的总压力降为【解】已知D=410mm,L=4000mm,E=1.64×MPa,计算外压（1假设塔内筒名义厚度Sn=8mm，壁厚附加量Se=Sn-C=8-2=6mmL/D=9.76D/Se=68.3（2求A值

查图5-5

得0.0026（3求B值

查图5-12得B[]MPa/ePc=0.5MPa,Pc＜＜，明假设的Sn=8mm偏。（1重新假设Sn=6mmSe=Sn-C=6-2=4mmL/D=9.76D/Se=102.5（2求A值

查图5-5

得0.0014（3求B值

查图5-12得B[P]0.76MPa/102.5Pc=0.5MPa,Pc＜，较接近，故取Sn=6mm合该内筒采用Sn=6mm0Cr18Ni9Ti作，能够满足稳定性要求。6有一台液氮罐，径为D，切线间长度L=1500mm有效厚度，材质为，由于其密闭性能要求较高须进行真空试漏试验条件为绝对压力10mmHg不设置加强圈能否被抽瘪？如果需要加强圈，则需要几个？【解】确定计算外压力：∵真空度=气压-压760-10=759.99∴

P

759.99760

0.09999（1

查表得：E=1.95×10取壁厚附加量C=2mm有效厚度S=2mm，则名义厚度Sn=Se+C=2+2=4mmDD+2SL/DDi（2求A值

查图5-5

得0.000085（3求B值

查图5-12A点落在曲线左侧，计算B值B

2EA3[]

B0.027S404∵>[P]（4设置加强圈所需加强圈最大间距

∴不设置加强圈会被抽瘪/

2.52.52.52.50.86E

t

S())404.5mmPco加强圈个数：

个）4