《化工设备机械基础》第四章习题解答

第四章内压薄壁圆筒与封头的强度设计二、填空题A组：有一容器,1.6Mpa,无液体静压作用,工作温度≤150p=(1.76)Mpa;pc=()Mpa;pT=(2.2)MPa.有一带夹套的反应釜,釜内为真空,0.5MPa,工作温度<200℃,试确定: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.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.有一立式容器,10m深,密度为ρ=1200kg/m3的液体介质,0.5MPa,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.Ri=(0.9Di;r=(0.17)Di.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(中心 处.,其有效厚度Se,当K≤1时,其值应小于封头内直径的(0.15 )%;K>1时,Se应不小于封头内直径(0.3 )%.对于碳钢和低合金钢制的容器,考虑其刚性需要,Smin=(3)mm;对于高合金钢制容器,厚Smin=(2)mm.对碳钢,16MnR,15MnNbR和正火的15MnVR钢板制容器,液压试验,液体温度不得低于( 5 )℃,其他合金钢制容器(不包括低温容器),液压试验时,液体温度不得低于( 15 )℃.三、判断是非题(是者画√;非者画×)厚度为60mm和6mm的16MnR热轧钢板,其屈服点是不同的且60mm厚钢板的σs大于6mm厚钢板的( × )依据弹性失效理论,容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服点σs(t)时,即宣告该容器已经”失效( √ )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.( √ )当焊接接头结构形式一定时,焊接接头系数随着监测比率的增加而减小. ( × )由于材料的强度指标σb和σs(σ0.2)是通过对试件作单向拉伸试验而侧得,对于二向或三向应力状态,在建立,.(√）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φ=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; pcpw=2.2MPa（装有安全阀）;Di=DN=2000mm(钢板卷制); Sn=22mm; Se=Sn-C=20mmφ=0.85（题中给定）;C=2mm（题中给定）.（2）最大工作应力：tpc(DiSe)

2.2(2000

111.1MP2Se 220 a2、某球形内压薄壁容器,内径为Di=10m,厚度为Sn=22mm,若令焊接接头系数φ=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[σ]t=147MPa.【解（1）确定参数：Di=10m; Sn=22mm; φ=1.0; C=2mm; [σ]t=147MPa.Se=Sn-C=20mm.（2）最大工作压力：球形容器.[P]

4[]tSe 4147 1.020 1.17MPw 10000 20 i eDS3,1600mm,5℃~105℃,1.6MPa,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。DS【解】（1）确定参数：Di=1600mm; tw=5~105℃;pw; pc=1.1pw=1.76MPa（装有安全阀φ=0.85（,局部探伤）C2=0（对不锈钢，当介质腐蚀性轻微时）材质：0Cr18Ni9Ti [σ]t=1MPa（按教材附录9表16-2，内插法取值）[σ]=137MPa（2）计算厚度：iS pcDi

1.761600 14.8mmppc

2112.90.851.76C1=（按教材表4-9取值，GB4237-92《不锈钢热轧钢板）, C=C1+C2=.名义壁厚：Sn=S+C+圆整， S+C=14.8+0.8=.圆整后，Sn=16mm.（1） 水压试验校核 T

(DSi e2Se

0.9s有效壁厚Se=Sn-C=16-0.8=[]

137试验压力

1.25PT[]tT

1.251.76112.9

2.67MPa计算应力

PP T

(DSi e2Se

2.67(160015.2)141.86MPa215.2应力校核0.90.92050.85156.8MPasTS 4,Di=1600mm,Sn=16mm,pc=2.5MPa,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.φ=0.85（双面焊对接接头,局部探伤）16MnR：常温下的许用应力[]=170MPa设计温度下的许用应力[]t=170MPa常温度下的屈服点=345MPa有效壁厚：Se=SnC=16－3=13mm（2）强度校核最大允许工作压力[Pw][p ]

2

21700.8513w

160013

2.33MPa∵ Pc＞[Pw] ∴该贮罐强度不足9Di=1400mm,pc=1.8MPa,40℃,15MnVR,介质无大腐蚀性.双面焊对接接头,100%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℃;φ=1.0（双面焊对接接头,100探伤；2=1mm（介质无大腐蚀性）15MnVR：假设钢板厚度:6~16mm，则：[σ]t=177MPa，[σ]=177MPa，s=390MPa（2）筒体壁厚设计：S pc]tpc

1.81400 21771.01.8C1=（按教材表4-9取值，GB6654-94《压力容器用钢板》）C=C1+C2=.名义壁厚：Sn=S+C+圆整， S+C=7.16+1.25=.圆整后，Sn=9mm.（3）筒体水压试验校核 T

(DSi e2Se

0.9s有效壁厚Se=Sn-C=9-1.25=[]

177试验压力 1.25P[]t1.251.8177

2.25MPa计算应力

(DiSe)T 2Se

2.25(14007.75)27.75

204.35MPa应力校核0.90.93901351MPaTS 封头厚度设计半球形封头：iS pcDi

1.81400

3.57mmp]tpc

41771.01.8C1=（按教材表4-9取值，GB6654-94《压力容器用钢板》）C=C1+C2=.名义壁厚：Sn=S+C+圆整， S+C=3.57+1.25=.圆整后，Sn=5mm.S

KpDcic

1.01.81400

7.1mmp]t0.5pc

21771.00.51.8名义壁厚：Sn=S+C+圆整， S+C=7.1+1.25=.圆整后，Sn=9mm.标准碟形封头：MpDS c

1.3251.81400

9.4mmp]t0.5pc

21771.00.51.8名义壁厚：Sn=S+C+圆整， S+C=9.4+1.25=.圆整后，Sn=11mm.从计算结果看，最佳方案是选用标准椭圆封头。《化工过程分析与合成》习题第一章化工过程分析的含义是什么？化工过程合成的含义是什么？常见化学反应过程的类型有哪些？请举例说明。PIDDCS的含义和作用。稳态模拟和动态模拟的特征分别是怎样的？人工智能技术的含义是什么？第二章过程系统模拟有哪几类问题？过程系统的模拟分析是指什么，用流程框图画出其示意图。过程系统设计的含义是怎样的？用流程框图画出其示意图。过程系统参数优化的含义是怎样的？用流程框图画出其示意图。请解释过程系统模拟的序贯模块法含义，特点，适用范围。请解释过程系统模拟的面向方程法含义，特点，适用范围。请解释过程系统模拟的联立方程法含义，特点，适用范围。什么？判断最佳断裂的准则是什么，如何用数学表达式表示？请解释有效断裂组、多余断裂组、非多余断裂组。请描述搜索断裂组的替代规则。解释断裂族的概念。再循环物流断裂处设置收敛单元，其功能有哪些？适合于收敛单元的数值计算方法一般应满足哪些条件？直接迭代法的原理和优缺点是什么？响？60,240,的单元有多少个？请画出下面不可分割子系统的回路矩阵，并寻求最优断裂组。S7S5S5IS1IIS2IIIS3IVS4VS6直接迭代法求解下列方程组。10xx

2x

7.2x1 2x 210 x

8.31 2 3直接迭代法求解下程x 5x 4.21 2 32X1＋X32X2－1 2第四章2kg2kg120元；3k1kg100600k试确定甲、乙两种产品各生产多少件，才能使该厂的总产值最大？A、、C、D1-112、8、1612(一台设lh称为一台时)20元，每生产一件30元。问应如何安排生产计划，才能得到最多利润？某工厂生产、II两种商品,已知生产单位商品所需的设备台时、A、B两种一件商品可获利3元，每生产一件商品II可获利4元。写出使该