过程设备设计课后习题答案

过程设备设计（第二版）

1.压力容器导言

思索题

1.压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用？

答：压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接收、支座、平安附件六大部件组成。

筒体的作用：用以储存物料或完成化学反响所须要的主要压力空间。

封头的作用：及筒体干脆焊在一起，起到构成完好容器压力空间的作用。

密封装置的作用：保证承压容器不泄漏。

开孔接收的作用：满意工艺要求和检修须要。

支座的作用：支承并把压力容器固定在根底上。

平安附件的作用：保证压力容器的运用平安和测量、限制工作介质的参数，保证压力容器的运用平

安和工艺过程的正常进展。

2.介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计'制造、运用和管理有何影响？

答：介质毒性程度越高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严峻，对材料选用、制造、检验和管

理的要求愈高。如Q235-A或Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容

器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的容器制造时，碳素钢和低合金钢板应力逐张进展超声检

测，整体必需进展焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进展100%射线或超声检测，且液压试

验合格后还得进展气密性试验。而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。毒性程度

对法兰的选用影响也甚大，主要表达在法兰的公称压力等级上，如内部介质为中度毒性危害，选用

的管法兰的公称压力应不小于LOMPa；内部介质为高度或极度毒性危害，选用的管法兰的公称压力

应不小于L6MPa,且还应尽量选用带颈对焊法兰等。

易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求。如Q235-A-F不得用于

易燃介质容器；Q235-A不得用于制造液化石油气容器；易燃介质压力容器的全部焊缝（包括角焊

缝）均应采纳全焊透构造等。

3.《压力容器平安技术监察规程》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力凹凸，还要视

压力及容积的乘积pV大小进展分类？

答：因为pV乘积值越大，则容器裂开时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检

验、运用和管理的要求愈高。

4.《压力容器平安技术监察规程》及GB150的适用范围是否一样？为什么？

答：不一样。

《压力容器平安技术监察规程》的适用范围：①最高工作压力20.IMPa（不含液体静压力）；©

内直径（非圆形截面指其最大尺寸）＞0.15m,且容积，0.025m\④盛装介质为气体、液化气体或最

高工作温度高于等于标准沸点的液体。

GB150的适用范围：①0.lMPaWpW35MPa,真空度不低于0.02MPa；④按钢材允许的运用温度确

定（最高为700℃,最低为-196C）；⑨对介质不限；①弹性失效设计准则和失稳失效设计准则；©

以材料力学、板壳理论公式为根底，并引入应力增大系数和形态系数；④最大应力理论；⑦不适用

疲惫分析容器。

GB150是压力容器标准是设计、制造压力容器产品的根据；《压力容器平安技术监察规程》是政

府对压力容施行平安技术监视和管理的根据，属技术法标准畴。

5.GB150.JB4732和JB/T4735三个标准有何不同？它们的适用范围是什么？

答：JB/T4735《钢制焊接常压容器》及GB150《钢制压力容器》属于常规设计标准；JB4732《钢制压

力容器一分析设计标准》是分析设计标准。JB/T4735及GB150及JB4732没有互相覆盖范围，但GB150

及JB4732互相覆盖范围较广。

GB150的适用范围：。设计压力为0.lMPaWpW35MPa,真空度不低于0.02MPa；④设计温度为按钢

材允许的运用温度确定（最高为700℃,最低为-196℃）：④对介质不限；⑷采纳弹性失效设计准则和失

稳失效设计准则；©应力分析方法以材料力学、板壳理论公式为根底，并引入应力增大系数和形态系

数；磅采纳最大应力理论；⑦不适用疲惫分析容器。

JB4732的适用范围：。设计压力为0.IMPaWpGOOMPa,真空度不低于0.02MPa；◎设计温度为低于

以钢材蠕变限制其设计应力强度的相应温度（最高为475℃）；④对介质不限；⑷采纳塑性失效设计准

则、失稳失效设计准则和疲惫失效设计准则，部分应力用极限分析和安定性分析结果来评定；0应力分

析方法是弹性有限元法、塑性分析、弹性理论和板壳理论公式、试验应力分析；④采纳切应力理论；©

适用疲惫分析容器，有免除条件。

JB/T4735的适用范围：。设计压力为-0.02MPa〈p〈0.IMPa；。设计温度为大于-20〜350℃（奥氏体

高合金钢制容器和设计温度低于-20C,但满意低温低应力工况，且调整后的设计温度高于-20C的容器不

受此限制）；⑤不适用于盛装高度毒性或极度危害的介质的容器；◎采纳弹性失效设计准则和失稳失效设

计准则；④应力分析方法以材料力学、板壳理论公式为根底，并引入应力增大系数和形态系数；④采纳

最大应力理论；⑦不适用疲惫分析容器。

2.压力容器应力分析

思索题

1.一壳体成为回转薄壳轴对称问题的条件是什么？

答：几何形态、承受载荷、边界支承、材料性质均对旋转轴对称。

2.推导无力矩理论的根本方程时，在微元截取时，能否采纳两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材

中及经线垂直、同壳体正交的圆锥面？为什么？

答：不能。

假如采纳两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中及经线垂直、同壳体正交的圆锥面，这两截面

及壳体的两外表相交后得到的两壳体外表间的间隔大于实际壳体厚度，不是实际壳体厚度。建立的平衡

方程的内力及这两截面正交，而不是及正交壳体两外表的平面正交，在该截面上存在正应力和剪应力，

而不是只有正应力，使问题困难化。

3.试分析标准椭圆形封头采纳长短轴之比a/b=2的缘由。

答：a/b=2时，椭圆形封头中的最大压应力和最大拉应力相等，使椭圆形封头在同样壁厚的状况下承受的

内压力最大，因此GB150称这种椭圆形封头为标准椭圆形封头

4.何谓回转壳的不连续效应？不连续应力有哪些特征，其中B/区两个参数的物理意义是什么？

答：回转壳的不连续效应：附加力和力矩产生的变形在组合壳连接处旁边较大，很快变小，对应的边缘

应力也由较高值很快衰减下来，称为“不连续效应”或“边缘效应”。

不连续应力有两个特征：部分性和自限性。

部分性：从边缘内力引起的应力的表达式可见，这些应力是的函数随着距连接处间隔的增大，很

快衰减至Oo

不自限性：连续应力是由于毗邻壳体，在连接处的薄膜变形不相等，两壳体连接边缘的变形受到弹性约

束所致，对于用塑性材料制造的壳体，当连接边缘的部分产生塑性变形，弹性约束开场缓解，变形不会

连续开展，不连续应力也自动限制，这种性质称为不连续应力的自限性。

0的物理意义：反映了材料性能和壳体几何尺寸对边缘效应影响范围。该值越大，边缘

效应影响范围越小。

的物理意义：该值及边缘效应影响范围的大小成正比。反映边缘效应影响范围的大小。

5.单层厚壁圆筒承受内压时，其应力分布有哪些特征？当承受内压很高时，能否仅用增加壁厚来进步

承载实力，为什么？

答：应力分布的特征：①周向应力。"及轴向应力。“均为拉应力（正值），径向应力。，为压应力（负

值）。在数值上有如下规律：内壁周向应力。.有最大值，其值为:,而在外壁处减

____N

至最小，其值为国・，内外壁。，之差为Pi；径向应力内壁处为-pi,随着r增加，径向

应力肯定值渐渐减小，在外壁处。1=0。◎轴向应力为一常量，沿壁厚匀称分布，且为周向应力及径向应

力和的一半，即2。G）除。，外，其他应力沿厚度的不匀称程度及径比K值有关。

不能用增加壁厚来进步承载实力。因内壁周向应力。.有最大值，其值为:,随K值

增加，分子和分母值都增加，当径比大到肯定程度后，用增加壁厚的方法降低壁中应力的效果不明显。

6.单层厚壁圆筒同时承受内压p,及外压p.用时，能否用压差I'代入仅受内压或仅受外压的

厚壁圆筒筒壁应力计算式来计算筒壁应力？为什么？

答：不能。从Lam©公式

可以看出各应力重量的第一项及内压力和外压力

成正比，并不是及E成正比。而径向

应力及周向应力的第二项及'成正

比。因此不能用I，表示。

7.单层厚壁圆筒在内压及温差同时作用时，其

综合应力沿壁厚如何分布？筒壁屈从发生在何

处？为什么？

答：单层厚壁圆筒在内压及温差同时作用时，其

综合应力沿壁厚分布状况题图。内压内加热时，

综合应力的最大值为周向应力，在外壁，为拉伸

应力；轴向应力的最大值也在外壁，也是拉伸应

力，比周向应力值小；径向应力的最大值在外

壁，等于0。内压外加热，综合应力的最大值为周

向应力，在内壁，为拉伸应力；轴向应力的最大值也在内壁，也是拉伸应力，比周向应力值小；径向应

力的最大值在内壁，是压应力。

筒壁屈从发生在：内压内加热时，在外壁；内压外加热时，在内壁。是因为在上述两种状况下的应力值

最大。

8.为什么厚壁圆筒微元体的平衡方程■.Q在弹塑性应力分析中同样适用？

答：因平衡方程的建立及材料性质无关，只要弹性和弹塑性状况下的其它假定条件一样，建立的平衡方

程完全一样。

9.一厚壁圆筒，两端封闭且能牢靠地承受轴向力，试问轴向、环向、径向三应力之关系式

'N,对于志向弹塑性材料，在弹性、塑性阶段是否都成立，为什么？

答：对于志向弹塑性材料，在弹性、塑性阶段都成立。

在弹性阶段成立在教材中已经有推导过程，该式是成立的。由拉美公式可见，成立的缘由是轴向、环

向、径向三应力随内外压力变更，三个主应力方向始终不变，三个主应力的大小按同一比例变更，由式

N可见，该式成立。对志向弹塑性材料，从弹性段进入塑性段，在保持加载的状况下，三个

主应力方向保持不变，三个主应力的大小仍按同一比例变更，符合简洁加载条件，根据塑性力学理论，

可用全量理论求解，上式仍成立。

10.有两个厚壁圆筒，一个是单层，另一个是多层圆筒，二者径比K和材料一样，试问这两个厚壁圆筒

的爆破压力是否一样？为什么？

答：从爆破压力计算公式看，理论上一样，但实际状况下一般不一样。爆破压力计算公式中没有考虑圆

筒焊接的焊缝区材料性能下降的影响。单层圆筒在厚壁状况下，有较深的轴向焊缝和环向焊缝，这两焊

缝的焊接热影响区的材料性能变劣，不易保证及母材一样，使承载实力下降。而多层圆筒，不管是采纳

层板包扎、还是绕板、绕带、热套等多层圆筒没有轴向深焊缝，而轴向深焊缝承受的是最大的周向应

力，圆筒强度比单层有轴向深焊缝的圆筒要高，实际爆破时比单层圆筒的爆破压力要高。

11.预应力法进步厚壁圆筒屈从承载实力的根本原理是什么？

答：使圆筒内层材料在承受工作载荷前，预先受到压缩预应力作用，而外层材料处于拉伸状态。当圆筒

承受工作压力时，筒壁内的应力分布按拉美公式确定的弹性应力和剩余应力叠加而成。内壁处的总应力

有所下降，外壁处的总应力有所上升，均化沿筒壁厚度方向的应力分布。从而进步圆筒的初始屈从压

力，更好地利用材料。

12.承受横向均布载荷的圆形薄板，其力学特征是什么？其承载实力低于薄壁壳体的承载实力的缘由是

什么？

答：承受横向均布载荷的圆形薄板，其力学特征是：3承受垂直于薄板中面的轴对称载荷；④板弯曲时

其中面保持中性；©变形前位于中面法线上的各点，变形后仍位于弹性曲面的同一法线上，且法线上各

点间的间隔不变；⑷平行于中面的各层材料互不挤压。

其承载实力低于薄壁壳体的承载实力的缘由是：薄板内的应力分布是线性的弯曲应力，最大应力出现有

板面，其值及左^成正比；而薄壁壳体内的应力分布是匀称分布,其值及成正比。同样的

状况下，按薄板和薄壳的定义，而薄板承受的压力p就远小于薄壳承受的压力

P了。

13.试比拟承受均布载荷作用的圆形薄板，在周边简支和固支状况下的最大弯曲应力和挠度的大小和位

置。

答：①周边固支状况下的最大弯曲应力和挠度的大小为：

④周边简支状况下的最大弯曲应力和挠度的大小为：

④应力分布：周边简支的最大应力在板中心：周边固支的最大应力在板周边。两者的最大挠度位置均在

圆形薄板的中心。

①周边简支及周边固支的最大应力比值

周边简支及周边固支的最大挠度比值

圆平板的弯曲应力分布(板下表面)

(a)周边固支；(b)周边简支

14.试述承受均布外压的回转壳破坏的形式，并及承受均布内压的回转壳相比有何异同？

答：承受均布外压的回转壳的破坏形式主要是失稳，当壳体壁厚较大时也有可能出现强度失效；承受均

布内压的回转壳的破坏形式主要是强度失效，某些回转壳体，如椭圆形壳体和碟形壳体，在其深度较

小，出如今赤道上有较大压应力时，也会出现失稳失效。

15.试述有哪些因素影响承受均布外压圆柱壳的临界压力？进步圆柱壳弹性失稳的临界压力，采纳高强

度材料是否正确，为什么？

答：影响承受均布外压圆柱壳的临界压力的因素有：壳体材料的弹性模量及泊松比、长度、直径、壁

厚、圆柱壳的不圆度、部分区域的折皱、鼓胀或凹陷。

进步圆柱壳弹性失稳的临界压力，采纳高强度材料不正确，因为高强度材料的弹性模量及低强度材料的

弹性模量相差较小，而价格相差往往较大，从经济角度不适宜。但高强度材料的弹性模量比低强度材料

的弹性模量还量要高一些，不计本钱的话，是可以进步圆柱壳弹性失稳的临界压力的。

16.求解内压壳体及接收连接处的部分应力有哪几种方法？

答：有：应力集中系数法、数值解法、试验测试法、阅历公式法。

17.圆柱壳除受到压力作用外，还有哪些从附件传递过来的外加载荷？

答：还有通过接收或附件传递过来的部分载荷，如设备自重、物料的重量、管道及附件的重量、支座的

约束反力、温度变更引起的载荷等。

18.组合载荷作用下，壳体上部分应力的求解的根本思路是什么？试举例说明。

答：组合载荷作用下，壳体上部分应力的求解的根本思路是：在弹性变形的前提下，壳体上部分应力的

总应力为组合载荷的各分载荷引起的各应力重量的分别叠加，得到总应力重量。犹如时承受内压和温度

变更的厚壁圆筒内的综合应力计算。

习题

1.试应用无力矩理论的根本方程，求解圆柱壳中的应力（壳体承受气体内压P，壳体中面半径为R,壳

厚度为t）。若壳体材料由20R改为16MnR

,圆柱壳中的应力如何变更？为什么？

解：①求解圆柱壳中的应力

应力重量表示的微体和区域平衡方程式：

圆筒壳体：Ri=°°.Rz=R,Pz=-p,rk=R,。=允/2

。壳体材料由20R改为16MnR,圆柱壳中的应力不变更。因为无力矩理论是力学上的静定问题，其根本方

程是平衡方程，而且仅通过求解平衡方程就能得到应力解，不受材料性

能常数的影响，所以圆柱壳中的应力分布和大小不受材料变更的影响。

2.对一标准椭圆形封头（如图所示）进展应力测试。该封头中面处的

长轴D=1000mm,厚度t=10mm,测得E点（x=0）处的周向应力为A

50MPao此时，压力表A指示数为IMPa,压力表B的指示数为2MPa,试kJLj

问哪一个压力表已失灵，为什么？------———J

解：①根据标准椭圆形封头的应力计算式计算E的内压力：

标准椭圆形封头的长轴及短轴半径之比为2,即a/b=2,a=D/2=500mmo[_

在x=0处的应力式为：7

④从上面计算结果可见，容器内压力及压力表A的一样，压力表B己失习题2附图

灵。

3.有一球罐（如图所示），其内径为20m（可视为中面直径），厚度为20mm。内贮有液氨，球罐上部尚

有3m的气态氨。设气态氨的压力p=0.4MPa,液氨密度为640kg/nf',球罐沿平行圆AN支承，其对应中心

角为120°,试确定该球壳中的薄膜应力。

解：①球壳的气态氨部分壳体内应力分布：

RI=R2=R,Pz=-p

mnnnrb

④支承以上部分，任一6角处的应力：RFR2=R,Pz=-[p+pgR

（cos4）o-cos4））],r=Rsin,dr=Rcosd（I）

由区域平衡方程和拉普拉斯方程：

④支承以下部分，任一4）角处的应力（@>120°）：

RI=R2=R，p7=-[p+PgR（cos4）o-cos4））],r=Rsin<l）,

dr二Reos

4.有一锥形底的圆筒形密闭容器，如图所示，试用无力矩理论求

习题4附图

出锥形底壳中的最大薄膜应力。，及。.的值及相应位置。已知圆筒形容器中面半径R,厚度t；锥形底

的半锥角a,厚度t,内装有密度为P的液体，液面高度为H,液面上承受气体压力

弹：圆锥壳体：RI=8,R,=r/cosa（a半锥顶角），pz=-[p..+pg（H+x）],<|>=n/2-a,

x

5.试用圆柱壳有力矩理论，求解列管式换热器管子及管板连接

边缘处（如图所示）管子的不连续应力表达式（管板刚度很大，

管子两端是开口的，不承受轴向拉力）。设管内压力为p,管外

压力为零，管子中面半径为r,厚度为t。

解：。管板的转角及位移

◎内压作用下管子的挠度和转角

内压引起的周向应变为：

转角:

④边缘力和边缘边矩作用下圆柱壳的挠度和转角

①变形协调条件

©求解边缘力和边缘边矩

④边缘内力表达式

。边缘内力引起的应力表达式

@综合应力表达式

6.两根几何尺寸一样，材料不同的钢管对接

焊如图所示。管道的操作压力为P，操作温度

为。，环境温度为3,而材料的弹性模量E相

等，线膨胀系数分别5和a2,管道半径为

r,厚度为t,试求得焊接处的不连续应力

（不计焊缝余高）。

解：①内压和温差作用下管子1的挠度和转角

内压引起的周向应变为：

温差引起的周向应变为：

转角：

◎内压和温差作用下管子2的挠度和转角

内压引起的周向应变为：

温差引起的周向应变为：

转角：

④边缘力和边缘边矩作用下圆柱壳1的挠度和转角

①边缘力和边缘边矩作用下圆柱壳2的挠度和转角

©变形协调条件

⑦边缘内力表达式

④边缘内力引起的应力表达式

⑥综合应力表达式

7.一单层厚壁圆筒，承受内压力Pi=36MPa时，测得(用千分表)筒体外外表的径向位移wo=O.365mm,

圆筒外直径Do=98Omm,E=2X105MPa,u=0.3。试求圆筒内外壁面应力值。

解：周向应变

物理方程

仅承受内压时的Lame公式

在外壁面处的位移量及内径：

内壁面处的应力值：

外壁面处的应力值：

8.有一超高压管道，其外直径为78mm,内直径为34mm,承受内压力300MPa,操作温度下材料的

ob=1000MPa,os=900MPa,此管道经自增加处理，试求出最佳自增加处理压力。

解：最佳自增加处理压力应当对应经自增加处理后的管道，在题给工作和构造条件下，其最大应力取最

小值时对应的塑性区半径Rc状况下的自增加处理压力。对应当塑性区半径Rc的周向应力为最大拉伸应

力，其值应为经自增加处理后的剩余应力及内压力共同作用下的周向应力之和：

令其一阶导数等于0,求其驻点

解得：R°=21.015mm。根据剩余应力和拉美公式可知，该值对应周向应力取最大值时的塑性区半径。

由自增加内压pi及所对应塑性区及弹性区交界半径Rc的关系，最佳自增加处理压力为：

9.承受横向均布载荷的圆平板，当其厚度为肯定时，试证明板承受的总载荷为一及半径无关的定值。

证明：。周边固支状况下的最大弯曲应力为

◎周边简支状况下的最大弯曲应力为：

10.有一周边固支的圆板，半径R=500mm,板厚=38inm,板面上承受横向均布载荷p=3MPa,试求板的最大

挠度和应力(取板材的E=2Xl()5MPa,u=0.3)

解：板的最大挠度：

板的最大应力：

11.上题中的圆平板周边改为简支，试计算其最大挠度和应力，并将计算结果及上题作一分析比拟。

解：板的最大挠度：

板的最大应力：

简支时的最大挠度是固支时的4.077倍；简支时的最大应力是固支时的1.65倍。

12.一穿流式泡沫塔其内径为1500mm,塔板上最大液层为800mm(液体密度为P=1.5XlOWm5).塔板

厚度为6mm,材料为低碳钢(E=2X105MPa,口=0.3)。周边支承可视为简支，试求塔板中心处的挠度；若

挠度必需限制在3mm以下，试向塔板的厚度应增加多少？

解：周边简支圆平板中心挠度

挠度限制在3mm以下须要的塔板厚度

需增加10.4mm以上的厚度。

13.三个几何尺寸一样的承受周向外压的短圆筒，其材料分别为碳素钢(o.=220MPa,E=2X105MPa,

□=0.3)、铝合金(。产llOMPa,E=0.7X10r'MPa,u=0.3)和铜(。jlOOMPa,E=l.1X105MPa,

11=0.31),试问哪一个圆筒的临界压力最大，为什么？

答：碳素钢的大。从短圆筒的临界压力计算式

可见，临界压力的大小，在几何尺寸一样的状况下，其值及弹性模量成正比，这三种材料中碳素钢的E

最大，因此，碳素钢的临界压力最大。

14.两个直径、厚度和材质一样的圆筒，承受一样的周向均布外压，其中一个为长圆筒，另一个为短圆

筒，试问它们的临界压力是否一样，为什么？在失稳前，圆筒中周向压应力是否一样，为什么？随着所

承受的周向均布外压力不断增加，两个圆筒先后失稳时，圆筒中的周向压应力是否一样，为什么？

答：①临界压力不一样。长圆筒的临界压力小，短圆筒的临界压力大。因为长圆筒不能受到圆筒两端部

的支承，简洁失稳；而短圆筒的两端对筒体有较好的支承作用，使圆筒更不易失稳。

心在失稳前，圆筒中周向压应力一样。因为在失稳前圆筒保持稳定状态，几何形态仍保持为圆柱形，壳

体内的压应力计算及承受内压的圆筒计算拉应力一样方法。其应力计算式中无长度尺寸，在直径、厚

度、材质一样时，其应力值一样。

①圆筒中的周向压应力不一样。直径、厚度和材质一样的圆筒压力小时，其壳体内的压应力小。长圆筒

的临界压力比短圆筒时的小，在失稳时，长圆筒壳内的压应力比短圆筒壳内的压应力小。

15.承受均布周向外压力的圆筒，只要设置加强圈均可进步其临界压力。对否，为什么？且采纳的加强

圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，故经济上愈合理。对否，为什么？

答：①承受均布周向外压力的圆筒，只要设置加强圈均可进步其临界压力，对。只要设置加强圈均可进

步圆筒的刚度，刚度进步就可进步其临界压力。

④采纳的加强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，故经济上愈合理，不对。采纳的加强圈愈多，壳壁所需厚

度就愈薄，是对的。但加强圈多到肯定程度后，圆筒壁厚下降较少，并且考虑腐蚀、制造、安装、运

用、修理等要求，圆筒须要必要的厚度，加强圈增加的费用比圆筒的费用削减要大，经济上不合理。

16.有一圆筒，其内径为1000mm,厚度为10mm,长度为20m,材料为20R(o„=400MPa,os=245MPa,

E=2X10'MPa,u=0.3),①在承受周向外压力时，求其临界压力pcr»②在承受内压力时，求其爆破压力

P”并比拟其结果。

解:(D临界压力Per

属长短圆筒，其临界压力为

④承受内压力时，求其爆破压力p”（Faupel公式）

承受内压时的爆破压力远高于承受外压时的临界压力，高出18.747倍。

17.题16中的圆筒，其长度改为2m,再进展上题中的①、◎的计算，并及上题结果进展综合比拟。

解：①临界压力p“，属短圆筒，其临界压力为

④承受内压力时，求其爆破压力pi”（Faupel公式）

承受内压时的爆破压力高于承受外压时的临界压力，高出3.092倍，但比长圆筒时的倍数小了许多。

3.压力容器材料及环境和时间对其性能的影响

思索题

1.压力容器用钢有哪些根本要求？

答：有较高的强度，良好的塑性、韧性、制造性能和及介质相容性。

2.影响压力容器钢材性能的环境因素主要有哪些？

答：主要有温度凹凸、载荷波动、介质性质、加载速率等。

3.为什么要限制压力容器用钢中的硫、磷含量？

答：因为硫能促进非金属夹杂物的形成，使塑性和韧性降低。磷能进步钢的强度，但会增加钢的脆性，

特殊是低温脆性。将硫和磷等有害元素含量限制在很低程度，即大大进步钢材的纯洁度，可进步钢材的

韧性、抗中子辐照脆化实力，改善抗应变时效性能、抗回火脆性性能和耐腐蚀性能。

4.为什么说材料性能劣化引起的失效往往具有突发性？工程上可实行哪些措施来预防这种失效？

答：材料性能劣化主要表现是材料脆性增加，韧性下降，如材料的低温脆化：高温蠕变的断裂呈脆性、

珠光体球化、石墨化、回火脆化、氢腐蚀和氢脆；中子辐照引起材料辐照脆化。外观检查和无损检测不

能有效地发觉脆化，在断裂前不能被刚好发觉，出现事故前无任何征兆，具有突发性。

工程上可实行预防这种失效的措施有：对低温脆化选择低温用钢、高温蠕变断裂在设计时按蠕变失效设

计准则进展设计、珠光体球化采纳热处理方法复原性能、石墨化采纳在钢中参加及碳结合实力强的合金

元素方法、回火脆性采纳严格限制微量杂质元素的含量和使设备升降温的速度尽量缓慢、氯腐蚀和氢脆

在设计时采纳抗氢用钢、中子辐照材料脆化在设计时预料刚好更换。

5.压力容器选材应考虑哪些因素？

答：应综合考虑压力容器的运用条件、零件的功能和制造工艺、材料性能、材料运用阅历、材料价格和

标准标准。

4.压力容器设计

思索题

1.为保证平安，压力容器设计时应综合考虑哪些条件？具体有哪些要求？

答：压力容器设计时应综合考虑：材料、构造、许用应力、强度、刚度、制造、检验等环节。

压力容器设计的具体要求：压力容器设计就是根据给定的工艺设计条件，遵循现行的标准标准规定，在

确保平安的前提下，经济、正确地选择材料，并进展构造、强（刚）度和密封设计。构造设计主要是确

定合理、经济的构造形式，并满意制造、检验、装配、运输和修理等要求；强（刚）度设计的内容主要

是确定构造尺寸，满意强度或刚度及稳定性要求；密封设计主要是选择适宜的密封构造和材料，保证密

封性能良好。

2.压力容器的设计文件应包括哪些内容？

答：包括设计图样、技术条件、强度计算书，必要时还应包括设计或安装、运用说明书。若按分析设计

标准设计，还应供给应力分析报告0

3.压力容器设计有哪些设计准则？它们和压力容器失效形式有什么关系？

答：压力容器设计准则有：0强度失效设计准则：弹性失效设计准则、塑性失效设计准则、爆破失效设

计准则、弹塑性失效设计准则、疲惫失效设计准则、蠕变失效设计准则、脆性断裂失效设计准则；④刚

度失效设计准则：④稳定失效设计准则；0泄漏失效设计准则。

弹性失效设计准则将容器总体部位的初始屈从视为失效，以危急点的应力强度到达许用应力为根据；塑

性失效设计准则以整个危急面屈从作为失效状态；爆破失效设计准则以容器爆破作为失效状态；弹塑性

失效设计准则认为只要载荷变更范围到达安定载荷，容器就失效；疲惫失效设计准则以在载荷反复作用

下，微裂纹于滑移带或晶界处形成，并不断扩展，形成宏观疲惫裂纹并贯穿容器厚度，从而导致容器发

生失效；蠕变失效设计准则以在高温下压力容器产生蠕变脆化、应力松驰、蠕变变形和蠕变断裂为失效

形式；脆性断裂失效设计准则以压力容器的裂纹扩展断裂为失效形式；刚度失效设计准则以构件的弹性

位移和转角超过规定值为失效；稳定失效设计准则以外压容器失稳破坏为失效形式；泄漏失效设计准则

以密封装置的介质泄漏率超过许用的泄漏率为失效。

4.什么叫设计压力？液化气体储存压力容器的设计压力如何确定？

答：压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力。

液化气体储存压力容器的设计压力，根据大气环境温度，考虑容器外壁有否保冷设施，根据工作条件下

可能到达的最高金属温度确定。

5.一容器壳体的内壁温度为「，外壁温度为T.,通过传热计算得出的元件金属截面的温度平均值为T,

请问设计温度取哪个？选材以哪个温度为根据？

答：设计温度取元件金属截面的温度平均值T。选材以元件金属截面的温度平均值为根据。

6.根据定义，用图标出计算厚度、设计厚度、名义厚度和最小厚度之间的关系；在上述厚度中，满意

强度（刚度、稳定性）及运用寿命要求的最小厚度是哪一个？为什么？

计

设

算最

计

名

厚小

厚

义

度厚

度

厚

度

腐蚀裕量K度

C2S

区m

厚度负偏向C1

第一次厚度圆整值腐蚀裕量C2

答：①计算厚度、设计厚度、名义厚度和最小厚度之间的关系

◎满意强度（刚度、稳定性）及运用寿命要求的最小厚度是设计厚度。因为设计厚度是计算厚度加腐蚀

裕量，计算厚度可以满意强度、刚度和稳定性的要求，再加上腐蚀裕量可以满意寿命的要求。因为腐蚀

裕量不肯定比厚度负偏向加第一厚度圆整值的和小，最小厚度有可能比计算厚度小，而不能保证寿命。

7.影响材料设计系数的主要因素有哪些？

答：影响材料设计系数的主要因素有：应力计算的精确性、材料性能的匀称必、载荷的准确程度、制造

工艺和运用管理的先进性以及检验水同等因素。

8.压力容器的常规设计法和分析设计法有何主要区分？

答：压力容器的常规设计法和分析设计法的主要区分：①常规设计法只考虑承受“最大载荷”按一次施

加的静载，不考虑热应力和疲惫寿命问题；④常规设计法以材料力学及弹性力学中的简化模型为根底，

确定筒体及部件中平均应力的大小，只要此值限制在以弹性失效设计准则所确定的许用应力范围内，则

认为筒体和部件是平安的；④常规设计法只解决规定容器构造形式的问题，无法应用于标准中未包含的

其他容器构造和载荷形式，不利于新型设备的开发和运用；。分析设计法对承受各种载荷、任何构造形

式的压力容器进展设计时，先进展具体的应力分析，将各种外载荷或变形约束产生的应力分别计算出

来，然后进展应力分类，再按不同的设计准则来限制，保证容器在运用期内不发生各种形式的失效。

9.薄壁圆筒和厚壁圆筒如何划分？其强度设计的理论根底是什么？有何区分？

答：3当满意3/DW0.1或KW1.2属薄壁圆筒，否则属厚壁圆筒。

◎强度设计的理论根底是弹性失效设计准则。弹性失效设计准则是以危急点的应力强度到达许用应力为

根据的。

©»对于各处应力相等的构件，如内压薄壁圆筒，这种设计准则是正确的。但是对于应力分布不匀称的

构件，如内压厚壁圆筒，由于材料韧性较好，当危急点（内壁）发生屈从时，其余各点仍处于弹性状

态，故不会导致整个截面的屈从，因此构件仍能接着承载。在这种状况下，弹性失效（一点强度）设计准

则就显得有些保守。

10.高压容器的圆筒有哪些构造形式？它们各有什么特点和适用范围？

答：①高压容器的圆筒的构造形式有：多层包扎式、热套式、绕板式、整体多层包扎式、绕带式。

④特点和适用范围：。多层包扎式：目前世界上运用最广泛、制造和运用阅历最为丰富的组合式圆筒构

造；制造工艺简洁，不须要大型困难的加工设备；及单层式圆筒相比平安牢靠性高，层板间隙具有阻挡

缺陷和裂纹向厚度方向扩展的实力，削减了脆性破坏的可能性，同时包扎预应力可有效改善圆筒的应力

分布；但多层包扎式圆筒制造工序多、周期长、效率低、钢板材料利用率低，尤其是筒节间对接的深环

焊缝对容器的制造质量和平安有显著影响。对介质适应性强，可根据介质的特性选择适宜的内筒材料。

其制造范围为最高操作压力290MPa、操作温度-30~350℃、筒体最小内径380mm、筒体最大外直径

6000mm,重量850^1000吨。◊热套式：采纳厚钢板卷焊成直径不同但可过盈协作的筒节，然后将外层筒

节加热到计算的温度进展套合，冷却收缩后便得到严密贴合的厚壁筒节。热套式外筒对内筒产生有肯定

量的预压应力，可进步容器的承载实力。具有包扎式圆筒的大多数优点外，还具有工序少，周期短的优

点。热套式需较大尺寸的加工设备，热套工艺要求技术高，不易制造较大直径和长度的容器。其适用范

围及多层包扎式根本一样。。绕板式：材料利用率高、消费率高、材料供给便利、制造过程中机械化程

度高，占用消费面积小，工序少，适用于大批量消费。适用于直径大而长度短的容器，直径越大，绕制

越便利。◊整体多层包扎式：包扎时各层的环焊缝互相错开，克制了多层包扎式筒节间的深环焊缝，圆

筒及封头或法兰间的环焊缝改为肯定角度的斜面焊缝，承载面积增大，具有高的牢靠性。适用范围及多

层包扎式一样。。绕带式：有型槽绕带式和扁平钢带倾角错绕式两种。消费过程机械化程度高、消费效

率高、材料损耗少、存在预紧力，在内压作用下，筒壁应力分布匀称。型槽绕带式的钢带尺寸公差要求

严、技术要求高，需采纳精度较高的专用缠绕机床。扁平钢带设计敏捷、制造便利、牢靠性高、在线平

安监控简洁。由于扁平钢带倾斜缠绕使筒体周向强度有所减弱。适用范围及多层包扎式一样.

11.高压容器圆筒的对接深环焊缝有什么缺乏？如何避开？

答：①高压容器圆筒的对接深环焊缝的缺乏：。无损检测困难，环焊缝的两侧均有层板，无法运用超声

检测，仅能依靠射线检测；。焊缝部位存在很大的焊接剩余应力，且焊缝晶粒变粗大而韧性下降，因此

焊缝质量较难保证；◊环焊缝的坡口切削工作量大，且焊接困难。

④采纳整体多层包扎式、绕带式方法避开。

12.对于内压厚壁圆筒，中径公式也可按第三强度理论导出，试作推导。

解：高压厚壁圆筒承受内压时沿壁厚分布的应力，可分为两类：平均应力和应力梯度。平均应力满意及

载荷平衡的条件。假如载荷加大，平均应力和所相应的形变也因此增大，当平均应力超过材料的屈从

限，将引起总体过度变形、甚至破坏，使筒体失效。应力梯度是筒壁内应力中不匀称部分，在筒体内壁

面的应力值最大，但仅仅是部分位置，随半径增加，应力值下降，属边缘应力，具有部分性，在材料塑

性和韧性较好时，具有自限性。使容器失效的应力是平均应力。周向平均应力和径向平均应力为：

按第三强度理论

13.为什么GB150中规定内压圆筒厚度计算公式仅适用于设计压力pWO.4［。］飞？

答：因形态变更比能屈从失效判据计算出的内压厚壁圆筒初始屈从压力及实测值较为吻合，因此及形态

变更比能准则相对应的应力强度。必能较好地反映厚壁圆筒的实际应力程度

及中径公式相对应的应力强度为

■随径比K的增大而增大。当K=1.5时，比值■说明内壁实际应力强度是按中

径公式计算的应力强度的1.25倍。由于GB150取ns=l.6,若圆筒径比不超过1.5,仍可按中径公式计算

圆筒厚度。因为液压试验(pr=1.25p)时，圆筒内外表的实际应力强度最大为许用应力的

1.25X1.25=1.56倍，说明筒体内外表金属仍未到达屈从点，处于弹性状态。当K=1.5时，6=D,(K-

l)/2=0.25D,,代入中径公式得:

这就是中径公式的适用范围规定为：P.W0.4[o]'4的根据。

14.椭圆形封头、碟形封头为何均设置短圆筒？

答：短圆筒的作用是避开封头和圆筒的连接焊缝处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状况。

15.从受力和制造两方面比拟半球形、椭圆形、碟形、锥壳和平盖封头的特点，并说明其主要应用场

合。

答：从受力状况排序依次是半球形、椭圆形、碟形、锥壳和平盖封头，由好变差；从制造状况依次正好

相反。

半球形封头是从受力分析角度，最志向的构造形式，但缺点是深度大，直径小时，整体冲压困难，大直

径采纳分瓣冲压其拼焊工作量较大。半球形封头常用在高压容器上。

椭圆形封头的椭球部分经线曲率变更平滑连续，应力分布比拟匀称，且椭圆形封头深度较半球形封头小

得多，易于冲压成型，是目前中、低压容器中应用较多的封头之一。

碟形封头由半径为R的球面体、半径为r的过渡环壳和短圆筒等三部分组成。碟形封头是一不连续曲

面，在经线曲率半径突变的两个曲面连接处，由于曲率的较大变更而存在着较大边缘弯曲应力。该边缘

弯曲应力及薄膜应力叠加，使该部位的应力远远高于其他部位，故受力状况不佳。但过渡环壳的存在降

低了封头的深度，便利了成型加工，且压制碟形封头的钢模加工简洁，使碟形封头的应用范围较为广

泛。

锥壳：由于构造不连续，锥壳的应力分布并不志向，但其特殊的构造形式有利于固体颗粒和悬浮或粘稠

液体的排放，可作为不同直径圆筒的中间过渡段，因此在中、低压容器中运用较为普遍。

平盖封头的应力分布属弯曲应力，最大应力及平盖直径的平方成正比，及板厚的平方成反比，受力状况

最差。但制造便利，在压力容器上常用于平盖封头、人孔和手孔盖、塔板等。

16.螺栓法兰连接密封中，垫片的性能参数有哪些？它们各自的物理意义是什么？

答：①有垫片比压力y和垫片系数m两个。④垫片比压力y的物理意义为形成初始密封条件时垫片单位

面积上所受的最小压紧力：垫片系数m的物理意义为保证在操作状态时法兰的密封性能而必需施加在垫

片上的压应力。

17.法兰标准化有何意义？选择标准法兰时，应按哪些因素确定法兰的公称压力？

答：①简化计算、降低本钱、增加互换性。

④容器法兰的公称压力是以16Mn在200℃时的最高工作压力为根据制订的，因此当法兰材料和工作温度

不同时，最大工作压力将降低或上升。在容器设计选用法兰时，应选取设计压力相近且又略微高一级的

公称压力。当容器法兰设计温度上升且影响金属材料强度极限时，则要按更高一级的公称压力选取法

~~;0

18.法兰强度校核时，为什么要对锥颈和法兰环的应力平均值加以限制？

答：当锥颈有少量屈从时，锥颈部分和法兰环所承受的力矩将重新安排，锥颈已屈从部分不能再承受载

荷，其中大部分须要法兰环来担当，这就使法兰环的实际应力有可能超过单独对锥颈和法兰环的强度限

制条件。因此为使法兰环不产生屈从，保证密封牢靠，需对锥颈部分和法兰环的平均应力加以限制。

19.简述强迫式密封，径向或轴向自紧式密封原理，并以双锥环密封为例说明保证自严密封正常工作的

条件。

答：强迫密封的密封原理：依靠主螺栓的预紧作用，使垫片产生肯定的塑性变形，填满压紧面的凹凸不

平处，从而到达密封目的。

径向自紧式密封原理：依靠密封元件在容器内部介质压力下，使径向刚度小的密封元件产生径向变形，

压紧在径向刚度大的被连接件上，形成密封比压到达密封的目的。

轴向自紧式密封原理：依靠

密封元件在容器内部介质压

力下，使轴径向刚度小的密

封元件产生轴径向变形，压

紧在轴径向刚度大的被连接

件上，形成密封比压到达密

封的目的。

如图所示的双锥环密封，在

预紧状态，拧紧主螺栓使衬

于双锥环两锥面上的软金属

垫片和平盖、筒体端部上的

1一主螺母।2—垫圈।3—主螺栓，4一平盖।5一双锥环，6—软金属垫片,

锥面相接触并压紧，导致两

7-圆筒端部,8一螺栓，9-托环

锥面上的软金属垫片到达足

够的预严密封比压；同时，双锥环本身产生径向收缩，使其内圆柱面和平盖凸出部格外圆柱面间的间隙

消逝而紧靠在封头凸出部分上。为保证预严密封，两锥面上的比压应到达软金属垫片所需的预严密封比

压。内压上升时，平盖有向上抬起的趋势，从而使施加在两锥面上的、在预紧时所到达的比压趋于减

小；双锥环由于在预紧时的径向收缩产生回弹，使两锥面上接着保存一部分比压；在介质压力的作用

下，双锥环内圆柱外表对外扩张，导致两锥面上的比压进一步增大。为保持良好的密封性，两锥面上的

比压必需大于软金属垫片所须要的操作密封比压。

20.按GB150规定，在什么状况下壳体上开孔可不另行补强？为什么这些孔可不另行补强？

答：GB150规定：当在设计压力W2.5MPa的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计

算）大于两孔直径之和的两倍，且接收公称外径W89mm时，满意下表的状况下，可不补强

接收公称外径253238454857657689

最小厚度3.54.05.06.0

因为这些孔存在肯定的强度裕量，如接收和壳体实际厚度往往大于强度须要的厚度；接收根部有填角焊

缝；焊接接头系数小于1但开孔位置不在焊缝上。这些因素相当于对壳体进展了部分加强，降低了薄膜

应力从而也降低了开孔处的最大应力。因此，可以不预补强。

21.采纳补强圈补强时，GB150对其运用范围作了何种限制，其缘由是什么？

答：用在静载、常温、中低压状况下；材料标准抗拉强度低于540MPa；补强圈厚度W1.53,,；6

W38mm。缘由为：补强圈及壳体金属之间不能完全贴合，传热效果差，在中温以上运用时，二者存在较

大的热膨胀差，因此使补强部分区域产生较大的热应力；补强圈及壳体采纳搭接连接，难以及壳体形成

整体，所以抗疲惫性能差。

22.在什么状况下，压力容器可以允许不设置检查孔？

答：符合下列条件之一可不开孔：。筒体内径W300mm的压力容器；④容器上设有可拆卸的封头、盖板或

其他可以开关的盖子，其封头、盖板或盖子的尺寸不小于所规定检查孔的尺寸；④无腐蚀或稍微腐蚀，

无需做内部检查和清理的压力容器；。制冷装置用压力容器；⑥换热器。

23.试比拟平安阀和爆破片各自的优缺点？在什么状况下必需采纳爆破片装置？

答：平安阀的优点：仅排放容器内高于规定值的部分压力，当容器内的压力降至稍低于正常操作压力

时，能自动关闭，避开一旦容器超压就把全部气体排出而造成奢侈和中断消费；可重复运用屡次，安装

调整也比拟简洁。平安阀的缺点：密封性能较差，阀的开启有滞后现象，泄压反响较慢。

爆破片的优点：密闭性能好，能做到完全密封；裂开速度快，泄压反响快速。爆破片的缺点：泄压后爆

破片不能接着运用，容器也被迫停顿运行，一旦容器超压就把全部气体排出而造成奢侈和中断消费。

当平安阀不能起到有效爱护作用时，必需运用爆破片或爆破片及平安阀的组合装置。

24.压力试验的目的是什么？为什么要尽可能采纳液压试验？

答：压力试验的目的：在超设计压力下，考核缺陷是否会发生快速扩展造成破坏或开裂造成泄漏，检验

密封构造的密封性能。对外压容器，在外压作用下，容器中的缺陷受压应力的作用，不行能发生开裂，

且外压临界失稳压力主要及容器的几何尺寸、制造精度有关，及缺陷无关，一般不用外压试验来考核其

稳定性，而以内压试验进展“试漏”，检查是否存在穿透性缺陷。

由于在一样压力和容积下，试验介质的压缩系数越大，容器所储存的能量也越大，爆炸也就越危急，故

应用压缩系数小的流体作为试验介质。气体的压缩系数比液体的大，因此选择液体作为试验介质，进展

液压试验。

25.简述带夹套压力容器的压力试验步骤，以及内筒及夹套的组装依次。

答：对于带夹套压力容器，先进展内筒液压试验，合格后再焊夹套，然后进展夹套内的液压试验。在确

定了夹套试验压力后，还必需校核内筒在该试验压力下的稳定性。如不能满意外压稳定性要求，则在作

夹套液压试验时，必需同时在内筒保持肯定的压力，以确保夹套试压时内筒的稳定性。

26.为什么要对压力容器中的应力进展分类？应力分类的根据和原则是什么？

答：对压力容器中的应力进展分类的缘由：应力产生的缘由不同，如薄膜应力是由于及外力平衡而产生

的；边缘应力是由于保持不连续处的变形协调而产生的；应力沿壳体壁厚的分布规律不同，如薄膜应力

是匀称分布，边缘弯曲应力是线性分布；对壳体失效的奉献不同，及外力平衡产生的应力无自限性，对

失效的奉献大，有自限性的应力对失效的奉献小。

压力容器分类的根据：是应力对容器强度失效所起的作用的大小。

压力容器分类的原则：满意外载荷及内力及内力矩平衡的应力，即“非自限性”的应力；相邻部件的约

束或构造的自身约束所引起的应力，在材料为塑性材料时具有“自限性”的应力；部分构造不连续和部

分热应力的影响而叠加在上述两原则下的应力之上的应力增量，具有高度的“部分性”。

27.一次应力、二次应力和峰值应力的区分是什么？

答：一次应力具有“非自限性”，二次应力在材料为塑性材料时具有“自限性”，峰值应力具有高度的

“部分性”。

28.分析设计标准划分了哪五组应力强度？许用值分别是多少？是如何确定的？

答：五组应力强度为：①一次总体薄膜应力强度Si；④一次部分薄膜应力强度S”；④一次薄膜（总体或

部分）加一次弯曲应力（Pt+Pb）强度Sm;④一次加二次应力（Pi+Pb+Q）强度SN;②峰值应力强度SV（由

Pi+Pb+Q+F算得）。

前四组强度的许用值是在所考虑点上，每组对应及该点的最大主应力及最小主应力之差；峰值应力强度

Sv是该点的最大主应力及最小主应力之差值的一半。

29.在疲惫分析中，为什么要考虑平均应力的影响？如何考虑？

答：①在非对称循环的交变应力作用下，平均应力增加将会使疲惫寿命下降，因此必需考虑平均应力的

影响。

④考虑平均应力对疲惫寿命的影响，将具有平均应力的相应交变应力幅根据等寿命原则，根据某些修正

方法，折算到相当于平均应力为零的一个当量交变应力幅。修正相应的对称循环疲惫曲线。

习题

1.一内压容器，设计（计算）压力为0.85MPa,设计温度为50℃；圆筒内径D；=1200mm,对接焊缝采纳

双面全熔透焊接接头，并进展部分无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有稍微

腐蚀，腐蚀速率KWO.设计寿命B=20年。试在Q2305-A•F、Q235M、16MnR三种材料中选用两种

作为圆筒材料，并分别计算圆筒厚度。

解：p,=1.85MPa,Di=1000mm,<l>=0.85,C2=0.1X20=2mm；钢板为4.516mm时，Q235-A的［。］'=113

MPa,查表4-2,3=0.8mm；钢板为6~16mm时,16MnR的170MPa,查表4-2,G=0.8mm。

材料为Q235-A时：

材料为16MnR时：

2.一顶部装有平安阀的卧式圆筒形储存容器，两端采纳标准椭圆形封头，没有保冷措施；内装混合液

化石油气，经测试其在50℃时的最大饱和蒸气压小于1.62MPa（即50℃时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径

Di=2600mm,筒长L=8000min；材料为16MnR,腐蚀裕量C2=2mm,焊接接头系数4>=1.0,装量系数为0.9。

试确定：①各设计参数；②该容器属第几类压力容器；③圆筒和封头的厚度（不考虑支座的影响）；④水

压试验时的压力，并进展应力校核。

解:Op=pc=l.1X1.62=1.782MPa,Di=2600mm,C2=2mm,6=1.0,钢板为6~16mm时,16MnR的［。7=170

MPa,os=345MPa,查表4-2,Ci=0.8mm»容积

④中压储存容器,储存易燃介质，且pV=7易689MPa・m3>10MPa-m3,属三类压力容器。

⑷圆筒的厚度

标准椭圆形封头的厚度

⑷水压试验压力

应力校核

3.今欲设11■•一■台乙烯精储塔。已知该塔内径Di=600mm,厚度6„=7mm,材料选用16MnR,计算压力

Pe=2.2MPa,工作温度t=-20~-3℃。试分别采纳半球形、椭圆形、碟形和平盖作为封头计算其厚度，并将

各种形式封头的计算结果进展分析比拟，最终确定该塔的封头形式及尺寸。

解：钢板为6~16mm时，16MnR的［。］'=170MPa,。s=345MPa,查表4-2,C,=0.8mm,取C2=1.0mm,

d>=1.0

①半球形封头壁厚

⑥标准椭圆形封头壁厚

④标准碟形封头壁厚

0平盖封头厚度

从受力状况和制造本钱两方面综合考虑，取标准椭圆形封头和碟形封头均可。

4.一多层包扎式氨合成塔，内径Di=800mm,设计压力为31.4MPa,工作温度小于200℃,内筒材料为

16MnR,层板材料为16MnR,取Cz=l.0mm,试确定圆筒的厚度。

解：钢板为6~16mni时，16MnR的［。］'=［。。］'=170MPa,o=345MPa,查表4-2,Ci=0.8mm,储=1.0,

出产0.9。为平安起见取4）=0,9,按中径