内容发布更新时间 : 2024/5/19 14:56:38星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
第三篇 习题
1、已知DN2000的内压薄壁圆筒，壁厚δn=22mm，壁厚附加量为C=2mm，承受的最大气体压力P=2MPa，焊接接头系数φ=0.85，试求筒体的最大应力。
解：已知Di=2000mm，δn=22mm，C=2mm，P=2MPa，φ=0.85，δe=22-2=20mm。 则 101
??P?Di??e?2??2000?20???118.82MPa2??e2?0.85?20所以筒体的最大应力为118.82Mpa。
提示：此题亦可以根据最大许可承压计算公式得出，此时[Pw]=2MPa
2. 某化工厂反应釜，内径为1600mm。工作温度为5℃～105℃，工作压力为
1.6MPa，釜体材料用0Crl8Ni9。采用双面对接焊缝，局部无损探伤，凸形封头上装有安全阀，试计算釜体壁厚。 解：已知Di=1600mm。
查附表6，0Crl8Ni9在105℃时的，其许用应力[σ]105=137MPa。 查表10-9，采用双面对接焊缝，局部无损探伤，故取φ=0.85。 介质对不锈钢腐蚀极微，取C2=0。
因装安全阀，取设计压力P=1.1×1.6=1.76MPa。 根据式（10-12）
估计δn=8-25mm。查表10-10，取C1=0.8mm。
则 δn’=δd+C1=12.18+0.8=12.98mm，圆整后取δn=13mm
?Pw??Di??e?2??2000?20?????????118.82MPat2??e2?0.85?20?d?pcDi1.76?1600?C??0?12.18mm22?137?0.85?1.762[?]t??pc3. 材料为20的无缝钢管，规格为φ57×3.5，求在室温和400℃时，各能耐多大的压力，按不考虑壁厚附加量和C=1.5mm两种情况计算。
解：已知D0=57mm，δn=3.5mm，则Di=D0-2δn=57-2×3.5=50mm。查附表7，20钢管在室温时 [σ]=130MPa,在400℃时的[σ]400=86MPa。无缝钢管φ=1 （1） 不考虑壁厚附加量 室温时
[Pw]?2[?]??e2?130?1?3.5910???17MPa
Di??e50?3.553.5400℃时
2[?]400??e2?86?1?3.5602[Pw]????11.2MPa
Di??e50?3.553.5（2） 考虑壁厚附加量 室温时
[Pw]?2[?]??e2?130?1?2520???10MPa
Di??e50?252400℃时
2[?]400??e2?86?1?2344[Pw]????6.6MPa
Di??e50?252
4. 今欲设计一台反应器，直径为3000mm，采用双面对接焊缝，100％探伤。工作压力为1．8MPa，工作温度450℃，试用20R和16MnR两种材料分别设计反应器的厚度，并作分析比较。
解：已知Di=3000mm， t=450℃， Pc=1.1×1.8=1.98MPa，φ=1，C2=2mm（腐蚀很小，取1，腐蚀较严重，取2mm，一般单面腐蚀） （1）采用20R
[σ] 450℃=61MPa，代入公式得
?d?2?????PctPcDi?C2?1.8?3000?2?46.93mm2?61?1?1.8（5分）
钢板负偏差取C1=1.2mm，圆整后δn=50mm （2）采用16MnR
[σ] 450℃=66MPa，代入公式得
?d?2?????PctPcDi?C2?1.8?3000?2?43.47mm2?66?1?1.8
钢板负偏差取C1=1.2mm，圆整后δn=46mm
比较两种材料设计反应器厚度可知，16MnR比20R节省材料。
5. 乙烯贮罐，内径1600mm，壁厚16mm，设计压力为2．5MPa，工作温度-35℃，材料为16MnR 。采用双面对接焊，局部无损探伤，壁厚附加量C＝1.5mm，试校核强度。
解：已知内径Di=1600mm，δn=16mm。δe=δn-C=16-1.5=14.5mm。 P=2.5MPa。16MnR在20℃时的许用应力 [σ] 20℃=170MPa。取φ=0.85。 则设计温度下筒体的计算应力为： ?t?Pc(Di??e)2.5?(1600?14.5)4036.25???139.2MPa
2?e2?14.529φ[σ] 20=0.85×170=144.5MPa 因σ＜φ[σ] 20
t
所以，容器的强度是足够的。
6. 设计容器筒体和封头壁厚。已知内径1200mm，设计压力1.8MPa，设计温度40℃，材质为20R，介质无大腐蚀性。双面对接焊缝，100％探伤。讨论所选封头的形式。
解：已知Di=1200mm，P=1.8MPa，20R在40℃时的许用应力[σ]40=133MPa。C2=1mm。φ=1.0 （1） 设计筒体壁厚
取C1=0.8mm。则 δn’=δd+C1=9.18+0.8=9.98mm，圆整取δn=10mm （2）设计封头壁厚
?d?pcDi1.8?1200?C??1?9.18mm22?133?1?1.82[?]t??pc