过程设备设计课后习题答案解析
过程装备控制技术及应用课后习题答案)
1. 过程装备的三项基本要求过程装备的三项基本要求：安全性、经济性和稳定性.A.安全性:指整个生产过程中确保人身和设备的安全B.经济性:指在生产同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产成本低而效率高C.稳定性:指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力.2. 过程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等.3. 流程工业四大参数：温度、压力、流量、液位（或物位）4. 控制系统的组成控制系统的组成:(1)被控对象 (2)测量元件和变送器 (3)调节器 (4)执行器5. 控制系统各参量及其作用:1.被控变量 y 指需要控制的工艺参数，它是被控对象的输出信号 2.给定值（或设定值) ys 对应于生产过程中被控变量的期望值 3.测量值 ym 由检测元件得到的被控变量的实际值 4.操纵变量（或控制变量）m 受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，它是调节阀的输出信号5.干扰（或外界扰动）f 引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素6.偏差信号 e 在理论上应该是被控变量的实际值与给定值之差7.控制信号u 控制器将偏差按一定规律计算得到的量。
6. 控制系统的分类（1）控制系统的分类：按给定值 a 定值控制系统；随动控制系统；程序控制系统（2） b c 按输出信号的影响 a 闭环控制；b 开环控制（3）按系统克服干扰的方式 a 反馈控制系统；b 前馈控制系统；c 前馈-反馈控制系统7. 控制系统过度过程定义：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内，然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。
8. 阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点（1）发散振荡过程：这是一种不稳定的阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点：过渡过程，因此要尽量避免（2）等幅振荡过程：被控变量在某稳定值附近振荡，而振荡幅度恒定不变，这意味着系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下来，一般不采用（3）衰减振荡过程：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期就稳定下来，这是一种稳定的过渡过程（4）非振荡的过渡过程：是一个稳定的过渡过程，但与衰减振荡相比，其回复到平衡状态的速度慢，时间长，一般不采用。
《过程设备设计》第二版(郑津洋,董其伍,桑芝富) 课后习题答案 化学工业出版社
思考题参考答案第1章压力容器导言思考题1.1我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。
压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。
介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。
压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。
因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。
例如，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压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进行100％射线或超声检测，且液压试验合格后还应进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构思考题1.2筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。
支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。
安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。
思考题1.3《压力容器安全技术监察规程》依据整体危害水平对压力容器进行分类，若压力容器发生事故时的危害性越高，则需要进行安全技术监督和管理的力度越大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也越高。
过程设备设计第三版课后答案及重点
过程设备设计题解1.压力容器导言习题1. 试应用无力矩理论的基本方程，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 ，壳体厚度为t ）。
若壳体材料由20R （MPa MPa s b 245,400==σσ）改为16MnR（MPa MPa s b 345,510==σσ）时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么？解：○1求解圆柱壳中的应力 应力分量表示的微体和区域平衡方程式：δσσθφzp R R -=+21φσππφsin 220t r dr rp F k r z k=-=⎰圆筒壳体：R 1=∞，R 2=R ，p z =-p ，r k =R ，φ=π/2tpRpr tpR k 2sin 2===φδσσφθ○2壳体材料由20R 改为16MnR ，圆柱壳中的应力不变化。
因为无力矩理论是力学上的静定问题，其基本方程是平衡方程，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化的影响。
2. 对一标准椭圆形封头（如图所示）进行应力测试。
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50MPa 。
此时，压力表A 指示数为1MPa ，压力表B 的指示数为2MPa ，试问哪一个压力表已失灵，为什么？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与短轴半径之比为2，即a/b=2，a=D/2=500mm 。
在x=0处的应力式为：MPa abt p btpa 15002501022222=⨯⨯⨯===θθσσ ○2从上面计算结果可见，容器内压力与压力表A 的一致，压力表B 已失灵。
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/m 3，球罐沿平行圆A-A 支承，其对应中心角为120°，试确定该球壳中的薄膜应力。
过程与控制部分课后题答案
（2）什么是过程控制系统？试用方框图表示其一般组戒。
答：过程控制系统：一般定指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力.流量、液位、成份等这样一些变量的系统。
过程控制系统的一般性框图如图1-1所示^（3）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？答：各个单元模块之问用统一的标准信号进行脫络。
1）模拟仪表的信号：气动0.02 '0. IMPa；电动III型：4~20mADC或1 ~5V DC。
（4）试将图卜2加热炉控制系统流程图用方框图表示。
答：加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示：图1-2加热炉过程控制系统流程（5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？答:I）单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、棘差.调节时问、振荡频率.上升时问和峰值时问等。
2）各自定义为：衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比m超调量。
：第一个波峰值儿与最终穩态值y（°°）之比的百分数： a = ^^xl00%y（oo）最大动态偏差A：在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度：静差，也称残余偏差C：过渡过程结束后，被控参数所达到的新穩态值y （8）与设定值之问的偏差C称为残余偏差，简称残差:调节时问・：系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的±5%（±2%）围所需要的时问；振荡频率过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之问的时问问隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率；上升时问°:系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时问；峰值时问一:过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时问。
（9）两个流量控制系统如图卜4所示。
试分别说明它们是属于什么系统？并画出各自的系统框图。
图1-4两个流量控制回路示意图答：系统1是前馈控制系统，系统2是反馈控制系统。
系统框图如图卜5如下：热油出口火嘴I—©卜-T燃汕©--©-I图1・3•加热炉过程控制系统涼程方框图•,2）数字式仪表的信号：无统一标准。
过程控制课后习题答案解析
.WORD完美格式.第1章自动控制系统基本概念~~1-3 自动控制系统主要由哪些环节组成？解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
~~ 1-5 题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
题1-5图加热器控制流程图解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
~~~~~ 1-7 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。
~~~1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。
被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。
控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。
给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。
它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。
操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。
或实现控制作用的变量。
操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。
~~~1-11 题l-11图所示为一反应器温度控制系统示意图。
A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
过程设备设计课后习题答案
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 i =1200mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K ≤0.1mm/a ，设计寿命B=20年。
试在Q2305-A ·F 、Q235-A 、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 c =1.85MPa ，D i =1000mm ，φ=0.85，C 2=0.1×20=2mm ；钢板为4.5~16mm 时，Q235-A 的[σ]t =113 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ；钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
材料为Q235-A 时：[]mmC C ppD t1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取材料为16MnR 时：[]mmC C ppD t109.243mm 28.0443.6mm443.685.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，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1.62 MPa （即50℃时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径D i =2600mm ，筒长L=8000mm ；材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2mm ，焊接接头系数φ=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，并进行应力校核。
解：○1p=p c =1.1×1.62=1.782MPa ，D i =2600mm ，C 2=2mm ，φ=1.0，钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
过程设备设计课后习题答案
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 i =1200mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K ≤0.1mm/a ，设计寿命B=20年。
试在Q2305-A ·F 、Q235-A 、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 c =1.85MPa ，D i =1000mm ，φ=0.85，C 2=0.1×20=2mm ；钢板为4.5~16mm 时，Q235-A 的[σ]t =113 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ；钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
材料为Q235-A 时：[]mmC C ppD t1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取材料为16MnR 时：[]mmC C ppD t109.243mm 28.0443.6mm443.685.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，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1.62 MPa （即50℃时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径D i =2600mm ，筒长L=8000mm ；材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2mm ，焊接接头系数φ=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，并进行应力校核。
解：○1p=p c =1.1×1.62=1.782MPa ，D i =2600mm ，C 2=2mm ，φ=1.0，钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
过程设备机械设计基础课后习题答案
M1 = 10.8x − 5.99
M 2 = 5.4x − 4.37
RA
M3 = 0 M = 5.99kNm
max
MA
M(KNm)
300 A
510 150 B
或： M 1 = 0 M 2 = − 5 .4 x + 0 .81
0
x
-2.75
M 3 = − 10 .8 x + 4 .374
-5.99
2)
l
C
A
B
l 题4-8
2
查表选28a工字钢：Wz=508 cm3、q = 43.492Kg/m
∴Mmax
=
MG
+
Mq
=
56×103
+
1 8
43.492×9.8×82
=
59410N
⋅
m
校核：σ max
=
M max
[Wz ]
=
59410×103 508×103
=116.95 MPa< [σ ] =125MPa
=
28 .66 MPa
4
4
2
φ 10 mm 1 φ 20 mm
F
Q
1m1
∆ L1
=
N 1 L1 EA 1
12 × 10 3 × 1000 =
2 × 10 5 × π 10 2
= 0 .76 mm
4
∆L2
=
N 2L2 EA 2
=
9 × 10 3 × 500 2 × 10 5 × π 20 2
= 0 .072
M A yA Iz
10.9×106 ×60 = 120×2003
= 8.175MPa
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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 i =1200mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K ≤0.1mm/a ，设计寿命B=20年。
试在Q2305-A ·F 、Q235-A 、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 c =1.85MPa ，D i =1000mm ，φ=0.85，C 2=0.1×20=2mm；钢板为4.5~16mm 时，Q235-A 的[σ]t =113 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ；钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t= 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
材料为Q235-A 时：[]mmC C ppDt1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取 材料为16MnR 时：[]mmC C ppDt109.243mm 28.0443.6mm443.685.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，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1.62 MPa （即50℃时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径D i =2600mm ，筒长L=8000mm ；材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2mm ，焊接接头系数φ=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，并进行应力校核。
解：○1p=p c =1.1×1.62=1.782MPa ，D i =2600mm ，C 2=2mm ，φ=1.0，钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t= 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
容积3322m .689MPa 57474.42782.1,42.474m 86.244⋅=⨯==⨯⨯==pV L D V i ππ○2中压储存容器，储存易燃介质，且pV=75.689MPa ·m 3>10MPa ·m 3，属三类压力容器。
○3圆筒的厚度 []mmC C ppDt18mm 493.6128.0693.1313.693mm62.1117022600782.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取 标准椭圆形封头的厚度[]mmC C ppDt18mm 528.6128.0728.1313.728mm62.15.0117022600782.15.02n 21n ==++=++≥=⨯-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取○4水压试验压力 MPa p p T 228.2782.125.125.1=⨯==应力校核3. ()()()MPaD p s e e i T T 5.3103459.09.0191.667MPa 8.21828.2182600228.22=⨯=≤=-⨯-+⨯=+=φσδδσ3.今欲设计一台乙烯精馏塔。
已知该塔内径D i =600mm ，厚度δn =7mm ，材料选用16MnR ，计算压力p c =2.2MPa ，工作温度t=-20~-3℃。
试分别采用半球形、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行分析比较，最后确定该塔的封头形式与尺寸。
解：钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t= 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ，取C 2=1.0mm ，φ=1.0○1半球形封头壁厚 []mmp D p ctic 7 3.747mm 10.81.947 1.947mm2.20.117046002.24n ==++=-⨯⨯⨯=-=δφσδ取○2标准椭圆形封头壁厚 []mmp D p ctic 7 5.695mm 10.8895.3 3.895mm2.25.00.117026002.25.02n ==++=⨯-⨯⨯⨯=-=δφσδ取○3标准碟形封头壁厚 []mmp R Mp rR M D R c ti c ii i 75mm 44.610.8645.4mm 645.42.25.00.117025402.2325.15.02325.1102540341341102mm60017.00.17D r 540mm,6009.09.0n i ==++=⨯-⨯⨯⨯⨯=-==⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==⨯===⨯==δφσδ取○4平盖封头厚度 []mmmm mm ，C mmKp D K ，n t ccp 40285.391.18.0385.371.140~3424385.370.11702.23.06003.05841==++=>-=⨯⨯⨯===-δφσδ取时钢板厚度查表系数的结构形式序号取表 从受力状况和制造成本两方面综合考虑，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D i =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C 2=1.0mm ，试确定圆筒的厚度。
解：钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σi ]t =[σ0]t= 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ，φi =1.0，φ0=0.9。
为安全起见取φ=0.9，按中径公式计算：[]mmmm ，，mm p D p ctic 110106.079mm 16.3191.4796.138.017171166 1.479mm94.319.017028004.312n ==++=⨯=-⨯⨯⨯=-=δφσδ取层的总壁厚负偏差为共层内筒层层板取 5. 今需制造一台分馏塔，塔的内径D i =2000mm ，塔身长（指圆筒长+两端椭圆形封头直边高度）L 1=6000mm ，封头曲面深度h i =500mm ，塔在370℃及真空条件下操作，现库存有8mm 、12mm 、14mm 厚的Q235-A 钢板，问能否用这三种钢板制造这台设备。
解：计算长度6333.333mm 350026000321=⨯+=+=i h L L 查表4-2得：8mm 、12mm 、14mm 钢板，C 1=0.8mm ；取C 2=1mm 。
三种厚度板各自对应的有效厚度分别为：8-1.8=6.2mm 、12-1.8=10.2mm 、14-1.8=12.2mm 。
三种厚度板各自对应的外径分别为：2016mm 、2024mm 、2028mm ○18mm 塔计算 []()钢板不能制造这台设备得查图得查图8mm 0.1MPa0.0243MPa 161.32531069.100007.02321069.1E ：7-40.00007;A ：6-4 3.1422016333.6333D L 20,325.1612.6201650500<=⨯⨯⨯⨯==⨯====>===e e D AE p MPa D δδ○212mm 塔计算 []()钢板不能制造这台设备得查图得查图12mm 0.1MPa0.057MPa 647.19731069.10001.02321069.1E 7-40.0001;A 6-4 3.1292024333.6333D L 20,431.9812.10202450500<=⨯⨯⨯⨯==⨯====>===e e D AE p MPa D δδ：：○314mm 塔计算 []()钢板能制造这台设备得查图得查图14mm 0.1MPa0.149MPa 23.16631069.100022.02321069.1E 7-40.00022;A 6-4 3.1232028333.6333D L 20,23.6612.12202850500>=⨯⨯⨯⨯==⨯====>===e e D AE p MPa D δδ：：6. 图所示为一立式夹套反应容器，两端均采用椭圆形封头。
反应器圆筒内反应液的最高工作压力p w =3.0MPa ，工作温度T w =50℃，反应液密度ρ=1000kg/m 3，顶部设有爆破片，圆筒内径D i =1000mm ，圆筒长度L=4000mm ，材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2.0mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，且进行100%无损检测；夹套内为冷却水，温度10℃，最高压力0.4MPa ，夹套圆筒内径D i =1100mm ，腐蚀裕量C 2=1.0mm ，焊接接头系数φ=0.85，试进行如下设计： ○1确定各设计参数； ○2计算并确定为保证足够的强度和稳定性，内筒和夹套的厚度； ○3确定水压试验压力，并校核在水压试验时，各壳体的强度和稳定性是否满足要求。
解：○1各设计参数： ◇1反应器圆筒各设计参数： 按GB150规定，选择普通正拱型爆破片，静载荷情况下，其最低标定爆破压力MPa p p w s 29.4343.143.1min =⨯=≥查GB150表B3爆破片的制造范围，当设计爆破压力高于3.6MPa 时，取精度等级0.5级，其制造范围上限为3%设计爆破压力，下限为1.5%设计爆破压力，设计爆破压力为()MPa p p s b 4.354015.129.4015.01min =⨯=+=按内压设计时的设计压力（并取计算压力等于设计压力）：()MPa p p b 4.48503.1354.403.01=⨯=+=按外压设计时的设计压力（并取计算压力等于设计压力）：MPa p 5.025.14.0=⨯=按外压设计时的计算长度：mm L 399041000403004000=++-= 设计温度取工作温度钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t= 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ，腐蚀裕量C 2=2.0mm ，φ=1.0◇2夹套各设计参数： 设计压力（并取计算压力等于设计压力）：取最高工作压力。
设计温度取10℃，C 1=0。
○2内筒和夹套的厚度： □1圆筒和标准椭圆形封头壁厚设计 ◇1按内压设计时 [][]mmC C ppD：mmC C ppD ：tt18mm 079.6128.0279.1313.279mm485.45.0117021000485.45.0218mm 168.6128.0368.1313.368mm485.4117021000485.42n 21n n 21n ==++=++≥=⨯-⨯⨯⨯=-===++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδδδδφσδ取标准椭圆形封头壁厚取圆筒壁厚[]()满足稳定性要求得查图得查图取圆筒稳定性校核18mm 0.5MPaMPa 027.1158.687070B 8-40.00055;A 6-4 3.85110363990D L 20,158.682.1510361036361000,2.158.218,18n 0000=>=======>====+==-==δδδδδe e e n D Bp MPaD mm D mm mm ：：：[]()满足稳定性要求得查图得系数查表取校核标准椭圆形封头稳定性18mm 0.5MPaMPa 608.24.9322.15160160B 8-40.0024.9322.15125.0125.04.93210369.0,9.0541036361000,2.158.218,18n 0001010=>=⨯====⨯===⨯===-=+==-==δδδδδe e e n R Bp MPaR A mm D K R K mm ，D mm mm ：：□2夹套壁厚设计 [][]mmmm C C ppD：mmmm C C ppD ：tt34mm ，524.21524.1 1.524mm 4.05.085.0170211004.05.0234mm ，525.21525.1 1.525mm4.085.0170211004.02n 21n n 21n >==+=++≥=⨯-⨯⨯⨯=-=>==+=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδδδδφσδ取标准椭圆形封头壁厚取圆筒壁厚7. 有一受内压圆筒形容器，两端为椭圆形封头，内径D i =1000mm ，设计（计算）压力为2.5MPa ，设计温度300℃，材料为16MnR ，厚度δn =14 mm ，腐蚀裕量C 2=2.0mm ，焊接接头系数φ=0.85；在圆筒和封头焊有三个接管（方位见图），材料均为20号无缝钢管，接管a 规格为φ89×6.0，接管b 规格为φ219×8，接管c 规格为φ159×6，试问上述开孔结构是否需要补强？答：根据GB150规定，接管a 不需要另行补强。