化工机械设计基础习题
化工机械基础考试题目及答案.doc

化工机械基础考试题目及答案.doc一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 化工设备中,承受内压的容器称为()。
A. 外压容器B. 内压容器C. 常压容器D. 真空容器答案:B2. 化工设备中,承受外压的容器称为()。
A. 外压容器B. 内压容器C. 常压容器D. 真空容器答案:A3. 化工设备的设计压力通常是指()。
A. 设备的最高工作压力B. 设备的最低工作压力C. 设备的工作压力范围D. 设备的工作压力的平均值答案:A4. 化工设备的设计温度是指()。
A. 设备的最高工作温度B. 设备的最低工作温度C. 设备的工作温度范围D. 设备的工作温度的平均值答案:A5. 化工设备中,承受真空的容器称为()。
A. 外压容器B. 内压容器C. 常压容器D. 真空容器答案:D6. 化工设备中,承受常压的容器称为()。
A. 外压容器B. 内压容器C. 常压容器D. 真空容器答案:C7. 化工设备的设计温度通常是指()。
A. 设备的最高工作温度B. 设备的最低工作温度C. 设备的工作温度范围D. 设备的工作温度的平均值答案:A8. 化工设备中,承受负压的容器称为()。
A. 外压容器B. 内压容器C. 常压容器D. 真空容器答案:D9. 化工设备的设计压力和设计温度是()。
A. 设备的最高工作压力和最高工作温度B. 设备的最低工作压力和最低工作温度C. 设备的工作压力范围和工作温度范围D. 设备的工作压力的平均值和工作温度的平均值答案:A10. 化工设备中,承受正压的容器称为()。
A. 外压容器B. 内压容器C. 常压容器D. 真空容器答案:B二、多项选择题(每题3分,共30分)11. 化工设备的设计参数包括()。
A. 设计压力B. 设计温度C. 设计容积D. 设计流量答案:A, B12. 化工设备承受的压力类型包括()。
A. 内压B. 外压C. 常压D. 真空答案:A, B, C, D13. 化工设备的设计温度和工作压力是()。
化工机械基础试题库及答案解析

化工机械基础试题库及答案解析一、单选题1. 下列关于化工设备材料选择的描述,错误的是:A. 根据介质的腐蚀性选择材料B. 根据设备的工作温度选择材料C. 根据设备的工作压力选择材料D. 根据设备的美观性选择材料答案:D2. 化工设备中,承受压力的部件通常称为:A. 壳体B. 封头C. 法兰D. 垫片答案:B3. 化工设备设计时,需要考虑的因素不包括:A. 设备的强度B. 设备的刚度C. 设备的重量D. 设备的颜色答案:D二、多选题1. 化工设备常见的腐蚀类型包括:A. 化学腐蚀B. 电化学腐蚀C. 物理腐蚀D. 生物腐蚀答案:A、B、D2. 下列哪些因素会影响化工设备的使用寿命:A. 材料的耐腐蚀性B. 设备的维护保养C. 操作人员的技术水平D. 设备的制造工艺答案:A、B、C、D三、判断题1. 化工设备的设计必须满足工艺要求和安全要求。
(对)2. 化工设备的设计可以不考虑环境因素。
(错)3. 化工设备的材料选择应优先考虑成本。
(错)四、简答题1. 简述化工设备设计中的压力容器设计要点。
答案:压力容器设计要点包括:确定容器的工作压力和工作温度;选择合适的材料;确保容器的结构强度和刚度;考虑腐蚀和磨损的影响;进行必要的热应力分析;确保容器的密封性能;考虑操作和维护的便利性。
2. 描述化工设备中常见的密封方式及其适用场合。
答案:常见的密封方式包括:填料密封,适用于低速、低压力的场合;机械密封,适用于高速、高压力的场合;软密封,适用于腐蚀性介质和有毒介质的密封;硬密封,适用于高温、高压的场合。
五、计算题1. 已知某化工设备的设计压力为1.0MPa,设计温度为200℃,材料的许用应力为150MPa,求该设备的最小壁厚。
答案:根据公式t = (P * D) / (2 * σ),其中P为设计压力,D为设备直径,σ为材料的许用应力,可计算出设备的最小壁厚。
2. 设计一个化工设备,其容积为5立方米,工作压力为0.5MPa,工作温度为100℃,材料为碳钢,求该设备的设计壁厚。
化工机械基础考试题答案

δe=δn-C=12-2=10mm
代入得
(2分)
φσs=××245=(2分)
σT<φσs(2分)
水压试验时满足强度要求。(1分)
3、试设计一反应釜锥形底的壁厚,该釜内径为800mm,锥底接一公称直径为DN150(外径为159mm)的接管。锥底半顶角为45°,釜的设计压力为,工作温度为40℃,釜顶装有安全阀,介质无大腐蚀性,材料为Q235-A。(10分)(Q235-A在40℃下[σ]=113MPa)
7、常见的金属焊缝缺陷指的是什么?检验焊缝的方法有哪些(10分)
答:常见的金属焊接缺陷有以下几种:
(1)焊接变形(1分)
(2)焊缝的外部缺陷:①焊缝增强过高;②焊缝过凹;③焊缝咬边;④焊瘤;⑤烧穿。(2分)
(3)焊缝的内部缺陷:①未焊透②夹渣③气孔④裂纹(2分)
检验焊缝的方法有:
(1)外观检查(1分)
9mm,它们的钢板负偏差C1分别为、、,腐蚀裕量C2=0mm。
则钢板有效厚度δe分别为、和(2分)
(1)当δn=5mm时(4分)
L/Do=700/(1000+2×5)= Do/δe=1010/=
查图得,A=×10-4,再查图得,A值所在点落在材料温度线的右方,故B=53MPa
[P]=Bδe/Do=53/=<Po
(20R在≤20℃下[σ]=133MPa,150℃下[σ]=132MPa,200℃下[σ]=123MPa,σs=245MPa)
解:已知Di=700mm,t=180℃,Pc=×2=,δn=12mm,[σ]20℃=133MPa,[σ]180℃=(内插法),φ=,C=2mm。(2分)
根据水压试验应力公式
(4分)
(1)设计容器筒体壁厚
(4分)
化工设备机械基础试题库(附参考答案)

化工设备机械基础试题库(附参考答案)一、单选题(共10题,每题1分,共10分)1、设计一容器,已知计算厚度8.5mm,腐蚀裕量1Omnb钢板负偏差0.3mm,其筒体名义厚度6n=()mmA、11B、9.8C、10D、9.5正确答案:C2、填料塔中安装在填料层的底部,作用是防止填料穿过其而落下、支承操作时填料层的重量、保证足够的开孔率、使气液两相能自由通过的是()A、填料的支承装置B、填料C、液体分布器D、填料限位器正确答案:A3、设计一容器,若工作压力为2MPa,若容器顶部装有爆破片,则其计算压力PC=()MPaoA、2.30B、3.00C、3.25D、3.50正确答案:D4、一内压容器,计算压力为0.85MPa,设计温度为50℃;圆筒内径Di=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;工作介质无毒性,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。
采用Q235-C作为圆筒材料,钢板厚度为3"16mm时,Q235-C的[o]t=120MPa,查GB/T3274,钢板为7.5~25mm时∖C1=0.8mmo则设计厚度为()mm。
(注:计算结果小数点后保留两位)A、5.02B、7.02C、5.20D、6.205、有关TSG21《固定式压力容器安全技术监察规程》适用的压力说法正确的是:()A、工作压力大于IMPaB、工作压力大于等于IMPaC、工作压力大于等于0.IMPaD、工作压力大于0.01MPa正确答案:C6、设计一容器,已知计算厚度8.5mm,腐蚀裕量1.0mm,钢板负偏差0.3mm,其筒体有效厚度δ=()mmeA、9.8B、10C、9.5D、8.7正确答案:D7、直径较大的板式塔,为便于制造、安装、检修,可将塔盘板分成数块,通过()送入塔内,装在焊于塔体内壁的塔盘支承件上。
A、接管B、检查孔C、手孔D、人孔正确答案:D8、填料塔中将液相加料及回流液均匀地分布到填料表面的是()A、填料限位器B、填料的支承装置C、填料D、液体分布器正确答案:D9、常见的管壳式换热器和板式换热器属于以下哪种类型的换热器:()A、直接接触式换热器B、间壁式换热器C、中间载热体式换热器D、蓄热式换热器10、球壳的中径D为60Omnb壁厚为8ι≡ι其第一曲率半径为()mm°A、296B、300C、304D、8正确答案:B二、判断题(共90题,每题1分,共90分)1、浮头式换热器中两端管板中只有一端与壳体固定,另一端可相对壳体自由移动,称为浮头。
化工机械基础考试题答案

《机械设计基础》课程期末考试卷B参考答案和评分标准(适用班级A05储运)1、今有一对外啮合的标准直齿圆柱齿轮,已知模数m=5mm ,齿数Z 1=35,Z 2=70,求传动比、两轮分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿距。
(10分)解: (1)传动比 (1分)(2)分度圆直径 (2分)(3)齿顶圆直径 (3分)(4)齿根圆直径 (3分)(5)轮齿齿距 (1分)2、已知DN2000的内压薄壁圆筒,壁厚δn =22mm ,壁厚附加量为C=2mm ,筒体承受的最大气体压力P=2MPa ,双面对接焊缝,局部探伤,试求筒体的最大应力。
(10分)解:已知D i =2000mm ,δn =22mm ,C=2mm ,[P w ]=2MPa ,φ=0.85,δe =22-2=20mm 。
(2分) 代入公式计算(8分)所以筒体的最大应力为118.82MPa3、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,并进行分析比较。
(15分)(450℃下20R 的[σ]=61MPa ,16MnR 的[σ]=66MPa )解:已知D i =3000mm , t=450℃, P c =1.1×1.8=1.98MPa ,φ=1,C 2=2mm 。
(2分)(1)采用20R 材料设计反应器的厚度[σ] 450℃=61MPa ,代入公式得(5分) [][]()()MPa D P e e i w t 82.1182085.022*******=⨯⨯+⨯=+=φδδσmm m z d 35057022=⨯==()()mm m h z h d d a a a 360527022222=⨯+=+=+=*()()mm m c h z h d d a f f 5.337525.02270222**222=⨯⨯--=--=-=mm m p 7.1514.35=⨯==π23570121221=====z z d d i ωωmm m z d 17553511=⨯==()()mmm h z h d d a a a 185523522111=⨯+=+=+=*()()mm m c h z h d d a f f 5.162525.02235222**111=⨯⨯--=--=-=[]mm C P D P ct i c d 49.51298.11612300098.122=+-⨯⨯⨯=+-=φσδ钢板负偏差取C 1=1.3mm ,圆整后δn =53mm(2)采用16MnR 材料设计反应器的厚度[σ] 450℃=66MPa ,代入公式得(5分)钢板负偏差取C 1=1.2mm ,圆整后δn =49mm比较两种材料设计反应器厚度可知,16MnR 比20R 节省材料 (3分)4、如图所示轮系中,已知z 1=25,z 2=45,z 2/=20,z 3=90,n 1=1000r/min ,求n 3=?(10分)解:根据定轴轮系传动比计算公式(6分)则,n 3=n 1/i =-1000/8.1=-123.46r/min (4分) 负号表示1与3齿轮转向相反。
化工机械基础期末复习题及答案概要

化工设备机械基础复习题一 选择题1、材料的刚度条件是指构件抵抗( B )的能力。
A .破坏B .变形C .稳定性D .韧性2、一梁截面上剪力左上右下,弯矩左顺右逆,描述正确的是( A )。
A .剪力弯矩均为正B .剪力弯矩均为负C .剪力为正弯矩为负D .剪力为负弯矩为正3、内压容器封头直边的作用是( B )。
A .制造加工容易B .防止热应力与边缘应力叠加C .局部加强D .节约材料4、构件的强度、刚度和稳定性( C )A .只与材料的力学性质有关;B .只与构件的形状尺寸有关;C .与A 和B 都有关;D .与A 和B 都无关。
5、为保证整个机器设备在外力作用下安全可靠地工作,它们的每个构件必须满足三个基本条件,即要有足够的( C )A .强度、刚度、塑性 B. 塑性、韧性、稳定性C .强度、刚度、稳定性 D. 塑性、韧性、强度6、下述类型设备中,承压性能最好的是( A )。
A .球形容器B . 圆筒形容器C .方形容器D .椭圆形容器7、平面一般力系的平衡条件为( B )A .0F ,0F y x ==∑∑B .0)(,0,0===∑∑∑i o y x F M F FC .0=∑x FD .0)(,0==∑∑i o x F M F8、受外压的圆筒壳体其破坏形式为失稳的是( C )A .长圆筒、刚性圆筒B .短圆筒、刚性圆筒C .长圆筒、短圆筒D .长圆筒、短圆筒、刚性圆筒9、单元体上的主平面是指( A )A .剪应力为零的平面B .既有正应力又有剪应力的平面C .正应力为零的平面D .既没有正应力又没有剪应力的平面10、优质非合金钢20g表示( D )A.含碳量为千分之20的容器用钢B.含碳量为万分之20的容器用钢C.含碳量为千分之20的锅炉用钢D.含碳量为万分之20的锅炉用钢11、关于低碳钢试样拉伸至屈服时,有以下结论,正确的是( D )A.应力和塑性变形很快增加,因而认为材料失效;B.应力和塑性变形虽然很快增加,但不意味着材料失效;C.应力不增加,塑性变形很快增加,因而认为材料失效;D.应力不增加,塑性变形很快增加,但不意味着材料失效12、在承受内压的圆柱形容器上开椭圆孔,应使椭圆的长轴( B )A.与筒体轴线平行B.与筒体轴线垂直C.与筒体轴线成45度角D.任何方向均可13、下述材料中哪一个与其它材料不同类(C/D )。
化工设备机械基础复习及答案

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v
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21、化工设备的密封性是一个十分_重要_的问题。 22、化工设备的耐久性是根据所要求的_使用_年限来决定。 23、发生边缘弯曲的原因是由于_薄膜_变形不连续。 24、当 q/b=_2_时为标准型椭圆形封头。 25、圆柱壳体的环向应力为σθ=PD/2δ 26、球形壳体的环向应力为σθ=PD/4δ 27、δd 是圆筒的_设计_厚度。 28、δ是圆筒的_计算_厚度。 29、有效厚度δe=_δ+△_ 30、凸形封头包括半球形封头_椭圆形_封头、碟形封头、球冠形封头四种。 31、碟形封头由以 Ri 为半径的球面,以 r 为半径的_过度弧_高度为 h0 的直边三局部组成。 32、锥形封头在同样条件下与凸形封头比较,其_受力_情况较差。 33、球冠形封头在多数情况下用作容器中两独立受压室的_中间_封头。 34、刚性圆筒,由于它的厚径比δe/D0 较大,而长径比 L/D0_较小_,所以一般不存在因 失稳破坏的问题。 35、加强圈应有_足够_的刚性,通常采用扁钢、角钢、工字钢或其它型钢组成。 36、卧式容器的支座有_鞍座_圈座和支腿三种。 37、立式容器有耳式支座、_支承式支座_腿式支座和裙式支座四种。 38、法兰按其整体性程度可分为松式法兰、_整体_法兰和任意式法兰三种。 39、国家标准中的手孔的公称直径有_DN150_和 DN250 两种。 40、平带一般由数层帆布_粘合_而成并用接头连接成环形带。 41、V 带的横截面为_等腰梯形_,其工作面是与轮槽相接触的两侧面。
《化工机械设计基础》复习题与解答-推荐下载

6. 凸轮机构中的压力角是指 A 间的夹角。
(A)凸轮上接触点的法线与从动件的运动方向
(B)凸轮上接触点的法线与该点线速度
(C)凸轮上接触点的切线与从动件的运动方向
7. B 决定了从动杆的运动规律。
(A)凸轮转速 (B)凸轮轮廓曲线 (C)凸轮形状
8. 凸轮机构中,基圆半径是指凸轮转动中心至_C_向径。
(B)增大
(C)不变
26.一定型号的三角带传动,若小带轮直径一定,增大其传动比,则带绕过大带轮上的
弯曲应力 A 。
(A)减小
(B)增大
27.带在工作时产生弹性滑动,是由于 C 。
(A)带不是绝对挠性件
(C)带的紧边与松边拉力不等 (D)带绕过带轮产生离心力
(C)不变
(B)带与带轮间的摩擦系数偏低
28.带传动的主动轮直径 d1=180mm,转速 n1=940r/min,从动轮直径 d2=710,转速 n2=233r/min,则滑动系数 ε 为 D 。 (A)1.2﹪ (B)1.5﹪ (C)1.8﹪ (D)2.2﹪
(C)上下面的挤压力 (D)上下面的摩擦力
(D)摇杆与机架之间所夹锐角
13.设计键联接的几项主要内容是:(a)按轮毂长度选择键的长度;(b)按要求选择
键类型;(c)按内径选择键的剖面尺寸;(d)进行必要强度校核。具体设计时一
般顺序为 B 。
(A)b-a-c-d (B)b-c-a-d (C)a-c-b-d (D)c-d-b-a
(C)极位夹角
(C)K=1
(C)≥190mm
11.曲柄摇杆机构中,曲柄为主动件,则传动角是_B_。
《化工机械设计基础》习题与解答
(A)摇杆两个极限位置之间的夹角 (B)连杆与摇杆之间所夹锐角
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思考题1. 压力容器按照压力、温度、监察管理各是怎样分类的?2. 钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径指的是哪个直径?无缝钢管制作筒体时,公称直径指的是哪个直径?3. 承受气体压力的圆筒和圆锥形壳体的应力有什么特点?标准椭圆壳的应力又是怎样的?4. 无力矩理论的适用条件是什么?5. 边缘应力的特点是什么?6. 在什么情况下需要考虑边缘应力?7. 比较半球形封头、椭圆形封头、碟形封头的受力情况。
8. 外压圆筒的失稳形式有哪些?9. 影响外压圆筒临界压力的因素有哪些?10. 外压圆筒上设置加强圈的目的是什么?1. 法兰垫片密封的原理是什么?影响密封的因素有哪些?2. 法兰的型式有哪些?各有什么特点?3. 法兰密封面型式有哪些?各适用什么场合?4. 常用的垫片材料有哪些?5. 卧式容器和立式容器的支座有哪几种?6. 双鞍座卧式容器支座位置按哪些原则确定?7. 为什么压力容器壳体上开孔尺寸较小时可不另行补强?8. GB150-1998对压力容器开孔的最大直径是如何规定的?1.自支撑式塔设备设计时需要考虑哪些载荷?2.简述内压塔操作时的危险工况及强度校合条件。
第三篇 化工容器设计 习题1. 已知DN 2000mm 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为P=2MPa,焊接系数为φ=0.85,试求筒体的最大应力。
解:作用在内压薄壁圆筒上的环向应力最大,根据内压薄壁圆筒应力计算公式得:作用在圆筒上最大环向应力为:σ1=PD/2δ , δ= δn —C=22-2=20将数据代入公式得: σ1=2*(2000+20)/2*20=101 Mpa 。
2. 某化工厂反应釜,内径为1600mm 。
工作温度为5℃~105℃,工作压力为1.6MP a ,釜体材料用0Crl8Ni 9Ti 。
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】(1)确定参数:D i =1600mm; t w =5~105℃;p w =1.6MPa; p c =1.1 p w =1.76MPa (装有安全阀)φ=0.85(双面焊对接接头, 局部探伤)C 2=0(对不锈钢,当介质腐蚀性轻微时)材质:0Cr18Ni9Ti [σ]t =112.9MPa (按教材附录9表16-2,内插法取值)[σ] =137MPa(2)计算厚度:mm p D p c t i c 8.1476.185.09.1122160076.1][2=-⨯⨯⨯=-=φσδ C 1=0.8mm (按教材表4-9取值,GB4237-92《不锈钢热轧钢板》), C=C 1+C 2=0.8mm.名义壁厚:S n =S+C+圆整, S+C=14.8+0.8=15.6mm.圆整后,S n =16mm.(3)水压试验校核s ee i T T S S D p φσσ9.02)(≤+= 有效壁厚 S e = S n -C=16-0.8=15.2mm试验压力 MPa P P t T 67.29.11213776.125.1][][25.1=⨯⨯==σσ 计算应力 141.86MPa 15.22 15.2)(16002.67 2)(=⨯+⨯=+=e e i T T S S D P σ 应力校核 MPa 8.15685.02059.0 9.0=⨯⨯=φσsφσσS T 9.0 < ∴ 水压试验强度足够3. 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。
根据薄壁圆筒强度计算公式:其最大许可承压P 为: 式中,[σ]t 查表得:在400℃时为86 MPa,在常温下为130 MPa,焊缝系数为0.9,有效厚度δe=δn-c,当C=0时,δe=3.5Di=57-3.5*2=50 代入上式得:【P 】=2*86*0.9*3.5/50+3.5【P 】=10.127 MPa(400℃时),在常温时,【P 】=2*130*0.9*3.5/50+3.5=15.308 MPa.若考虑壁厚附加量和C=1.5mm ,那么δe=δn-c ,δe=2,在室温时,【P 】=2*130*0.9*2/(50+2)=9 Mpa 。
在400℃时,【P 】=2*86*0.9*2/(50+2)=2.98 Mpa 。
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1.8MP a ,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。
根据内压容器设计壁厚公式得;初选厚度16-36mm, 对于20R 材料来说,[σ]t =79 MPa. 对于16m nR 材料来说,[σ]t =119 MPa.根据两种材料属于单面腐蚀,取腐蚀裕量为1mm, 焊缝系数均为1,其计算壁厚分别为:20R :δd =1.8*3000/(2*69*1-1.8)+2=33.21( mm).对于16m nR, δd =1.8*3000/(2*119*1-1.8)+2=24.86( mm). 分析:同一台设备材料不同,其设计壁厚不同,使用16m nR 设计厚度为24.86 mm ,使用20R 厚度为33.21mm, 20R 大于32mm 就需要热处理,成本高且重量大。
使用16m nR 经济合理。
5. 乙烯贮罐,内径1600mm ,壁厚16mm ,设计压力为2.5MP a ,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。
根据筒体强度校核公式:[σ]t=170 Mp a ,焊缝系数为0.85,δe=δn-c , δe=16-1.5=14.5(mm). Pc=p=2.5 MPa. σt =2.5*(1600+14.5)/2*14.5=139.18 MPa. [σ]t φ=170*0.85=144.5 MPa. σt 小于[σ]t φ,强度合格。
水压实验强度校核:φσσ9.02)(≤+=ee i T T S S D p ,P T =1.25P[σ]/[σ]t=1.25*2.5*1=3.125MPa. σT =301258*(1600+14.5)/2*14.5=173.97Mpa .≤0.9Σs*φ=0.9*345*0.85=263.9 Mpa所以强度合格,可以使用。
6. 设计容器筒体和封头壁厚。
已知内径1200mm ,设计压力1.8MP a ,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。
根据内压圆筒设计壁厚公式得:厚度选择6-16mm ,设计温度40℃下[σ]t =133MPa. 焊缝系数为1,C2=2mm,δd =1.8*1200/(2*133*1-1.8)+2=10.18 mm.C1=0.8mm,考虑到钢板负偏差圆整后,取δn=11mm. 计算封头壁厚:半球形封头:封头的选择:容器的封头通常有椭圆形、半球形、蝶形、球冠形、锥形、平板封头。
由于半球形封头尽管受应力最小,但制造困难,所以一般不采用;椭圆封头应力分布连续,且制造容易;蝶形封头曲率半径变化不连续,产生边缘应力大,在相同受力条件下碟形封头的壁厚要比椭圆形封头厚度要大些;锥形封头主要用于蒸发器、结晶器、喷雾干燥器、沉降器等的底部,优点是便于收集和卸除这些设备中的固体物料,缺点是由于接头结构的突变,易产生应力集中,需要局部补强。
总和对比,选择椭圆形封头最经济、合理。
其设计厚度为:(标准椭圆封头),如忽略分母中的微小差异,两个公式完全一样,取δn=11mm. 某工厂脱水塔塔体内径为D i =700mm 。
壁厚为δn =12mm ,工作温度为180℃。
压力为2MP a 。
材质为20R 。
塔体采用手工电弧焊,局部探伤,壁厚附加量为C =2mm ,试校核塔体工作与水压试验强度。
7,P C=2MPa, δe=δn -C=12-2=10(mm). 工作温度为180℃下材料的许用应力为:126.62MPa.焊缝系数为0.85σt =2*(700+10)/2*10=71 MPa. [σ]t φ=126.62*0.85≈108MPa.σt <[σ]t φ,该塔筒体强度满足。
根据水压试验强度公式:s ee i T T S S D p φσσ9.02)(≤+= P T=1.25P[σ] /[σ]t [σ]=133 MPa. [σ]t=126.62 MPa. σs =245 MPa.P T =1.25*2*133/126.62=2.63 MPa.σT =2.63*(700+10)/2*10=93.365 MPa. 0.9σs φ=0.9*245*0.85=187.425 MPa.σT 小于0.9σs φ,水压试验强度满足。
8. 有一长期不用的反应釜,经实测内径为1200mm ,最小壁厚为10mm ,材质为Q 235-A ,纵向焊缝为双面对接焊,是否曾作探伤不清楚,今欲利用该釜承受1MP a 的内压力,工作温度为200℃,介质无腐蚀性,装设安全阀,试判断该釜能否在此条件下使用。
筒体强度计算公式得:Pc*(Di+δ)/2δ≦0.9[σ]T φPc=P*1.1(安全阀)=1.1 MPa. δ=10 mm ,[σ]T=105 MPa.焊缝系数因不确定是否探伤,所以0.85带入上式:Pc*(Di+δ)/2*δ=1.1*(1200+10)/2*10=66.55 MPa. 0.9[σ]T φ=0.9*105*0.85=80.325 MPa. Pc*(Di+δ)/2*δ≦0.9[σ]T φ,说明该釜满足强度要求,可以使用。
9. 有一台聚乙烯聚合釜,外径1580mm ,高7060mm ,壁厚ll mm ,材质为0Crl8Ni 9,试确定釜体的最大允许外压力。
(设计温度为200℃。
)解:首先判断外压圆筒的临界长度Lcr, Lcr=1.17Do √Do/δe,Do=1580mm, δe=11-0.8=10.2(mm).Lcr=1.17*1580√1580/10.2=23007.6mm,Lcr 大于筒体高度,所以属于短圆筒。
根据短圆筒临界压力计算公式得:Pcr=2.59Et(δe/ Do)2.5 /(L/Do ) Et=1.84*105Mpa,带入上式得:Pcr=2.59*1.84*105*(10.2/1580)2.5/(7060/1580) Pcr =0.36Mpa 。
取安全系数为m=3,则【P 】=Pcr/m=0.119 Mpa. ∴聚合釜的最大允许外压力为0.119MPa10. 今欲设计一台常压薄膜蒸发干燥器,内径为500mm ,其外装夹套的内径为600m ,夹套内通0.53MP a 的蒸汽,蒸汽温度为160℃,干燥器筒身由三节组成,每节长1000mm ,中间用法兰联接。