陕西科技大学过程设备设计期末考试复习之过设重点计算题汇总复习(2)

??pD2????t?p?1.85?10002?113?0.85?1.85?9.724mm

?n???C1?C2?9.724?0.8?2?12.524mm取?n?14mm材料为16MnR时：

??pDt2?????p?1.85?10002?170?0.85?1.85?6.443mm

?n???C1?C2?6.443?0.8?2?9.243mm取?n?10mm2.

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Di=2600mm，筒长L=8000mm；材料为16MnR，腐蚀裕量C2=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=pc=1.1×1.62=1.782MPa，Di=2600mm，C2=2mm，φ=1.0，钢板为6~16mm时，16MnR的[σ]t= 170 MPa，σs=345 MPa，查表4-2，C1=0.8mm。容积

V??4DiL?2?4?2.6?8?42.474m23,pV?1.782?42.474?75.689MPa?m

32中压储存容器，储存易燃介质，且pV=75.689MPa·m>10MPa·m，属三类压力容器。 ○

3

3

3圆筒的厚度 ○

??pD2????t?p?1.782?26002?170?1?1.62?13.693mm?n???C1?C2?13.693?0.8?2?16.493mm 取?n?18mm标准椭圆形封头的厚度

??pD2????t?0.5p?1.782?26002?170?1?0.5?1.62?13.728mm

?n???C1?C2?13.728?0.8?2?16.528mm取?n?18mm4水压试验压力 ○

pT?1.25p?1.25?1.782?2.228MPa

应力校核

?T?3.

pT?Di??e?2?e?2.228??2600?18?2.8?2??18?2.8??191.667MPa?0.9?s??0.9?345?310.5MPa

今欲设计一台乙烯精馏塔。已知该塔内径Di=600mm，厚度δn=7mm，材料选用16MnR，计算压力pc=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，C1=0.8mm，取C2=1.0mm，φ=1.0

1半球形封头壁厚 ○

??pcDi4????t?pc?2.2?6004?170?1.0?2.2?1.947mm

1.947?0.8?1?3.747mm取?n?7mm2标准椭圆形封头壁厚 ○

??pcDi2???t??0.5pc?2.2?6002?170?1.0?0.5?2.2?3.895mm

3.895?0.8?1?5.695mm取?n?7mm3标准碟形封头壁厚 ○

Ri?0.9Di?0.9?600?540mm,1?M??3?4??Ri?1?????3??r??4??0.5pc?r?0.17Di?0.17?600?102mm540???1.325102???4.645mm

??MpcRi2??1.325?2.2?5402?170?1.0?0.5?2.2??t4.645?0.8?1?6.445mm取?n?7mm4平盖封头厚度 ○

取表4?8序号5的结构形式，系数K?0.3?p?DcKpc????t?600?0.3?2.2170?1.0?37.385mm?1.1mm

查表4?2钢板厚度?34~40时，C37.385?0.8?1.1?39.285mm取?n?40mm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.

1一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C2=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，C1=0.8mm，φi=1.0，φ0=0.9。为安全起见取φ=0.9，按中径公式计算：

??pcDi2????t?pc?31.4?8002?170?0.9?31.4?91.479mm17?0.8?13.6mm

取6mm层板16层，内筒1层，共17层的总壁厚负偏差为91.479?13.6?1?106.079mm取?n?110mm5.

今需制造一台分馏塔，塔的内径Di=2000mm，塔身长（指圆筒长+两端椭圆形封头直边高度）L1=6000mm，封头曲面深度hi=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

L?L1?2hi3?6000?2?5003?6333.333mm

查表4-2得：8mm、12mm、14mm钢板，C1=0.8mm；取C2=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 ○

212mm塔计算 ○

314mm塔计算 D0?e??20166.2?325.161?20,LD0?6333.3332016?3.142查图4-6得：A?0.00007;查图4-7得：E?1.69?105MPa?0.00007?1.69?105

p??2AE?2?3?D0?e?3?325.161?0.0243MPa?0.1MPa8mm钢板不能制造这台设备D0?e??202410.2?198.431?20,LD0?6333.3332024?3.129查图4-6得：A?0.0001;查图4-7得：E?1.69?105MPa?AE2?0.0001?1.69?105

p??23?D?3?197.647?0.057MPa?0.1MPa0?e?12mm钢板不能制造这台设备D0?e??202812.2?166.23?20,LD0?6333.3332028?3.123查图4-6得：A?0.00022;查图4-7得：E?1.69?105MPa??2?0.00022?1.69?105

p?2AE3?D?3?166.23?0.149MPa?0.1MPa0?e?14mm钢板能制造这台设备

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